Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое батарея , Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое батарея , виды источников первичного питания , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.
батарея (фр. batterie) — группа соединенных параллельно или последовательно электрических двухполюсников. Обычно под этим термином подразумевается соединение электрохимических источников электрического тока (гальванических элементов, аккумуляторных элементов, топливных элементов).
В электротехнике источники электроэнергии (гальванические элементы, аккумулятор), термоэлементы или фотоэлементысоединяют в батарею, чтобы получить напряжение, снимаемое с батареи (при последовательном соединении), силу тока или емкость (при параллельном соединении), образованного источника больше, чем может дать один элемент.
Аккумуляторная батарея конструктивно выполняется, как правило, в едином корпусе в котором находятся несколько соединенных электрически аккумуляторных элементов. Наружу корпуса выведены обычно 2 контакта для подсоединения к зарядному устройству и/или потребляющей цепи. Аккумуляторная батарея может иметь также вспомогательные устройства, обеспечивающие эффективность и безопасность ее эксплуатации: термодатчики, электронные устройства защиты как аккумуляторных элементов, входящих в состав батареи, так и батареи в целом (например, у литий-ионного аккумулятора). Аккумуляторная батарея и батарея гальванических элементов используется в качестве источника постоянного тока.
Чаще всего электрохимические элементы в батарее соединяются последовательно. Напряжение отдельного элемента определяется материалом его электродов и составом электролита и не может быть изменено. Последовательное соединение нескольких элементов повышает выходное электрическое напряжение батареи, причем полное напряжение батареи при последовательном соединении равно сумме напряжений всех элементов. Предельный отдаваемый ток последовательной батареи не превышает тока самого слаботочного элемента. Недостаток последовательного соединения — неравномерность разрядки и зарядки при неоднородных элементах, входящих в батарею, при элементарном включении в цепь зарядки/разрядки, более емкие элементы недоразряжаются, а менее емкие переразряжаются. Для некоторых типов аккумуляторных элементов, например литиевых, переразряд ведет к выходу их из строя. Поэтому батареи литиевых элементов обычно снабжаются встроенными или внешними электронными схемами управления оптимизации разряда. Аналогичные проблемы возникают при заряде батареи аккумуляторных элементов. Так как при последовательном соединении электрический заряд, протекший через каждый элемент, равен, это ведет к перезаряду менее емких элементов и недозаряду более емких. Ёмкость даже однотипных элементов немного разнится из-за неизбежного технологического разброса и может стать существенно разной после многократных циклов заряда/разряда. Поэтому современные батареи аккумуляторов обычно снабжаются электронными схемами оптимизации заряда.
Примером аккумуляторной батареи с последовательным соединением аккумуляторных элементов является любой автомобильный аккумулятор, содержащий 6 или 12 элементов.
Параллельное соединение электрохимических элементов в батарею увеличивает общую емкость батареи, повышает предельный отдаваемый ток и снижает ее внутреннее сопротивление. Параллельное соединение имеет ряд недостатков. При неравенстве ЭДСпараллельно соединенных элементов между элементами начинают протекать уравнительные токи, при этом элементы с большей ЭДС отдают ток элементам с меньшей ЭДС. В аккумуляторных батареях такое перетекание токов не очень существенно, так как элементы с большей ЭДС, разряжаясь, подзаряжают элементы с меньшей ЭДС. В неакуммуляторных батареях протекание уравнительных токов ведет к снижению емкости батареи. Кроме того, при параллельном соединение элементов усложняется режим зарядки аккумуляторной батареи, так как обычно требует раздельную зарядку каждого из элементов и коммутацию элементов при зарядке, что усложняет внутреннюю или внешнюю электронную схему управления зарядкой. Поэтому параллельное соединение аккумуляторных элементов применяется редко, предпочтительно применяют элементы большей емкости.
Прародителем батареи последовательно соединенных электрохимических элементов можно считать вольтов столб, изобретенный Алессандро Вольта в 1800 году, состоящий из последовательно соединенных медно-цинковых гальванических элементов.
Батарейкой в обиходе нередко не совсем корректно называют одиночные гальванические элементы, например типа АА, которые обычно в источниках питания устройств соединяются в батарею для получения необходимого напряжения. Использование термина «батарейка» в технической литературе не рекомендуется.
Батареей называют и цепь, содержащую только пассивные электрические элементы: резисторы (для увеличения рассеиваемой мощности или изменения сопротивления), конденсаторы (для увеличения емкости или увеличения рабочего напряжения), изменения емкости. Такие устройства, снабженные элементами коммутации — переключателями, гнездами и т. п. часто называют магазинами (магазин сопротивлений, магазин емкостей).
