Е = I (R + r), (1)
где Е - ЭДС, В;
I - сила тока в цепи, А;
R - активное сопротивление внешней цепи, Ом;
r - полное сопротивление участка электрической цепи внутри самого источника тока, Ом.
Выражение (1) можем переписать в виде:
Е = IR + Ir, (2)
т.е. ЭДС аккумулятора компенсирует падение напряжения на внешней цепи U=IR и падение напряжения внутри самого источника тока на его полном внутреннем сопротивлении Ur=I*r.
Величина U=I*R - это напряжение аккумулятора. Это напряжение на зажимах аккумулятора, которое используется для работы потребителей тока.
Из уравнения (2) видно, что при работе аккумулятора его напряжение U всегда меньше чем ЭДС, так как
U = E - Ur.
По мере износа аккумулятора его внутреннее сопротивление возрастает. Это одна из причин пониженного напряжения на зажимах аккумулятора под нагрузкой. поскольку увеличивается Ur. У разряженного аккумулятора ситуация подобная.
Различают зарядное напряжение, равное
Uэ = E + Iз*r,
и разрядное напряжение:
Uр - E - Iр*r,
где Iз - зарядный ток, А;
Iр - разрядный ток, А;
r - внутреннее сопротивление аккумулятора, Ом.
Нормальный зарядный ток - величина зарядного тока (А).
численно равная 0.1 емкости аккумуляторной батареи, выраженная в ампер-часах.
Внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из сопротивления электродов, электролита и сопротивления, обусловленного сепараторами (прокладками между пластинами). Внутреннее сопротивление - величина непостоянная. Оно зависит от конструкции электродов, состояния активной массы, плотности электролита, температуры. В полностью заряженном аккумуляторе внутреннее сопротивление значительно меньше, чем у разряженного. Объясняется это тем, что электропроводность активной массы заряженного аккумулятора выше, чем у разряженного.
Емкость аккумулятора - это количество электричества, которое может запасти или отдать аккумулятор.
Емкость зависит от величины тока разряда. Емкость аккумулятора определяется как величина, равная произведению постоянного тока на время при 20-часовом режиме разряда до напряжения 1.7 В:
Q20 = Ip*tp = Ip*20 (А*ч),
где Iр - величина разрядного тока,
tр - время разряда.
Емкость по току разрядная Qр - номинальная емкость аккумулятора при разряде:
Qp = Ip*tp,
где Ip - величина разрядного тока, А;
tp - время разряда.
Зарядная емкость аккумулятора - характеризует количество электричества, полученное аккумулятором в процессе заряда:
Qз = Iз * tз,
где Qз - зарядная емкость, А*ч;
Iз - зарядный ток, А;
tз - время заряда, ч.
У современных аккумуляторов КПД по емкости равно 0.85.
Емкость по энергии - характеризует способность аккумулятора выполнить электрическую работу за определенное время.
Измеряется в ватт-часах.
Емкость по энергии при разряде:
Ap = Up * Ip * tp,
где Up - разрядное напряжение (среднее), В;
Ip - ток разряда, А;
tp - время разряда, ч.
Емкость по энергии при заряде:
Аз = Uз * Iз * tз,
где Uз - среднее зарядное напряжение, В;
Iз - ток заряда, А;
tз - время заряда, ч.
КПД аккумулятора по энергии (отдача аккумулятора) определяется как отношение емкости по энергии при разряде к емкости при разряде:
Современный аккумулятор имеет КПД по энергии, равный 0.68* По мере износа аккумулятора эта величина уменьшается.
Емкость аккумулятора сильно зависит от режима разряда. При больших токах разряда она падает в несколько раз по сравнению с разрядом током 20-часового режима разряда. Например, в стартерных режимах, когда ток достигает 150-200 А емкость батареи падает в 2-3 раза. При снижении температуры емкость аккумулятора также уменьшается.
С повышением температуры емкость аккумулятора увеличивается, однако при температурах выше 45 С аккумуляторы необратимо теряют емкость и сокращается их срок службы.