Расчет вольт-амперных характеристик аккумуляторных батарей

Цель работы: Рассчитать вольт-амперные характеристики (ВАХ) аккумуляторной батареи и определить ее эквивалентное внутреннее сопротивление для вариантов согласно табл. 2

Расчет произвести для температур электролита +20, +10, 0, -10, -20, -30 °С.

ВАХ аккумуляторной батареи принято изображать прямой линией, отсекающей на осях коорди­нат отрезки, пропорциональные U_НР и I_БК, ее уравнение

, (43)

где U_Б и I_Б - напряжение и разрядный ток батарей соответственно, В, А;

U_ПР - начальное разрядное напряжение батарей, В;

I_БК - ток короткого замыкания батареи, А.

Начальное разрядное напряжение рассчитывается по формуле

, (44)

где m - число элементов в батарее;

t_Э - температура электролита;

ΔС_Р - степень разряженности аккумуляторной батареи, %.

Ток короткого замыкания батареи, как полностью заряженной, так и разряженной на 25 % на любой попытке пуска рассчитывается по формуле:

, (45)

где n₊ - количество положительных пластин в элементе;

I₊₀ – ток замыкания одной пары пластин при 0 °С на первой попытке пуска, А;

b – коэффициент, учитывающий влияние на ток замыкания температуры электролита, А/°С;

d – коэффициент, учитывающий влияние на ток замыкания числа попыток пуска, А/попытку: (при продолжительности одной попытки пуска 10 с (карбюраторные двигатели)). Его значения принимают равными: d = 1,5 А/попытку, если ΔС_Р = 0 и z_П = 1 и d = 2.5 А/попытку, если ΔС_Р = 25% и z_П = 3, а при продолжительности одной попытки пуска 15 с (дизельные двигатели) d = 2,0 А/попытку, если ΔС_Р = 0 и z_П = 1;

d = 3,5 А/попытку, если ΔС_Р = 25% и z_П = 3;

z_П – количество попыток пуска;

τ_П – продолжительность одной попытки пуска, с.

Значения токов короткого замыкания одной пары пластин I₊₀ и коэффициентов b для указанных в аккумулятор­ных батарей приведены а табл. П.1.

Таблица 1.

Параметры для расчета ВАХ батарей.

Тип аккумуляторной батареи	I+0, А	Коэффициенты b1 и b2, А/°C
(от -40°С до 0°С)	(от 0°С до 40°С)
6 Ст-60, 6 Ст-75 6 Ст-90, 6 Ст-105		4,0	1,75
6 Ст-45		3,5	2,0
6 Ст-55		3,2	1,1
6 Ст-132, 6 Ст-150 6 Ст-182		3,2	2,2
6 Ст-190		3,4	1,2

По найденным значениям начального напряжения и тока короткого замыкания рассчитывают эквивалентное внутреннее сопротивление батареи по формуле

, (46)

где R_Б – сопротивление батареи, Ом.

Рассчитанные для указанных температур вольт-амперные характеристики аккумуляторной батареи строят на графике, как показано на рис. П1, а, а зависимость сопротивления от температуры – на рис. П.1, б.

Рис. 1. Пример построения характеристик: а - V_Б = f(r_Б) при t = Var; б – R_Б = f(t_Э)

Таблица 2.

Варианты для расчета ВАХ аккумуляторных батарей