బ్యాటరీలు. గణన ఉదాహరణలు

బ్యాటరీలు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ కరెంట్ సోర్స్‌లు, డిశ్చార్జ్ అయిన తర్వాత, ఛార్జర్ నుండి తీసిన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉపయోగించి ఛార్జ్ చేయవచ్చు. బ్యాటరీలో ఛార్జింగ్ కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, విద్యుద్విశ్లేషణ ఏర్పడుతుంది, దీని ఫలితంగా బ్యాటరీ యొక్క ప్రారంభ ఆపరేటింగ్ స్థితిలో ఎలక్ట్రోడ్‌లపై ఉన్న యానోడ్ మరియు కాథోడ్‌లపై రసాయన సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి.

విద్యుత్ శక్తి, బ్యాటరీలో ఛార్జ్ అయినప్పుడు, శక్తి యొక్క రసాయన రూపంలోకి మార్చబడుతుంది. ఇది విడుదలైనప్పుడు, శక్తి యొక్క రసాయన రూపం విద్యుత్ అవుతుంది. బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడం ద్వారా పొందగలిగే దానికంటే ఎక్కువ శక్తిని ఛార్జ్ చేస్తుంది.

2.7 V ఛార్జ్ చేసిన తర్వాత లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క ప్రతి సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ డిశ్చార్జ్ చేసేటప్పుడు 1.83 V కంటే తక్కువగా పడిపోకూడదు.

నికెల్-ఇనుప బ్యాటరీ యొక్క సగటు వోల్టేజ్ 1.1 V.

బ్యాటరీ యొక్క ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ ప్రవాహాలు తయారీదారుచే పరిమితం చేయబడ్డాయి మరియు సెట్ చేయబడతాయి (ప్లేట్ యొక్క 1 dm2కి దాదాపు 1 A).

ఛార్జ్ చేయబడిన బ్యాటరీ నుండి డ్రా చేయగల విద్యుత్ మొత్తాన్ని బ్యాటరీ యొక్క ఆంపియర్-అవర్ కెపాసిటీ అంటారు.

బ్యాటరీలు శక్తి మరియు ప్రస్తుత సామర్థ్యం ద్వారా కూడా వర్గీకరించబడతాయి.ఎనర్జీ రిటర్న్ అనేది డిశ్చార్జ్ సమయంలో పొందే శక్తికి బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడానికి వెచ్చించే శక్తికి సమానం: ηen = Araz / Azar.

లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ కోసం ηen = 70% మరియు ఐరన్-నికెల్ బ్యాటరీ కోసం ηen = 50%.

ప్రస్తుత అవుట్‌పుట్ డిశ్చార్జ్ సమయంలో అందుకున్న విద్యుత్ మొత్తానికి ఛార్జింగ్ సమయంలో వినియోగించే విద్యుత్ మొత్తానికి నిష్పత్తికి సమానంగా ఉంటుంది: ηt = Q సార్లు / Qchar.

లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు ηt = 90% మరియు ఐరన్-నికెల్ బ్యాటరీలు ηt = 70% కలిగి ఉంటాయి.

బ్యాటరీ గణన

1. ఎనర్జీ రిటర్న్ కంటే బ్యాటరీ ప్రస్తుత రిటర్న్ ఎందుకు ఎక్కువగా ఉంటుంది?

ηen = Araz / Azar = (Up ∙ Ip ∙ tp) / (Uz ∙ Iz ∙ tz) = Up / Uz ∙ ηt.

ఎనర్జీ రిటర్న్ అనేది ఛార్జ్ వోల్టేజ్‌కి డిచ్ఛార్జ్ వోల్టేజ్ యొక్క నిష్పత్తితో గుణించబడిన ప్రస్తుత రిటర్న్ ηtకి సమానంగా ఉంటుంది. నిష్పత్తి Uр / U3 <1, ఆపై ηen <ηt.

2. 4 V యొక్క వోల్టేజ్ మరియు 14 Ah సామర్థ్యం కలిగిన లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ అంజీర్లో చూపబడింది. 1. ప్లేట్ల కనెక్షన్ అంజీర్లో చూపబడింది. 2. ప్లేట్లను సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయడం వల్ల బ్యాటరీ సామర్థ్యం పెరుగుతుంది. వోల్టేజ్ పెంచడానికి రెండు సెట్ల ప్లేట్లు సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.

అన్నం. 1. లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ

అన్నం. 2. 4 V యొక్క వోల్టేజ్ కోసం లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క ప్లేట్లను కనెక్ట్ చేయడం

Ic = 1.5 A కరెంట్‌తో బ్యాటరీ 10 గంటల్లో ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు Ip = 0.7 A కరెంట్‌తో 20 గంటల్లో విడుదల చేయబడుతుంది. ప్రస్తుత సామర్థ్యం ఎంత?

Qp = Ip ∙ tp = 0.7 ∙ 20 = 14 A • h; Qz = Iz ∙ tz = 1.5 ∙ 10 = 15 A • h; ηt = Qp / Qz = 14/15 = 0.933 = 93%.

3. బ్యాటరీ 5 గంటల పాటు 0.7 A కరెంట్‌తో ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. కరెంట్ అవుట్‌పుట్ ηt = 0.9 (Fig. 3)తో 0.3 A కరెంట్‌తో ఇది ఎంతకాలం విడుదలవుతుంది?

అన్నం. 3. ఉదాహరణకు మూర్తి మరియు రేఖాచిత్రం 3

బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడానికి ఉపయోగించే విద్యుత్ మొత్తం: Qz = Iz ∙ tz = 0.7 ∙ 5 = 3.5 A • h.

