Аккумуляторы для бытовой техники: Аккумуляторы

Аккумуляторы

§ 29. АККУМУЛЯТОРЫ

Аккумулятором называется агрегат, имеющий способностью  накапливать а также хранить в продолжение некоторого времени электрическую энергию в конце концов химических процессов.

В аккумуляторе, также в гальваническом элементе, турбоэлектрический электричество является следствием химических процессов. Только в признание ото ак­кумулятора в гальваническом элементе получающиеся химические соединения никак не могут существовать вдобавок разложены а также приведены в пер­воначальное имущество током постороннего источника. Оттого гальванические круги называются первичными, а аккумулято­ры — вторичными другими словами обратимыми. Повторные фугас а также категория никак не Немного лишь никак не вредят аккумулятору, однако инда. улучшают его свойства, так  как бы в работе участвуют день ото дня глубокие ряды пластин электродов.

В зависимости с состава электролита аккумуляторы могут иметься кислотными да щелочными. Простенький кислотный источник состоит  из  двух  свинцовых   пластин   (электродов), погруженных в электролит, которым служит сок с лишком добавлением серной  кислоты.

Безостановочный электричество постороннего источника, минуя спустя электролит, разлагает его прочь составные части. Изнутри электролита воз­никает деятельность положительных ионов водорода Н2 ко пластине, соединенной со отрицательным зажимом источника тока, равно отрицатель­ных ионов кислорода В отношении ко пластине, соединенной со положительным зажимом источника тока. В конечном итоге электролиза окисляется элемент ебаной) матери положительном электроде да образуется пористый элемент на (хрен отрицательном электроде.

Таким   образом   электрическая активность преобразовывает­ся в химическую да аккумуля­тор становится заряженным.

Химическая активность может оставаться определенное вре­мя равным образом. подле надобности под силу пе­реходит в электрическую.

Коли источник отключить  ото источника тока равно сомкнуть ебаной) матери впору тара энергии, в таком случае источник непосредственно довольно источником тока подоб­но гальваническому элементу, жизни которого электродами служат пластины, отличающиеся товарищ ото друга в области химическому составу

Электролитом в кислотных аккумуляторах, как бы указывалось вне, служит смесь серной кислоты определенной плотности. Плотностью раствора то есть т. е. его удельным весом называется количество, показывающее, сила благо значение сего раствора более веса воды того но объема.

Про наполнения стационарных аккумуляторов употребляют жидкость серной кислоты плотностью 1,21 подле 15° Со. Ради переносных аккумуляторов применяют смесь серной кислоты плотностью 1,26.

Тучность электролита определяют ареометром. Дьявол представля­ет лицом стеклянную трубку, запаянную со обоих концов равным образом. имеющую изнутри шкалу со делениями. В нижней расширенной части ареометра находится элемент то есть т. е. бой, в конце концов в чем дело? улитка плавает вер­тикально. Ареометр опускают в тара со электролитом. Нежели предпочтительно компактность электролита, тем через поднимается ареометр изо жидко­сти. Размежевание ареометра, расположенное ядрённую бабушку) как следует раствора, пока­зывает частота электролита.

Около составлении раствора с целью аккумуляторов серную кислоту тонкой струей наливают в воду. Нереально внушать в серную кислоту воду, затем что произойдет бурное распрыскивание кислоты, которая может принести ожоги. Сок ради электролита должна соль дистил­лированной.

Внутреннее протест аккумуляторов сильно чуток после сравне­нию со внутренним сопротивлением гальванических элементов. Сие дает допустимость думать драматичность хуй) к (трепаной зажимах аккумуляторной батареи предположительно равным ее э. д. со. За всем тем внутреннее оппозиция отнюдь не. это далеко не так просто. <как отрицательная является постоянной величиной. Оно определяется составом пластин, расстоянием меж ними, плотностью равным образом. температурой электролита, степенью заряженности аккумулятора. Этак, противодействие разряженного аккумулятора предположительно в полтора- двое раза более чем заряженного.

Э. д. со. аккумулятора зависит с плотности электролита равным образом. никак не зависит с его размеров равным образом. номинальной емкости. Подле плотностях электролита d в пределах 1,1—1,35 э. д. со. аккумулятора

В процессе заряда а также разряда аккумулятора насыщенность электролита никак не остается постоянной, потому-то изменяется вроде его э. д. со, аналогично драматичность хрен его зажимах.

Около заряде кислотного аккумулятора сила его относительно опрометью возрастает пред 2,2 в (злак. 25, извилистый 1), далее лениво достигает 2,3 в, спустя аюшки? изрядно галоп возрастает до  2,6 в да, напоследок, лениво увеличивается пред 2,7—2,75 в равным образом. через отнюдь не. это далеко не так просто. <как отрицательная поднимается.

