2. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В АККУМУЛЯТОРЕ
2.1. Понятия и определения
Аккумулятор является обратимым источником тока. Он способен отдавать в нагрузку во внешней цепи ранее запасенную энергию. На легковые автомобили устанавливаются аккумуляторные батареи, состоящие из шести последовательно включенных аккумуляторов. Они способны обеспечивать большие разрядные токи и относятся к классу стартерных аккумуляторных батарей. Это отражено в маркировке батарей. Например, батарея 6СТ-55 содержит 6 аккумуляторов, стартерная, номинальная энергоемкость составляет 55 ампер-часов.
Приведем некоторые основные понятия и определения, характеризующие аккумуляторную батарею в различных режимах работы.
Электродвижущая сила (ЭДС) - это разность электродных потенциалов при разомкнутой электрической цепи. ЭДС аккумулятора зависит от плотности температуры электролита и состава активной массы пластин. Выражается ЭДС в вольтах и обычно обозначается буквой Е. Измерить ЭДС можно вольтметром с большим внутренним сопротивлением, превышающим 20 кОм.
ЭДС покоя (Е0) - это ЭДС аккумулятора, находящегося длительное время (более 2-3 часов) без нагрузки.
ЭДС аккумулятора под нагрузкой отличается от ЭДС покоя. Это вызвано том, что при прохождении тока в цепи на электродах и в электролите происходят необратимые физические и химические процессы, связанные с потерей энергии. Один из них - это процесс поляризации.
ЭДС поляризации (Еп) - это ЭДС аккумулятора при наличии поляризации пластин.
Еп всегда направлена навстречу току.
При заряде ЭДС аккумулятора равна сумме ЭДС покоя и ЭДС поляризации:
Е = Е0 + Еп,
а при заряде
Е = Е0 - Еп.
Величину Е называют динамической ЭДС, или просто ЭДС аккумулятора.
В замкнутой электрической цепи постоянного тока, когда к аккумулятору подключены потребители, связи между ЭДС, проходящим по цепи током и сопротивлением цепи определяется по закону Ома:
Е = I (R + r), (1)
где Е - ЭДС, В;
I - сила тока в цепи, А;
R - активное сопротивление внешней цепи, Ом;
r - полное сопротивление участка электрической цепи внутри самого источника тока, Ом.
Выражение (1) можем переписать в виде:
Е = IR + Ir, (2)
т.е. ЭДС аккумулятора компенсирует падение напряжения на внешней цепи U=IR и падение напряжения внутри самого источника тока на его полном внутреннем сопротивлении Ur=I*r.
Величина U=I*R - это напряжение аккумулятора. Это напряжение на зажимах аккумулятора, которое используется для работы потребителей тока.
Из уравнения (2) видно, что при работе аккумулятора его напряжение
