شیمیایی و محاسبه

دانلود پایان نامه

سلول سرب- اسیدی از یک مخزن شیشه ای یا پلاستیکی تشکیل می شود،‌ که درون آن با محلول رقیق اسید سولفوریک (دی الکتریک) پر شده و قطب های مثبت صفحه ای از جنس پراکسید سرب و منفی صفحه ای از جنس سرب در داخل آن غوطه ورند.
یک سلول جدید ازتعدادی صفحات مثبت و منفی تشکیل می شود که هر گروه بوسیله یک سیستم به یکدیگر متصل شده اند. هنگامی که به دو سر ترمینال سلول، مداری متصل می شود، ‌سلول شروع به تخلیه می کند و در مدار بسته الکترونها از قطب منفی به قطب مثبت جاری می شوند. در داخل سلول یون های سولفات با بار منفی به طرف سرب می روند و یون های مثبت هیدروژن به طرف صفحه پراکسید سرب رانده می شود. در اثر چنین واکنشی در هر دو صفحه سولفات سرب شکل می گیرد و اسید سولفوریک داخل سلول به آب تبدیل می شود. اگر سلول مجدداً بوسیله یک منبع ولتاژ خارجی شارژ شود، واکنش معکوس شده و صفحات سرب و پراکسید سرب و اسید سولفوریک مجدداً بازیافت می شوند.
زمانی که پروسه ی دشارژ سلول انجام می شود اسید سولفوریک به آب تبدیل شده و وزن مخصوص (SG) الکترولیت افت می کند. بنابراین وزن مخصوص الکترولیت می تواند میزان تخلیه (دشارژ) سلول را نشان دهد. در دمای 10 درجه سانتیگراد یک سلول کاملاً شارژ شده دارای وزن مخصوص (چگالی) حدود 1215 کیلوگرم بر متر مکعب و یک سلول کاملاً دشارژر دارای چگالی حدود 1150کیلوگرم بر متر مکعب می باشد.
3-1-3 مشخصه ی تخلیه
اگر میزان جریان دشارژ یک سلول پایین باشد (مثلاً برای 10 ساعت یا بیشتر ) ابتدائاً ولتاژ ترمینال سلول به 2 ولت می رسد و در یک فاصله ی زمانی طولانی افت می کند. در این حالت ولتاژ نامی سلول 2 ولت تعریف می شود. در بریتانیا معمولاً (و نه همیشه) باتریها پستها ولتاژ نامی V)55V110 (سلول و یا V)48 V24) سلول دارند.
باتریهای110V معمولاً در مدار تریپ بریکرها، بستن بریکرها و مدارات حفاظتی استفاده می- شود، همچنین باتریهای 50 ولتی در تجهیزات مخابراتی، و کنترل استفاده می شوند. در بخشهای زیر ولتاژ باتریها به فرم ( V110/ V48) نشان داده می شود.
ظرفیت یک باتری یا سلول معمولاً بر حسب آمپر ساعت (Ah) و در میزان کار 10 ساعته بیان می- شود. مثلاً یک باتری یا سلول 250Ah قادر است جریان 25 آمپر را به مدت 10 ساعت بدون آسیب رسیدن به باتری تأمین کند.
برای اینکه یک جریان ثابت 25 آمپری در طول این مدت از باتری دریافت شود باید به تدریج از مقدار مقاومت بار کاسته شود، زیرا با گذشت زمان ولتاژ ترمینال باتری افت می کند. به نظر می رسد تغییر مقاومت بار در عمل ممکن نباشد چون بارهای عملیاتی معمولاً ثابت اند (مثلاً مقاومت اهمی ثابت یک رله). به هرحال میزان جریان ثابت تخلیه باتری بعنوان اساس منحنی مشخصه های تخلیه توسط سازنده ارائه می گردد.
3-1-4 ملزومات شارژر
اگر یک سلول دشارژ شده مجدداً شارژ شود ولتاژ آن حداکثر تا حدود 2.7V افزایش خواهد یافت (مگر اینکه در عملیات شارژ مجدد به ولتاژ کمتری محدود شده باشد.) هنگامی که عمل شارژ مجدد صورت می گیرد، صفحات سولفات سرب به صفحات سرب و پراکسید سرب تبدیل می شوند.
ادامه شارژ مجدد، آب را بعنوان بخشی از محلول اسید سولفوریک الکترولیز کرده و گازهای هیدورژن و اکسیژن آزاد می شوند. شارژ اضافی موجب نقصان آب الکترولیت سلول می گردد. در عمل قبل از تکمیل تبدیل شیمیایی صفحات به سرب و پراکسید سرب، الکترونیز شروع می شود. فرآیند الکترونیز را تولید گاز(gassing) نیز می نامند و هنگامی که ولتاژ سلول حدود 22 ولت است (121/52.8V) آغاز می شود. ولتاژ ایده آلی که در آن یک سلول باید شارژ شود به طوری که حداقل الکترولیت را از دست دهد و در عین حال در وضعیت سالمی قرار گیرد 2.25V است (123.75/54V).
3-2 باتری شارژرها
به طور کلی باتری شارژرهای مورد استفاده برای شارژ باتری های پلانته در پست فشار قوی بایستی سه هدف زیر را برآورد سازند:
1- با بیشترین سرعت ممکن و بدون آسیب رساندن به سلولها، باتری تخلیه شده را شارژ کند.
2- با استفاده از سیستم شارژ شناور به هنگام تغذیه ی بار ثابت ولتاژ باتری را در مقدار 2.25 ولت (123.75/54V) تثبت کنند.
3- با شارژ سریع ولتاژ باتری را از ولتاژ 2.2V/cell به حداکثر 2.7V/cell برساند ( در عمل ولتاژ حداکثر به مقادیر کمتر از 2.7V/cell محدود می شود به جدول رجوع شود)
به منظور اجتناب از آسیب رسیدن به سلول می بایست جریان نهایی شارژ سریع به 5% مقدارظرفیت 10 ساعته ی باتری محدود شود (به طور مثال 7 آمپر برای یک باتری با ظرفیت نام 100Ah) که به این مقدار اصطلاحاً‌ نسبت نهایی گویند. معمولاً شارژرهای مدرن پست ها را با پارامترهایی نظیر محدوده ی تنظیم شارژر شناور و سریع برای ولتاژ و جریان مشخص کرده اند. با این مشخصه ها امکان تنظیمات محدوده ی جریان و ولتاژ فراهم می شود که این کمیات عبارتند از: VFLOAT, IFLOAT, VBOOST, IBOOST

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   صداهای ناهنجار و شرایط محیطی

شکل 3-1– مقدار ولتاژ باتری شارژرهای مورد استفاده برای شارژ باتری های پلانته در پست فشار قوی
ظرفیت نامی یک باتری شارژر (جریان خروجی) را معمولاً با مجموع حداکثر جریان ثابت بار و مقدار نسبت نهایی مشخص می سازند. به طور مثال برای یک باتری به ظرفیت 200Ah که3 بار ثابت 10A را تغذیه می کند ظرفیت شارژر چنین محاسبه می شود:
A24= (200×%7) +10
در مرحله راه اندازی تظیمات محدوده ی ولتاژ و جریان بایستی مطابق مقادیر زیر تنظیم شود:
VFLOAT=123.75/54.0 V (2.25 V / cell)
IFLOAT= ماکزیمم جریان ثابت بار