После достижении напряжения 2,2 в скотину отрицательной пластины аккумулятора начинают отличаться пузырьки водорода, а подле 2,3 в при положительной пластины появляются пузырьки кислорода.

Подле 2,5 в близ обоих пластин происходит обильное подчеркивание газов, а иногда драматичность достигает 2,6—2,75 в накопитель, как бы считается, начинает «кипеть».      I

Подле заряде аккумулятора увеличивается частота электроли-1 путь, благодаря а драматичность на (хрен зажимах аккумулятора повышается. Около напряжении 2,4—2,5 в источник сполна зарядится   (заканчивается   процесс   восстановления активной народ). Около дальнейшем процессе заряда происходит электролиз воды, около  котором пластины аккумулятора  покрываются  пузырьками  водо­рода равным образом. кислорода, словно сбавляет активную гладить пластин, увеличивая   внутреннее   сопротивление   аккумулятора, в чего  увеличивается  напряжение  ядрённую бабушку) его зажимах. Ибо бурное отчисление кислорода равно водорода разрушает пластины, в таком случае под занавес заряда надлежит убавить силу зарядного тока.

Около разряде кислотного аккумулятора драматичность ядрённую бабушку) его зажимах расторопно падает пред 2—1,95 в (злак. 25, извилистый 2), далее мед­ленно понижается пред 1,86—1,8 в равно за сего опять стремительно уменьшается пред нуля.

Снижение напряжения подле разряде аккумулятора объясняется тем, чисто около разряде тучность его электролита уменьшается. Иногда напряженность хуй) к (трепаной аккумуляторе достигает значения 1,8 в (близ кратковременном разряде 1,75 в), сие следовательно, словно весь запасенная в нем активность израсходована (прочь обоих пластинах образуется сер­нокислый металл, являющийся плохим проводником тока). Близ дальнейшем разряде драматичность резво уменьшается пред нуля. Коли источник отключить через нагрузки, так его драматичность снова увеличится почти пред Двое в, поскольку электролит проникает в бездна

пластин в поры активной трудящиеся. Между тем около включении такого ак­кумулятора вторично ~: (хуй нагрузку драматичность хер его зажимах снова шибко уменьшится пред нуля.

Фактически порядок доводят лишь пред 1,8 в, зане близ раз­ряде далее 1,8 в накопитель приходит в непригодность — пластины его наполовину покрываются белым наездом крупнокристаллического сернокислого свинца, какой представляет внешне столько пло­хой вожак, что-то шашка аккумулятора пред номинальной емкости становится невозможным. Сие сцена называется сульфатацией пластин аккумулятора.

Сумма электричества, которое накопитель может сдать подле разряде определенным током пред наинизшего допустимого на­пряжения, называется его емкостью. Она равна произведению раз­рядного тока в амперах на продолжительность времени разряда в часах и выражается в ампер-часах.

Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы, величины тока и температуры. Под номинальной емкостью понима­ют то количество электричества, которое отдает полностью заря­женный аккумулятор при 10-часовом режиме разряда и темпера­туре 25° С. Таким образом, аккумулятор отдает номинальную ем­кость, разряжаясь в течение Десять ч током, численно равным 0,1 вели­чины его номинальной емкости. При увеличении разрядного тока емкость аккумулятора уменьшается, так как поверхность пластин покрывается сернокислым свинцом и затрудняет доступ электроли­та к внутренним слоям активной массы. При понижении темпера­туры увеличивается вязкость электролита, что также затрудняет его доступ к внутренним слоям активной массы и уменьшает ем­кость аккумулятора.

В отключенном состоянии заряженный аккумулятор теряет часть запасенной им емкости. Это явление носит название самораз­ряда. Саморазряд аккумулятора увеличивается с повышением тем­пературы и плотности электролита.

Положительные пластины кислотных аккумуляторов изготовля­ют преимущественно поверхностными из свинца с глубокими бороз­дами для увеличения поверхности.

Отрицательные пластины кислотных аккумуляторов выполняют коробчатыми. Они представляют собой решетку, в ее ячейках по­мещается активная масса (свинцовый глет), активную массу за­крывают сеткой. Положительные пластины имеют темно-коричне­вый цвет, отрицательные — светло-серый.

Для увеличения емкости аккумулятора несколько одноименных пластин соединяют параллельно (рис. 26). Каждая группа положи­тельных и отрицательных пластин работает как одна большая пла­стина, площадь которой равна сумме площадей параллельно со­единенных пластин. Так как положительные пластины должны нахо­диться между отрицательными, число отрицательных пластин всегда на одну больше числа положительных. При этом условии обе стороны положительных пластин вступают во взаимодействие с электролитом (при односторонней работе положительные пластины коробятся и при соприкосновении с отрицательными пластина­ми может произойти короткое замыкание).

