Laborator 2

Documente similare
Laboratorul numărul 7 Motorul de curent continuu cu excitație serie Motorul de curent continuu cu excitație serie este motorul la care înfășurarea de

Laboratorul numărul 8 Motorul de curent continuu cu excitație mixtă Motorul de curent continuu cu excitație mixtă prezintă două înfășurări distincte p

Laboratorul numarul 6 Reglarea turaţiei motorului asincron prin variația frecvenței de alimentare cu păstrarea raporului U/f constant Expresia turaţie

Microsoft Word - Lucrarea 14.doc

Laboratorul numărul 12 Transformatorul pentru sudură Pentru a realiza aprinderea și întreținerea în cele mai bune condiții este necesar ca transformat

Microsoft Word - L25Ro_Studiul efectului Hall_f_RF

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA FACULTATEA DE FIZICA CONCURSUL NAȚIONAL DE FIZICĂ CONSTANTIN SĂLCEANU 30 MARTIE 2019 Sunt obligatorii toate subiec

Electricitate II

Microsoft Word - soft vogel

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași Facutatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Referat MEMS Microsenzori de accele

Slide 1

Always leading the pack SEMICONDUCTOR FUNDAMENTAL DL 3155M11R Laborator TIME

Rezumatul fazei 2 PN Evaluarea fenomenelor de uzare abraziva a straturilor dure depuse prin sudare cu aliaje pe baza de Ni-Fe-Cr Lucrarea el

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

Microsoft Word - C05_Traductoare de deplasare de tip transformator

1

ep0027

Microsoft PowerPoint - ST_5

ST Tester portabil pentru baterie staţionară de acumulatori

Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Tineretului Subiecte pentru Faza naţională a Olimpiadelor la disciplinele din aria curriculară Tehnologii 30 APRIL

Universitatea Tehnică Gh. Asachi din Iaşi Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Master Radio Comunicaţii PROIECT MICROS

LABORATOR AUTOMATIZĂRI, MECATRONICĂ ACȚIONĂRI ELECTRICE 1. Poziția 1 Denumire Produs: Stand de invatare bazele electrotehnicii Cod: TISM250 Pret unita

Investeşte în oameni ! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – Axa prioritară nr. 1 „

MULTIMETRU DIGITAL AX-585 INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE

200121

Microsoft Word - HMM - Instructiuni de instalare.doc

Subiecte

Microsoft Word - Tsakiris Cristian - MECANICA FLUIDELOR

Microsoft Word - ST96m Rezistor.doc

MULTIMETRU DIGITAL CU SCHIMBARE AUTOMATĂ A DOMENIULUI AX201 INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE

VIESMANN VITODENS 222-W Fişa tehnică Nr. de comandă şi preţuri: vezi lista de preţuri VITODENS 222-W Tip B2LA Cazan compact în condensaţie, pe combust

HIDROFOR ATDP 370A ATDP 505A MANUAL DE UTILIZARE Ver. 1/ Rev. 0; ; Traducere a instrucţiunilor originale 1

MECANICA FLUIDELOR

Banner_Folder_Zubehör_RO screen.pdf

Fișă tehnică testo 521 Instrument pentru măsurarea presiunii diferențiale testo 521 ideal pentru măsurări cu tub Pitot Senzor integrat pentru presiune

PowerPoint Presentation

Microsoft Word - PN204 - Raport faza 1 _site.doc

fc 1 distribuitoare hidraulice dn6.cdr

AHU Cel mai avansat produs de climatizare: alimentat direct şi indirect Mark a dezvoltat o gamă de unităţi de tratare a aerului cu mai multe opţiuni p

Microsoft Word - L5.1 - Regulatoare bi si tripozitionale.doc

DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG

Senzor inductiv de deplasare liniară

Răcitoare de lichid pentru montaj la exterior Ventilatoare axiale, compresor scroll (cu spirală) kw* CGA/VGA/CXA/VXA CGA/VGA/ CXA/VXA Interfaţă

Redresoare comandate.doc

Fişă tehnică produs Caracteristici RM4JA32MW current measurement relay RM4-J - range A V AC DC Caracteristici Principale Gama de pro

Slide 1

Microsoft Word - 12 Emilia PAUSAN.doc

Slide 1

A.E.F. - suport laborator nr.1 sem.ii Noțiuni generale pentru analiza cu elemente finite utilizând Siemens NX Nastran (1) În acest laborator sunt atin

Test 5: Referat examen an II ELECTRONICA APLICATA Sisteme de achizitii de date 1. Sa se exprime in scarile de temperature Celsius si Farentheit temper

ep0007

Fişă tehnică produs Caracteristici RM4UB35 single-phase network control relay RM4-U - range V Caracteristici Principale Gama de produse Tip p

