Материал: Источники питания РЭА

Рис.4.1. Кривые разряда гальванических элементов 1 – угольно-цинковые Лекланше; 2 – хлористо-цинковые Лекланше;

3 – щелочные; 4 – ртутные; 5 – серябряно-цинковые; 6 – литиевые.

Таблица 4.1. Унифицированные размеры цилиндрических сухих элементов питания

Под нагрузкой рабочее напряжение угольно-цинкового элемента по мере его разряда постепенно уменьшается. Чем ниже конечное напряжение (напряжение, до которого питаемое устройство сохраняет работоспособность), тем больше срок службы и время работы элемента. Типичные значения конечных напряжений для элемента с начальным напряжением 1,5 В находятся в интервале от 0,65 до 1,1 В. Целесообразно стремиться к обеспечению меньшего значения этого напряжения, чтобы в наибольшей степени использовать энергию, которую может отдать элемент. Для этого, если позволяет питаемое устройство, применяют батарею с несколько большим напряжением, чем это необходимо для нормальной работы устройства. В этом случае уменьшается конечное напряжение в расчете на один элемент и обеспечивается более эффективное использование ХИТ.

Номинальная рабочая емкость угольно-цинковой батарееи не является строго определенной величиной, так как отданная батарей емкость зависит от условий ее разряда (разрядного тока, режима разряда и конечного напряжения). Отданная емкость зависит так же от рабочей температуры и условий хранения батареи до начала эксплуатации.

Коэффициент использования активных материалов угольно-цинковой батареи повышается по мере уменьшения плотности тока. По этому при проектировании устройств с питанием от ХИТ желательно выбирать батарею возможно больших размеров.

Отдаваемая емкость зависит так же от соотношения длительностей периодов разряда и отдыха. Как правило, угольно-цинковые элементы лучше работают в условиях прерывистого отбора тока. Однако в некоторых случаях они могут оказаться эффективными при работе в условиях непрерывного разряда очень малым током.

Угольно-цинковые элементы и батареи, как правило, предназначены для работы при температуре 21° С. Чем выше температура батареи во время разряда, тем больше отдача энергии. Однако высокая температура приводит к уменьшению срока хранения, а длительное воздействие температуры выше 52° С может привести к повреждению батареи.

На рис.4.2. представлены характеристики разряда угольно-цинкового элемента типоразмера D, разряжаемого непрерывно на резистор сопротивлением 2,25 Ом при различной температуре.

В табл.4.2. показано как зависимости от температуры изменяется отдаваемая емкость угольно-цинкового элемента типоразмера D при его непрерывном разряде на резистор сопротивлением 2,25 Ом до конечного напряжения 0,6 В.

Пониженная температура и даже замораживание не приводит к порче элементов, если их не подвергать многократным циклическим температурным изменениям (от наиболее низких до более высоких температур). При пониженной температуре увеличивается срок хранения элементов.

Рекомендуемая температура хранения угольно-цинковых элементов составляет 4 – 10° С.

U, В 1,5

Рис.4.2 . Характеристики разряда угольно-цинкового элемента типоразмера D, разряжаемого непрерывно при начальном токе 660 мА.

Таблица 4.2. Влияние температуры на отдаваемую емкость угольно-цинкового

элемента типоразмера D

Внутреннее сопротивление элемента или батареи необходимо обязательно учитывать при выборе ХИТ для питания устройств, потребляющих большие токи в течение коротких промежутков времени. Внутреннее сопротивление зависит, помимо всего прочего, от размеров элемента. Следовательно, если внутреннее сопротивление малогабаритного элемента слишком велико, для того чтобы обеспечить требуемый ток можно выбрать элемент больших размеров. Внутреннее сопротивление «свежего» угольно-цинкового элемента достаточно мало. Однако оно заметно возрастает при использовании элемента.

Для определения времени наработки или отдаваемой емкости сухих угольно-цинковых батарей в конкретном устройстве при заданном режиме разряда (кроме отбора очень малых токов) целесообразно проводить испытания, воспроизводя условия разряда, близкие к тем, в которых будет использоваться данная батарея. Отдаваемая емкость батареи, разряжаемой заданным током по 2 часа в день, существенно отличается от отдаваемой емкости этой же батареи, разряжаемой таким же током по 10 часов в день. Не существует непосредственной связи между отдаваемой емкостью при непрерывном разряде и емкостью при прерывистом разряде. Поэтому достаточно трудно оценивать достоинства различных батарей при работе в режиме прерывистого разряда, сравнивая результаты их испытаний в режиме непрерывного разряда.

Хлористо-цинковый элемент Лекланше. Является разновидностью угольно-цинкового элемента. Главное различие между ними заключается в электролите. В хлористо-цинковом элементе в качестве электролита применяют только раствор хлористого цинка, тогда как в угольно-цинковом элементе электролит наряду с хлористым цинком содержит раствор хлористого аммония. Отказ от использования хлористого аммония улучшает электрохимические свойства элемента, однако, при этом несколько усложняется конструкция элемента.

Таблица 4.3. Влияние температуры на отдаваемую емкость хлористо-цинкового

элемента типоразмера D.

Таблица 4.4. Среднее время работы угольно-цинковых и хлористо-цинковых элементов

и батареи типа Eveready фирмы Union Carbide при температуре 21° С.