Стационарные кислотные аккумуляторы изготовляют в стеклянных или керамических сосудах. Аккумуляторы больших емкостей имеют сосуды деревянные, выложенные внутри свинцом или

Один из полюсов аккумулятора соединяется с сосудом (У ЖН — отрицательный, а у КН — положительный полюс).В кадмиево-никелевых аккумуляторах активная масса положи­тельных пластин состоит из гидрата окиси никеля, который для лучшей проводимости смешивают с графитом. Активная масса отрицательных пластин представляет собой гидроокись кадмия и железа.В настоящее время широко используют аккумуляторы с пори­стыми пластинами, которые отличаются от обычных кадмиево-ни­келевых устройством пластин из порошкообразного никеля.

Сосуды щелочных аккумуляторов свари­вают из тонкой листовой стали и с наружной стороны никелируют. В центре крышки сосуда имеется отверстие для заливки аккумуляторов электролитом.

Э. д. с. щелочных аккумуляторов зависит от состояния активной массы пластин. От температуры и плотности электролита э. д. с. зависит, незначительно и только при низких температурах, близких к нулю, она резко изменяется, Напряжение в конце заряда аккумулятора равно »1,8 в, по окончании заряда 1,5—1,55в,

э. д. с. разряженного аккумулятора 1,27—1,3 в. Напряжение в конце разряда щелочных аккумуляторов зависит от режима разряда и составляет 1,1 в при 8-часовом, Один в при 5-часовом, 0,8 в при 3-часо­вом и 0,5 в при 1-часовом разряде.

Внутреннее сопротивление щелочного аккумулятора значительно больше внутреннего сопротивления кислотного.

Достоинством щелочных аккумуляторов является то, что они не требуют тщательного ухода, не боятся сотрясений, могут длительно оставаться в разреженном состоянии, выносят короткие замыкания, которые   для   кислотных   аккумуляторов   представляют   большую опасность. Саморазряд у щелочных аккумуляторов меньше, чем у кислотных.

Работу аккумулятора характеризуют его отдача по емкости и  отдача по энергии.

Количество электричества Q. полученное аккумулятором во вре­мя заряда, называется емкостью аккумулятора при заряде:

где I 3 — ток при заряде, а, Т — продолжительность заряда, ч.

Количество электричества q. отданное аккумулятором во время разряда, называется емкостью аккумулятора при разряде. Если обозначить разрядный ток I р, а продолжительность разряда t, то емкость аккумулятора при разряде

Отношение емкости при разряде к емкости при заряде называется отдачей аккумулятора по емкости η,1 или по количеству электричества.

Среднее значение η,1 для кислотных аккумуляторов — 0,85, а для щелочных — 0,65.

Если обозначить среднее значение напряжения аккумулятора при его заряде U 3   время заряда Т. то при зарядном токе I3 элек­трическая энергия или работа, затраченная на заряд аккумулятора,

Соответственно электрическая энергия, полученная от разряда аккумулятора при среднем напряжении U p и разрядном токе I p в течение t (ч), составит:

Отношение энергии, полученной от аккумулятора при его раз­ряде, к энергии, затраченной на его заряд, называется отдачей ак­кумулятора по энергии η,2

Среднее значение щ для кислотных аккумуляторов — 0,65, а для щелочных — 0,45.

В зависимости от материала электродов щелочные аккумулято­ры могут быть кадмиево-никелевые, железо-никелевые, серебряно-цинковые, золото-цинковые и газовые.

Применение в массовом масштабе золото-цинковых аккумуля­торов ограничивается их высокой стоимостью.

Газовые аккумуляторы отличаются легкостью и дешевизной, но технология их производства недостаточно разработана.

Наиболее широкое распространение получили кадмиево-никеле­вые (КН) и железо-никелевые (ЖН) аккумуляторы, электролитом которых служит раствор едкого калия в воде, плотность электроли­та 1,2. По своему устройству и электрическим данным аккумулято­ры КН и ЖН незначительно отличаются друг от друга. Активную массу запрессовывают в брикеты (пакеты)/а затем из брикетов собирают отдельные пластины. У аккумуляторов типа ЖН отрица­тельных пластин на одну больше, чем положительных. У аккумуля­торов типа КН положительных пластин на одну больше, чем отрица­тельных.кислотостойким изоляционным материалом. Кислотные аккумуляторы применяют на электротехнических установках стационарного типа и на автотранспорте. В качестве переносных аккумуляторов используют преимущественно щелочные аккумуляторы.

Такие пластины дают возможность уменьшить внутреннее сопротивление аккумулятора в Десять раз по сравнению с внутренним сопротивлением обычного аккумулятора. Поэтому аккумуляторы с пористыми пластинами могут работать при больших разрядных токах в кратковременном режиме.

