книги / Электротехнические устройства радиосистем

непрерывный заряд пластин элемента, поддерживающий разность потенциалов (напряжение) на его зажимах.

Выделение водорода на медной пластине элемента ослабляет его действие, поляризуя элемент. Явление по­ ляризации состоит в том, что скапливающийся на по­ ложительном электроде водород создает в совокупности с металлом электрода дополнительную разность потен­ циалов, называемую э. д. с. поляризации и направлен­ ную противоположно э. д. с. элемента. Кроме того, пу­ зырьки водорода, покрывающие часть медной пластины, уменьшают ее действующую поверхность, а это увеличи­ вает внутреннее сопротивление элемента.

Поляризация в рассмотренном элементе настолько значительна, что делает его непригодным для практиче­ ских целей. Устранение явления поляризации в совре­ менных элементах осуществляется при посредстве погло­ тителей, вводимых в состав элемента и носящих назва­ ние деполяризаторов, назначение которых заключается в том, чтобы поглощать водород и не допускать скопле­ ния его на положительном полюсе элемента. Такими де­ поляризаторами могут служить химические препараты, богатые кислородом или хлором.

Электродвижущая сила гальванического элемента за­ висит от химических и физических свойств веществ его составляющих и, как показывает опыт, не зависит ни от формы и размеров элемента, ни от его внутреннего устройства. Но внутреннее устройство и размеры от­ дельных частей элемента имеют большое влияние на величину его внутреннего сопротивления, так как оно зависит от расстояния между полюсами, от размера по­ груженной в жидкость поверхности полюсов и от хими­ ческого состава жидкости элемента. Внутреннее сопро­ тивление гальванических элементов не является величи­ ной постоянной (по мере работы элемента оно постепен­ но возрастает).

Электродвижущая сила медно-цинкового элемента равна 1,1 в, а внутреннее сопротивление в зависимости

от времени работы — 5— 10 ом.

В угольно-цинковом элементе положительным полю­ сом служит угольная пластина, а отрицательным — цин­ ковый стержень. Деполяризатором в этом элементе яв­ ляется спрессованная под большим давлением смесь, со­ стоящая из перекиси марганца и графита. Бруски этой смеси называются агломератами. В качестве электроли-

E = 0,85 + d, в.

Так как в процессе зарядки и разрядки аккумулято­ ра плотность электролита не остается постоянной, то изменяются как его э. д. с., так и напряжение на его за­ жимах.

При зарядке кислотного аккумулятора напряжение

являются пузырьки кисло­ рода. При 2,5 в около обеих пластин происходит обиль­

ное выделение газов, а когда напряжение достигает 2,6—2,75 в, аккумулятор, как говорят, начинает «кипеть».

При зарядке аккумулятора происходит увеличение плотности электролита, благодаря чему напряжение на зажимах аккумулятора повышается. При напряжении 2,4—2,5 в аккумулятор полностью заряжен (заканчи­ вается процесс восстановления активной массы). Даль­ нейший процесс зарядки производит электролиз воды, при котором пластины аккумулятора покрываются пу­ зырьками водорода и кислорода, что уменьшает актив­ ную поверхность пластин, увеличивая внутреннее со­ противление аккумулятора, вследствие чего увеличи­ вается напряжение на его зажимах.

Так как бурное выделение кислорода и водорода раз­ рушает пластины, то в конце зарядки следует умень­ шить силу зарядного тока.

При разрядке кислотного аккумулятора напряжение на его зажимах быстро падает до 2— 1,95 в, затем мед­ ленно понижается до 1,85— 1,8 в и после этого резко уменьшается до нуля.

личивается с повышением температуры и плотности электролита.

Отрицательные пластины кислотных аккумуляторов выполняют коробчатыми. Пластины этого типа пред­ ставляют собой решетку, в ячейках которой помещается активная масса (свинцовый глет). Активная масса за­ крыта сеткой.

Положительные пластины имеют темно-коричневый цвет, отрицательные — светло-серый.

В аккумуляторах несколько отрицательных пластин

диться между отрицательными, число отрицательных пластин всегда на одну больше числа положительных.

Стационарные кислотные аккумуляторы изготовля­ ются в стеклянных или керамических сосудах. Аккуму­ ляторы больших емкостей имеют сосуды деревянные, выложенные внутри свинцом или кислотостойким изо­ ляционным материалом.

Кислотные аккумуляторы применяют на электротех­ нических установках стационарного типа и на авто­ транспорте. В качестве переносных аккумуляторов ис­ пользуются преимущественно щелочные аккумуляторы.

В зависимости от материала электродов щелочные аккумуляторы могут быть кадмиево-никелевые, железо­ никелевые, серебряно-цинковые, золото-цинковые и газо­ вые.

Применение в массовом масштабе золото-цинко­ вых аккумуляторов ограничивается их высокой стои­ мостью.

Наиболее широкое распространение получили кад­ миево-никелевые (КН) и железо-никелевые (ЖН) ак­ кумуляторы, электролитом которых служит раствор ед­ кого калия в воде, плотность электролита 1,2. По своему устройству и электрическим данным аккумуляторы ти­ пов КН и ЖН незначительно отличаются друг от друга.

У аккумуляторов типа ЖН отрицательных пластин на одну больше, чем положительных. У аккумуляторов ти­ па КН положительных пластин на одну больше, чем от­ рицательных. Один из полюсов аккумулятора соединя­ ется с сосудом (у ЖН — отрицательный, а у КН — по­ ложительный полюс).

