3.11 Работа щелочного аккумулятора
При заряде щелочного аккумулятора от выпрямителя поступает ток. Активная масса положительных пластин окисляется, при этом гидрат закиси никеля переходит в гидрат окиси никеля, а активная масса отрицательных пластин восстанавливается и превращается соответственно в губчатое железо и губчатый кадмий.
При разряде аккумулятор отдаёт накопленную энергию, по внешней цепи протекает ток, обусловленный движением электронов, а внутри аккумулятора – движением ионов в растворе электролита. Все процессы протекают в обратном направлении.
разряд
F
e
+ 2Ni
(OH)3
Fe
(OH)2
+ 2Ni
(OH)2
тип ЖН
заряд
разряд
C d + 2Ni (OH)3 Cd (OH)2 +2Ni (OH)2 тип КН
заряд
Достоинства: высокая механическая прочность, небольшой вес, больший срок годности, не боится глубоких разрядов, эксплуатация простая.
Недостатки: большее внутреннее сопротивление, малый коэффициент полезного действия, меньше номинальное напряжение, больше изменение напряжения при разряде, меньше отдача.
Применение: в переносной аппаратуре, сельских АТС небольшой ёмкости.
3.12 Электрические параметры щелочных аккумуляторов
Электродвижущая сила аккумулятора – это разность потенциалов между положительной и отрицательной пластинами аккумулятора. Разность потенциалов щелочных аккумуляторов ниже чем у кислотных. Е = 1,4 В (КН), Е = 1,5 В (ЖН)
Напряжение аккумулятора – это разность потенциалов между положительным и отрицательным электродами при подключении нагрузки.
Напряжение номинальное аккумулятора – Uн = 1,25 В; t =25ОC.
Напряжение при разряде аккумулятора – Uр = Е – Ipr.
Напряжение в конце разряда аккумулятора – Uрк = 1,0 В.
Напряжение постоянного подзаряда аккумулятора – Uпп = 1,6 В.
Напряжение при заряде аккумулятора – Uз = Е + Iзr.
Напряжение в конце заряда аккумулятора – Uзк = 1,8 В.
Ёмкость аккумулятора – это количество электричества, которое может отдать аккумулятор при определённых условиях. Qр - (А ч.)
Число в условном обозначении аккумулятора после букв указывает номинальную ёмкость аккумулятора. Qн - (Тр=8,0 час, Uр = 1,0 В; t = 25ОС.)
Зарядная ёмкость – это количество электричества, полученное аккумулятором при его заряде. Qз = Iз·tз
При малом времени разряда аккумулятор отдаёт меньшее значение ёмкости Qр < Qн. Для работы аппаратуры в аварийном режиме время разряда выбирается равным Tр = 1 час.
Ёмкость аккумулятора зависит от его конструкции, количества вещества, участвовавшего в химической реакции, режима заряда и разряда, а также от температуры окружающей среды.
Внутреннее сопротивление постоянному току – это противодействие, оказываемое току внутри аккумулятора. Определяется плотностью электролита, степенью его разряженности и температуры среды. Величина очень маленькая, но больше чем у кислотных аккумуляторов
r = 0,22Qн – 0,32Qн. (Ом) (3.7)
Саморазряд аккумулятора – это самопроизвольный процесс уменьшения ёмкости при разомкнутой цепи нагрузки. Причины саморазряда – ухудшение изоляции выводов, неодинаковая плотность электролита, загрязнение поверхности сосуда аккумулятора.
За 30 суток аккумулятор теряет 30% ёмкости. При низких температурах саморазряд уменьшается. По величине саморазряда судят о качестве работы аккумулятора. Для компенсации саморазряда аккумулятор подзаряжают небольшим по величине током от маломощного выпрямителя.
Отдача аккумулятора по ёмкости – это отношение количества электричества, отданного аккумулятором при разряде, к количеству электричества, поданному на аккумулятор во время заряда.
ηQ = Qр/Qз = 0,66. (3.8)
КПД аккумулятора – это отношение электрической энергии, отданной аккумулятором при разряде, к электрической энергии, полученной при заряде.
ηA = Wз/Wр = 0,5. (3.9)
В аккумуляторе возникают потери на саморазряд, потери на внутреннем сопротивлении, на побочные химические реакции.
Срок службы аккумулятора определяется количеством циклов заряд – разряд и при применении составного раствора электролита составляет 1500 циклов.