Ekspluatācija
Vanādija redoksakumulators sastāv no akumulatoru sērijas, kur divus elektrolītus atdala protonu apmaiņas membrāna. Abu elektrolītu pamatā ir vanādijs: elektrolīts pozitīvi lādētajā atskaites elektrodā satur VO2+ un VO2+ jonus, bet negatīvi lādētajā – V3+ un V2+ jonus. Elektrolītu var izveidot ar jebkuru no vairākiem procesiem, tostarp vanādija (V) oksīda (V2O5) elektrolītisko disociāciju sērskābē (H2SO4). Šķīdums darbības laikā paliek ārkārtīgi skābs.
Vanādija plūsmas akumulatoros abi atsauces elektrodi ir papildus savienoti ar uzglabāšanas tvertnēm un sūkņiem, lai caur elementu varētu cirkulēt ļoti lielu elektrolīta daudzumu. Šķidrā elektrolīta cirkulācija ir nedaudz sarežģīta un ierobežo vanādija plūsmas akumulatoru izmantošanu nozarēs, kurās nepieciešama mobilitāte, padarot tās efektīvas lielās stacionārās ēkās.
Uzlādējot vanādija akumulatoru, VO2+ joni pozitīvi lādētajā atsauces elektrodā pārvēršas par VO2+ joniem, kad elektroni tiek atvienoti no pozitīvā akumulatora spailes. Līdzīgi negatīvajā atskaites elektrodā elektroni pārvērš V3+ jonus par V2+. Izlādes laikā šis process tiek apgriezts, kā rezultātā 25°C temperatūrā rodas 1,41 V ķēdes spriegums.
Citas noderīgas vanādija plūsmas akumulatoru īpašības ietver ļoti ātru reakciju uz slodzes izmaiņām un ārkārtīgi lielu pārslodzes spēju. Jaundienvidvelsas universitātes pētījumi ir parādījuši, ka tie var sasniegt reakcijas laiku, kas ir mazāks par pusi milisekundes, mainot 100% slodzes, un iztur 400% pārslodzi vairāk nekā 10 sekundes. Reakcijas laiku vairumā gadījumu ierobežo elektriskā iekārta. Vanādija baterijas, kuru pamatā ir sērskābe, darbojas tikai 10-40C temperatūrā. Ja temperatūra ir zemāka par šo diapazonu, sērskābes joni kristalizējas. Abpusējās kustības efektivitāte ikdienas lietošanā saglabājas 65-75% līmenī.
Uzlādes un izlādes iezīmes
Akumulatora kapacitātes atjaunošanai izmantotā enerģija nāk no elektrotīklam pievienotiem lādētājiem. Lai piespiestu strāvu plūst šūnās, avota spriegumam jābūt augstākam nekā akumulatora spriegumam. Ievērojams aprēķinātā uzlādes sprieguma pārsniegums var izraisīt akumulatora atteici.
Uzlādes algoritmi ir tieši atkarīgi no tā, kā akumulators ir sakārtots un kāda veida tas pieder. Piemēram, dažas baterijas var droši papildināt savu jaudu no pastāvīga sprieguma avotiem. Citi darbojas tikai ar regulējamu strāvas avotu, kas var mainīt parametrus atkarībā no uzlādes līmeņa.
Nepareizi organizēts uzlādes process var sabojāt akumulatoru. Ārkārtējos gadījumos akumulators var aizdegties vai eksplodēt. Ir viedie akumulatori, kas aprīkoti ar sprieguma uzraudzības ierīcēm. Galvenie parametri, kas jāņem vērā, darbinot reversīvās galvaniskās baterijas, ir:
- Mūžs. Pat pareizi rīkojoties, akumulatora uzlādes ciklu skaits ir ierobežots. Dažādas akumulatoru sistēmas ne vienmēr nolietojas to pašu iemeslu dēļ. Bet kopumā akumulatora darbības laiku galvenokārt ierobežo pilnas uzlādes-izlādes ciklu skaits un, otrkārt, projektētais kalpošanas laiks neatkarīgi no lietošanas intensitātes.
