книги из ГПНТБ / Семенов Б.З. Учебник механика военно-воздушных сил электросиловые устройства средств связи и радиотехнического обеспечения полётов

структуру пластин аккумулятора: КН — кадмиево-нике­ левый, ЖН — железо-никелевый. Последние цифры обо­ значают емкость аккумулятора в ампер-часах.

Кроме трехбуквенного обозначения используется также двухбуквенное, например КН-14. Здесь буквы КН обозначают только состав активной массы.

Отдельные аккумуляторы собирают в отдельный де­ ревянный ящик или металлический контейнер и соеди­ няют последовательно, образуя аккумуляторную ба­ тарею.

Батареи также имеют определенное обозначение (на­ пример, 5НКН-10, 17НКН-22, 2НКН-24), первая цифра которых указывает, из скольких аккумуляторов состоит батарея.

Электрические характеристики щелочных аккумуляторов

Электродвижущая сила (э.д. с.) аккумулятора равна разности потенциалов между электродами при разомк­ нутой внешней цепи, т. е. при выключенном аккумулято­ ре. Величина э.д.с. аккумулятора зависит от химиче­ ских свойств активных масс электродов и концентрации их ионов в электролите.

Электродвижущая сила кадмиево-никелевого аккуму­ лятора после заряда примерно равна 1,42—1,43 в. Че­ рез несколько часов она достигает устойчивого значения 1,35—1,6 в, не зависящего от концентрации и темпера­ туры электролита.

Напряжение аккумулятора — это разность потенциа­ лов на его зажимах при подключенной нагрузке.

Величина напряжения аккумулятора при разряде

Ro — внутреннее сопротивление аккумулятора в омах.

Из формулы видно, что при разряде напряжение ак­ кумулятора всегда меньше его э.д.с. на величину паде­ ния напряжения внутри аккумулятора.

При заряде напряжение на зажимах аккумулятора всегда больше его э. д. с.

где U3— напряжение при заряде; /3 — величина тока заряда.

Внутреннее сопротивление (Ro) аккумулятора зави­ сит от состава активной массы, конструкции пластин, состава электролита и его температуры. Практически Ro для щелочных аккумуляторов имеет величину по­

рядка нескольких сотых ома.

Емкостью аккумулятора называется количество элек­ тричества, которое он может отдать при разряде до ко­ нечного напряжения. Емкость измеряется в ампер-часах

(а-ч).

Если разряд ведется при постоянной величине тока разряда /р в течении времени tp, то емкость Q опреде­ ляется по формуле

В паспорте (формуляре) аккумулятора указывается номинальная емкость, которую он должен отдать при определенных условиях разряда, указанных заводом-из- готовителем. Эти условия разряда задаются величинами: нормального тока разряда, минимального напряжения аккумулятора, плотности электролита и его темпера­ туры.

В паспорте кадмиево-никелевого аккумулятора ука­ зывается номинальная емкость в ампер-часах, опреде­ ляемая при разряде током восьмичасового режима до напряжения не ниже 1 в при плотности электролита

1,19—1,21 и температуре +20° С.

Емкость щелочных аккумуляторов зависит от коли­ чества активной массы пластин электродов, чистоты электролита и его температуры. Уменьшение активной массы пластин, загрязнение электролита и уменьшение температуры снижают емкость аккумулятора.

Одно из ценных свойств щелочного аккумулятора — это незначительное уменьшение емкости при разрядных токах, превосходящих нормальную величину разрядного тока (нормальным разрядным током считают ток, вели­ чина которого в восемь раз меньше емкости).