Direct Current (DC) Electric Circuits

rft4_2007.qxp

MANUAL DE INSTRUCŢIUNI BX1-160CP1 BX1-200CP1 BX1-250CP1 IMPORTANT: Va rugam sa cititi instructiunile de folosire inainte de utilizarea produsului. Ver

LABORATOR AUTOMATIZĂRI, MECATRONICĂ: ACȚIONĂRI ELECTRICE 1. Poziția 1Denumire Produs: Tablou Electric cu module de comanda pentru Acționări Cod: TISM2

Microsoft Word - FISE TEHNICE Liceul Oravita.doc

Cobzariu Ana-Maria 56RC Termorezistori cu semiconductori Structură, caracteristici, proprietăţi Termorezistentele sunt traductoare de temperatura care

Folienüberschrift BOS Standard, 27pt

General safety precautions

Fișă tehnică Servomotoare axiale RV 01 Servomotoarele axiale RV 01 sunt potrivite pentru a controla acțiunea robineților cu 2 sau 3 porturi pentru apl

Anexa nr

Microsoft Word - ETN-ST Cutii derivatie retea si bransamente

E_d_chimie_anorganica_2019_bar_model_LRO

Microsoft Word - Instructiuni montaj si utilizare CRH6.doc

6

Studiul de fezabilitate a implementării iluminatului public eficient pe strada Vasile Alecsandri or. Cimişlia eficienta energetică

Dispozitive BENDER pentru monitorizarea rezistenţei de izolaţie Pornind de la necesitatea unui sistem de alimentare cu energie electrică cât mai sigur

PowerPoint Presentation

Lucrare de laborator CHIMIE 2 : Determinarea ph-ului. LUCRARE DE LABORATOR NR. 1 DETERMINAREA ph-ului NUMELE STUDENTULUI/ANUL/GRUPA DATA EFECTUĂRII ph

Microsoft Word - ST78m Cabluri IT.doc

EXTERIOR EXTERNA_RUM.FH11

2 / 10

MANUAL DE INSTRUCŢIUNI BX1-160C BX1-200C BX1-250C IMPORTANT: Va rugam sa cititi instructiunile de folosire inainte de utilizarea produsului. Ver. 1/Re

Microsoft PowerPoint - 20x_.ppt

Vostro 3500 Fişă tehnică informativă privind configurarea şi funcţiile

PowerPoint Presentation

PRINCIPALELE REZULTATE OBTINUTE

CHESTIONAR

Fişă tehnică ECL Comfort V c.a. şi 24 V c.a. Descriere şi aplicare În aplicaţiile de încălzire, ECL Comfort 110 poate fi integrat cu soluţia D

NORMĂ TEHNICĂ INTERNĂ NTI-TEL-S DETALII ŞI SPECIFICAŢII DE ECHIPAMENTE PRIVIND REALIZAREA: DULAPURI DE SERVICII PROPRII DE DISTRIBUŢIE PRI

RAPORT FINAL Perioada de implementare: CU TITLUL: Analiza și testarea distribuției câmpului electric la izolatoare din materiale compozite p

ST Redresor automat monofazat (încărcător laborator) pentru baterii de 12 V

Alimentatoare AX-3003D, AX-3005D AX-1803D Instrucţiuni de utilizare

BR 45/22 C Masina de frecat aspirat, pe acumulatori, complet echipata, BR 45/22 C Bp Pack. Cu cap perie rotativa si tehnologie KART, pentru manevrabil

Prezentare Stâlpi Solari de iluminat Stradal şi Ornamental Alternative Pure Energy se ocupa de proiectarea, producerea, comercializarea, montarea si i

ST Descărcătoare cu oxizi metalici de joasă tensiune

ST Izolator suport de 35 kV pentru stații de transformare

Clasificarea ACEA (2007)

Comutatoare cu came rotative Comutatoare cu came rotative Comutatoarele rotative cu cameră seriile CS sunt destinate operaţionilor cu comutări multipl

Microsoft Word - SL portable solar system user manual_ro.doc

SSC-Impartire

Cleme terminale Cleme terminale În circuitele de joasă tensiune sunt folosite diferite elemente de legătură pentru a forma legături funcţionale. Sigur

Instalații de climatizare Lucrarea nr. 8 Lucrarea nr. 8. STUDIUL UNEI CENTRALE DE CLIMATIZARE CONSTRUCȚIE. FUNCȚIONARE. REGLAREA PARAMETRILOR CLIMATIC

