2.4. Характеристики
а) Общие разрядные и зарядные характеристики
Типичные разрядные кривые стартерных аккумуляторов представлены на рис. 9.6. Увеличение тока разряда приводит к существенному снижению емкости и соответственно удельной энергии. Изменение емкости весьма заметно даже в интервале изменения jp от 0,05 до 0,2. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при сравнении показателей аккумуляторов, так как номинальный режим разряда разных вариантов аккумуляторов различен.
Как уже сказано выше, в самом начале разряда напряжение не очень стабильно. Поэтому начальным считают напряжение после снятия небольшой доли емкости, например 10 %. Конечное напряжение разряда ниже начального примерно на 0,2 В и составляет 1,75—1,8 В для малых токов и 1,2—1,5 В для больших.
Рис. 9.6. Разрядные кривые стартер- Рис. 9.7. Разрядные кривые свинцо- ного свинцового аккумулятора. вого аккумулятора при пониженных
температурах (/р=0,1).
Емкость аккумуляторов зависит от температуры. При jp=0,1 и температурах выше 0 °С снижение температуры на 1 °С приводит к снижению емкости на 0,6—0,7 %. При низких температурах и особенно при больших токах наблюдается более резкое снижение емкости (рис. 9.7). В стартерном режиме аккумуляторы работоспособны примерно до температуры -30 °С (в документации оговариваются показатели при температуре -18 °С). Степень снижения емкости зависит от концентрации электролита: при более высокой концентрации показатели лучше. Основная причина снижения емкости при низких температурах — пассивация свинцового электрода [9.8].
Если аккумулятор работает при низкой температуре, изменение концентрации серной кислоты должно быть в таких пределах, чтобы не происходило замерзание раствора (особенно в конце разряда, когда концентрация раствора минимальна). Зависимость температуры замерзания растворов серной кислоты от концентрации изображена на рис. 4.5, б. При замерзании электролита возможно разрушение пластин.
При заряде аккумулятора постоянным током, после завершения заряда отрицательного электрода наблюдается рост напряжения от 2,3 примерно до 2,7 В (рис. 9.1); одновременно начинается газовыделение. От сильного газовыделения активная масса пластин портится, поэтому при газовыделении ток заряда должен быть малым (jз не более 0,05). Часто аккумуляторы заряжают многоступенчатым током — сначала, для сокращения времени заряда, большим током до достижения напряжения 2,4 В, а потом меньшими токами для завершения заряда электродов.
Свинцовые аккумуляторы могут быть заряжены при постоянном напряжении; в этом случае ток заряда сначала велик, потом снижается до небольшого значения. При Uз=2,5 В на аккумулятор для полного заряда требуется 16—20 ч. Иногда используют устройства, ограничивающие большой начальный ток. При работе в буферном режиме, когда аккумулятор разряжается лишь частично, напряжение заряда может быть снижено до 2,3 В, чтобы уменьшить газовыделение при перезаряде. Компенсационный заряд можно вести при напряжении 2,2—2,3 В. Оптимальные значения напряжения для разных перечисленных случаев в сильной степени зависят от температуры, состояния аккумуляторов и других факторов. Поэтому, если напряжение зарядного устройства фиксировано и не поддается регулировке, часто приходится вести заряд не в оптимальных условиях.
Во всех случаях признаком окончания заряда является практическая неизменность концентрации (плотности) электролита в течение 2—3 ч при продолжающемся пропускании тока заряда.
При низких температурах (-20 °С и ниже) заряжаемость аккумулятора резко ухудшается, так как на отрицательном электроде вместо восстановления сульфата свинца начинается реакция выделения водорода. Заряжаемость может быть несколько улучшена подбором подходящих расширителей.
При разряде номинальными токами отдача свинцовых аккумуляторов по емкости равна 80-90 %, а по энергии – 70-80 %.