164

Отдача по емкости и энергии. Емкость, отдаваемая аккумулятором при разряде (Qp), меньше емкости, по­ лученной при заряде (Q3). Это уменьшение оценивается характеристикой, называемой отдачей по емкости:

Мощность, отдаваемая аккумулятором при разряде, всегда меньше мощности, получаемой при заряде. Это уменьшение происходит за счет потерь на внутреннем сопротивлении аккумулятора и затрат энергии на разло­ жение электролита. Влияние потерь оценивается отда­ чей по энергии или коэффициентом полезного действия аккумулятора:

Отдача по емкости кадмиево-никелевого аккумуля­ тора одинакова с отдачей железо-никелевого и равна примерно 66%. Отдача по энергии кадмиево-никелевых аккумуляторов около 55%, а железо-никелевых —

45—50%.

Эксплуатация и хранение щелочных аккумуляторов

При эксплуатации аккумуляторов необходимо произ­ водить приготовление и смену электролита, наблюдать за режимом заряда и разряда работающих аккумулято­ ров, а также готовить к работе новые аккумуляторы.

Приготовление электролита. Для кадмиево-никеле­ вых' и железо-никелевых аккумуляторов рекомендуется применять составные электролиты КЛО, КЛЗ, КЛВ.

Электролит КЛО (калиево-литиевый) представляет собой раствор едкого калия в дистиллированной воде, имеющий температуру +20° С, плотность 1,19—1,21 с до­ бавкой 20 г моногидрата лития на один литр раствора. Электролит КЛО применяется при температуре от —20

до 40° С.

165

Электролит КЛЗ (калиево-литиевый зимний)— рас­ твор едкого калия плотностью 1,25—1,27 с добавкой 20 г моногидрата лития на литр раствора. Этот электролит применяется при эксплуатации аккумуляторов в зимних условиях при температуре от —20 до —40° С.

Электролит КЛВ (калиево-литиевый восстановитель­ ный) отличается от электролита КЛЗ повышенным со­ держанием моногидрата лития (60 г на литр раствора). Используется при восстановлении емкости аккумуля­ торов.

Приготовление электролита производится согласно инструкциям, прилагаемым к аккумуляторам при соблю­ дении техники безопасности.

Разведение электролита необходимо производить в резиновых перчатках и надетом поверх обмундирова­ ния резиновом переднике. На глаза надеваются защит­ ные очки.

Смена электролита осуществляется при смене одного вида электролита на другой, при контрольных испыта­ ниях и при восстановлении емкости аккумуляторов.

Заряд аккумуляторов. Для заряда кадмиево-никеле­ вых аккумуляторов серийного изготовления применяют­ ся три режима: нормальный, ускоренный и усиленный.

При нормальном заряде аккумулятор заряжается в течение 6 ч нормальным током, равным одной четверти номинальной емкости. При заряде аккумулятору сооб­ щается 150% номинальной емкости.

Аккумуляторы, работавшие в режиме длительного разряда (20 и более часов), и новые аккумуляторы в первые 100—150 циклов рекомендуется заряжать нор­ мальным током в течение 7 ч. Заряд аккумуляторов при температуре ниже —10° С также продолжается 7 ч.

При ускоренном заряде аккумулятору сообщается 175% номинальной емкости, причем первые 2,5 ч заряд ведется током, равным половине номинальной емкости, и затем еще 2 ч нормальным зарядным током. Ускорен­

ный заряд допускается только в случае крайней необхо­ димости.

Усиленный заряд характеризуется тем, что аккуму­ ляторы получают 225% номинальной емкости, при этом заряд ведется в первые 6 ч нормальным током и сле­ дующие 6 ч током, равным половине нормального. Уси­ ленный заряд следует осуществлять после каждых

166

10—12 нормальных циклов, а при нерегулярной эксплу­ атации раз в месяц. Кроме того, этот вид заряда выпол­ няется во время контрольных испытаний аккумуляторов, при смене электролита, при вводе аккумуляторов в экспулатацию и для тренировки аккумуляторов при вос­ становлении емкости.

Кривые изменения напряжения при заряде кадмиево­ никелевых аккумуляторов для трех режимов показаны на рис. IV.9.

Рис. IV.9. Кривые изменения напряжения кадмиево-никелевого аккумулятора при заряде

Как видно из рис. IV.9, при нормальном заряде в первые 2,5 ч напряжение изменяется медленно, в преде­ лах 1,4—1,5 в, затем повышается до 1,75—1,79 в и да­ лее остается неизменным или повышается незначительно.

