де U ном - напруга на затискачах акумулятора при номінальному розрядному струмі, В;
Q - ємність акумулятора, А Г— год
Величина внутрішнього опору акумулятора може бути визначена за його зовнішній характеристиці - залежності напруги на затискачах акумулятора від струму навантаження. Напруга на затискачах акумулятора лінійно залежить від сили струму і навантаження і графічно зображується у вигляді прямої лінії, що перетинає осі I і U (рис.2). Точка перетину з віссю U (I = 0, R ВҐ, режим холостого ходу) дає величину ЕРС, а точка перетину з віссю I (U = 0, R = 0, режим короткого замикання) дає величину струму в навантаженні при опорі зовнішнього навантаження, рівною нулю. У цьому випадку:
E = I K Г— R B і, (6)
де I K - струм короткого замикання.
Якщо відома тільки частина зовнішньої характеристики (рис.2), то внутрішній опір акумулятора можна визначити за формулою
, Ом (7)
Найважливішими експлуатаційними параметрами акумулятора є також його зарядний і розрядний струми, максимальна потужність, що віддається в навантаження і коефіцієнт корисної дії. Ці величини вказуються в паспортних даних акумулятора. При практичних розрахунках величина зарядного струму приймається
, А - кислотні акумулятори (8)
, А - лужні акумулятори (9)
Величина розрядного струму залежить від потужності навантаження, а його номінальне значення дорівнює приблизно зарядного струму. Максимальне значення розрядного струму I разів. max = 3 Г— Q для кислотних стартерних акумуляторних батарей (пуск стартера). Коефіцієнт корисної дії h дорівнює відношенню корисної потужності приймача Р 2 до всієї потужності джерела Р:
(8)
Або
Звідси випливає, що при холостому ході (R = ВҐ) ККД наближається до одиниці, при короткому замиканні (R = 0) він дорівнює нулю, в узгодженому режимі (R = R B ) він дорівнює 0,5. При режимі віддачі максимальної потужності, тобто I = E/2R ВН , отримаємо:
(9)
Такий низький ККД неприпустимий у електричних установках великої потужності. Тому прагнуть, щоб внутрішнє опір джерела було значно менше опору приймача. У ряді випадків один акумулятор не забезпечує нормальну роботу споживача. У цьому випадку використовують послідовне, паралельне або змішане з'єднання акумуляторів. При послідовному з'єднанні величина струму в навантаженні дорівнює
, А (10)
Напруги на затискачах джерел відповідно рівні:
U 1 = E 1 -IR B1 ; U 2 = E 2 -IR B2 ; U n = E n - IR Bn .
Напруга на затискачах споживача можна визначити за формулами:
U (11)
З формул видно, що при послідовному з'єднанні акумуляторів в батареї режими експлуатації (струм розряду і заряду) в значній мірі залежать від внутрішнього опору найгіршого елемента. Збільшення внутрішнього опору призводить до збільшення втрат в акумуляторі, DP = I 2 R ВН і неможливості створення необхідних зарядних і розрядних струмів.
При паралельному з'єднанні акумулятори з'єднуються між собою затискачами однаковою полярності і струм в навантаженні визначається за першим законом Кірхгофа:
I = I 1 + I 1 + ... + I n ,
де I - струм в навантаженні, А;
I 1 ... I n - струми джерел, А.
При паралельному з'єднанні акумуляторів аналіз їх роботи слід вести, використовуючи метод вузлових потенціалів. Напруга на затискачах приймачів одно:
(12)
де E i - ЕДC i-го джерела, В;
G i - провідність i-й паралельної гілки.
Токи в гілках визначаються по законом Ома:
(13)
З формули видно, що струми в гілках розподіляються обернено пропорційно опорам гілок. Тому, якщо паралельно з'єднані два акумулятора з рівними ЕРС і різними внутрішніми опорами (різне технічний стан акумуляторів), то струм навантаження буде розподілятися між ними обернено пропорційно їх внутрішнім опорам:
(14)
При нерівних ЕРС один з джерел може працювати в режимі приймача електричної енергії (струм зі знаком "мінус"), що приведе до саморазряду акумулятора-джерела навіть при відключеній навантаженні.
Дані теорії та практики вказують на те, що ЕРС акумулятора не залежить від розміру пластин, але змінюється залежно від щільності електроліту згідно емпіричної формулою:
Е = 0,84 + g (15)
де g - щільність електроліту при 15 В°, р/см 3 ;
Е - ЕРС акумулятора, В.
Оскільки процеси заряду і розряд...
