Napięcie i pojemność akumulatora

Napięcie i pojemność akumulatora.

Napięcie znamionowe ogniwa akumulatorowego — umowna wartość napięcia między końcówkami biegunowymi ogniwa. Wartość tę przyjęto równą 2 V, chociaż wiadomo, że ogniwo w pełni naładowane i całkowicie sprawne ma napięcie nieco wyższe, wyładowane zaś — niższe.

Napięcie znamionowe akumulatora — umowna wartość napięcia między końcówkami biegunowymi akumulatora. Jest ona iloczynem napięcia znamionowego ogniwa i liczby ogniw połączonych szeregowo. Akumulatory samochodowe są budowane na napięcie 6 V i 12 V (odpowiednio 3 i 6 ogniw). Maksymalne napięcie pracy (wyładowania) — wartość napięcia występującego między końcówkami biegunowymi akumulatora w pełni sprawnego zaraz po zakończeniu ładowania. Wynosi ono 2,2 V/ogniwo, tzn. 6,6 V dla akumulatorów 6-woltowych oraz 13,2 V w przypadku akumulatorów o napięciu znamionowym 12V.

Minimalne napięcie pracy (wyładowania) — wartość napięcia między końcówkami biegunowymi akumulatora, do której może być wyładowany akumulator w normalnych warunkach pracy bez obawy jego uszkodzenia. Wynosi ono 1,75 V/ogniwo, tzn. 5,25 V dla akumulatorów o napięciu znamionowym 6 V i 10,5 V dla 12-woltowych. Wyładowanie poniżej tych napięć prowadzi zazwyczaj do nieodwracalnych zmian w strukturze mas czynnych płyt, a więc do przyspieszonego ich zużycia.

Napięcie jałowe akumulatora — wartość napięcia mierzonego między końcówkami biegunowymi akumulatora w czasie, gdy nie jest on wyładowywany i ładowany (otwarty obwód pracy). Znając tę wartość, można jedynie wnioskować o wewnętrznych uszkodzeniach akumulatora. Nie można jej odnosić do gęstości elektrolitu w celach ogniw, a wyłącznie do niemożliwej do bezpośredniego pomiaru gęstości elektrolitu w porach masy czynnej płyt. Napięcie ładowania — wartość napięcia przyłożonego do akumulatora z prostownika w czasie ładowania. Wartość tę ustala się zależnie od przyjętego sposobu ładowania (przy stałej wartości prądu lub napięcia).

Napięcie gazowania — wartość napięcia występującego między końcówkami biegunowymi akumulatora w końcowej fazie ładowania, gdy rozpoczyna się intensywne wydzielanie tlenu i wodoru (gazowanie) z ogniw. Wynosi ono od 2,4 do 2,45 V/ogniwo, tzn. od 7,2 do 7,35 V dla akumulatorów 6-woltowych i odpowiednio od 14.4 do 14.7 V dla 12-woltowych.

Pojemność znamionowa akumulatora (Qzn) — ilość ładunku elektrycznego wyrażona w A ·h (amperogodzinach), jaką może oddać w pełni sprawny i naładowany akumulator do osiągnięcia normalnego stanu wyładowania, tj. 1,75 V/ogniwo w czasie 20 godzin w temperaturze +25°C. Pojemność znamionowa Qzn ze względu na zawarty w jej definicji warunek czasu wyładowania (20 godzin) jest zamiennie zwana pojemnością dwudziestogodzinną (Q20). Określenie to wraz z oznaczeniem ,,Q20” jest częściej stosowane niż „pojemność znamionowa”, gdyż użycie jego nie prowadzi do nieporozumień, jakie mogą wyniknąć z utożsamiania pojemności znamionowej z dawnym odpowiednikiem pojemności dziesięciogodzinnej (Q10). Pojemność elektryczna znamionowa akumulatora jest zależna od liczby płyt w zestawach ogniwowych i ich powierzchni.

Pojemność elektryczna zmienia się zależnie od prądu wyładowania, temperatury i gęstości elektrolitu.

Prąd znamionowy akumulatora (lzn) — wartość prądu, jaki można pobrać z całkowicie sprawnego i naładowanego akumulatora w czasie 20 godzin, do osiągnięcia przez akumulator stanu normalnego wyładowania (1,75 V/ogniwo). Definicja prądu znamionowego jest powiązana z definicją pojemności znamionowej. Zwykle zamiast określenia „prąd znamionowy” używa się nazwy „prąd dwudziestogodzinny— l20”. Wartość prądu znamionowego oblicza się w następujący sposób:

Np.: dla akumulatora o znamionowej pojemności Q20 = 34 A h, prąd l20 = 1,7 A, a dla akumulatora o pojemności Q20 = 45 A h, prąd l20 = 2,25 A.

Prąd ładowania akumulatora (lład) — wartość prądu przepływającego przez akumulator podczas ładowania. Zależnie od metody i etapu ładowania stosuje się prądy o różnych wartościach. Określa się je jako część pojemności dwudziestogodzinnej (Q20). Np.: Iład = 0,05 Q20 [A]; 0,1 Q20 [A]; 0,8 Q20 [A], Tak więc liczbowa wartość prądu przy zastosowaniu tej samej metody ładowania (np. Iład — 0,1 Q20) dla akumulatorów o niejednakowej pojemności elektrycznej jest różna.

Gęstość elektrolitu — wskazuje na stan naładowania akumulatora pod warunkiem, że pomiaru dokonuje się przynajmniej po 30 min od czasu zakończenia jego pracy lub ładowania, lub po 24 h od czasu uzupełnienia poziomu elektrolitu oraz że zmiana gęstości elektrolitu była wynikiem zwykłych przemian elektrochemicznych w akumulatorze. Ponieważ gęstość elektrolitu zmienia się wraz z temperaturą, przyjęto dla jednoznacznego określenia stanów akumulatora, gęstości charakterystyczne podawać przy tzw. temperaturze odniesienia, tj. + 25°C. Znaczy to, że jeżeli pomiaru gęstości dokonano np. przy 0°C, to aby określić rzeczywisty stopień naładowania akumulatora, należy zmierzoną wartość gęstości przeliczyć do temperatury odniesienia. Jednostką gęstości jest [g/cm3]. Określa się ją również wg skali Baumego [°Be], jednakże w kraju w praktyce się jej nie stosuje.

Gęstości charakterystyczne:

1,28 g/cm3 — akumulator w pełni naładowany,

1,14 g/cm3 — graniczna dopuszczalna gęstość elektrolitu przy normalnym wyładowaniu akumulatora,

1,1 g/cm3 — akumulator całkowicie wyładowany.