Существуют три основных типа устройств, где используются первичные источники тока: 1) миниатюрные устройства (встроенные в предметы, которые носит потребитель, или в такие объекты, которыми можно пользоваться незаметно для окружающих); 2) портативные устройства (часто переносимые в период разряда или в промежуток времени между периодами разряда); 3) переносные устройства (редко перемещаемые) и аварийные системы. Одна из проблем, с которой сталкивается проектировщик,— выбор из многих систем наиболее подходящей для данного применения. В табл.

1.1 приводятся следующие данные: напряжение разомкнутой цепи, среднее напряжение под нагрузкой и удельная энергия для различных электрохимических систем, используемых в источниках тока, включая системы, широко применяемые в устройствах коммерческого назначения. Может показаться, что вследствие большого числа типов производимых батарей выбор подходящего источника питания затруднителен. Однако задачу можно облегчить, если, прежде чем выбирать батарею, предварительно составить примерный список требований, которым она должна удовлетворять. (Ниже приводится список тех предварительных данных, которыми необходимо располагать, прежде чем приступить к выбору соответствующего типа батареи. ) Далее, исходя из обсуждаемых в последующих разделах основных характеристик и конструктивных особенностей, можно выбрать такой источник, который наилучшим образом подходит для данного случая. К сожалению, ни один из типов имеющихся батарей не обладает идеальными характеристиками; кроме того, некоторые характеристики батарей одного типа не всегда можно непосредственно сравнивать с аналогичными характеристиками батарей другого типа. Поэтому оптимальные характеристики батареи в некотором устройстве могут быть достигнуты наилучшим образом путем удовлетворения всех критических требований и наиболее важных из числа остальных. Выбор подходящей батареи можно осуществить, исходя из следующего минимального списка предъявляемых к ней требований, условий и ограничений: 1) Максимально допустимое напряжение в начале раз ряда. 2) Нормальное напряжение в течение периода разряда (стабильность напряжения под нагрузкой). 3) Конечное напряжение, т. е. напряжение, при котором прекращается нормальная работа устройства. 4) Разрядные характеристики (в разных режимах работы): при неизменном значении тока разряда (А), неизменном сопротивлении нагрузки (Ом) и неизменной отбираемой мощности (Вт). 5) Режим разряда или отбора тока (график нагрузки): непрерывный, прерывистый, непрерывный с пульсациями. 6) Срок годности и продолжительность работы. 7) Климатические условия при хранении и работе. 8) Ограничения на физические параметры (габариты, массу). 9) Специальные требования. Поскольку перечисленные пункты взаимосвязаны, важно, чтобы все они были приняты во внимание. Такая информация позволит изготовителю батарей рекомендовать конструктору тот тип батареи, который наилучшим образом подходит для разрабатываемого им устройства. Табл. 1.4 дает некоторое представление о соотношении эксплуатационных затрат для первичных элементов трех систем: угольно-цинковой, щелочной двуокисномарганцевой и ртутно-цинковой — для типоразмера R20 при работе в тяжелых и легких условиях разряда. При сравнении эксплуатационных затрат не учитывается стоимость устройств, регулирующих напряжение. Хотя допуски на степень падения напряжения в период разряда для этих систем сильно различаются (10 и 20 % для ртутно-цинковых и щелочных двуокис-номарганцевых элементов соответственно, 25% для элементов с воздушной деполяризацией и ~40 % для угольно-цинковых элементов), следует заметить, что, применяя регулирующие устройства типа стабилитронов, можно достичь хорошей стабилизации напряжения для батарей любой системы. Таким образом, при правильном подходе к проектированию конкретной схемы можно выбирать либо дешевые батареи, либо более дорогие батареи, обеспечивающие необходимую стабильность напряжения, что позволит уменьшить число элементов, из которых собрана батарея, а следовательно, уменьшить габариты и массу. Допустимый диапазон напряжений для данного устройства определяет, какая доля разрядной емкости батареи может быть использована. Желательно, чтобы конечное напряжение (т. е. напряжение после полного допустимого разряда) составляло ~0,9 В, однако для многих типов элементов это не всегда возможно. Величина тока непосредственно связана с допустимым диапазоном напряжений, способом стабилизации напряжения и характером нагрузки. Исходя из времени, в течение которого будет отбираться ток, можно вычислить необходимую емкость в ампер-часах.

Для элемента системы цинк — углерод указанную емкость в ампер-часах можно найти при условии, что известно время, в течение которого будет отбираться ток, и минимальное допустимое напряжение питания для данного устройства. Требуемая емкость батареи определяется электрической нагрузкой и необходимым сроком службы и должна быть основным параметром, по которому выбирается тип батареи для использования в данном устройстве. Еще один фактор, который, возможно, придется учитывать, — это график нагрузки.