Характеристики электрической батареи и их предназначение
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 02.03.2016 05:07
- Автор: Abramova Olesya
- 1. Электрохимическая система
- 2. Напряжение
- 3. Емкость
- 4. Пусковой ток
- 5. Удельная энергоемкость, плотность энергии
- 6. Удельная мощность
- 7. Значение «С»
- 8. Нагрузка
- 9. Ватты и вольт-амперы
Три самых главных параметра электрической батареи – это электрохимическая система, напряжение и емкость. Батареи могут использоваться в качестве единичных источников питания, как, например, в мобильном телефоне или планшете, или формировать системы с последовательным соединением для обеспечения напряжения в несколько сотен вольт, как, например, в ИБП (источнике бесперебойного питания) или для питания двигателя электромобиля.
Батареи могут быть оптимизированы под большую емкость, что важно для той же потребительской электроники, или под возможность питания мощной нагрузки, например, электродрели, но это сказывается на времени автономной работы. Третья группа характеристик батареи фокусируется на долговечности, но это влияет на стоимость и вес.
Самые большие аккумуляторные системы развертываются для хранения энергии, добытой из возобновляемых источников. Например, 30-мегаваттная ветряная электростанция использует аккумуляторную систему мощностью 15 мегаватт. Эта система эквивалентна 20 тысячам стартерных аккумуляторов и стоит около $ 10 млн. Один мегаватт может обеспечить электроэнергией 50 домов или один большой супермаркет. Давайте рассмотрим характеристики батарей подробнее.
1. Электрохимическая система
Наиболее распространенными являются электрохимические системы на основе свинца, никеля и лития. Зарядные устройства создаются для каждой системы отдельно и не могут обслуживать другие. Если заряжать литиевый или никелевый аккумулятор зарядным устройством для свинцово-кислотного, это может вывести его из строя. Также электрохимия аккумулятора важна при утилизации, так как каждая система имеет свои регламентирующие требования безопасности. Выбор типа электрохимической схемы является важной составляющей для любого применения батареи, поэтому данную характеристику нельзя игнорировать.
2. Напряжение
На электрических батареях всегда отмечается их номинальное напряжение, однако напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) на полностью заряженном аккумуляторе на 5-7 процентов выше номинального. НРЦ определяется электрохимической системой и количеством последовательно соединенных элементов. Замкнутый контур напряжения является рабочим напряжением. Всегда проверяйте правильность номинального напряжения перед подключением батареи. Ключевая характеристика батареи при выбору, которая должна точно соотвествоать требованиям.
| Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
| универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
3. Емкость
Емкость представляет собой показатель удельной энергоемкости в ампер-часах (Ач). Ампер-час – это единица измерения, помогающая определить продолжительность работы батареи с определенной нагрузкой. Используя батарею с большей емкостью, вы, соответственно, получите более продолжительное время ее работы. Различная емкость не влияет на тип используемых зарядных устройств (главное, чтобы оно подходило по электрохимической схеме и вольтажу), но аккумулятору с большой емкостью потребуется и больше времени для зарядки. Меняя батарею в определенном устройстве, не допускайте изменения емкости более, чем на 25 процентов.
4. Пусковой ток
Показатель пускового тока наиболее важен для стартерных (так же известных как SLI) аккумуляторов, и в обязательном порядке указывается на них. Для него указывается сила тока в амперах, которую аккумулятор обеспечивает при температуре -18°С. В разных странах эта характеристика может указываться по-разному.
5. Удельная энергоемкость, плотность энергии
Удельная энергоемкость, или гравиметрическая плотность энергии, определяет отношение емкости батареи к весу (Вт*ч/кг); плотность энергии, или объемная плотность энергии - отношение к объему (Вт*ч/л). Аккумуляторы для потребительских товаров, от которых требуются долгая работа при умеренной нагрузке, как раз оптимизированы под высокий показатель удельной энергоемкости.
| Marin GEL Range | Deep Cycle GEL Range | Solar GEL Range |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для электромоторов лодок и катеров | для глубоких циклических разрядов | для солнечных электростанций |
6. Удельная мощность
Удельная мощность, или гравиметрическая плотность мощности, определяет нагрузочную способность. Аккумуляторы для электроинструментов оптимизированы под большую удельную мощность, имеют средний уровень удельной энергоемкости и очень низкое внутреннее сопротивление. На рисунке 1 показана аналогия взаимосвязи между удельной энергоемкостью (вода в бутылке) и удельной мощностью (вода из горлышка).
Рисунок 1: Взаимосвязь между удельной энергоемкостью и удельной мощностью. Вода в бутылке - удельная энергоемкость, размер горлышка определяет удельную мощность.
Электрическая батарея может иметь высокий показатель удельной энергоемкости, но слабую удельную мощность, например, такими свойствами обладает щелочная батарейка. И наоборот, примером высокой удельной мощности слабой удельной энергоемкости является суперконденсатор.
7. Значение «С»
Значение «C»определяет скорость заряда или разряда батареи. Показатель C-рейтинга в 1С означает, что аккумулятор может питать нагрузку током с силой, равной его емкости в течение одного часа. При показателе в 0.5С сила тока уменьшается в два раза, а время работы в два раза увеличивается, при 0.1С сила тока составляет одну десятую от емкости, а возможное время работы десятикратно увеличивается. Соответственно и при зарядке аккумулятора, 1С говорит о необходимости времени для заряда примерно 1 час, 0.5С - около 2 часов, а 0.1С - от 10 до 14 часов. (Смотрите также: Что такое С-рейтинг аккумулятора?)
8. Нагрузка
Нагрузка определяет ток, который поступает от батареи. Внутреннее сопротивление батареи и истощение уровня заряда приводят к падению напряжения, в конечном итоге вызывая разряд батареи. Мощность соотносится с текущей силой тока и измеряется в ваттах, энергия же коррелирует к физической работе, совершаемой в течение долгого времени, измеряемой в ватт-часах.
9. Ватты и вольт-амперы
Мощность электрической батареи выражается в ваттах или вольт-амперах. В ваттах - реальная мощность, которая может быть дозирована, а в вольт-амперах - полная мощность. На чисто резистивной нагрузке показатели в ваттах и вольт-амперах будут одинаковы, но при реактивной, например, при подключении индуктивного двигателя или флуоресцентной лампы, происходит фазовый сдвиг между напряжением и током, который снижает коэффициент мощности от идеального (1) к 0.7 или ниже. Соответственно, определение сечения электропроводки и мощности выключателей должно быть основано на значении полной мощности батареи.
Контроль и защита аккумуляторов
| Батарейный монитор | Защита от глубокого разряда | Батарейный балансир |
 |
 |
 |
| контроль более 25 параметров, история и синхронизация | защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки | для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения |
