Средства подводного освещения - Основные типы аккумуляторов в подводных фонарях
- Details
- Parent Category: Лекции
- Published: 17 July 2014
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Основными типами аккумуляторов в подводных фонарях являются кислотные и щелочные.
Современные кислотные аккумуляторные батареи в подводных фонарях – герметичные батареи с гелеобразным электролитом и встроенным катализатором дожигания водорода, образующегося при эксплуатации батареи. Емкость используемых в подводных фонарях кислотных батарей колеблется от 3,5 ампер-часа до 10 ампер-часов (или, для 12-ти-вольтовой батареи, от 42 ватт-часов до 120 ватт-часов). Несомненным достоинством кислотных аккумуляторных батарей является наличие в одном корпусе энергоемкости батареи до 120 ватч-часов. Если нужна большая емкость – используются две или три батареи, соединенные последовательно или параллельно и размещенные в одном корпусе.
Современные щелочные аккумуляторные батареи — никель-маталлгидридные батареи. Они герметичны, не «газят» при эксплуатации, имеют весьма высокую удельную энергоемкость, не имеют «памяти». Наиболее эффективны и наиболее распространены никель-металлгидридные аккумуляторы емкостью до 4 ампер-часов (до 48 ватт-часов).
Сравнительная характеристика кислотных и никель-мегаллгидридных аккумуляторных батарей с точки зрения использования их в качестве автономных подводных источников энергии может быть произведена по следующим параметрам:
– энергоемкость, в т.ч. с учетом коэффициента использования емкости батареи,
– максимальная снимаемая энергия,
– вес и габариты,
– цена.
Энергоемкость батареи определяется как количество ватт-часов, содержащихся в батарее (произведение напряжения батареи в ваттах на ее емкость в ампер-часах). Это очень удобный показатель для определения номинального (расчетного) времени работы светильников различной мощности, поскольку это время определяется простым делением энерго-емкости батареи в ватт-часах на мощность светильника в ваттах. В реальных условиях, однако, батарея не отдает всю накопленную в ней энергию, а лишь часть ее в зависимости от соотношения снимаемой мощности и номинальной энергоемкости батареи. Чем больше снимаемая мощность относительно энер-гоемкости батареи, тем меньше она отдаст энергии, т.е. тем ниже ее КПД.
Для кислотных и никель-металлгидридных батарей эти характеристики отличаются в значительной степени.
Кислотная батарея отдает практически всю энергию в режимах разряда мощностями, равными долям ее номинальной энергоемкости. При разрядных мощностях, численно равных и больших энергоемкости батареи, коэффициент ее использования падает до 0,5 и менее. Практически это означает, что кислотная батарея емкостью 84 ватт-часа (7 ампер-часов, 12 вольт), используемая в энергоблоках фирм «Dive Rite» (США) и «Глубина» (Россия), при разряде ее лампой мощностью 20 ватт (относительная мощность 0,24) отдаст реально 75 % ее емкости, т.е. 63 ватт-часа (или 190 минут горения вместо 250 минут номинальных), при разряде ее лампой мощностью 50 ватт (относительная мощность 0,6) отдаст реально 72 % ее емкости, т.е. 60 ватт-часов (или 70 минут горения вместо 100 минут номинальных), при разряде ее лампой мощностью 100 ватт (относительная мощность 1,2) отдаст реально 48 % ее емкости, т.е. 40 ватт-часов (или 25 минут горения вместо 50 минут номинальных).
Никель-металлогидридная батарея отдает практически всю энергию в режимах разряда мощностями, численно равными долям ее номинальной энергоемкости. При разрядных мощностях, численно равных и больших энергоемкости батареи, коэффициент ее использования падает значительно медленнее, чем у кислотных батарей. Практически это означает, что металлогидридная батарея емкостью 84 ватт-часа (12 вольтовая сдвоенная батарея по 3,5 ампер-часа), используемая в энергоблоках ИЦ «Глубина» (Россия), при разряде ее лампой мощностью 20 ватт (относительная мощность 0,24) отдаст реально 100 % ее емкости, т.е. 84 ватт-часа (или 250 минут горения), при разряде ее лампой мощностью 50 ватт (относительная мощность 0,6) отдаст реально около 90 % ее емкости, т.е. 75 ватт-часов (или 90 минут горения вместо 100 минут номинальных), при разряде ее лампой мощностью 100 ватт (относительная мощность 1,2) отдаст реально 82 % ее емкости, т.е. 70 ватт-часов (или 40 минут горения вместо 50 минут номинальных). Снятие с металлогидридных батарей мощности, численно превышающих тройную номинальную энергоемкость, не допускается. Другими словами, с металлогидридной батареи энергоемкостью 84 ватт-часа можно снять мощность 250 ватт и не болee.
Максимально снимаемая энергия для обоих типов аккумуляторных батарей примерно равная – до 3-х номинальных энергоёмкостей, т.е. с 12-ти вольтовой батареи энергоемкостью 48 ватт-часов можно снять мощность около 150 ватт, с 12-ти вольтовой батареи энергоемкостью 120 ватт-часов можно снять до 150 ватт (без повреждения батарей). В этом отношении кислотные гелевые аккумуляторы более выигрышны, чем металлогидридные, т.к. металлогидридных батарей емкостью более 4 ампер-часов в одном корпусе не существует, а емкость кислотных батарей разумно не ограничена — т.е. она может доходить до десятков ампер-часов, хотя в ручных фонарях емкости более 10 ампер-часов обычно не применяются. Соответственно, максимально возможная снимаемая мощность для кислотных батарей в разы выше, чем для металлогидридных.
По весам и габаритам при равных энергоемкостях металлогидридные батареи существенно — до нескольких раз меньше и легче кислотных.
По цене, опять-таки при равных энергоемкостях, металлогидридная батарея дороже кислотной до десяти раз.
Таким образом, в диапазоне энергоемкостей до 100 ватт-часов в условиях ограничения по весам и габаритам (ручные фонари и осветители для видеосъемки) эффективнее энергоблоки на основе никель-металлогидридных батарей, а в условиях финансовых ограничений – кислотные гелевые батареи.
При энергоемкостях более 100 ватт-часов, особенно при разрядах сравнительно малыми мощностями или, наоборот, при разрядах высокими мощностями эффективнее кислотные гелевые батареи.
Указанные особенности кислотных и металлогидридных батарей распространяются на фонари всех фирм. И никакое искусство конструктора не может изменить указанные выше естественные свойства используемых в фонарях батарей.