В аккумуляторах этого типа сосуды свариваются из тонкой листовой стали и с наружной стороны никелиру­ ются. В центре крышки сосуда имеется отверстие для заливки аккумуляторов электролитом. Электродвижу­ щая сила щелочных аккумуляторов зависит от состоя­ ния активной массы пластин. От температуры и плотно­ сти электролита э. д. с. зависит незначительно, и только при низких температурах, близких к нулю, э. д. акку­ мулятора резко изменяется. Напряжение в конце заряда аккумулятора приблизительно равно 1,8 в, по окончании заряда 1,5— 1,55 в; э. д. с. разряженного аккумулятора равна 1,27— 1,3 в.

В кадмиево-никелевых аккумуляторах активная мас­ са положительных пластин состоит из гидрата окиси ни­ келя, который для лучшей проводимости смешивается с графитом. Активная масса отрицательных пластин со­ стоит из гидроокиси кадмия и железа.

В настоящее время широко используются аккумуля­ торы с пористыми пластинами, которые отличаются от обычных кадмиево-никелевых аккумуляторов устройст­ вом пластин из порошкообразного никеля. Такое устрой­

Поэтому аккумуляторы с пористыми пластинами допу­ скают большие разрядные токи и могут работать в крат­ ковременном режиме.

В железо-никелевых аккумуляторах активной мас­ сой положительных пластин является гидрат закиси ни­

Внутреннее сопротивление щелочного аккумулятора значительно больше внутреннего сопротивления кислот­ ного.

Достоинством щелочных аккумуляторов является то, что они не требуют тщательного ухода. Эти аккумулято­ ры не боятся сотрясений, могут длительно оставаться в разряженном состоянии, без вреда для себя выносят короткие замыкания, которые для кислотных аккумуля­ торов представляют большую опасность.

Саморазряд у щелочных аккумуляторов меньше, чем у кислотных.

Благодаря высоким эксплуатационным показателям за последние годы нашли широкое применение серебря­ но-цинковые аккумуляторы. Эти аккумуляторы пред­ ставляют собой одну из разновидностей щелочных акку­ муляторов.

Серебряно-цинковый аккумулятор представляет пластмассовый сосуд, в котором помещены положитель­ ные и отрицательные электроды, составленные из от­ дельных пластин. Отрицательные электроды, изготов­ ленные из пластин окиси цинка, помещены в защитные пакеты из материала, который хорошо пропускает элек­ тролит, но задерживает металлические частицы. Поло­ жительные пластины изготовлены из чистого серебра. Электроды жестко соединены с выводными зажимами, надежно удерживающими пластины внутри сосуда. При таком креплении отпадает надобность в поддерживаю­ щих сепараторах и решетках, которыми обычно фикси­ руют положение пластин в аккумуляторах различных типов.

Электролитом серебряно-цинковых аккумуляторов служит водный раствор едкого калия. Для нормальной работы аккумуляторов необходимо небольшое количест­ во электролита, что позволяет использовать аккумуля­ тор полусухим и эксплуатировать его в любом положе­ нии (вертикально и горизонтально).

Пробка, которой закрывается сосуд, водонепроницае­ ма и открывается только на время заряда. При заряде аккумулятор должен находиться в вертикальном поло­ жении. Электродвижущая сила полностью заряженного

аккумулятора равна 1,82— 1,86 я, напряжение при раз­ ряде примерно 1,5 в.

Достоинствами серебряно-цинковых аккумуляторов являются малое внутреннее сопротивление и небольшой вес. Аккумуляторы этого типа значительно легче (в 4— 6 раз) и меньше по объему, чем кислотные и щелочные.

Серебряно-цинковые аккумуляторы достаточно хоро­ шо работают при температуре до —59°С, т. е. до замер­ зания электролита. Верхний предел температуры + 8 0 °С. Они хорошо переносят относительно большие перепады давления окружающей среды.

Особенно заметны преимущества серебряно-цинко­ вых аккумуляторов перед аккумуляторами других типов при кратковременных разрядах, так как они допускают большие разрядные токи. Например, аккумулятор ем­ костью 0,5 а может допустить кратковременный ток до 600 а.

Работу аккумулятора характеризуют его отдача по емкости и отдача по энергии.

Отношение емкости при разрядке к емкости при за­ ряде называется отдачей аккумулятора по емкости или по количеству электричества. Отдачей по энергии назы­ вается отношение энергии, отданной аккумулятором при разрядке, к энергии, полученной им при зарядке.

9-3. НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ

Непосредственными устройствами преобразования энергии различных видов (химической, тепловой, све­ товой, атомной и т. д.) в электрическую являются та­ кие элементы, которые могут обеспечить однократно или многократно электрической энергией потребителей за счет накопленной в них энергии другого вида. Такие преобразователи обеспечивают потребителей постоян­ ным током при незначительно изменяющемся напряже­ нии и отсутствии пульсации напряжения. Помимо рас­ смотренных выше химических источников тока, в каче­ стве непосредственных преобразователей энергии раз­ личных видов в электрическую находят применение тер­ моэлектрические, термоэмиссионные, фотоэлектрические (солнечные батареи), топливные, биохимические и дру­ гие элементы.