Розділ 2 будова акумуляторів

2.1 Призначення акумуляторів

Акумулятором називається електричний пристрій, який при заряді від джерел постійного струму накопичує електричну енергію, а при розряді віддає її споживачам, будучи у цьому разі джерелом постійного струму.

Акумулятор – це хімічне джерело струму, що складається з позитивного та негативного електродів і електроліту, дія якого ґрунтується на використанні оборотних електрохімічних систем.

Простий свинцевий акумулятор (рис. 2.1) складається з позитивного електрода, активною речовиною якого є двоокис свинцю PbO₂ (темно-коричневого кольору), і негативного електрода, активною речовиною якого є губчастий свинець РЬ (сірого кольору). Якщо обидва електроди помістити в посудину з електролітом (розчином сірчаної кислоти H₂SО₄ в дистильованій воді), то між електродами виникне різниця потенціалів. При ввімкненні до електродів електричного опору (споживача) в ланцюзі проходитиме електричний струм, і акумулятор буде розряджатися. При розряді акумулятора губчастий свинець і двоокис свинцю негативного і позитивного електродів перетворяться в сірчанокислий свинець (сульфат свинцю) PbSO₄.

Під час розряду витрачається сірчана кислота з електроліту, і одночасно в електроліт виділяється вода. Тому у міру розряду свинцевого акумулятора зменшується концентрація сірчаної кислоти, через що щільність електроліту знижується. При заряді відбуваються зворотні хімічні реакції, в результаті яких із сульфату свинцю на позитивному електроді знову утворюється двоокис свинцю, а на негативному електроді – губчастий свинець. Під час заряду в електроліт виділяється сірчана кислота, і витрачається вода. При цьому щільність електроліту у міру заряду зростає.

Таким чином, свинцевий акумулятор має властивість оборотності, тобто здатність накопичувати електричну енергію від стороннього джерела струму в процесі заряду, зберігати її деякий час і віддавати в процесі розряду.

Рисунок 2.1 – Робота простого акумулятора:

а – при заряді; б – при розряді;

1 – двоокис свинцю; 2 – електроліт підвищеної щільності;

3 – губчастий свинець; 4 – сульфат свинцю; 5 – електроліт низької

щільності

Автомобільний акумулятор виконує три функції: по-перше він живить електричним струмом стартер при запуску двигуна, по-друге, живить деякі електричні пристрої, наприклад сигналізацію зовнішніх та внутрішніх світлових приладів, коли двигун не працює. Нарешті, він «допомагає» генератору, коли той не справляється з навантаженням.

2.2 Типи акумуляторів

Розрізняють лужні та кислотні (свинцеві) акумулятори.

Лужний кадмієво-нікелевий акумулятор (залізо і гідрат окису нікелю в розчині їдкого лугу).

Кислотний свинцевий акумулятор (свинець та двоокис свинцю в розчині сірчаної кислоти).

2.2.1 Лужні акумулятори

Переваги: мають великий строк служби, високу механічну міцність та простоту в експлуатації.

Недоліки: мають порівняно великий внутрішній опір і це обмежує потужність, яка може бути їм віддана при розряді великим струмом.

За складом електродів (активної маси) лужні акумулятори поділяють на:

– кадмієво-нікелеві;

– залізонікелеві;

– цинк-нікелеві;

– сріблоцинкові;

а за способом утримання електродів – на:

– ламельні;

– безламельні.

Безламельні акумулятори мають більшу ємність і менші розміри. Останнім часом почали застосовувати стартерні залізонікелеві акумулятори, що працюють при низьких температурах краще, ніж кислотні. Для одержання великих імпульсних струмів при низьких і високих температурах та значних змінах атмосферного тиску застосовують срібло-цинкові акумулятори.