बॅटरीज. गणना उदाहरणे

बॅटरी हे इलेक्ट्रोकेमिकल करंट स्त्रोत आहेत जे डिस्चार्ज केल्यानंतर चार्जरमधून काढलेले विद्युत प्रवाह वापरून चार्ज केले जाऊ शकतात. जेव्हा बॅटरीमध्ये चार्जिंग करंट वाहते, तेव्हा इलेक्ट्रोलिसिस होते, परिणामी एनोड आणि कॅथोडवर रासायनिक संयुगे तयार होतात जे बॅटरीच्या प्रारंभिक ऑपरेटिंग स्थितीत इलेक्ट्रोडवर होते.

विद्युत ऊर्जा, जेव्हा बॅटरीमध्ये चार्ज केली जाते, तेव्हा तिचे रासायनिक रूपात रूपांतर होते. जेव्हा ते सोडले जाते तेव्हा ऊर्जेचे रासायनिक स्वरूप विद्युत बनते. बॅटरी चार्ज करून ती डिस्चार्ज करून मिळवता येते त्यापेक्षा जास्त ऊर्जा लागते.

2.7 V चार्ज केल्यानंतर लीड-ऍसिड बॅटरीच्या प्रत्येक सेलचा व्होल्टेज डिस्चार्ज करताना 1.83 V च्या खाली जाऊ नये.

निकेल-लोह बॅटरीचे सरासरी व्होल्टेज 1.1 V आहे.

बॅटरीचे चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग करंट मर्यादित आहेत आणि निर्मात्याने सेट केले आहेत (प्लेटच्या 1 डीएम 2 प्रति 1 ए अंदाजे).

चार्ज केलेल्या बॅटरीमधून जितकी वीज काढता येते तिला बॅटरीची अँपिअर-तास क्षमता म्हणतात.

बॅटरी देखील ऊर्जा आणि वर्तमान कार्यक्षमता द्वारे दर्शविले जातात.ऊर्जा परतावा हे डिस्चार्ज दरम्यान प्राप्त झालेल्या उर्जेच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीने बॅटरी चार्ज करण्यासाठी खर्च केलेल्या ऊर्जेशी असते: ηen = Araz / Azar.

लीड-ऍसिड बॅटरीसाठी ηen = 70% आणि लोह-निकेल बॅटरीसाठी ηen = 50%.

वर्तमान आउटपुट डिस्चार्ज दरम्यान प्राप्त झालेल्या विजेच्या प्रमाण आणि चार्जिंग दरम्यान वापरलेल्या विजेच्या प्रमाणाच्या समान आहे: ηt = Q वेळा / Qchar.

लीड-ऍसिड बॅटरियांमध्ये ηt = 90% आणि लोह-निकेल बॅटरियांमध्ये ηt = 70% असते.

बॅटरी गणना

1. बॅटरीचा वर्तमान परतावा ऊर्जा परतावा पेक्षा जास्त का आहे?

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

ऊर्जा परतावा हे वर्तमान रिटर्न ηt गुणाकार डिस्चार्ज व्होल्टेज आणि चार्ज व्होल्टेजच्या गुणोत्तराच्या समान आहे. गुणोत्तर Uр / U3 < 1 असल्याने, नंतर ηen < ηt.

2. 4 V च्या व्होल्टेजची आणि 14 Ah क्षमतेची लीड-ऍसिड बॅटरी अंजीरमध्ये दर्शविली आहे. 1. प्लेट्सचे कनेक्शन अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. 2. प्लेट्सला समांतर कनेक्ट केल्याने बॅटरीची क्षमता वाढते. व्होल्टेज वाढवण्यासाठी प्लेट्सचे दोन संच मालिकेत जोडलेले आहेत.

तांदूळ. 1. लीड-ऍसिड बॅटरी

तांदूळ. 2. 4 V च्या व्होल्टेजसाठी लीड-ऍसिड बॅटरीच्या प्लेट्स जोडणे

Ic = 1.5 A च्या करंटने बॅटरी 10 तासांत चार्ज होते आणि Ip = 0.7 A च्या करंटने 20 तासांत डिस्चार्ज होते. सध्याची कार्यक्षमता किती आहे?

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. बॅटरी 5 तासांसाठी 0.7 A च्या करंटने चार्ज केली जाते. वर्तमान आउटपुट ηt = 0.9 (Fig. 3) सह 0.3 A च्या करंटसह किती काळ डिस्चार्ज होईल?