Slide 1

MANUAL DE INSTRUCŢIUNI MMA-160EI MMA-180EI MMA-200EI MMA-250EI MMA-180MI MMA-250MI MMA-180FI MMA-250FI IMPORTANT: Va rugam sa cititi instructiunile de

Inspiron Specificaţii (Battery)

Kein Folientitel

INFRA / INFRA MONO Tubul radiant cu ardere! Incalzitoarele radiante Mark INFRA /INFRA MONO cu tub negru cu unda lunga de radiaţii infraroşii. Incalzir

Transcriere:

Laborator nr. 2 Baterii de acumulatoare utilizate pe autovehicule 1. Scopul lucrării Lucrarea de laborator are drept scop aprofundarea cunoștințelor teoretice prezentate la curs cu privire la diferitele tipuri de acumulatoare electrice utilizate pe atovehicule, identificarea elementelor constructive ale acestora, a principalilor parametri și a divesrelor caracteristici de funcționare. 2. Noțiuni teoretice introductive Definiție: O baterie de acumulatoare reprezintă o sursă de energie electric stocată sub forma de energie electrochimică. Elementele de bază ale unei celule electrochimice, prezentată în Fig.1, sunt cei doi electrozi metalici (anodul şi catodul) şi electrolitul. Substanţele care participă la reacţiile electrochimice din baterie se numesc mase sau materii active şi se regăsesc atât pe electrozi cât şi în electrolit. Bateria are doi electrozi: Anodul este electrodul unde are loc oxidarea iar electronii sunt deplasaţi dinspre celulă către circuitul exterior. Calodul este electrodul unde are loc reducerea iar electronii din circuitul exterior se întorc la celulă. Cei doi electrozi sunt despărţiţi spaţial unii de alţii, între ei existând un contact indirect în interiorul bateriei, prin intermediul electrolitului. Electrolitul are rolul de a asigura închiderea circuitului electric în interiorul celulei, prin transportul ionilor de la un electrod la altul. Menţionăm că din punct de vedere electrochimic, oxidarea reprezintă cedarea (eliberarea) de electroni iar reducerea reprezintă primirea (fixarea) electronilor. Dacă procesul de oxidare-reducere s-ar produce fără electrozi distanţaţi, schimbul de electroni ar fi un schimb în scurtcircuit şi s-ar manifesta doar prin efect termic. (a) Fig. 1: Celule electrochimice cu (a) şi fară diafragmă poroasă(b) (b)

De notat că performanţele bateriei depind în mod deosebit de viteza reacţiilor chimice şi de rezistenţa internă. Tensiunea [V] generată de către o celulă electrochimică depinde de elementele implicate în reacţie, în timp ce energia [Wh] depinde de cantitatea şi natura elementelor chimice componente. Puterea furnizată [W] depinde de diverşi factori, printre care construcţia celulei, elementele chimice, temperatură. La descărcarea bateriei, Fig.2.a la bornele exterioare este conectată o sarcină (un consumator). Datorită diferenţei de potenţial dintre electrozi, în circuitul exterior apare o circulaţie de electroni, deci sarcina va fi parcursă de un curent electric continuu. în circuitul interior are loc deplasarea ionilor pozitivi către electrodul pozitiv (catod) şi a ionilor negativi către electrodul negativ (anod). Tensiunea electrică la bornele bateriei scade în timp odată cu descărcarea. La încărcarea bateriei, Fig.2.b la bornele exterioare este legată în opoziţie o sursă de curent continuu. Dacă tensiunea sursei are cel puţin o valoare minimă (numită tensiune de încărcare) bateria va fi traversată de un curent în sens invers faţă de cel de descărcare având loc și inversarea sensului reacţiilor la cei doi electrozi: catodul devine anod, iar anodul devine catod. Astfel, utilizând energia exterioară, materiile active se refac până aproape de starea iniţială, tensiunea pe baterie revenind la valoarea iniţială stării de încărcare. (a) Fig. 2: Reacția chimică la descărcarea (a) și încărcarea (b) unei cellule electrochimice (b) Prin gruparea unui anumit număr de celule se pot obţine baterii cu diverse tensiuni electrice U h la bornele exterioare, în funcţie de sarcinile alimentate. În tabelul alăturat, în partea stângă se prezintă o serie de materiale folosite la bornele negative, cu proprietati negative și în partea dreapta bornele pozitive cu materialele cu proprietati pozitive, acestea fiind materiale folosite pentru electrozi, materiale ordonate după potenţialul de electrod. Materiale la anod (Borne negative) Litiu Magneziu Aluminiu Zinc Crom Fier Nichel Plumb Hidrogen Cupru Argint Paladiu Mercur Platina Aur Materiale la catod (Borne pozitive) Feraţi Oxid fier Oxid cupru Ioduri Oxid Cupric Oxid mercuric Oxid cobalt Dioxid de plumb Oxid de argint Oxigen Oxihidroxid de nichel Dioxid de nichel Peroxid de argint Permanganat Bromat

