Primärbatterier eller primärceller

Det valigast primärbatteriet är torrbatteriet. Torrbatteriet är uppbyggt av en zinkbägare som är den negativa elektroden. Den positiva elektroden är en kolstav med brunsten pressad utanpå.

Den positiva elektroden placeras inuti zinkbägaren som därefter fylls med en elektrolyt.

Elektrolyten i ett brunstensbatteri består oftast av zinkklorid och salmiak.

Zinkbehållaren tillsluts och batteriet är färdigt.

En av de alvarligaste nackdelarna med denna typ av batteri är att zinkbehållaren lätt korroderar itu och elektrolyten läcker ut. Innehållet är kladdigt och kan skada elektronik och liknande. Ofta används numera plattor av zink, brunsten, kol som förpackas tillsammans med elektrolyt och tillsluts med krympplast.

Spänningen som uppstår i dessa batterier är ca 1,5V och mängden energi bestäms av cellens storlek.

Sekundärbatterier

Alla batterier som kan laddas upp igen kallas sekundärbatterier.

Ett av de vanligaste sekundärbatteriet är blyackumulatorn. Blyackumulatorn eller blycellen består av den positiva elektroden som är av blydioxid och den negativa som är av poröst bly.

Som elektrolyt används svavelsyra. Cellspänningen över en blycell är 2,1V. När man gör ett bilbatteri seriekopplar man helt enkelt ihop 6 st celler. Resultatet blir ett batteri där man har en spänning på 12V. Energiinnehållet bestäms även här av storleken på cellen.

En annan typ är nife eller jungnerackumulatorn där den positiva elektroden består av nickeloxider och den negativa består av kadmium. Själva elektrolyten är kaliumhydroxid.

Dessa batterier är idag relativt dyra då de beläggs med miljöskatt pga att de innehåller miljögiftet kadmium. Dessa batterier kan även tillverkas helt gastäta. Detta ställer då andra krav på laddning. Detta behandlas senare i ett annat avsnitt.

Ytterligare en annan typ är silver-zink ackumulatorn. Den positiva delen utgörs här av silveroxider och den negativa av zink.

Denna typ av cell är mycket energirik och cellspänningen är 1,5V.

Silver-kadmium är en annan typ som håller en spänning på 1,4V. Denna cell finns både gastät och normalt.

Uppbyggnaden:

Varje cell är individuell och innehåller bly-kalcium legering i en speciell blandning i plattorna. Det finns två plattor i varje cell, en positiv och en negativ platta. Battericellerna är ihopsvetsade på ett eget vis och speciellt tätade inuti.

Själva elektrolyten är i gele´ form d v s även om batteribehållren går sönder rinner ingen elektrolyt ut.

Gas som produceras vid uppladdning rekomitioneras fullständigt i denna konstruktion som är helt sluten. Ingenpåfyllning av vatten är nödvändig under hela batteriets livslängd. Så därför finns ingen risk för korrosion  på omkringutrustning.

Specifika data ang. gele´ batterier:

Batteriet skall EJ djupurladdas mer än 70-75%. Livslängden är mer än 700 cykler. Livslängden är beroende på hur mycket det anväds varje dag och hur. Med andra ord: Det skiljer sig en hel del. Större urladdning än 80% klassas som djupurladdning och brukar sätta garantier och liknande ur spel.

Gele´batterierna är lite mer komplicerade att tillverka och därför blir dessa batterier lite dyrare. Å andra sidan har detta system flera fördelar bl.a. en låg syra densitet vilket brukar ge en livslängd på uppåt 15 år för ett stationärt batteri.

Laddspänningen är densamma som för andr stationära batterier d.v.s. 2,23V / cell. Eftersom det är mer elektrolyt och bly blir dessa batterier även något lite större/ tyngre.