तांदूळ. 3. आकृती आणि आकृती उदाहरणार्थ 3

बॅटरी चार्ज करण्यासाठी विजेचे प्रमाण आहे: Qz = Iz ∙ tz = 0.7 ∙ 5 = 3.5 A • h.

डिस्चार्ज दरम्यान सोडल्या जाणार्‍या विजेच्या Qp चे प्रमाण ηt = Qp / Qz या सूत्राद्वारे मोजले जाते, जिथून Qp = ηt ∙ Qz = 0.9 ∙ 3.5 = 3.15 A • h.

डिस्चार्ज वेळ tp = Qp / Ip = 3.15 / 0.3 = 10.5 तास.

4. सेलेनियम रेक्टिफायर (चित्र 4) द्वारे AC मेनमधून 20 Ah बॅटरी 10 तासांच्या आत पूर्णपणे चार्ज झाली. चार्जिंग करताना रेक्टिफायरचे पॉझिटिव्ह टर्मिनल बॅटरीच्या पॉझिटिव्ह टर्मिनलशी जोडलेले असते. वर्तमान कार्यक्षमता ηt = 90% असल्यास बॅटरी कोणत्या प्रवाहाने चार्ज केली जाते? 20 तासांच्या आत बॅटरी कोणत्या करंटने डिस्चार्ज केली जाऊ शकते?

तांदूळ. 4. आकृती आणि आकृती उदाहरणार्थ 4

बॅटरी चार्जिंग करंट आहे: Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0.9) = 2.22 A. परवानगीयोग्य डिस्चार्ज करंट Iр = Q / tr = 20/20 = 1 A.

5. 50 सेल असलेली एक संचयक बॅटरी 5 A च्या करंटने चार्ज केली जाते. एक बॅटरी सेल 2.1 V, आणि तिचा अंतर्गत प्रतिकार rvn = 0.005 Ohm. बॅटरी व्होल्टेज काय आहे? काय आहे इ. c. अंतर्गत resistance rg = 0.1 Ohm (Fig. 5) सह चार्ज जनरेटर असणे आवश्यक आहे?

तांदूळ. 5. आकृती आणि आकृती उदाहरणार्थ 5

D. d. C. बॅटरी समान आहे: Eb = 50 ∙ 2.1 = 105 V.

बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार rb = 50 ∙ 0.005 = 0.25 Ohm. D. d. S. जनरेटर e च्या बेरजेइतका आहे. इ. बॅटरी आणि जनरेटरमधील बॅटरी आणि व्होल्टेज ड्रॉपसह: E = U + I ∙ rb + I ∙ rg = 105 + 5 ∙ 0.25 + 5 ∙ 0.1 = 106.65 V.

6. स्टोरेज बॅटरीमध्ये अंतर्गत प्रतिकार rvn = 0.005 Ohm आणि e असलेल्या 40 पेशी असतात. इ. p. 2.1 V. बॅटरी जनरेटरकडून वर्तमान I = 5 A ने चार्ज केली जाते, उदा. इ. सहजे 120 V आहे आणि अंतर्गत प्रतिकार rg = 0.12 Ohm आहे. अतिरिक्त प्रतिकार rd, जनरेटरची शक्ती, चार्जची उपयुक्त शक्ती, अतिरिक्त प्रतिरोध rd मध्ये पॉवर लॉस आणि बॅटरीमधील पॉवर लॉस (Fig. 6) निश्चित करा.

तांदूळ. 6. संचयकाची गणना

वापरून अतिरिक्त प्रतिकार शोधा किर्चॉफचा दुसरा कायदा:

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

इ. पासून इ. c. जेव्हा बॅटरी चार्ज केली जाते, तेव्हा चार्जिंगच्या सुरूवातीस सेलचा EMF 1.83V असतो, नंतर चार्जिंगच्या सुरूवातीस, स्थिर अतिरिक्त प्रतिकारासह, विद्युत प्रवाह 5A पेक्षा जास्त असेल. सतत चार्जिंग राखण्यासाठी वर्तमान, अतिरिक्त प्रतिकार बदलणे आवश्यक आहे.

अतिरिक्त प्रतिकार ∆Pd = rd ∙ I^ 2 = 6.88 ∙ 5 ^ 2 = 6.88 ∙ 25 = 172 W.

जनरेटरमधील पॉवर लॉस ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0.12 ∙ 25 = 3 W.

बॅटरीच्या अंतर्गत रेझिस्टन्समध्ये पॉवर लॉस ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0.005 ∙ 25 = 5 W.

जनरेटरची बाह्य सर्किटला पुरवलेली शक्ती Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W आहे.

उपयुक्त चार्जिंग पॉवर Ps = Eb ∙ I = 420 W.