piller. Hesaplama örnekleri

Piller, boşaldıktan sonra bir şarj cihazından çekilen elektrik akımı kullanılarak şarj edilebilen elektrokimyasal akım kaynaklarıdır. Bataryada şarj akımı aktığında, bataryanın ilk çalışma durumunda elektrotlar üzerinde bulunan anot ve katot üzerinde hangi kimyasal bileşiklerin oluştuğunun bir sonucu olarak elektroliz meydana gelir.

Elektrik enerjisi, bir bataryada şarj edildiğinde, kimyasal bir enerji formuna dönüştürülür. Boşaldığında, enerjinin kimyasal formu elektriksel hale gelir. Bir pili şarj etmek, onu boşaltarak elde edebileceğinden daha fazla enerji gerektirir.

2,7 V şarj edildikten sonra kurşun asitli bir akünün her bir hücresinin voltajı boşalırken 1,83 V'un altına düşmemelidir.

Bir nikel-demir pilin ortalama voltajı 1,1 V'tur.

Bataryanın şarj ve deşarj akımları üretici tarafından sınırlandırılmış ve ayarlanmıştır (plakanın 1 dm2'si başına yaklaşık 1 A).

Şarjlı bir pilden çekilebilecek elektrik miktarına pilin amper-saat kapasitesi denir.

Piller ayrıca enerji ve akım verimliliği ile karakterize edilir.Enerji dönüşü, deşarj sırasında alınan enerjinin pili şarj etmek için harcanan enerjiye oranına eşittir: ηen = Araz / Azar.

Kurşun asitli akü için ηen = %70 ve demir-nikel akü için ηen = %50.

Akım çıkışı, deşarj sırasında alınan elektrik miktarının şarj sırasında tüketilen elektrik miktarına oranına eşittir: ηt = Q kez / Qchar.

Kurşun asitli akülerde ηt = %90 ve demir-nikel akülerde ηt = %70 vardır.

Pil hesaplama

1. Akünün mevcut dönüşü neden enerji dönüşünden daha büyük?

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

Enerji dönüşü, deşarj voltajının şarj voltajına oranı ile akım dönüşü ηt'nin çarpımına eşittir. Uр / U3 oranı <1 olduğundan, ηen <ηt.

2. Şek. 1. Plakaların bağlantısı şek. 2. Plakaların paralel bağlanması pil kapasitesini artırır. Voltajı artırmak için iki set plaka seri olarak bağlanır.

Pirinç. 1. Kurşun-asit batarya

Pirinç. 2. 4 V'luk bir voltaj için kurşun asitli akünün plakalarının bağlanması

Batarya Ic = 1,5 A akım ile 10 saatte şarj olur ve Ip = 0,7 A akım ile 20 saatte boşalır. Akım verimi nedir?

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. Batarya 0,7 A akımla 5 saat şarj edilir. Akım çıkışı ηt = 0,9 (Şekil 3) ile 0,3 A akımla ne kadar süreyle deşarj olur?

Pirinç. 3. Örnek 3 için şekil ve diyagram

Pili şarj etmek için kullanılan elektrik miktarı: Qz = Iz ∙ tz = 0,7 ∙ 5 = 3,5 A • h.

Deşarj sırasında salınan elektrik miktarı Qp, ηt = Qp / Qz formülüyle hesaplanır, buradan Qp = ηt ∙ Qz = 0,9 ∙ 3,5 = 3,15 A • h.

Deşarj süresi tp = Qp / Ip = 3,15 / 0,3 = 10,5 saat.

4. 20 Ah akü, bir selenyum doğrultucu aracılığıyla AC şebekesinden 10 saat içinde tamamen şarj edildi (Şekil 4). Doğrultucunun artı kutbu, şarj olurken akünün artı kutbuna bağlanır. Akım verimi ηt = %90 ise akü hangi akımla şarj edilir? Pil 20 saat içinde hangi akımla boşalabilir?

Pirinç. 4. Örnek 4 için şekil ve diyagram

Akü şarj akımı: Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0,9) = 2,22 A. İzin verilen deşarj akımı Iр = Q / tr = 20/20 = 1 A.

5. 50 hücreden oluşan bir akümülatör pili 5 A akımla şarj edilmektedir. Bir pil hücresi 2,1 V ve iç direnci rvn = 0,005 Ohm'dur. Akü voltajı nedir? Nedir vesaire. c. iç direnci rg = 0,1 Ohm olan bir şarj üretecine sahip olmalı (Şekil 5)?

Pirinç. 5. Örnek 5 için şekil ve şema

D. d. C. pil şuna eşittir: Eb = 50 ∙ 2,1 = 105 V.

Pilin iç direnci rb = 50 ∙ 0,005 = 0,25 Ohm. D. d. S. üreteci e'nin toplamına eşittir. vesaire. piller ve pil ve jeneratörde voltaj düşüşü ile: E = U + I ∙ rb + I ∙ rg = 105 + 5 ∙ 0,25 + 5 ∙ 0,1 = 106,65 V.

6. Akümülatör, iç direnci rvn = 0,005 Ohm ve e olan 40 hücreden oluşur. vesaire. sayfa 2.1 V. Akü, jeneratörden gelen I = 5 A akımıyla şarj edilir, örn. vesaire. ile120 V ve iç direnç rg = 0,12 Ohm'dur. Ek direnç rd'yi, jeneratörün gücünü, şarjın faydalı gücünü, ek direnç rd'deki güç kaybını ve bataryadaki güç kaybını belirleyin (Şekil 6).

Pirinç. 6. Akümülatörün hesaplanması

Kullanarak ek direnç bulun Kirchhoff'un ikinci yasası:

Örneğin = Eb + rd ∙ Ben + rg ∙ Ben + 40 ∙ rv ∙ Ben; rd = (Eg-Eb-I ∙ (rg + 40 ∙ rv)) / I = (120-84-5 ∙ (0,12 + 0,2)) / 5 = 34,4 / 5 = 6,88 Ohm …

E. vb. c. Pil şarj edildiğinde, şarjın başlangıcındaki hücrenin EMF'si 1,83V'dur, ardından şarjın başlangıcında, sabit bir ek dirençle akım 5A'dan fazla olacaktır.Sürekli bir şarjı sürdürmek için akım, ek direnci değiştirmek gereklidir.

Ek dirençteki güç kaybı ∆Pd = rd ∙ I ^ 2 = 6,88 ∙ 5 ^ 2 = 6,88 ∙ 25 = 172 W.

Jeneratördeki güç kaybı ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0,12 ∙ 25 = 3 W.

Pilin iç direncindeki güç kaybı ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0,005 ∙ 25 = 5 W.

Jeneratörün harici devreye sağladığı güç Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W'dir.

Faydalı şarj gücü Ps = Eb ∙ I = 420 W.