2.1.2 Источники автономного электропитания

Электротехническая аппаратура бывает передвижная, переносная и выделенная.

Передвижная аппаратура, устанавливаемая на одном из видов транспорта, имеет настолько большую мощность, что обычно её питают от автономных агрегатов, вырабатывающих переменный ток с частотой 50 Гц или 400 Гц. Большей частью это двигатели внутрен­него сгорания, как правило, бензиновые, спаренные с генераторами. Питание автомобильных маломощных устройств осуществляется от стартерных аккумуляторов двигателя автомашины. Стартёрные акку­муляторы иногда работают как буферные, вместе с генераторами авто машины.

Переносная аппаратура ( обычно маломощная 3...5 Вт) по усло­виям её эксплуатации не может питаться от посторонних источников и поэтому в её комплект должен входить и собственный источник электроэнергии (ИПЭП). Наиболее часто применяемые ИПЭП - хи­мические источники тока ( ХИТ).

10

Химический источник тока устройство, в котором химическая энергия заложенных в нём активных веществ, непосредственно преобразуется в электрическую энергию при протекании электрохимичес­ких реакций. Химический источник тока это гальванический элемент или аккумулятор.

Гальванический элемент - это ХИТ, в котором вырабатывается электрическая энергия в результате электрохимических реакций. Гальваническая батарея состоит из двух или более гальваничес­ких элементов, электрически соединённых между собой.

Первичный ХИТ - это ХИТ, предназначенный для разового непрерывного или прерывистого разряда.

Вторичный ХИТ - это ХИТ, предназначенный для многократного использования за счёт восстановления химической энергии веществ зарядом (пропускания электрического тока в направлении, обрат­ном направлению тока при разряде).

Аккумулятором называют вторичный ХИТ, состоящий из одного гальванического элемента. Аккумуляторная батарея состоит из двух или более аккумуляторов, соединённых между собой.

ХИТ характеризуют следующие параметры:

- номинальная ёмкость ХИТ- величина, соответствующая коли­честву электричества в амперах - часах (А-ч), которое ХИТ может отдать при разряде от начала разряда до его конца (когда источник считается разряженным). Она указана из­готовителем, характеризующая данный ХИТ. Эта ёмкость соответствует определённому разрядному току и установленно­му конечному напряжению;

• внутреннее сопротивление Zвых зависит от электрохимической системы источника и тем меньше, чем плотнее электролит, больше площадь активных поверхностей и меньше расстояние между ними. С ростом разрядного тока внутреннее сопротивление источника увеличивается ( вследствие явления поляризации). Чем выше частота изменения разрядного тока, тем меньше Z_вых. У разряженного источника Z_вых больше, чему незаряженного;

• саморазряд - потеря энергии, обусловленная в ХИТ, протеканием в нем самопроизвольных процессов, независимо от того, отдают они энергию потребителю или нет. Малый саморазряд особенно ценен, когда суточный полезный расход ёмкости невелик. В этих случаях источник малой ёмкости с меньшим саморазрядом может оказаться выгоднее источника большой ёмкости, но с большим саморазрядом. Для аккумуляторов саморазряд определяется процентом от но­минальной ёмкости, потерянной за нормированное время пребы­вания его в нерабочем состоянии;

- срок службы аккумулятора выражается числом зарядно - разрядных циклов, по истечении которых ёмкость не упадет ниже нормированной

11

величины, и во многом зависит от режима эксплуатации аккумулятора и качества ухода за ним.

Особенность эксплуатации ХИТ заключается в следующем : при низких температурах незначительно понижается ЭДС, увеличивается внутреннее сопротивление и падает ёмкость, что особенно заметно при больших нагрузках. Когда замерзает электролит, источник перес­таёт работать. При высоких температурах несколько повышается ЭДС уменьшается внутреннее сопротивление и сильно возрастает саморазряд, вследствие чего существенно снижается срок службы.

Если ёмкости одного ХИТ недостаточна, то образуют батарею из нескольких параллельно соединённых ХИТ. При этом необходимо, что бы напряжения отдельных источников тока были одинаковы, иначе пойдет уравнительный ток, который значительно уменьшит ёмкость батареи. Большой уравнительный ток может привести к порче источников тока. При последовательном соединении напряжений батарей равно сумме напряжений отдельных ХИТ, а ёмкость её равна наи­меньшей ёмкости источника, входящего в состав батареи. Не следует образовывать группы из ХИТ разных типов.

ХИТ работают в непрерывном и прерывистом режиме разряда. Рекомендуемый разрядный ток в непрерывном режиме работы для первичных элементов 1... 5% ёмкости, а для аккумуляторов - пример но 10 %. В прерывистом режиме работы эти токи могут быть большими, а величина их оговорена в инструкциях по эксплуатациях и стан­дартах.

Выделенная аппаратура для нормальной работы должна быть обеспечена специальными источниками питания повышенной надёжности и с длительным сроком службы. Обычно это гидронные ХИТ, предназначенные для работы в морской воде (для гидробуя) или радиоизотопные термоэлектрогенераторы (РИТЭГ) для аппаратуры, работающей в труднодоступных местах. РИТЭГ работает 10 лет и более