Батареи и элементы питания (Аккумуляторы) (стр. 4 из 4)

Промышленностью выпускаются кислотные аккумуляторы многих типов на различные ёмкости и батареи на различные напряжения, состоящие из нескольких аккумуляторов, соединённых последовательно. Внешний вид кислотного аккумулятора показан на рис. 10.

5. ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ.

По сравнению с кислотными аккумуляторами щелочные аккумуляторы обладают следующими достоинствами: они значительно легче, не боятся толчков и сотрясений, не портятся от коротких замыканий, а также от больших зарядных и разрядных токов, могут длительное время оставаться в разряженном состоянии. Но щелочные аккумуляторы дороже свинцовых и имеют меньшую ЭДС. Они отдают при разряде не более 65% энергии, полученной во время заряда. Электролитом в щелоных аккумуляторах служит раствор щелочи (едкого кали или едкого натра) с небольшой добавкой едкого лития, который несколько увеличивает ёмкость. Для этих аккумуляторов применяются железные никелированные сосуды. Пластины представляют собой железные рамки с коробочками из тонкого листового железа, имеющего много отверстий. Эти коробочки наполнены активной массой, состоящей для положительных пластин из гидрата оксида никеля и графита, а для отрицательных пластин – из кадмия и железа. Аккумуляторы с такими пластинами называются кадмиево-никелевыми. Кроме того, применяются ещё железо-никелевые аккумуляторы, у которых активная масса имеет несколько иной состав и не содержит кадмия. Свойства аккумуляторов обоих типов примерно одинаковы.

Положительные пластины обычно соединяются с сосудом аккумулятора, а отрицательные пластины изолируются от него. В каждом аккумуляторе количество положительных пластин на одну больше, чем отрицательных. На рис. 11. показан внешний вид одного из щелочных аккумуляторов.

Рис.11. Внешний вид Рис.12. Устройство герметичного

щелочного аккумулятора кадмиево-никелевого аккумулятора.

ЭДС щелочных аккумуляторов ниже, чем кислотных, и менее постоянна. Рабочим значением можно считать 1,2 В. В начале разряда ЭДС достигает 1,4 В, а когда напряжение падает до 1 В, разряд следует считать законченным и надо поставить аккумулятор на заряд. Нормальный заряд щелочных аккумуляторов продолжается шесть часов, причем ток должен составлять

емкости аккумулятора.

Номинальный разрядный ток принимается равным,

емкости. При необходимости допускается ускоренный заряд.

«Кипение» электролита у щелочных аккумуляторов происходит в течение всего заряда и поэтому не может служить признаком его окончания. Последнее определяется главным образом по продолжительности заряда и по значению ЭДС каждого элемента. Необходимо иметь виду, что лучше перезарядить щелочной аккумулятор, чем недозарядить его.

Во время заряда и в течение двух-трех часов после него пробки должны быть вынуты из аккумулятора. Электролит у щелочных аккумуляторов имеет неприятную особенность: он образует мелкие кристаллы, которые покрывают внутри все стенки сосуда и «выползают» наружу, загрязняя выводы от пластин. Для устранении этого явления нужно добавить в каждый элемент несколько капель вазелинового масла, а также смазывать вазелином все части на верхней крышке. Желательно менять электролит один раз в шесть месяцев. Срок службы щелочных аккумуляторов составляет не более 1000 циклов заряд-разряд.

В процессе работы при низких или высоких температурах щелочные аккумуляторы заметно снижают емкость. Чтобы уменьшить такую потерю емкости, при температуре выше +20° следует в качестве электролита применять раствор едкого натра плотностью 1,16 – 1,18. Заряд в жаркую погоду рекомендуется осуществлять вечером или ночью. Зимой при температуре –15° нужно применять едкий кали плотностью 1,3. При температуре от –15° до +20° применяют раствор едкого кали плотностью 1,18 – 1,20. Следует помнить, что едкая щёлочь, как кислота, может испортить одежду и вызвать ожоги. Для нейтрализации щелочи под руками нужно иметь раствор борной кислоты или уксус.

Промышленностью выпускаются герметичные щелочные (кадмиево-никелевые) аккумуляторы малого размера двух типов дисковые и цилиндрические. Дисковые аккумуляторы по внешнему виду похожи на герметичные малогабаритные сухие элементы (рис. 12). Они имеют стальной никелированный корпус, состоящий из двух частей, между которыми находится герметизирующая резиновая прокладка. Находящиеся внутри корпуса положительный и отрицательный электроды отделены друг от друга сепаратором. Самый маленький дисковый аккумулятор имеет диаметр 11,6 мм, высоту 5,5 мм и массу 2 г.

Цилиндрические малогабаритные аккумуляторы отличаются от дисковых формой корпуса и наличном нескольких положительных и отрицательных пластин, для крепления которых в корпусе имеются кольцевые канавки.

У всех герметичных аккумуляторов напряжение в начале разряда составляет 1,3 В, в конце разряда – 1 В. Заряд их рекомендуется проводить в течение 15 ч током, составляющим 0,1 емкости. Эти аккумуляторы могут работать при температуре от –10° до +50°С. Если рабочая температура ниже нуля, то емкость значительно снижается. При –10° емкость вдвое меньше, чем при +20 °С. После 500 циклов заряд-разряд емкость снижается на 50 %. Саморазряд при хранении заряженных аккумуляторов довольно велик. За тридцать суток хранения ёмкость уменьшается на 40 %.

Помимо одиночных аккумуляторных элементов, выпущены также батареи из нескольких дисковых или цилиндрических аккумуляторов, помещенных в пластмассовый корпус.

Многие десятки лет единственными применяемыми типами аккумуляторов, были кислотные и щелочные (кадмиево-никелевые или железо-никелевые) аккумуляторы. В последнее время стали выпускаться серебряно-цинковые щелочные аккумуляторы.

По сравнению со старыми типами эти новые типы аккумуляторов имеют значительно большую емкость, малые объём и массу, очень малый саморазряд, малое внутреннее сопротивление. Они допускают число циклов заряд-разряд до 500. Отдача по емкости у них до 100%, по энергии – до 85%.

Положительные пластины серебряно-цинкового аккумулятора делаются из серебра и оксида серебра. Отрицательные пластины спрессованы из порошка цинка в оксида цинка. Пластины находятся в сосуде из пластмассы. Электролитом является раствор едкого кали плотностью 1,4. Рабочее напряжение 1,5 В, а в самом начале разряда оно достигает 2 В. В конце разряда напряжение начинает резко снижаться и тогда аккумулятор следует ставить на заряд. Напряжение в течение всего разряда стабильно, и поэтому аккумулятор этого типа можно использовать в качестве источника эталонного напряжения.

Серебряно-цинковые аккумуляторы допускают разряд очень большими токами. В течение 15 мин аккумулятор можно разрядить почти до полного использование емкости. Номинальная рабочая температура составляет –30° до +70 °С. Недостатком этих аккумуляторов является высокая стоимость.

Список литературы:

1. Л. М. Пиотровский., Электрические машины, – М.: Госэнергоиздат,1960. – 532с.

2. Пособие для изучения правил технической эксплуатации электрических станций и сетей . Электрическая часть электростанций и электрические сети, – М.: Госэнергоиздат,1962. – 560с.

3. И. П. Жеребцов., Электрические и магнитные цепи. Основы электротехники, – Л.: Энергоатомиздат,1987. – 256с.

4. Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматики, – Киев: Наукова думка, 1972. – 624с.

5. Справочник по физике, – М.: Наука,1971. – 940с.