O prostowniku

Ładowanie akumulatora

Ładowanie akumulatora

Akumulator może być ładowany tylko prądem stałym, z tym, że zacisk oznaczony (+) źródła napięcia łączy się z zaciskiem (+) akumulatora, natomiast zacisk (-) źródła napięcia z zaciskiem (-) akumulatora. 

Jony wodoru 2H+ zdążają ku katodzie i pobierają z niej brakujące elektrony. Ulegając zobojętnieniu, wchodzą w reakcję z białym siarczanem ołowiawym PbSO4 elektrody, na skutek czego powstaje ołów metaliczny o barwie szaro stalowej oraz kwas siarkowy: PbSO4 + 2H+ + 2e→ Pb + H2SO

Jony reszty kwasowej SO4 oddają nadmiar elektronów na anodzie, ulegają elektrycznemu zobojętnieniu i wchodzą w reakcję z siarczanem ołowiawym elektrod i wodą roztworu, wskutek czego powstaje dwutlenek ołowiu koloru ciemnobrunatnego oraz kwas siarkowy. 

Reakcja przebiega w dwóch etapach:

PbSO4 + SO4 -> Pb(SO4) + 2e

Pb(SO4)2 + 2H2O→ PbO2 + 2H2SO4

Podczas ładowania zwiększa się gęstość elektrolitu, ponieważ wzrasta w nim liczba cząsteczek kwasu siarkowego. Siarczan ołowiawy zostaje zamieniony w obojętny ołów metaliczny na płycie ujemnej oraz dwutlenek ołowiu na płycie dodatniej. Między różnoimiennymi płytami powstaje wzrastająca w miarę ładowania siła elektromotoryczna, aż do osiągnięcia wartości ok. 2,7 V na ogniwo. Wartość maksymalna napięcia ładowania waha się w granicach 2,4 ÷2,75 V na ogniwo i zależy od wartości prądu ładowania oraz temperatury elektrolitu. Podczas ładowania siła elektromotoryczna wzrasta, zaś iloczyn Rw Ił maleje (maleje rezystancja wewnętrzna Rw), więc napięcie akumulatora wzrasta.


Podczas ładowania występuje gazowanie (średnio przy napięciu 2,4 V na ogniwo), którego intensywność zależy od wartości prądu ładowania. Akumulator naładowany powinien być odłączony od sieci zasilającej (prostownika) i po pewnym czasie napięcie akumulatora powinno mieć ustaloną wartość 2,13÷2, 15 V na ogniwo.

Przy intensywnym gazowaniu lub maksymalnym prądzie ładowania, bądź zbyt długim ładowaniu, w akumulatorze zachodzą procesy niszczące masę czynną płyt (mechaniczne wypadanie masy czynnej w wyniku gazowania) lub przekładki międzypłytowe.

Zbyt intensywne ładowanie wywołuje wzrost temperatury elektrolitu (dopuszczalna temperatura 318÷323 K (45÷50°C) i możliwość uszkodzenia akumulatora. Nie należy ładować akumulatora, jeżeli temperatura elektrolitu jest mniejsza niż 278 K (5°C), gdyż napięcie ładowania szybko wzrasta i ładowanie takie nie jest efektywne. W miejscach, gdzie cały siarczan ołowiawy zostaje przetworzony na ołów lub dwutlenek ołowiu, reakcje te już nie zachodzą. Następuje rozkład wody zawartej w elektrolicie: na płycie ujemnej wydziela się wodór, a na dodatniej - tlen. Mówi się wówczas,
że akumulator gazuje.

1 – jednostopniowa, 2 – dwustopniowa
Charakterystyka przedstawiona na rysunku obok, jest ściśle związana z metodą ładowania (jednostopniowe lub dwustopniowe).

Ładowanie jednostopniowe przeprowadza się prądem o wartości lł = 0,1 Q20 aż do wystąpienia oznak całkowitego naładowania (średnio po 12÷13 h). Ładowanie to jest krótsze, ale mniej korzystne niż ładowanie metodą dwustopniową. 

Ładowanie dwustopniowe przeprowadza się prądem o wartości Ił1=0,1 Q20 tzn. prądem 10-godzinnym, do czasu wystąpienia gazowania. Prąd ładowania Ił1 zmniejsza się do wartości Ił2= 0,05 Q20 tzn. prądu 20-godzinnego. Akumulator ładuje się nadal, aż do wystąpienia oznak całkowitego naładowania (średnio po 5÷6 h). Powyższe metody ładowania nie odnoszą się do pierwszego ładowania akumulatora, tzn. ładowania uruchamiającego (formujacego), które ma decydujący wpływ na właściwości elektryczne i trwałość eksploatacyjną akumulatora. 

tekst opracował: dr inż. Jarosław Paszkowski

POLITECHNIKA WARSZAWSKA - INSTYTUT MASZYN ELEKTRYCZNYCH 

Zakład Konstrukcji Urządzeń Elektrycznych, 

Warszawa 24 marzec 2003 r.

Czytaj także:

PROSTOWNIK

Prostownik jest to element lub zestaw elementów elektronicznych służący do zamiany napięcia przemiennego na napięcie jednego znaku, które po dalszym odfiltrowaniu może być zmienione na napięcie stałe.

Ogólne zasady ładowania akumulatorów

Ogólne zasady ładowania akumulatorów

Ładowanie akumulatorów polega na dostarczeniu do akumulatora odpowiedniej ilości ładunku elektrycznego w postaci wyprostowanego prądu elektrycznego ( "prądu stałego" ).

Prostownik ze sterownikiem mikroprocesorowym

Prostowniki ze sterownikiem mikroprocesorowym, zaliczane do grupy prostowników inteligentnych ( "smart" ), stanowią najnowszą i najnowocześniejszą linię prostowników produkcji naszej firmy. Przeznaczone są one do szybkiego,...

Ładowanie akumulatora II

Jest to 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