3.6 Аккумуляторные батареи

Аккумулятор - это электрохимический источник тока многократного действия. Он способен накапливать, длительно сохранять и отдавать по мере надобности электрическую энергию, полученную от внешнего источника по­стоянного тока.

В настоящее время на предприятиях связи наиболее широкое распро­странение получили свинцово - кислотные аккумуляторы, в особых случаях, при жестких требованиях по температуре применяются никель - кадмиевые аккумуляторные батареи. Это связано с высокими технико-экономическими показателями свинцово - кислотных аккумуляторов - большой удельной энергоемкостью и малой стоимостью на единицу количества электричества. Срок службы стационарных свинцово - кислотных аккумуляторов может до­стигать 12...15лет, стартерных - 4...5лет.

По конструктивным особенностям аккумуляторы делятся на две боль­шие группы - малообслуживаемые закрытого типа и необслуживаемые гер­метичные. Малообслуживаемые негерметичные аккумуляторы закрытого ти­па выпускают в настоящее время некоторые зарубежные фирмы. Корпуса та­ких аккумуляторов выполняются из прозрачной пластмассы. Малообслужи-ваемые негерметичные аккумуляторы содержат пробку (негерметичную), по­средством которой осуществляется контроль состояния электролита и об­служивание. Одновременно в негерметичных аккумуляторах происходит ис­парение газа (паров) в окружающую среду и в помещениях с их расположе­нием должно осуществляться проветривание.

Необслуживаемые герметичные аккумуляторы изготавливаются из не­прозрачной пластмассы. На верхней крышке расположены выходные клеммы и регулирующий клапан. Регулирующий клапан герметичных аккумулято­ров, предназначен для одностороннего пропускания газов из контейнера ак­кумулятора наружу. Клапан снимает избыточное давление, но препятствует проникновению газообразных примесей внутрь контейнера.

Управление зарядом аккумуляторов производится путем задания вели­чины зарядного тока, так как напряжение на аккумуляторах зависит от их за­ряда. Во время эксплуатации закрытых и герметичных аккумуляторов долж­ны соблюдаться следующие условия:

1) Обеспечение режима содержания свинцово - кислотных аккумулято­ров в соответствии с паспортными характеристиками и рекомендациями произво­дителя. В этом режиме («плавающего заряда»), превышение напряжения вы­прямителя в сравнении с напряжением ЭДС аккумуляторов должно быть рав­но -0,14 в/элемент. Поэтому напряжение «плавающего заряда» в нормаль­ных условиях равно:

и_ЭДс+и_П= 2,14+ 0,14= 2,28 в/элемент, (3.6)

где: и_П - напряжение поляризации.

2. Защита от перезаряда аккумулятора и большого газовыделения, когда избыток нерекомбинированного газа сбрасывается через клапан, что отрица­тельно сказывается на долговечности аккумуляторов.

3. Осуществление температурной компенсации напряжения «плавающего заряда». Понижение напряжения заряда, как и понижение температуры, ве­дут к недозаряду и уменьшению времени разряда до конечного напряжения.

Невыполнение перечисленных условий приводит к значительному сокра­щению срока службы АБ.

Основные электрические характеристики аккумуляторов

1. Емкость аккумулятора - это количество электричества, которое можно получить от аккумулятора в определенных условиях разряда.

Номинальная емкость аккумулятора, приведенная к условному 10 -часовому режиму разряда при температуре среды 20 ^оС, зависит от ряда фак­торов: тока разряда 1_Р, времени разряда 1_Р и соответствующего ему коэффи­циента отдачи по емкости щ, температуры окружающей среды 1_Ср ⁰С:

^с₁₀ = — , (3 7)

Л_е (1 + 0,008(/ср - 20 ⁰С)) ^ ■ ^}

где: щ находится в пределах от 0,51...1,0 (смотри таблицы П3, П4).

2. Номинальное напряжение аккумулятора - это напряжение на вы­водах полностью заряженного аккумулятора в течение первого часа разряда током 10 - часового режима разряда при температуре электролита 20 °С (для синцово - кислотного аккумулятора и_Элн_ом=2 в).

3. Напряжение в конце разряда равно и_ЭлКр =1,75...1,8 в. При разряде аккумулятора токами, превышающими ток 10 - часового режима разряда, напряжение понижается быстрее, чем при 10 - часовом режиме и достигает уровня 1,8 в, когда аккумулятора еще не разряжен полностью. В таких слу­чаях показателем окончания разряда является величина напряжения.

4) Величина напряжения заряда должна быть больше ЭДС (Е) аккумуля-

тора и равна: Usap>E+Is Rbh=(2,14+0,14) В.

5) Внутреннее сопротивление аккумулятора R_bh складывается из со- противлений аккумуляторных пластин, сепаратора и электролита. Внутрен- нее сопротивление увеличивается по мере разряда в силу уменьшения плот- ности электролита, а также в связи с образованием сульфата свинца. Сопро- тивление одного полностью заряженного элемента (при номинальной темпе- ратуре) составляет 0,0036 Ом, а в состоянии полного разряда - 0,007 Ом.

6) Плотность электролита заряженного аккумулятора составляет

3 3

1,25...1,3 г/см , в разряженном состоянии - 1,05 г/см .

Для получения необходимого напряжения электропитания, которое больше напряжения одного аккумулятора, их соединяют последовательно, то есть объединяют в батареи (смотри рисунок 3.15). Последовательно можно соединять только аккумуляторы одинаковой емкости, при этом емкость ак­кумулятора равна емкости батареи Qsm=Qae. Число элементов в аккумуля­торной батарее можно определить по формуле:

Ns„=Uae/UэлНом, (3.8)

где: и_Элн_ом=2 В - номинальное напряжение свинцово - кислотного акку­мулятора (элемента); U_ae - напряжение аккумуляторной батареи. Число Ы_Эл округляется до целого числа в большую сторону.

Н а предприятиях связи рекомендуется построение двухгруппных акку­муляторных батарей (GB1 и GB2), как это показано на рисунке 3.9. Такое по­строение не только повышает надежность аккумуляторной батареи в целом, но и позволяет проводить регламентные работы по обслуживанию и ремонту батарей. Для обслуживания батарей необходимо произвести их переключе­ние с помощью перемычек QR1 или QR2. