Щелочные аккумуляторные батареи
Щелочная аккумуляторная батарея представляет собой несколько электрически соединенных щелочных аккумуляторных элементов, механически объединенных тем или иным способом в один блок. Аккумуляторные элементы в батарее обычно соединены последовательно, число их определяется номинальным напряжением батареи. Габаритные размеры аккумуляторных батарей, прежде всего, определяются числом и размером аккумуляторных элементов, входящих в их состав, а это, в конечном счете, зависит от требуемого напряжения и емкости.
Щелочной аккумуляторный элемент, чаще именуемый просто щелочной аккумулятор, – устройство, состоящее из двух комплектов пластин различной полярности, помещенных вэлектролит внутри соответствующего бака и изолированных одна от другой и от стенок бака. В качестве электролита в этих аккумуляторах используется водный раствор гидроксида КОН – щелочь, что и дало им название щелочные аккумуляторы.
В зависимости от состава активной массы пластин различают никель-железные, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые щелочные аккумуляторы (см. табл. 5), из которых на судах речного флота получили распространение никель-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы.
У никель-железных аккумуляторов активная масса положительных пластин представляет собой смесь гидроксида никеля с лепестками никеля. Активная масса отрицательных пластин состоит из смеси тонкоразмельченного железа, оксидов железа и оксидов ртути. В качестве электролита используется раствор гидроксида калия в воде с добавлением небольшого количества гидроксида лития. Плотность электролита при температуре воздуха от –19 до +35°С составляет 1,19–1,21 г/см3, при других климатических условиях состав и плотность электролита должны быть несколько изменены.
Химические реакции при разряде и заряде никель-железных аккумуляторов имеют следующий вид:
разряд 2Ni(OH)3 + KOH + Fe –> 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2;
заряд 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2 –* 2Ni(OH)3 + KOH + Fe.
Как видно, количество КОН при реакции не меняется, поэтому плотность электролита во время разряда и заряда практически постоянна, и по плотности нельзя судить о степени заряда или разряда аккумуляторного элемента. Напряжение на выводах одного аккумулятора в среднем равно 1,25 В.
У никель-кадмиевых аккумуляторов активная масса положительных пластин аналогична подобной в никель-железных элементах, а активная масса отрицательных пластин состоит из губчатого кадмия или смеси железа и кадмия.
При таком составе активной массы химические реакции при разряде и заряде имеют вид:
разряд 2Ni(OH)s + KOH + Cd –> 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)a;
заряд 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2 –> 2Ni(OH)3 + KOH + Cd.
Свойства этих аккумуляторов во многом подобны свойствам никель-железных аккумуляторов. При одинаковой емкости они равноценны между собой по габаритным размерам, сроку службы, механической прочности, по способности выдерживать короткие замыкания, перезаряд и недозаряд и по другим показателям. Однако никель-железные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым в том, что отдача энергии у них на 4–5% ниже, а зарядное напряжение на 5–6% выше. Кроме того, никель-железные аккумуляторы имеют повышенный саморазряд и при температурах ниже –20°С – малую емкость. В свою очередь никель-кадмиевые аккумуляторы уступают никель-железным в том, что они имеют большую (на 8–10%) массу, большую стоимость и требуют для своего изготовления дефицитный кадмий.
|
Для предотвращения коротких замыканий между пластинами устанавливаются изоляторы – эбонитовые стержни. Собранные пластины помещают внутри стального бака со стальной крышкой, которые также никелированы. Крышка имеет отверстия для выводов пластин, заливки электролита и выхода образующихся газов.
При объединении в батареи аккумуляторы устанавливают в металлических каркасах, деревянных ящиках (рис. 46) или в рамках.
|
Рис. 46. Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея:
1 – аккумулятор; 2 – соединительные шины; 3 – деревянный ящик; 4 – выводы
Электрические свойства аккумуляторов в определенной степени характеризуются кривыми заряда и разряда, то есть кривыми зависимости напряжения (в вольтах) на выводах аккумулятора от времени (рис. 47) при различных режимах заряда (кривая 8–9) и разряда (кривые 1 и 7).
|
Рис. 47. Кривые заряда и разряда никель-кадмиевого аккумулятора
при различных режимах:
1–7 – соответственно при 1-, 2-, 3- 4-, 5-, 6- и 7-часовом режиме разряда;
8 и 9 – соответственно при 8- и 9-часовом (ускоренном) режиме заряда
Разрядный ток для каждого режима, А,
| Ip(t) = C/t, | (58) |
где С – емкость аккумулятора, А·ч;
t – продолжительность разряда, ч.
Аккумуляторы разряжаются до конечного напряжения 1,0 В, при 3-часовом режиме – не ниже 0,8 В, а при 1-часовом режиме – не ниже 0,5 В.
Конечное напряжение разряда аккумуляторной батареи, естественно, определяется как произведение конечного напряжения на одном аккумуляторе на число аккумуляторов в батарее.
Нормальный зарядный ток
| Iз норм = C/4, | (59) |
то есть получается делением значения емкости С, А·ч, на четыре.
Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 1551;