- Uzlādes laiks. Akumulatora pamatkonstrukcija nenozīmē uzlādi ar patvaļīgi lielu ātrumu: galvaniskā elementa iekšējā pretestība novedīs pie pārmērīgas uzlādes strāvas pārvēršanas siltumā, kas var neatgriezeniski sabojāt ierīci. No fiziskā viedokļa uzlādes laiku ierobežo aktīvā materiāla maksimālais difūzijas ātrums caur elektrolītu.Vienkāršoti var pieņemt, ka pilnas jaudas atjaunošana vienā stundā ir labs rādītājs.
- Izplūdes dziļums. Norādīts procentos no nominālās jaudas. Apraksta izmantojamo jaudu. Dažādu veidu akumulatoriem ieteicamais darbības izlādes līmenis var atšķirties. Darbības izmaiņu vai novecošanas dēļ maksimālā dziļuma indikators zaudē savu sākotnējo vērtību.
difūzijas process.
Pateicoties difūzijas procesam, elektrolīta blīvuma izlīdzināšanai akumulatora korpusa dobumā un plākšņu aktīvās masas porās, elektrodu polarizāciju var saglabāt akumulatorā, kad ārējā ķēde ir izslēgta.
Difūzijas ātrums ir tieši atkarīgs no elektrolīta temperatūras, jo augstāka temperatūra, jo ātrāk notiek process un var ievērojami atšķirties laikā, no divām stundām līdz dienai. Divu elektrodu potenciāla komponentu klātbūtne pārejošos apstākļos izraisīja akumulatora sadalīšanu līdzsvara un nelīdzsvara EMF. Akumulatora līdzsvara EMF ietekmē aktīvo vielu jonu saturs un koncentrācija elektrolītā, kā arī aktīvo vielu ķīmiskās un fizikālās īpašības. Galveno lomu EML lielumā spēlē elektrolīta blīvums, un temperatūra to praktiski neietekmē. EML atkarību no blīvuma var izteikt ar formulu:
Akumulatora emf nav vienāds ar akumulatora spriegumu, kas ir atkarīgs no slodzes esamības vai neesamības uz tā spailēm.
admin25/07/2011
Komentārs
Vārds*
Vietne
Šī vietne izmanto Akismet, lai cīnītos pret surogātpastu. Uzziniet, kā tiek apstrādāti jūsu komentāru dati.
"Mehāniskais tahometrs
Akumulatora spriegums »
Tagi
VAZ, VAZ darbības traucējumi Sensori Aizdedze Inžektors Ierīces Starteris Shēmas Elektriskie auto Barošanas bloki vaz 2110 gazele gazele uzņēmumu reģistratori auto remonts
Jaunākie ieraksti
- Sensori automašīnā: veidi un mērķis
- Pasaulē lielākais elektroauto EDumper,
- Lāzera gaismas.
- Halogēnu spuldžu priekšrocības un trūkumi
- Parkošanās sensoru ierīce un darbības princips
Arhīvi
Arhīvs 2017. gada septembris 2017. gada septembris 2017 2017. gada maijs 2017 2017. gada marts 2017. gada decembris 2016. gada novembris 2016 2016. gada oktobris 2016 2016. gada augusts 2016 2016. gada jūlijs 2016 2016. gada maijs 2016 2016. gada marts 2016 2016. gada februāris 2016 novembris 2015 2015. gada oktobris 2015 2015 2015. gada jūlijs 2015 2015. gada maijs 2015 2015. gada janvāris 2014. gada decembris 2014. gada decembris 2014. gada novembris 2014. gada oktobris 2014. gada septembris 2014. gada augusts 2014. gada jūlijs 2014. gada jūnijs 2014. gada maijs 2014. gada aprīlis 2014. februāris 2014. janvāris 2014. decembris 2013. decembris 2013. novembris 2013. novembris 20, 2013. marts 10, 2013. marts 2013. 2. jūnijs 2013. 2. jūnijs 2013. 2012, 2012, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011, 2011 \ t 2012., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011., 2011. gada septembris
Kategorijas
- Akumulatora baterija
- Video
- Ģenerators
- Sensori
- Diagnostika
- Aizdedze
- ziņas
- Aprīkojums
- Ierīces
- Remonts
- Aizdedzes svece
- Starteris
- Shēma
- Ierīces
- elektromobiļi
- Enerģijas padeve
Esam sociālajos tīklos
Auto elektriķis@ Visas tiesības paturētas. Kopējot vietnes materiālus, jums ir jānorāda saite uz vietni.