Principalele tipuri de baterii de acumulatoare utilizate pe autovehiculele clasice sau moderne (hibride electrice) sunt: Baterii pe bază de plumb acid, Baterii pe bază de litiu, Baterii pe bază de nichel-metal hibrid, Baterii nichel-cadmiu 3. Parametrii și caracteristicile de funcționare ale bateriilor de acumulatoare Datorită variatelor condiţii de funcționare ale bateriilor de acumulatoare dar şi din cauza influenţei temperaturii asupra performanțelor acestora, este necesară o cumoaștere riguroasă a proprietăţilor caracteristice: REZISTENȚA INTERNĂ: reprezintă rezistența totală formată din rezistența ionică a electrolitului, rezistența electrozilor și rezistența contactelor metalice înseriate. Pe măsură ce bateria este încărcată rezistența internă scade pe când în timpul descărcării aceasta crește. AMPERI-ORĂ: Este cea mai comună metodă de măsură a capacității de stocare electrice a unei baterii, obținută prin integrarea curentului de descărcare pe durata unei perioade. Un amperoră este echivalent cu transferul unui curent de 1 amper în decursul unei ore, echivalentul unei sarcini de 3600 de coulombi. CAPACITATEA (C Ah ) cantitatea de sarcini electrice stocate, masurată convenţional, prin produsul curent (I d sau I i ) x timp (h) într-un anumit regim de funcţionare, până la limitele admisibile ale descărcării (sau încărcării): C d =I d t d [Ah]; C i =I i t i [Ah]. Capacitatea depinde de cantitatea de masă activă a plăcilor şi de numărul lor (de fapt din întreaga masă activă doar 50-60% ia parte la reacţiile electrochimice rezultând coeficientul de utilizare a masei active). Capacitatea plăcilor (-) Pb spongios e mai mare decât a plăcilor (+) PbO2. Capacitatea bateriilor noi e mai mică, ea creşte după câteva cicluri de încărcaredescărcare apoi scade pe masură ce bateria se uzează (în principal datorită sulfatării). Capacitatea nominală (C 20h ) = produsul între valorile standard ale curentului [A] şi timpului [h]. Capacitatea nominală se obţine pentru un curent constant: I d =0.05 C 20h [A] care trebuie să descarce bateria în timpul t d =20h până la tensiunea de 1.75V pe element la θº ref. electrolit = 25ºC. (Ex: BA 12V/45Ah: I d =0.05 45=2.25A; I d t d =1.25 20=45Ah sau 12V/55Ah: I d =0.05 55=2.75A; I d t d =2.75 20=55Ah). TENSIUNEA NOMINALĂ (U N ) este determinată de numarul de elemente în serie (6V, 12V, 24V). CAPACITATEA DE DESCĂRCARE RAPIDĂ caracterizează proprietaţile bateriei din punct de vedere al pornirii electrice a motoarelor, la temperaturi scăzute: - 18±1[ C]. Se descarcă bateria sub un anumit curent de descărcare. I d =(3-3.5) C20h [A] un timp t d =3min; descărcarea se opreşte când U b =6V (pt U N =12V). (Ex: BA 12/45Ah: I d =135-157.5A; 12/55Ah: I d =165-192.5A) CURENTUL DE ÎNCĂRCARE (I i ) = curentul pe care o baterie nouă, încărcată în prealabil, poate să-l absoarbă după ce a fost descărcată timp de 5h. cu un curent I d =0.1C20h [A]. Acesta este curentul de încărcare al BA etapa I. RANDAMENTUL BA = raportul dintre cantitatea de electricitate cedată la descărcare faţă de cea primită la încărcare. Este: η c = Ah cedaţi 100/Ah absorbiţi = 85-90% funcţie de capacitate, sau η w = Wh cedaţi 100/Wh absorbiţi = 75-85% funcţie de energie. Randamentul scade dacă bateria de acumulatoare se încarcă cu o tensiune mai

