1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (Химические источники тока. Учебное пособие. Под ред. В.Н. Варыпаева, 1990u), страница 15

Имеются и промежуточные варианты. Так, аккумуляторные батареи подводных лодок по режимам разряда близки тяговым батареям. На космических объектах широко применяют энергосистемы, состоящие из аккумуляторных батарей и полупроводниковых солнечных батарей. Аккумуляторы обеспечивают энергоснабжение бортовой аппаратуры и во время нахождения на освещенном участке орбиты периодически подзаряжаются от солнечных батарей. Таким образом, аккумуляторная батарея эксплуатируется в условиях буферного режима подзаряда. Источниками тока специальных областей применения служат как аккумуляторные батареи (свинцовые, никелькадмиевые, серебряно-цинковые и др.), так и батареи элементов различных систем. й.й. Исноньзоввнме вычмсямтояьной твкннннн Вычислительная техника находит разнообразное применение в сфере химических источников тока при прогнозировании электрических характеристики и оптимизации конструкции, при комплектовании батарей и длительном их циклировании„при производстве на уровне опытных образцов и серийных изделий.

Внедрение ЭВМ эффективно решает задачи повышения научно-технического уровня ХИТ на стадиях их разработки, изготовления н эксплуатации, задачи управления нх качеством и интенсификации технологии их производства. Моделирование характеристик. Первой попыткой установления функциональной связи между током разряда н емкостью ХИТ является формула Пейкерта (3.3). Примером эмпирического подхода к моделированию разридных характеристик служит известное уравнение Беляева; решение этого уравнения затруднено наличием шести констант, определяемых опытным путем для каждого типа ХИТ.

а Иепальаоааны матерналы И. Ф. Даннленно, тв В. В. Романовым и Ю. М. Хашевым на основе электротехнического аналога ХИТ предложено уравнение разряда общего вида Ф0 зк. т у=.Бэ+ — '(Скя-гт)+т, ехр ~ — — )— с с, ~ — и„(1+ й~1 — ехр~ — ' )). (ЗЛО> где Ее — ЭДС разряжеикого аккумулятора, коэффпциенты Уь, )с, $м (), ще связаны с формулой разрядной кривой. Уравнение (3.10) не учитывает кинетические закономериостп электродных процессов, присущие электрохнмнческим моделям.

Этого недостатка не имеет уравнение, предложенное С. М. Хаскиной и И. Ф. Даниленко для никель-кадмиевого аккумулятора: и = да + йг + л У~(т) — д) + Л (эхР ( — ВЯ((?) — Ч, (з ~ П где А и  — коэффициенты, связанные с формой начального участка разрядной кривой; 1т — омнческая состав- лающая полного внутреннего сопротивления ХИТ; й— коэффициент, связанный с дпнамической частью сопротивления; Я вЂ” характеристика электрода, лимитирующего разрядную емкость; и — снятая емкость.

Уравнение (3.11) представляет собой математическую модель разрядной характеристики, полностью ориентированную на применение вычислительной техники. Оценку параметров уравнения проводят с использованием комбинации методов линейного и нелинейного программирования, что снижает сложность задачи оценки неизвестных параметров (их всего два). Применение ЭВМ позволяет производить расчет параметров разрядных характеристик в режиме автоматического снятия кривых с использованием информационно-измерительных систем в научно-производственных условиях. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования рабочих характеристик ХИТ при различных условиях разряда.

Практически важным является математическое описание зарядного процесса с учетом многообразия факторов, влияющих на результат. Так, Н. Ю. Лызловым с сотр. получено дифференциальное уравнение, описывающее связь зарядного тока с текущим значением зарядной емкости электрода. В результате предложен оптималь- 79 иый режим заряда оксидносвннцового электрода, обеспечивающий максимальную скорость процесса и высокую отдачу по емкости.

Существенное значение имеет математическое прогнозирование тех неэлектрических характеристик, которые являются определяющими прн эксплуатации ХИТ. К ним относят температуру и концентрацию электролита, а также давление в герметичном аккумуляторе. Важно также моделирование с помощью ЗВМ теплового баланса аккумуляторов, которое неоднократно производилось применительно к аккумуляторам различных систем. Среди других успешно решена задача математического моделирования изменения давления при заряде герметичного никель-кадмиевого аккумулятора. Для решения полученной системы уравнений был разработан алгоритм с использованием методов нелинейного программирования и написаны ФОРТРАН-программы, реализующие этот алгоритм.