Ierīce un darbības princips
Akumulators ir ierīce, kas ķīmisko enerģiju pārvērš elektroenerģijā. Lai gan termins "akumulators" attiecas uz divu vai vairāku galvanisko elementu kopumu, kas spēj veikt šādu pārveidošanu, to plaši izmanto vienam šāda veida elementam.
Katrai šādai šūnai ir katods (pozitīvs elektrods) un anods (negatīvs). Šos elektrodus atdala elektrolīts, kas nodrošina jonu apmaiņu starp tiem. Elektrodu materiāli un elektrolīta sastāvs ir izvēlēti tā, lai nodrošinātu pietiekamu elektromotora spēku starp akumulatora spailēm.
Tā kā elektrodos ir ierobežots ķīmiskās enerģijas potenciāls, akumulators darbības laikā tiks izlādējies. Galvanisko elementu veidu, kas ir pielāgots papildināšanai pēc daļējas vai pilnīgas izlādes, sauc par akumulatoru. Šādu savstarpēji savienotu elementu komplekts ir akumulators.Akumulatora darbība ietver ciklisku divu stāvokļu maiņu:
- Uzlāde - akumulators darbojas kā elektrības uztvērējs, šūnu iekšienē elektriskā enerģija tiek realizēta ķīmiskās izmaiņās.
- Izlāde - ierīce darbojas kā elektriskās strāvas avots, pārvēršot ķīmisko reakciju enerģiju elektroenerģijā.
Lietošanas jomas
Vanādija redoksakumulatoru īpaši augstā kapacitāte padara tos labi piemērotus izmantošanai nozarēs, kurās nepieciešama liela enerģijas uzkrāšana. Piemēram, palīdzot līdzsvarot tādu enerģijas avotu kā vēja vai saules enerģijas ražošanas apjomu vai palīdzēt ģeneratoriem vajadzības gadījumā absorbēt lielus enerģijas pieplūdumus vai līdzsvarot enerģijas piedāvājumu un pieprasījumu attālos reģionos.
Vanādija redoksakumulatoru ierobežotās pašizlādes raksturlielumi padara tos noderīgus nozarēs, kur baterijas ir jāuzglabā ilgu laiku, veicot minimālu apkopi un gatavību. Tas noveda pie to izmantošanas dažos militārās elektronikas veidos, piemēram, GATOR ieguves sistēmas sensoros. To spēja pārvietoties un palikt nulles līmenī padara tos piemērotus saules enerģijas izmantošanai un nozarēm, kur akumulatoriem diena jāsāk tukša un jāuzlādē atkarībā no slodzes un laikapstākļiem. Piemēram, litija jonu akumulatori bieži tiek bojāti, ja tiem ļauj izlādēties zem 20% no to tilpuma, tāpēc tie visbiežāk darbojas diapazonā no 20 līdz 100%, kas nozīmē, ka tie var izmantot tikai 20% no to nominālās jaudas.