విడుదల సమయంలో విడుదలయ్యే విద్యుత్ Qp మొత్తం ηt = Qp / Qz సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది, ఇక్కడ నుండి Qp = ηt ∙ Qz = 0.9 ∙ 3.5 = 3.15 A • h.

ఉత్సర్గ సమయం tp = Qp / Ip = 3.15 / 0.3 = 10.5 గంటలు.

4. 20 Ah బ్యాటరీ సెలీనియం రెక్టిఫైయర్ (Fig. 4) ద్వారా AC మెయిన్స్ నుండి 10 గంటలలోపు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడింది. రీక్టిఫైయర్ యొక్క పాజిటివ్ టెర్మినల్ ఛార్జింగ్ చేస్తున్నప్పుడు బ్యాటరీ యొక్క పాజిటివ్ టెర్మినల్‌కు కనెక్ట్ చేయబడింది. ప్రస్తుత సామర్థ్యం ηt = 90% అయితే బ్యాటరీ ఏ కరెంట్‌తో ఛార్జ్ చేయబడుతుంది? 20 గంటల్లో బ్యాటరీని ఏ కరెంట్‌తో విడుదల చేయవచ్చు?

అన్నం. 4. ఉదాహరణకు బొమ్మ మరియు రేఖాచిత్రం 4

బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ కరెంట్: Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0.9) = 2.22 A. అనుమతించదగిన డిశ్చార్జ్ కరెంట్ Iр = Q / tr = 20/20 = 1 A.

5. 50 సెల్స్‌తో కూడిన అక్యుమ్యులేటర్ బ్యాటరీ కరెంట్ 5 A. ఒక బ్యాటరీ సెల్ 2.1 V, మరియు దాని అంతర్గత నిరోధం rvn = 0.005 ఓమ్‌తో ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. బ్యాటరీ వోల్టేజ్ అంటే ఏమిటి? ఏమిటి మొదలైనవి c. తప్పనిసరిగా అంతర్గత నిరోధం rg = 0.1 ఓం (Fig. 5)తో ఛార్జ్ జెనరేటర్‌ను కలిగి ఉండాలి?

అన్నం. 5. ఉదాహరణకు బొమ్మ మరియు రేఖాచిత్రం 5

D. d. C. బ్యాటరీ దీనికి సమానం: Eb = 50 ∙ 2.1 = 105 V.

బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధం rb = 50 ∙ 0.005 = 0.25 ఓం. D. d. S. జనరేటర్ e మొత్తానికి సమానం. మొదలైనవి బ్యాటరీ మరియు జనరేటర్‌లో బ్యాటరీలు మరియు వోల్టేజ్ డ్రాప్‌తో: E = U + I ∙ rb + I ∙ rg = 105 + 5 ∙ 0.25 + 5 ∙ 0.1 = 106.65 V.

6. నిల్వ బ్యాటరీ అంతర్గత నిరోధం rvn = 0.005 ఓం మరియు ఇతో 40 సెల్‌లను కలిగి ఉంటుంది. మొదలైనవి p. 2.1 V. జనరేటర్ నుండి ప్రస్తుత I = 5 Aతో బ్యాటరీ ఛార్జ్ చేయబడుతుంది, ఉదా. మొదలైనవి తోఇది 120 V మరియు అంతర్గత నిరోధం rg = 0.12 ఓం. అదనపు ప్రతిఘటన RD, జనరేటర్ యొక్క శక్తి, ఛార్జ్ యొక్క ఉపయోగకరమైన శక్తి, అదనపు ప్రతిఘటన RD లో శక్తి నష్టం మరియు బ్యాటరీలో విద్యుత్ నష్టం (Fig. 6) నిర్ణయించండి.

అన్నం. 6. సంచితం యొక్క గణన

ఉపయోగించి అదనపు నిరోధకతను కనుగొనండి కిర్చోఫ్ యొక్క రెండవ చట్టం:

ఉదా = Eb + rd ∙ I + rg ∙ I + 40 ∙ rv ∙ I; rd = (ఉదా-Eb-I ∙ (rg + 40 ∙ rv)) / I = (120-84-5 ∙ (0.12 + 0.2)) / 5 = 34.4 / 5 = 6.88 ఓం …

ఇ. మొదలైనప్పటి నుండి. c. బ్యాటరీ ఛార్జ్ అయినప్పుడు, ఛార్జింగ్ ప్రారంభంలో సెల్ యొక్క EMF 1.83V, ఆపై ఛార్జింగ్ ప్రారంభంలో, స్థిరమైన అదనపు నిరోధకతతో, కరెంట్ 5A కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. స్థిరమైన ఛార్జింగ్‌ని నిర్వహించడానికి ప్రస్తుత, అదనపు ప్రతిఘటనను మార్చడం అవసరం.

అదనపు ప్రతిఘటనలో శక్తి నష్టం ∆Pd = rd ∙ I ^ 2 = 6.88 ∙ 5 ^ 2 = 6.88 ∙ 25 = 172 W.

జనరేటర్‌లో విద్యుత్ నష్టం ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0.12 ∙ 25 = 3 W.

బ్యాటరీ యొక్క అంతర్గత నిరోధకతలో శక్తి నష్టం ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0.005 ∙ 25 = 5 W.

బాహ్య సర్క్యూట్‌కు జనరేటర్ సరఫరా చేయబడిన శక్తి Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W.

ఉపయోగకరమైన ఛార్జింగ్ పవర్ Ps = Eb ∙ I = 420 W.