Как было показано, экспериментальные данные хорошо аппроксимируются предложенной моделью. Разработка конструкции. Большие перспективы использования вычислительной техники открываются в области проектирования химических источников тока при применении системы автоматизированного проектирования (САПР) как первичных элементов и аккумуляторов, так и батарей. САПР является эффективным средством повышения качества и сокращения сроков разработки, интенсификации труда разработчиков-исследователей, конструкторов и технологов. С помощью САПР удается решить трудную задачу оптимального синтеза конструкции ХИТ. Раосмотрим возможности автоматизированного проектирования на примере САПР свинцово-кислотной стартерной батареи.

В составе системы имеется несколько подсистем. Исходной является подсистема, в которой храняется данные о физико-химических параметрах электролита, активных масс, сепараторов и других составляющих аккумулятора, а также данные о физико-механических свойствах, особенностях отдельных элементов, конструкции батареи и другие сведения, необходимые разработчику изделия. Система работает в диалоговом режиме, обеспечивая анализ и сообщение о совместимости исходных данных в ходе реализации технического задания (ТЗ). 30 После корректировки исходные данные вместе с иифармационнымн материаламн поступают в подсистему оптимизации характеристик блока электродов. Система генерирует различные варианты оптимизированной конструкции и одновременно отсеивает те из них, в которых нарушены ограничения, установленные в исходных данных ТЗ. Система оперирует математической моделью батареи в стартерном режиме разряда; в качестве уравнений математической модели в САПР введены лннеаризированные зависимости характеристик батареи от параметров ее конструкции.

В частности, система предусматривает оптимизацию токоведущнх деталей, расчет омнческих потерь в электродах и сепараторе с учетом свойств материалов. Диалоговый режим работы САПР позволяет разработчику вмешиваться в процесс проектирования для контроля и отбора лучших из предлагаемых вариантов. После завершения вычислений и анализа полученных результатов САПР выдает варианты конструкции электродных блоков с учетом корректирующих ограничений.

Разработчик имеет возможность выбрать окончательный вариант. Подсистема графического документирования позволяет редактировать и уточнять чертежи и документы в режиме диалога с использованием графического дисплея. Окончательно отредактированную графическую информацию с помощью графопостроителя переносят на бумагу (документируют) и в дальнейшем используют в процессе доработки батареи по результатам опытно-конструкторских испытаний, а также иа стадии подготовки к нронзводству изделия. Управление качеством. Проблема повышении качества ХИТ непосредственно связана с реализацией на аккумуляторных и элементных заводах автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Внедрение в производство АСУТП решает и другие задачи: оптимизируются технологические режимы, увеличивается производительность оборудования, улучшаются условия труда.

АСУТП должна охватывать все стадии производства ХИТ от приготовления активных масс н изготовления комплектующих деталей до сборки батарей и контроля нх качества. АСУТП осуществляет координацию работы всего технологического оборудования, решение задач оперативного планирования и диспетчеризации, центра- 81 лнзованную обработку, хранение и выдачу информации.

Все зги функции выполняются УВК вЂ” управляющим вычислительным комплексом АСУ, Непосредственный контроль н регулирование технологических параметров на производственных участках производится с помощью микроЭВМ, Одной из важнейших подсистем АСУТП ак. кумуляторного завода является подсистема испытания акк муляторов после сборки, иклнрование аккумуляторов на испытательных стендах производят как с технологическими целями, так и для контроля качества готовой продукции. Контроль за. рядно. разрядных характеристик в общем случае производят периодическим измерением напряжения на каж.

дом из аккумуляторов, результаты обычно регистрируют с помощью цифропечатаюшей приставки или вручную. Если на малых стекдах такой способ контроля допустим, то при больших масштабах производства обьем подобной работы резко возрастает и становится трудиовыполиимым с ущербом для качества изделий. Позтому использование на таких предприятиях автоматизированных сис. тем с применением управляющих вычислительных машин (УВМ) существенно повышает качество и резко интенсифицирует процесс контроля.

В автоматизированной системе испытания аккумуляторов предусмотрено: измерение напряжения и тока, а также подсчет емкости каждого аккумулятора; программное управление режимами испытаний по времени, токовой нагрузке, напряжению, числу циклов; выдача в требуемый момент протоколов испытаний и информации о ходе испытаний; метрологическая проверка испытатель. ного оборудования; реакция на аварийные ситуации при испытании, Система построена таким образом, что УВМ воспринимает информацию об измеряемых параметрах ХИТ с каждого вспытательного стенда, а также циформацню о состоянии испытательного оборудования, В соотватствин с заложенной программой УВМ автоматически управляет испытаниями и выдает текущую илн периодцческую информацию, по которой оператор контролирует ход испытания.