To ārkārtīgi ātrais reakcijas laiks padara tos arī praktiski neaizstājamus nepārtrauktās barošanas avotos, kur tos var izmantot svina-skābes akumulatoru un pat dīzeļa ģeneratoru vietā. Arī ātrais reakcijas laiks padara tos piemērotus frekvences kontrolei. Šobrīd ne UPS, ne frekvenču pārvaldības pasākumi paši par sevi nav efektīvi, taču, visticamāk, akumulators spēs atrast pielietojumu šajās nozarēs, ja to kapitalizēs no dažādiem finansējuma avotiem. Turklāt šīs iespējas padara vanādija redoksakumulatorus par efektīvu "viengabala" risinājumu maziem elektrotīkliem, kas ir atkarīgi no uzticamas darbības, frekvences kontroles un slodzes pārslēgšanas vajadzībām (piemēram, liela atjaunojamo energoresursu iespiešanās, ļoti mainīgas slodzes vai vēlme optimizēt ģeneratora efektivitāti, mainot reakcijas laiku).
Lielākie strādājošie vanādija redox akumulatori
Apakšstacija "Minami Hyakita":
- Palaišanas datums: 2015. gada decembris
- Enerģija: 60 MWh
- Jauda: 15 MW
- Darba laiks: 4 stundas
- Valsts: Japāna
Smirdīga, Liaoningas province
- Palaišanas datums: N/A
- Enerģija: 10 MWh
- Jauda: 5 MW
- Darba laiks: 2 stundas
- Valsts: Ķīna
Tomamae vēja parks
- Palaišanas datums: 2005
- Enerģija: 6 MWh
- Jauda: 4 MW
- Darba laiks: 1 stunda 30 minūtes
- Valsts: Japāna
Zhangbei projekts
- Palaišanas datums 2016
- Enerģija: 8 MWh
- Jauda: 2 MW
- Darba laiks: 4 stundas.
- Valsts: Ķīna
SnoPUD MESA 2 projekts
- Palaišanas datums: 2017. gada marts
- Enerģija: 8 MWh
- Jauda: 2 MW
- Darba laiks: 4 stundas.
- Valsts: ASV
Apakšstacija Escondido
- Palaišanas datums: 2017
- Enerģija: 8 MWh
- Jauda: 2 MW
- Darba laiks: 4 stundas.
- Valsts: ASV
Apakšstacija Pullmanā, Vašingtonā
- Palaišanas datums: 2015. gada aprīlis
- Enerģija: 4 MWh
- Jauda: 1 MW
- Darba laiks: 4 stundas
- Valsts: ASV
Paredzams, ka līdz 2018. gadam Ķīnā tiks pabeigta vanādija redoksakumulatora izstrāde. Tā enerģija būs 800 MWh, jauda - 200 MW, bet darbības laiks - 4 stundas.
Noteikumi
- Secīgi - elementi seko viens pēc otra.
- Elektromotora spēks (EMF) ir spriegums, ko ģenerē akumulators vai magnētiskais spēks saskaņā ar Faradeja likumu.
- Paralēli – elektriskie komponenti ir sakārtoti tā, lai strāva plūst pa diviem vai vairākiem ceļiem.
Ja izmantojat vairākus sprieguma avotus, tos var savienot virknē vai paralēli. Ar sērijveida versiju tie tiek noregulēti vienā virzienā, tiek palielināta iekšējā pretestība, un elektromotora spēks tiek pievienots algebriski. Līdzīgi veidi ir izplatīti lukturīšos, rotaļlietās un dažādās citās ierīcēs. Šūnas tiek ievietotas virknē, lai palielinātu kopējo emf.
Divu sprieguma avotu seriālais savienojums vienā virzienā. Diagrammā parādīta laterna ar divām šūnām un vienu lampu
Akumulators - vairāku voltu elementu savienojums. Bet seriālajam savienojumam ir viens trūkums, jo tiek pievienotas iekšējās pretestības. Dažreiz tas rada problēmas. Pieņemsim, ka jums ir divas 6 V baterijas, kuras ievietojat parasto 12 V vietā. Rezultātā esat pievienojis ne tikai EMF, bet arī katra akumulatora iekšējo pretestību.
