बैटरी। गणना के उदाहरण
बैटरियां इलेक्ट्रोकेमिकल करंट स्रोत हैं, जिन्हें डिस्चार्ज करने के बाद, चार्जर से निकाले गए इलेक्ट्रिक करंट का उपयोग करके चार्ज किया जा सकता है। जब बैटरी में चार्जिंग करंट प्रवाहित होता है, तो इलेक्ट्रोलिसिस होता है, जिसके परिणामस्वरूप एनोड और कैथोड पर रासायनिक यौगिक बनते हैं जो बैटरी की प्रारंभिक परिचालन अवस्था में इलेक्ट्रोड पर थे।
विद्युत ऊर्जा, जब बैटरी में चार्ज की जाती है, ऊर्जा के रासायनिक रूप में परिवर्तित हो जाती है। जब इसे विसर्जित किया जाता है तो ऊर्जा का रासायनिक रूप विद्युत बन जाता है। एक बैटरी को चार्ज करने में उतनी ऊर्जा खर्च होती है जितनी उसे डिस्चार्ज करने से प्राप्त हो सकती है।
2.7 वी चार्ज करने के बाद लीड-एसिड बैटरी के प्रत्येक सेल का वोल्टेज निर्वहन करते समय 1.83 वी से नीचे नहीं गिरना चाहिए।
निकल-लौह बैटरी का औसत वोल्टेज 1.1 V है।
बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग धाराएं सीमित हैं और निर्माता द्वारा निर्धारित की गई हैं (प्लेट के लगभग 1 A प्रति 1 dm2)।
चार्ज की गई बैटरी से जितनी बिजली खींची जा सकती है, उसे बैटरी की एम्पीयर-घंटे क्षमता कहा जाता है।
बैटरियों को ऊर्जा और वर्तमान दक्षता द्वारा भी चित्रित किया जाता है।ऊर्जा वापसी बैटरी चार्ज करने में खर्च की गई ऊर्जा के निर्वहन के दौरान प्राप्त ऊर्जा के अनुपात के बराबर होती है: ηen = Araz / Azar।
लेड-एसिड बैटरी के लिए ηen = 70% और आयरन-निकल बैटरी के लिए ηen = 50%।
वर्तमान आउटपुट डिस्चार्ज के दौरान प्राप्त बिजली की मात्रा और चार्जिंग के दौरान खपत की गई बिजली की मात्रा के अनुपात के बराबर है: ηt = Q गुना / Qchar।
लीड-एसिड बैटरी में ηt = 90% और आयरन-निकल बैटरी ηt = 70% होती है।
बैटरी की गणना
1. बैटरी का वर्तमान प्रतिफल ऊर्जा प्रतिफल से अधिक क्यों है?
ηen = Araz / Azar = (Up ∙ Ip ∙ tp) / (Uz ∙ Iz ∙ tz) = Up / Uz ∙ ηt।
ऊर्जा रिटर्न वर्तमान रिटर्न ηt के बराबर है जो डिस्चार्ज वोल्टेज के चार्ज वोल्टेज के अनुपात से गुणा है। चूंकि अनुपात Uр / U3 <1, फिर ηen <ηt।
2. 4 वी के वोल्टेज और 14 आह की क्षमता वाली लीड-एसिड बैटरी को अंजीर में दिखाया गया है। 1. प्लेटों का कनेक्शन अंजीर में दिखाया गया है। 2. प्लेटों को समानांतर में जोड़ने से बैटरी की क्षमता बढ़ जाती है। वोल्टेज बढ़ाने के लिए प्लेटों के दो सेट श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।
चावल। 1. लीड-एसिड बैटरी
चावल। 2. 4 वी के वोल्टेज के लिए लीड-एसिड बैटरी की प्लेटों को जोड़ना
Ic = 1.5 A की धारा से बैटरी 10 घंटे में चार्ज हो जाती है और Ip = 0.7 A की धारा से 20 घंटे में डिस्चार्ज हो जाती है। वर्तमान दक्षता क्या है?
क्यूपी = आईपी ∙ टीपी = 0.7 ∙ 20 = 14 ए • एच; Qz = Iz ∙ tz = 1.5 ∙ 10 = 15 A • h; ηt = Qp / Qz = 14/15 = 0.933 = 93%।
3. बैटरी को 5 घंटे के लिए 0.7 A के करंट से चार्ज किया जाता है। वर्तमान आउटपुट ηt = 0.9 (चित्र 3) के साथ 0.3 ए के वर्तमान के साथ यह कब तक निर्वहन करेगा?
