Лекция 8

Тема: Щелочные аккумуляторы

Цели занятия:

Дидактическая – сформировать теоретические знания по конструкции, электрическим характеристикам, режимам эксплуатации и научить умениям использовать полученные знания в практической деятельности.

Развивающая – развивать познавательную активность.

Воспитательная – формировать интерес к изучению учебного материала для своей будущей профессии.

План:

1. Конструкция

2. Электролит

3. Электрические характеристики щелочных аккумуляторов

4. Контрольные вопросы

5. Самостоятельная проработка учебного материала по вопросу

«Эксплуатация щелочных аккумуляторов»

Методические указания:

- изучить учебный материал по вопросу эксплуатации щелочных аккумуляторов;

- выполнить конспект по составленному плану;

- ответить на контрольные вопросы.

1.Конструкция.

Щелочной аккумулятор состоит из положительных и отрицательных электродных пластин, которые разделены эбонитовыми палочками и погружены в стальной бак, наполненный водным раствором щелочи. Активная масса электродов в готовом виде закладывается в стальные перфорированные пакеты, из которых собирают пластины. Активная масса положительных электродов состоит из окислов никеля, смешанных с графитом, отрицательных – железа и его окислов. В - аккумуляторах крайними пластинами являются отрицательные, поэтому сосуды находятся под отрицательным потенциалом. Токоотводы электродов выполнены в виде стальных болтов, проходящие сквозь верхнюю крышку сосуда и заканчивающихся борнами с гайками. В центре крышки между контактными болтами имеется отверстие для заливки электролита. Сосуд аккумулятора из сварной стали, с наружной стороны никелированный. Расположение электродов в сосуде таково, что между ними и дном получается свободное пространство, которое предохраняет электроды от прикосновения с осадком, образующимся во время эксплуатации. Назначение пространства между верхним краем электродов и крышкой состоит в том, чтобы уменьшить разбрызгивание электролита при кипении в процессе заряда. Щелочные аккумуляторы собираются на заводе в батареи, которые могут выполняться в деревянных ящиках, металлических каркасах или рамках.

Маркировка аккумуляторов нк, нж

НЖ (старое название ЖН) – никель-железный аккумулятор.

НК (старое название КН) – никель-кадмиевый аккумулятор.

Дополнительные буквы в маркировке могут означать: Т – тяговые (большая емкость в сотни Ач), Ф – фонарные, Г – герметичные, Д – дисковые (опускаются сочетания букв НК), Ц – цилиндрические, Ш – шахтные.

Цифры, которые стоят после этих букв означают номинальную емкость в Ач.

При объединении аккумуляторов в батарею, в маркировку батарей вводят цифры, которые стоят спереди и означают количество аккумуляторов в одном блоке. Пример: НЖ-22, Д-0,25, НК-60. Пример маркировки аккумуляторных батарей: 10НЖ-45, 7Д-0,1, 5НК-60.

2.Электролит

Электролит – водный раствор КОН и NaOH. Но с таким электролитом аккумулятор работает 250-350 циклов заряд-разряд. Калиевый электролит имеет больший диапазон температур, меньшее сопротивление, но он более дорогой, чем натриевый электролит. Если добавить на 1 литр электролита 10-20г LiOH, то такой электролит называют составным и с ним аккумулятор работает до 750 циклов. Для заливки новых аккумуляторов необходимо приготовить электролит плотностью от 1,19 – 1,21 г/см³. Плотность электролита в процессе заряда и разряда не изменяется. Раз в год, или после 100 циклов заряд-разряд в аккумуляторе меняют электролит.

3. Электрические характеристики щелочных аккумуляторов.

ЭДС – основной показатель состояния щелочных аккумуляторов.

У свежезаряженных аккумуляторов типа НЖ она равна 1,5В; у разряженных – 1,3В.

В диапазоне положительных температур ЭДС остается практически постоянной, резко снижается при температурах близких к нулю.

Напряжение постоянного подзаряда – 1,58-1,6В.

Напряжение при разряде зависит от величины разрядного тока и снижается при больших разрядных токах (малом времени разряда).

Значение U в зависимости от величины разрядного тока I при t⁰=25⁰C.

Ток разряда, А	Qн/8	Qн/5	Qн/3	Qн
Напряжение, В	1,15-1,18	1,10-1,12	1,00-1,05	0,5-0,6

Ток разряда определяется как частное от деления Q_ном на требуемое время разряда.

Условия снятия Q_ном: t_раз=8ч; t⁰=25⁰С; U_к.р.=1.0В; I_р.=Q/8(А).

Нормальный режим заряда: I_зар.= 0,25_ном; U_к.з.=1,78-1,8В.

Емкость не зависит от величины тока разряда.

С увеличением t⁰ электролита значение емкости увеличивается, с понижением t⁰ – понижается. Однако длительная эксплуатация щелочных аккумуляторов при длительной t⁰ приводит к повреждению «+» пластин. Вредны режимы разряда аккумуляторов малыми токами.

Саморазряд у щелочных аккумуляторов протекает неравномерно. В первые дни по окончанию заряда саморазряд протекает очень интенсивно, в несколько раз больше, чем по истечении 12-15 дней.

При хранении отключенного аккумулятора в течение месяца он теряет более 50% своей номинальной емкости, если t⁰ не превышает 25⁰С, а при более высоких температурах значительно ускоряется, т.е. щелочные аккумуляторы имеет большие потери, чем кислотные, и отдача по емкости их составляет 65%, а по энергии – 45%.

Срок службы определяется числом циклов заряд-разряд и составляет 750 циклов.

Щелочные аккумуляторы позволяют использовать полностью свою емкость при любых режимах разряда, однако при больших токах разряда практически их емкость полностью использовать нельзя, т.к. резко понижается напряжение. Так, например, при разряде в течение 1ч током, в 8 раз большим номинального тока разряда, напряжение в конце разряда уменьшается до 0,5В. Такое понижение напряжения недопустимо для электропитания устройств связи. Поэтому конечное напряжение при разряде ЖН аккумуляторов ограничивают и принимают равным 1,15В, и эксплуатационная емкость уменьшается с увеличением разрядных токов, т.е. при уменьшении времени разряда.