Ja šūnas atrodas opozīcijā (viena atrodas aiz otras), tad kopējais EML samazināsies.
Tie ir divi sprieguma avoti, kas savienoti virknē ar pretēju emisiju. Strāva plūst lielākas EML virzienā, un to ierobežo iekšējo pretestību summēšana. Piemērs ir lādētājs. Tam jābūt vairāk emf nekā akumulatoram
Ja divi avoti ar vienādu elektromotora spēku atrodas paralēli un ir savienoti ar slodzes pretestību, tad kopējais EML paliek tāds pats kā atsevišķiem. Tomēr kopējā iekšējā pretestība tiks samazināta. Izrādās, ka paralēlā versija var radīt vairāk strāvas.
Paralēlā savienojumā ir apvienoti divi sprieguma avoti ar vienu EMF. Tie veido vienu EML, bet tiem ir mazāka kopējā pretestība nekā atsevišķi. Līdzīgas kombinācijas tiek izmantotas, ja nepieciešams sasniegt lielāku strāvu.
| Pārskats |
|
| Rezistoru paralēlais un virknes savienojums |
|
| Kirhhofa noteikumi |
|
| Voltmetri un ampērmetri |
|
| RC shēmas |
|
Vēsturisks pārskats
Pirmā galvaniskā elementa izstrāde ir uzticēta itāļu fiziķim Alesandro Voltam. Viņš veica virkni eksperimentu ar elektroķīmiskām parādībām 1790. gados un ap 1800. gadu izveidoja pirmo akumulatoru, ko viņa laikabiedri sauca par "voltaic kolonnu". Ierīce sastāvēja no mainīgiem cinka un sudraba diskiem, kas bija atdalīti ar papīra vai auduma slāņiem, kas bija iemērc nātrija hidroksīda šķīdumā.
Šie eksperimenti kļuva par pamatu Maikla Faradeja darbam par elektroķīmijas kvantitatīvajiem likumiem. Viņš aprakstīja akumulatora darbības principu un, pamatojoties uz zinātnieka darbu, tika izveidotas pirmās komerciālās elektriskās šūnas. Turpmākā evolūcija izskatījās šādi:
- 1836. gadā britu ķīmiķis Džons Daniels prezentēja uzlabotu šūnas modeli, kas sastāv no vara un cinka elektrodiem, kas iegremdēti sālsskābē. Daniela elements spēja nodrošināt pastāvīgu spriegumu nesalīdzināmi efektīvāk nekā Volta ierīces.
- 1839. gads Turpmāku progresu panāca fiziķis Grovs ar savu divu šķidrumu šūnu, kas sastāv no cinka, kas iegremdēts atšķaidītā sērskābē porainā traukā. Pēdējais atdalīja sērskābi no trauka, kurā bija slāpekļskābe, un tajā ievietoja platīna katodu. Slāpekļskābe kalpoja kā oksidētājs, lai novērstu sprieguma zudumus ūdeņraža uzkrāšanās dēļ pie katoda.Vācu ķīmiķis Roberts Bunsens Grovas šūnā platīnu aizstāja ar lētu oglekli un tādējādi veicināja šāda veida akumulatoru plašu atzīšanu.
- 1859. gadā Gastons Plante izgudroja svina-skābes šūnu, kas ir mūsdienu automašīnu akumulatora priekštecis. Plantes ierīce spēja radīt neparasti lielu strāvu, taču gandrīz divus gadu desmitus tika izmantota tikai eksperimentiem laboratorijās.
- 1895-1905 gadi. Niķeļa-kadmija un niķeļa-dzelzs sārmu elementu izgudrojums. Tas ļāva izveidot sistēmas ar ievērojamu skaitu uzlādes-izlādes ciklu.
- Kopš 1930. gadiem sākās sudraba-cinka un dzīvsudraba-cinka sārma bateriju izstrāde, kas nodrošināja augstu enerģijas blīvumu uz svara un tilpuma vienību.
