3.3. Аккумуляторы

3.3.1. Химические источники электроэнергии

Электрический аккумулятор - это химический источник электроэнергии. Его действие основано на обратимых электрохимиче­ских процессах.

Аккумулятор заряжается от зарядного устройств, превращая электрическую энергию в химическую , которая накаплива­ется в аккумуляторе. При подключении к аккумулятору приемника электроэнергии, аккумулятор разряжается, т. е. химиче­ская энергия вновь превращаться в электрическую.

На судах в качестве аварийных источников питания используются кислотные и щелочные аккумуляторы. Они резервируют электроэнергию на случай отключения генераторов, обеспечивая при этом сети энергией сети аварийного освещения, радиосвязи и телефонии, аварийного питания систем дистанционного управления движительной установкой, рулевого управления и станцией сигнальных огней; систем автоматики и сигнализации, а также для стартерного пуска дизелей.

Основными параметрами аккумуляторов являются ЭДС, внутреннее сопротивление, напряжение, ёмкость, энергия и отдача.

Емкость С аккумулятора это количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при разряде неизмен­ным током определенного значения до конечного напряжения:

С = I t ,

где I - ток разряда, А; t - продолжительность разряда, ч.

Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы и конструкции пластин, количества и концентрации электролита, темпе­ратуры, степени изношенности аккумулятора, наличия примесей в электролите и многих других факторов.

Размеры аккумуляторной батареи определяются напряжением и ёмкостью. Для повышения напряжения отдельные аккумуляторы соединяются в батареи последовательно, для увеличения ёмкости – параллельно.

Заряженный аккумулятор подвержен саморазряду в результате протекающих побочных реакций, утечек тока через корпус и т. д. , поэтому аккумуляторы периодически следует подзаряжать.

Гальванические элементы отличаются от аккумулято­ров необратимостью электрохимического процесса разряда ( являются устройствами 1-разового использования).

Постоянная готовность ГЭ к работе позволяет применять их в переносных радиоустройствах, комбинированных измерительных приборах, электрических фонарях и спасательных средствах.

3.3.2. Кислотные аккумуляторы

Кислотный аккумулятор (рис. 3.2 ) состоит из эбонито­вого или пластмассового корпуса 5, отрицательных 1 и положительных 4 пластин, собранных с помощью соединительных мостиков (бареток) 3 в полублоки, и электролита, в который погружены пластины.

С по­мощью борнов 2 (полюсных выводов) и межэлементных соединений (перемычек) 6 блоки пластин соединяют в электрическую цепь. Для изоляции разноименных пластин в аккумуляторе применяют сепара­торы из различных пластмасс, на крышках аккумулятора устанавли­вают вывинчивающиеся пробки 7, в нижней части пластины опираются на изоляционные призмы 8.

Рисунок 3.2. Кислотный аккумулятор: а – пластины; б – общий вид

Положительные и отрицательные пластины отливают в виде реше­ток из химически чистого свинца с 5-10 %-ной присадкой сурьмы. Решетки пластин заполняют активными массами: активная масса положительных пластин состоит из свинцового сурика Рb0₂ и сульфата аммония, отрицательных - из свинцового глета (губчатый свинец) с добавлением сернокислого бария. Отрицательные пластины механи­чески более прочны, поэтому в блоке их на одну больше, они распола­гаются с обеих сторон.

Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде. Основной характеристикой электролита является плотность. Для кислотных аккумуляторов плотность устанавливается в пределах 1,2 – 1,35 г/см³ .

Среднее рабочее напряжение заряженного аккумулятора равно 2В.. При разряде напряжение падает до 1,7В, что соответствует концом нормального разряда. При дальнейшем снижении напряжения пластины могут засульфатироваться, что может привести к глубокому разряду и выходу аккумулятора из строя. Следует учитывать, что саморазряд кислотных аккумуляторов составляет до 1,5% в сутки.

Кислотные аккумулятора используются на судах для обеспечения стартерного пуска дизелей, так как они имеют малое внутреннее сопротивление и способны обеспечить большой разрядный ток. При работе со стартером АБ разряжается током 300-400 А за короткое время. Стартерный режим при температуре 30ºС может длиться не более 5,5 мин, а при температуре -18ºС - всего 2 мин. Полную емкость аккумулятор, конечно, не отдает, но его напряжение понижается до 1,5В. Желательно держать аккумулятор всегда заряженным. Конец заряда определяют по обильному ­выделению газа ("кипению"), а также по постоянству напряжения и плот­ности электролита в течение последних 2 ч заряда.

Электролит для кислотный аккумуляторов приготовляют в чистой стеклянной, фарфоровой, эбонитовой или эмалированной посуде. В воду осторожно вливают кислоту, размешивая раствор стеклянной или эбонитовой палочкой. Раствору нужно дать остыть до температуры 25ºС. Обычно плотность электролита предварительно устанавливают 1,4 г/см , затем перед заливкой в аккумулятор плотность доводят до нормы.

При вводе в эксплуатацию новых АБ после заливки электролита в течение 3-6 ч дают возможность активной массе пластин хорошо про­питаться, проверяют уровень электролита в банках и заряжают током, несколько меньшим 10 % емкости. Через каждый час проверяют темпе­ратуру и плотность. В случае нагрева выше 45º С прекращают заряд и охлаждают АБ до 35ºС.

Батареи кислотных аккумуляторы имеют маркировку:

- первая цифра показывает число аккумуляторов в батарее;

- буквы обозначают назначение батареи - СТ – стартерная;

- цифры после букв – номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда в ампер-часах.

После обозначения типа батареи указываются буквы, обозначающие:

- материал моноблока ( корпуса ): Э – эбонит, П – пластмасса, Т – термопласт К- керамика;

- материал сепараторов: М – мипласт; Р – мипор;

Обозначение исполнения батарей состоит из букв А или Н, которые означают следующее: А – с общей крышкой; Н – несухозаряженная.