Användningsområde: Båtar, Golfvagnar, husvagnar, elektriska rullstolar, städmaskiner

Växelström = att strömmen hela tiden både ändrar riktning och storlek. Det här händer hela tiden. Den växlar i storlek från noll till maximalt ( 240 V i ett vägguttag) SAMTIDIGT  som den växlar riktning. Naturligtvis hinner inte ögat uppfatta detta. Det sker med en hastighet av 50 perioder i sekunden. ( I ett vägguttag). Vi kallar strömmen för AC = Allternating Current = växelström och tecknet skall vara ~   .

Själva växlingshastigheten eller tiden kallas för perioder och mäts i enheten Hertz = Hz.

Vanlig el i hemmet kan därför betecknas AC 240V  50Hz,

Eftersom man inte hinner se själva växlingarna i växelström går det bra att använda växelström till lampor och saker som avger värme. Lampan blinkar, men detta sker så fort att vi ej hinner uppfatta blinkningarna samt saker som skall bli varma hettas upp trots de många växlingarna.

Likström = att strömmen i kretsen går HELA tiden åt samma håll och den är samtidigt LIKA stor. Likström får vi från batterier eller olika typer av likströmsaggregat.

I en Stereo ex. använder vi AC / växelspänning till driften av likspänningsaggregatet.

Stereons olika delar använder sig av DC för att ex. förstärka ljudet.

Vi kan säga att vi transformerar ner spänningen ex. 240V AC till ex. 12V AC. Härefter  ansluts en likriktarbrygga ( dioder) för att omvandla växelströmmen till likström.

När strömmen som från början växlade riktning OCH storlek ( växelström), leddes genom likriktarbryggan ( dioderna) omvandlades den till att bara gå åt ETT håll. Observera, strömmen fortsätter ändå att ’’växla i storlek’’ . Detta åtgärdas med att ansluta några kondensatorer som fungerar som ett slags behållare för strömmen. Kondensatorerna släpper ut en konstant spänning. Vi har nu en konstant likström. Volttalet eller storleken på spänningen bestäms av spänningsaggregatets transformators antal lindningsvarv.

Energi & effekt

Vi kan påstå att utföra ett arbete är möjligt bara om vi tillför energi. Dä rför måste vi tillföra elektrisk energi om vi skall få ett elektriskt arbete utfört. TVn fungerar ju inte om vi inte kopplar in elen.

Energi betecknas W och mäts i enheten wattsekunder, eller J som står för joule eller Nm som betyder Newtonmeter. När vi pratar om el använder vi oss av Ws som betyder watt / sekund.

Normalt är storheten inte sekunder utan timme (h).Vi brukar använda enheten kWh. Med detta menas 1000 watt per timme. Alltså energimängd under en viss tid, i detta fall en timme.

Effekt är hur snabbt energin omvandlas till arbete med andra ord arbetsförmågan. Beteckningen för effekt är P. och effekt mäts i watt (W). Man säger exempelvis att en lampa har effekten 60 W. Med det menar vi att den lampan omvandlar 60 watt elektrisk energi till ljus och värme.

Sambandet mellan effekt och energi kan beskrivas med att göra samma jobb men på olika tider. Två som springer lika långt har utvecklat lika stor energi men den som är snabbast har utvecklat den största effekten.

Formel: W = P x t   

W = energin = effekten x tiden

          kWh    =     kW    x  h

Märkeffekt

Med märkeffekt menas högsta tillåtna effekt

Vi märker elektriska apparater / komponenter för att veta vilken effekt de utvecklar. Samtidigt måste volttalet anges för att vi värdet på effekten är vid ett visst volttal. Ex. en lampa utvecklar 60 W effekt vid 240V. En annan lampa 60 W vid 24V. Båda lamporna lyser lika starkt fast vid OLIKA spänningar. Om vi byter plats på lamporna går 24V lampan söder direkt och 240V lampan glöder nog bara lite om vi byter spänningarna.

Att 24V lampan går sönder beror på att effekten som utvecklas i lampan blir 10 gånger högre om den ansluts till 240V. Den skulle i detta fall ha tålt 60W x 10 ggr = 600W.

EMK eller elektromotorisk kraft

Den elektromotoriska kraften betecknar vi som emk eller med E.