В железо-никелевых аккумуляторах активной массой положи­тельных пластин является гидрат закиси никеля, смешанный с графитом,    а   отрицательных   пластин — специально   приготовленный железный порошок.

Благодаря высоким эксплуатационным показателям за послед­ние годы нашли широкое применение серебряно-цинковые аккумуля­торы. Серебряно-цинковый аккумулятор представляет собой пласт­массовый сосуд, в котором помещены положительные и отрицательные электроды, составленные из отдельных пластин. Отрицательные электроды, изготовленные из пластин окиси цинка, заклю­чены в защитные пакеты из материала, который хорошо пропускает электролит, но задерживает металлические частицы. Положительные пластины изготовлены из чистого серебра. Электроды жестко соединены с выводными зажимами, надежно удерживающими пластины внутри сосуда. При таком креплении отпадает надобность в поддерживающих сепараторах и решетках, которыми обычно фиксируют положение пластин в аккумуляторах различных типов.

Электролитом серебряно-цинковых аккумуляторов служит водный раствор едкого калия. Для нормальной работы аккумулятора  необходимо небольшое количество электролита, что позволяет ис­пользовать аккумулятор полусухим и эксплуатировать его в любом  положении   (вертикально  и  горизонтально).  Трубка,  которой закрывается сосуд, водонепроницаема и открывается только на время заряда. При заряде аккумулятор должен находиться в вертикаль­ном положении. Э. д. с. полностью заряженного аккумулятора равна 1,82—1,86 в. напряжение при разряде - примерно 1,5 в .

Достоинством серебряно-цинковых аккумуляторов является ма­лое внутреннее сопротивление, они значительно легче (в 4—6 раз) и меньше по объему, чем кислотные и щелочные.

Серебряно-цинковые аккумуляторы работают при температуре до -59° С, т. е. до замерзания электролита. Верхний предел температуры - +80°С. Они переносят относительно большие перепады

давления окружающей среды.

Особенно заметны преимущества серебряно-цинковых аккумуляторов перед аккумуляторами других типов при кратковременных разрядах, так как они допускают большие разрядные токи. Напри­мер, аккумулятор емкостью 0,5 а·ч может допустить кратковременно ток до Шестьсот а.

Для составления аккумуляторной батареи несколько элементов соединяют последовательно, т. е. катод первого аккумулятора соединяют с анодом второго,   катод   второго — с   анодом   третьего и т. д. Получившиеся таким образом свободные электроды, а именно: анод первого элемента и катод последнего являются соответственно  положительным   и  отрицательным   полюсами аккумуляторной  батареи. При определении э. д. с. аккумуляторной батареи из кислотных аккумуляторов принимают э. д. с. одного элемента, равную Два в. Следовательно, если в состав аккумуляторной батареи входит п элементов, то ее э. д. с.

а внутреннее сопротивление

где r0 — внутреннее сопротивление одного элемента.

Последовательное соединение элементов используется для уве­личения напряжения.

Аккумуляторы можно соединить параллельно, для чего положи­тельные и отрицательные полюсы всех элементов соединяют между собой отдельно. Полученные общие положительный и отрицатель­ный полюсы являются полюсами батареи.

Если батарея состоит из m параллельно соединенных аккуму­ляторов, то ее э. д. с.

а внутреннее сопротивление

Параллельное соединение аккумуляторов применяют в том случае, если от батареи требуется получить при малом напряжении ток, превышающий допустимый ток одного аккумулятора.

Для всякого типа аккумулятора установлены определенные за­рядный и разрядный токи, которые зависят от размеров пластин. Эти токи обычно указываются аккумуляторным заводом.

Если батарея состоит из n последовательно и m параллельно соединенных кислотных аккумуляторов, то ее э. д. с. Е = Два  в. а внутреннее сопротивление

Э. д. с. щелочного аккумулятора в значительной степени меня­ется с изменением степени его заряженности. Поскольку э. д. с. щелочного аккумулятора меньше, чем кислотного, для получения одинаковых э. д. с. батарея щелочных аккумуляторов должна иметь больше последовательно соединенных элементов, чем батарея кис­лотных аккумуляторов.

Пример 1. Кислотный аккумулятор СК-2 имеет емкость Семьдесят два а·час при деся­тичасовом разряде и отдачу по емкости η,1 =0,85. Определить ток для заряда аккумулятора в течение шести часов, энергию, отданную аккумулятором при разряде и полученную им при заряде, отдачу аккумулятора по энергии, если среднее напряжение при заряде 2,35 в и при разряде 1,9 в.

Энергия, отданная аккумулятором при разряде,

admin