При усиленном заряде в течение 6 ч напряжение ме­ няется аналогично кривой нормального заряда, после уменьшения зарядного тока до величины, равной поло­ вине нормального, снижается на 0,05—0,06 в и в после­ дующие 6 ч заряда повышается до 1,75 в.

'При ускоренном заряде напряжение вначале выше, чем в предыдущих случаях, и меняется резче, достигая в конце первых 2,5 ч величины 1,84—1,85 в. После сни­

1,79—1,8 в.

Для заряда железо-никелевых аккумуляторов приме­ няют два режима: нормальный и усиленный.

167

Нормальный заряд ведется аналогично описанному выше. Усиленный заряд отличается по величине сооб­ щаемой емкости и по процессу заряда. Емкость при этом заряде сообщается 300% номинальной. Заряд ведется в течение 12 ч нормальным зарядным током. Усиленный заряд рекомендуется производить после каждых 10 нормальных зарядов и не реже одного раза в месяц.

Разряд аккумуляторов. Перед включением щелоч­ ных аккумуляторов на разряд необходимо выполнить следующее:

—проверить внешнее состояние аккумуляторов, сте­ реть с поверхности капли щелочи и воды, соль и грязь;

—проверить пробником, заряжены ли аккумулято­ ры, ставить на разряд только заряженные аккумуля­ торы;

—проверить электролит в аккумуляторах и устано­ вить нормальный уровень и плотность его;

—проверить цепь, в которую надо включить акку­ мулятор;

—проверить исправность пробок.

Щелочные аккумуляторы можно разряжать токами различной величины в зависимости от характера питае­ мой ими нагрузки.

От величины разрядного тока зависит время нор­ мального разряда аккумулятора, т. е. время, за которое аккумулятор отдает потребителю свою номинальную ем­ кость.

Нормальным разрядным током щелочных аккумуля­ торов считается ток, равный 1/8 номинальной емкости аккумулятора, т. е. ток восьмичасового нормального разряда. Продолжение разряда аккумулятора после от­ дачи им номинальной емкости вредно сказывается на по­ ложительных пластинах.

Степень разряженности щелочных аккумуляторов наиболее удобно контролировать, измеряя в процессе разряда напряжение на каждом аккумуляторе.

Напряжение аккумуляторов при разряде не остает­

Разряд щелочных аккумуляторов можно производить до конечного предельно допустимого напряжения:

168

— при пятичасовом режиме разряда — не ниже 1 в. Число часов разрядного режима определяется деле­ нием емкости аккумуляторов в ампер-часах на силу раз­

рядного тока, выраженную в амперах.

Рис. IV.10. Кривые изменения напряжения кадмиево-никеле­ вого аккумулятора при разряде:

/ — трехчасовой разряд; 2 — пятичасовой разряд; 3 — восьмичасовой разряд; 4 — десятичасовой разряд; 5 — двадцатичасовой разряд

Проверка состояния работающих аккумуляторов

производится через каждые 50—60 циклов работы, а при несистематической эксплуатации один раз в год. Цель проверки — выявить аккумуляторы, заметно снизившие свою емкость. Замене подлежат аккумуляторы, емкость которых на 20% меньше емкости остальных аккумуля­ торов.

Перед проверкой аккумуляторов производится смена электролита, после чего проводятся два зарядно-разряд­ ных цикла. Первый цикл: усиленный заряд и затем раз­ ряд током восьмичасового режима до напряжения 1,1 в на -зажимах каждого аккумулятора. Второй цикл: нор­ мальный заряд (в течение 6 ч) и контрольный разряд током нормального восьмичасового режима до напря­ жения 1 в на зажимах каждого аккумулятора.