När vi vill veta hur energi som finns kvar hos primärceller kan vi snabbt konstatera att det INTE räcker med att voltmäta över en primärcell. Den visar troligen alltid rätt värde.

Om cellen har litet energiinnehåll  kvar sjunker spänningen mot noll när cellen belastas.

Vid mätning på batterier skiljer man på det värde som fås när cellen är obelastad (emk).

Samt spänningen vid belastad cell. Denna spänning kallas polspänning.

Elektrolys

Lite allmänt.

En vätska kan vara elektriskt ledande, men den kan också vara bra på att isolera. Det som avgör det hela är tillgången på fria laddningsbärare.

Vatten är en dålig ledare men om vi tillsätter utspädd svavelsyra (H2SO4) så ökar vattnets ledningsförmåga. Detta beror på att två H+ och en SO4 2- joner / molekyl löses upp ivatten.

H+ betecknar en positiv jon ( en elektron saknas).

SO4 2- betecknar en negativ jon (två elektroner för mycket).

Det är en sådan vätska med joner där det råder obalans mellan elektron antalet som kallas elektrolyt.

Det är med andra ord elektronerna som står för själva transporten av den elektriska energin.

Vid elektrolys av vatten erhåller vi fritt väte och syre Detta kallas även vätgas och är explosivt

och måste alltid tas med  i beräkningen när batteriladdning skall ske.

Bilbatteriladdning i små slutna rum är därför något som man bör undvika. Om det sedan också finns risk för gnistbildning eller dylikt skall man nog tänka om.

Naturligtvis måste vi även nämna lite om elektrolyten nu när vi behandlar elektrolysen. Elektrolyten i blybatterierna har också genomgått förvandling under alla år. Idag brukar man prata om vå olika system.

Det ena är en flytande syra som ligger uppsugen mellan plattorna. Här använder man sig av en högre koncentration på syran och får därför en högre laddningsspänning, 2,27V/ cell mot normala 2,23V. Nackdlen är att man får en kortare livslängd 7-10 år.

Det andra systemet är underhållsfritt och kallas ibland rekombinerade batterisystemet och ibland dryfitsystemet. Detta system har elektrolyten i gele´form. Ibland får batterierna även heta gele´batterier.

Ytterligare en faktor att ta hänsyn till är TEMPERATUREN. Vid låga temperaturer ökar det elektriska motståndet i elektrolyten, själva syran. Detta betyder att den strömmängd som kan tas ut minskas. Alla värden som uppges utgår från idealtemperaturen som är satt till 20 grader.

Vid högre temperatur påverkas inte laddningsegenskaperna negativt alls däremot påverkas batteriets livslängd som minskar därför att en högre temperatur ger en ökad korrosion i cellen.

Rekombination betyder att man återbildar batteriets vätgas, som bildas när man laddar batteriet, till vatten.

Vätgas bildas om cellen laddas med mer än 2,23V / cell. Med andra ord ska ett 12V ventilreglerat batteri aldrig laddas med mer än 13,38V annars riskerarman att ventilerna öppnas. Om en sk. switchad laddare används är risken minimal att ventilerna skadas då laddaren ´´känner av´´ cellerna.

Vätgasen som kommer ur cellerna vid laddning går igenom en katalysatormatta i proppen, och återbildas där till ånga. Genom denna reaktion uppstår en stor mängd värme. Värmeavledningen sker vanligen genom proppens lock. Själva ångan kondenseras på proppens sidoytor, och det vatten som bildas rinner ner i cellen igen. Rekombinationspropprna kan inte fullständigt förhindra vatten förbrukningen men den minskar avsevärt. Vad gäller ventilrglerade batterier kan man säga att de till 90-95% rekombitionerar dvs de avger endast 10% av gasmängden. Detta innebär att de ej behöver ventileras.

Ellära del 1, Rune Sundin, Erik Magnusson    1989

Ellära faktabok 1, Hans Lundqvist, Stefan Olofsson   1990

Fakta i Närbild, uppfinningar, Lionel Bender 1992

Batterihandboken, Ziel Svenska AB, 1990