- Kopš 20. gadsimta vidus ražošanas tehnoloģiju attīstība un jaunu materiālu parādīšanās ir radījusi vēl jaudīgākus un kompaktākus akumulatorus. Visievērojamākais bija niķeļa-metāla hidrīda un litija bateriju ieviešana tirgū.
Akumulatoru uzlāde
Galvenais raksts: Lādētājs
Kad ķīmiskā enerģija ir izsmelta, spriegums un strāva samazinās, un akumulators pārstāj darboties. Jūs varat uzlādēt akumulatoru (akumulatoru akumulatoru) no jebkura līdzstrāvas avota ar augstāku spriegumu, vienlaikus ierobežojot strāvu. Visizplatītākā ir uzlādes strāva (ampēros), kas ir proporcionāla 1/10 no akumulatora nosacītās nominālās jaudas (ampērstundās).
Taču, pamatojoties uz plaši izmantoto elektrisko akumulatoru (NiMH, NiCd) ražotāju izplatīto tehnisko aprakstu, var pieņemt, ka šis uzlādes režīms, ko parasti dēvē par standarta, tiek aprēķināts, pamatojoties uz astoņu stundu darba dienas ilgumu, kad akumulators, kas izlādējies darba dienas beigās, tiek pievienots tīkla lādētājam pirms jaunas darba dienas sākuma. Šāda uzlādes režīma izmantošana šāda veida akumulatoriem ar sistemātisku lietošanu ļauj saglabāt kvalitātes un izmaksu līdzsvaru produkta darbībā. Tādējādi pēc ražotāja ieteikuma šo režīmu var izmantot tikai niķeļa-kadmija un niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem.
Daudziem akumulatoru veidiem ir dažādi ierobežojumi, kas jāņem vērā lādēšanas un turpmākās lietošanas laikā, piemēram, NiMH akumulatori ir jutīgi pret pārlādēšanu, litija baterijas ir jutīgas pret pārlādēšanu, spriegumu un temperatūru. NiCd un NiMH akumulatoriem ir tā sauktais atmiņas efekts, kas sastāv no jaudas samazināšanās, veicot uzlādi, kad akumulators nav pilnībā izlādējies. Arī šāda veida akumulatoriem ir jūtama pašizlāde, tas ir, tie pakāpeniski zaudē uzlādi, nesavienojot ar slodzi. Lai cīnītos pret šo efektu, var izmantot pilienu uzlādi.
Akumulatora uzlādes metodes
Akumulatoru uzlādēšanai tiek izmantotas vairākas metodes; Parasti uzlādes metode ir atkarīga no akumulatora veida.
- Lēna līdzstrāvas uzlāde
Uzlādējiet ar līdzstrāvu, kas ir proporcionāla 0,1-0,2 no nosacītās nominālās jaudas Q, attiecīgi apmēram 15-7 stundas.
Garākā un drošākā uzlādes metode. Piemērots lielākajai daļai akumulatoru veidu.
- ātra uzlāde
Uzlādējiet ar līdzstrāvu, kas ir proporcionāla 1/3 Q apmēram 3-5 stundas.
- Paātrināta jeb "delta-V" uzlāde
Uzlāde ar sākotnējo uzlādes strāvu, kas ir proporcionāla akumulatora nominālajai nominālajai kapacitātei, pie kuras pastāvīgi tiek mērīts akumulatora spriegums un uzlāde beidzas pēc akumulatora pilnīgas uzlādes. Uzlādes laiks ir aptuveni pusotra stunda. Akumulators var pārkarst un pat to sabojāt.
- apgrieztā iekasēšana
To veic, mainot garus uzlādes impulsus ar īsiem izlādes impulsiem. Reversā metode visnoderīgākā ir NiCd un NiMH akumulatoru uzlādēšanai, kam raksturīgi t.s.n. "atmiņas efekts".