चावल। 3. उदाहरण 3 के लिए चित्र और आरेख
बैटरी को चार्ज करने के लिए उपयोग की जाने वाली बिजली की मात्रा है: Qz = Iz ∙ tz = 0.7 ∙ 5 = 3.5 A • h।
निर्वहन के दौरान जारी बिजली क्यूपी की मात्रा सूत्र ηt = क्यूपी / क्यूजेड द्वारा गणना की जाती है, जहां से क्यूपी = ηt ∙ क्यूजेड = 0.9 ∙ 3.5 = 3.15 ए • एच।
निर्वहन समय टीपी = क्यूपी / आईपी = 3.15 / 0.3 = 10.5 घंटे।
4. 20 आह बैटरी एसी मेन से सेलेनियम रेक्टीफायर (चित्र 4) के माध्यम से 10 घंटे के भीतर पूरी तरह से चार्ज हो गई थी। चार्ज करते समय रेक्टिफायर का पॉजिटिव टर्मिनल बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है। यदि वर्तमान दक्षता ηt = 90% है तो बैटरी को किस धारा से चार्ज किया जाता है? किस करंट से बैटरी को 20 घंटे के भीतर डिस्चार्ज किया जा सकता है?
चावल। 4. उदाहरण 4 के लिए चित्र और आरेख
बैटरी चार्जिंग करंट है: Ic = Q / (ηt ∙ tc) = 20 / (10 ∙ 0.9) = 2.22 A. स्वीकार्य डिस्चार्ज करंट Iр = Q / tr = 20/20 = 1 A।
5. 50 सेलों वाली एक संचायक बैटरी को 5 A. एक बैटरी सेल 2.1 V की धारा से चार्ज किया जाता है, और इसका आंतरिक प्रतिरोध rvn = 0.005 ओम है। बैटरी वोल्टेज क्या है? क्या है वगैरह। सी. आंतरिक प्रतिरोध rg = 0.1 ओम (चित्र 5) के साथ एक चार्ज जनरेटर होना चाहिए?
चावल। 5. उदाहरण 5 के लिए चित्र और आरेख
D. d. C. बैटरी के बराबर है: Eb = 50 ∙ 2.1 = 105 V।
बैटरी आरबी = 50 ∙ 0.005 = 0.25 ओहम का आंतरिक प्रतिरोध। डी। डी। एस। जनरेटर ई के योग के बराबर है। वगैरह। बैटरी और जनरेटर में बैटरी और वोल्टेज ड्रॉप के साथ: ई = यू + आई ∙ आरबी + आई ∙ आरजी = 105 + 5 ∙ 0.25 + 5 ∙ 0.1 = 106.65 वी।
6. भंडारण बैटरी में आंतरिक प्रतिरोध आरवीएन = 0.005 ओम और ई के साथ 40 सेल होते हैं। वगैरह। पी. 2.1 वी. बैटरी को जनरेटर से वर्तमान I = 5 ए के साथ चार्ज किया जाता है, उदा। वगैरह। साथजो 120 V है और आंतरिक प्रतिरोध rg = 0.12 ओम है। अतिरिक्त प्रतिरोध आरडी, जनरेटर की शक्ति, चार्ज की उपयोगी शक्ति, अतिरिक्त प्रतिरोध आरडी में बिजली की हानि और बैटरी में बिजली की हानि (चित्र 6) निर्धारित करें।
चावल। 6. संचायक की गणना
का उपयोग कर अतिरिक्त प्रतिरोध ज्ञात कीजिए किरचॉफ का दूसरा नियम:
जैसे = ईबी + आरडी ∙ मैं + आरजी ∙ मैं + 40 ∙ आरवी ∙ मैं; rd = (उदाहरण-Eb-I ∙ (rg + 40 ∙ rv)) / I = (120-84-5 ∙ (0.12 + 0.2)) / 5 = 34.4 / 5 = 6.88 ओम …
चूंकि ई आदि। सी। जब बैटरी चार्ज की जाती है, तो चार्जिंग की शुरुआत में सेल का ईएमएफ 1.83V होता है, फिर चार्जिंग की शुरुआत में, लगातार अतिरिक्त प्रतिरोध के साथ, करंट 5A से अधिक होगा। लगातार चार्जिंग बनाए रखने के लिए वर्तमान, अतिरिक्त प्रतिरोध को बदलना आवश्यक है।
अतिरिक्त प्रतिरोध में बिजली की हानि ∆Pd = rd ∙ I ^ 2 = 6.88 ∙ 5 ^ 2 = 6.88 ∙ 25 = 172 W।
जनरेटर में बिजली की हानि ∆Pg = rg ∙ I ^ 2 = 0.12 ∙ 25 = 3 W।
बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में बिजली की हानि ∆Pb = 40 ∙ rvn ∙ I ^ 2 = 40 ∙ 0.005 ∙ 25 = 5 W।
बाहरी सर्किट के लिए जनरेटर की आपूर्ति की गई शक्ति Pg = Eb ∙ I + Pd + Pb = 84 ∙ 5 + 172 + 5 = 579 W है।
उपयोगी चार्जिंग पावर Ps = Eb ∙ I = 420 W।