В основном под элементами питания подразумевают химический источник тока, однако существуют элементы и батареи на иных физических принципах. Например, ядерные элементы питания на бета-распаде (так называемые бета-вольтаические элементы питания
Международные универсальные коды переработкибатарей и аккумуляторов
|
Наиболее распространенные размеры элементов питания :
| Тип | Номенклатура IEC JIS | Советское | Форма | Размеры, мм | Напряжение, В | Обиход. название |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AAA | R03 | 286 | Цилиндр | 44,5 × ⌀10,5 | 1,2—1,6 | «мизинчиковая», «микропальчиковая» |
| AA | R6 | 316 | Цилиндр | 50,5 × ⌀14,5 | 1,2—1,6 | «пальчиковая» |
| С | R14 | 343 | Цилиндр | 50,0 × ⌀26,2 | 1,2—1,6 | «средняя» |
| D | R20 | 373 | Цилиндр | 61,5 × ⌀34,2 | 1,2—1,6 | «большая» |
| — | 6F22 | Крона | Параллелепипед | 48,5 × 26,5 × 17,5 | 9 | «крона» |
| — | 3R12 | 3336 | Параллелепипед | 67 × 62 × 22 | 4,5 | «плоская» |
| Тип | Достоинства | Недостатки |
|---|---|---|
| Сухие («солевые», угольно-цинковые) |
Самый дешевый, массово производится. |
Наименьшая емкость; спадающая кривая разряда; плох в работе с мощными нагрузками (большим током); плох при низких температурах. |
| Heavy Duty («мощный» сухой элемент, хлорид цинка) |
Менее дорогой, чем щелочной. Лучше при высоком токе и низких температурах. |
Низкая емкость. Спадающая кривая разряда. |
| Щелочные («алкалиновые», щелочно-марганцевые) |
Средняя стоимость. Лучше предыдущих при большом токе и низких температурах. При разряде сохраняет низкое значение полного сопротивления. Широко выпускается. |
Спадающая кривая разряда. |
| Ртутные |
Постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотность. |
Высокая цена. Из-за вредности ртути уже почти не производятся. |
| Серебряные |
Высокая емкость. Пологая кривая разряда. Хорош при высоких и низких температурах. Превосходная длительность хранения. |
Дорогой. |
| Литиевые |
Наивысшая емкость на единицу массы. Пологая кривая разряда. Превосходен при низких и высоких температурах. Чрезвычайно длительное время хранения. Высокое напряжение на элемент (3,5-4,2В). Легкий. |
Дорогой. |
| Тип | Описание | Достоинства | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Первичные |
Гальванические элементы. Реакции, происходящие в них, необратимы, поэтому их нельзя перезарядить. Обычно именно их и называют словом «батарейка». Попытка зарядить первичный элемент питания может привести к порче и утечке щелочи или других веществ, находящихся в нем. |
Выше емкость и/или дешевле. Меньше саморазряд. |
Одноразовость применения. |
| Вторичные |
Аккумуляторы. В отличие от первичных, реакции в них обратимы, поэтому они способны преобразовывать электрическую энергию в химическую, накапливая ее (заряд), и выполнять обратное преобразование, отдавая электрическую энергию потребителю (разряд). Для распространенных аккумуляторов число циклов заряд-разряд обычно равно примерно 1000 и заметно зависит от условий эксплуатации. |
Многократность применения, перезаряжаемые. | Ниже емкость и/или дороже. Сильнее саморазряд. |
Самые распространенные среди бытовых элементов питания - это солевые, щелочные (алкалиновые) и литиевые. Солевые отличаются низкой стоимостью, но невысокой емкостью и нагрузочной способностью. Алкалиновые батареи более емкие и мощные, но и стоимость их значительно выше. Литиевые элементы имеют также высокую удельную емкость и относительно высокую стоимость.
Воздушно-цинковые элементы отличаются большой емкостью при низкой нагрузочной способности. Они чаще всего используются в устройствах с низким потреблением и длительным временем работы, например в слуховых аппаратах.
Выводы из данной статьи про батарея указывают на необходимость использования современных методов для оптимизации любых систем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое батарея , виды источников первичного питания и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про батарея
Комментарии
Оставить комментарий
Источники питания радиоэлектронной аппаратуры
Термины: Источники питания радиоэлектронной аппаратуры