По данным контрольного разряда подсчитывается емкость, отданная каждым аккумулятором. Если акку­ муляторы отдают емкость меньше 40% номинальной, то они считаются не пригодными к дальнейшей эксплуата­

169

ции. Аккумуляторы, имеющие емкость меньше 75%, но более 40% номинальной, подвергаются восстановлению

емкости.

Хранение аккумуляторов может быть длительным

(в течение года и более) и кратковременным (в течение нескольких месяцев). Для длительного хранения акку­ муляторов, бывших в употреблении, необходимо разря­ дить аккумуляторы током восьмичасового режима до напряжения 0,8—1 в, вылить электролит, не промывая сосудов, плотно закрыть их пробками, смазать неокра­ шенные металлические части бескислотным вазелином.

Помещение для хранения должно быть сухим, вен­ тилируемым, с температурой в пределах 15—25° С.

Кратковременное хранение аккумуляторов с залитым электролитом может осуществляться в разряженном или полуразряженном состоянии. С целью уменьшения саморазряда отдельные аккумуляторы в батарее целе­ сообразно разъединить, отъединив соединительные планки.

Совместное хранение щелочных и кислотных аккуму­ ляторов недопустимо, так как щелочные аккумуляторы под действием паров серной кислоты подвергаются кор­ розии, а в результате соединения щелочи с кислотой об­ разуются нерастворимые соли.

3.КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Устройство кислотных аккумуляторов

Кислотные аккумуляторы состоят из сосуда 1, бло­ ков положительных и отрицательных пластин 2, электро­ лита, сепараторов 5 (рис. IV.11).

Активной массой положительных пластин служит двуокись свинца РЬ02, а отрицательных — губчатый сви­ нец РЬ.

В качестве электролита применяют раствор серной кислоты H2S04 в дистиллированной воде.

Сепараторы предназначаются для изоляции пла­ стин друг от друга и для создания необходимого запаса кислоты в межэлектродном пространстве. Сепараторы изготовляются из дерева, микропористых материалов или эбонита.

Сосуды переносных кислотных аккумуляторов изго­ товляются из эбонита или пластмасс. Стационарные ак-

170

4

Рис. IV.11. Устройство кислотных аккумуляторов:

171

кумуляторы имеют стеклянные сосуды или сосуды из дерева, выложенного внутри листовым свинцом.

В аккумуляторах, используемых в установках связи, обычно применяются поверхностные или намазные пла­ стины (положительный блок), а также коробчатые и намазные (отрицательный блок).

Поверхностные пластины отливаются из свинца и имеют ребристую поверхность. Обычно используются в качестве положительных пластин стационарных акку­ муляторов.

Намазные пластины по сравнению с поверхностными имеют значительно меньший вес, активная масса в них вмазывается в решетку из свинцово-сурьмянистого спла­ ва. Однако они имеют небольшой срок службы (200— 250 циклов). Применяются в переносных аккумуляторах.

Коробчатые пластины собираются из двух полови­ нок, изготовленных из тонкого перфорированного свин­ ца. После сборки образуется решетка, внутри которой помещается активная масса. Применяются в стационар­ ных аккумуляторах.

Химические процессы, происходящие в кислотных аккумуляторах

У заряженного кислотного аккумулятора, активная масса положительных пластин представляет собой пере­ кись свинца, активная масса отрицательных пластин — металлический губчатый свинец.

В процессе разряда происходит химическое взаимо­ действие активных масс с электролитом, в результате чего активные массы пластин обоих электродов превра­ щаются в сульфат свинца PbS04. При этом часть сер­ ной кислоты электролита переходит в активную массу, в результате чего понижается плотность электролита.

При заряде под действием зарядного тока происхо­ дит обратное превращение сульфата свинца в перекись свинца и губчатый свинец. Серная кислота переходит в электролит и повышает его плотность.

Типы кислотных аккумуляторов

По конструкции кислотные аккумуляторы разде­ ляются на два типа: переносные и стационарные. Пере­ носные аккумуляторы преимущественно применяются для стартерного пуска двигателей внутреннего сгорания

172