mare ca cea normală (supravoltat), dacă se descarcă sub limitele admisibile, dacă R i este mai mare decât valorile normale. AUTODESCĂRCAREA (S) = pierderea capacității bateriei pe durata depozitării sau nefolosirii (STAS: max 20% în 28zile). S=(C-C ) 100/C [%] unde C = capacitatea medie obţinută în cursul a două descărcări iniţiale [Ah] iar C = capacitatea măsurată după depozitarea bateriei un număr de zile [Ah]. DURATA DE FUNCŢIONARE (DF) = numărul de cicluri încărcare-descărcare până la care capacitatea scade la 60-70% din cea nominală. DF este limitată de distrugerea progresivă a plăcilor pozitive (mai subţiri, mai puţin rezistente ca cele (-): 250 cicluri pt plăci (+) si 300 cicluri pt plăci (-). În prezent cu perfecţionări tehnice de fabricaţie, DF a putut fi crescută de la 18 luni (respective 40.000 km) la 26-30 luni (50-60.000km). Pentru prelungirea DF se iau următoarele măsuri: control periodic, completare electrolit (la 1000-2000km), verificarea tensiunii elemenţilor şi densitatea electrolitului (la 10000-15000km). STAREA DE ÎNCĂRCARE (SOC): este definită de către cantitatea de energie disponibilă într-o baterie, exprimată ca un procent din cantitatea de energie dintr-o baterie încărcată. SUPRAPOTENȚIALUL: reprezintă diferența dintre tensiunea electromotoare a bateriei și tensiunea pe baterie pe durata încărcării/descărcării. Din cauza suprapotențialului, tensiunea la bornele bateriei pe durata încărcării/descărcării este mai mare/mică decât tensiunea electromotoare. NIVELUL DESCĂRCĂRII (DOD):este definit ca procentul din capacitatea bateriei care a fost extras din baterie în comparație cu capacitatea totală a bateriei. Rata de autodescărcare: în modul de mers în gol, fără un curent de descărcare sau încărcare prezent, o baterie suferă o diminuare a stării de încărcare, datorită pierderilor interne din baterie. Fiecare tip de baterie are o rată de autodescărcare specifică, elementele cele mai semnificative care determină mărimea acestei rate, fiind materialul activ și temperatura. Dintre caracteristicile de funcționare ale bateriilor de acumulatoare, cele mai importante sunt: Caracteristica de încărcare: a cărei aliură este prezentată în Fig. 3, respectarea acesteia condiționând în mod direct durta de viață a bateriei. Fig. 3: Caracteristica specific de încărcare a bateriilor de acumulatoare cu plumb

Caracteristicile de descărcare: reprezentate în Fig. 4 pentru diferite valori constant ale curentului de descărcare. Acestea scot în evidență dependența capacității de rata de descărcare. Este bine de știut faptul că trebuie evitată pe cât posibil supradescărcarea severă sau menținerea la un nivel scăzut al SOC pe perioade foarte lungi. Fig. 4: Caracteristici specifice de descărcare ale bateriilor de acumulatoare cu plumb Caracteristica de autodescărcare: În Fig. 5 sunt prezentate curbele de autodescărcare a bateriilor pe bază de plumb, funcție de temperature mediului în care sunt stocate. Fig. 5: Caracteristici specifice de autodescărcare ale bateriilor de acumulatoare cu plumb Caracteristica tensiunii de reîncărcare funcție de temperatură: reprezentată în Fig. 6.

Fig. 6: Caracteristica tensiunii de reîncărcare funcție de temperatură Dependența dintre durata de viață și nivelul de descărcare (DOD): reprezentată în Fig. 7. Fig. 7: Dependența dintre durata de viață și nivelul de descărcare (DOD) 4. Procedeu experimental Pentru realizarea încercărilor experimentale se vor utiliza următoarele echipamente de laborator: Diferite tipuri de acumulatoare electrice pe bază de plumb pentru autovehicule,

Aparate de măsură pentru tensiune (Voltmetru), curent (Ampermetru) și timp (cronometru), O sursă reglabilă de tensiune continuă, Diverse tipuri de reostate reglabile de sarcină, Întrerupătoare și comutatoare, Conductoare electrice pentru conexiuni. lucru. În Fig. 8 este prezentat un model de schemă electrică în vederea realizării standului de K 1 A 1 A 2 K 2 U cc var. V 1 Baterie V 2 R s Fig.8: Schemă electrică. După realizarea montajului se închide întrerupătorul K 1 pentru a se putea efectua încărcarea bateriei de acumulatoare. Pentru realizarea ciclului de descărcare, se deschide întrerupătorul K 1 şi se închide K 2 ; sarcina fiind controlată de poziţia cursorului reostatului R s. Datele sunt citite şi notate cu atenţie în tabele pentru a putea fi trasate, ulterior, caracteristicile dorite. Acestea vor fi analizate de către studenţi în vederea formulării concluziilor.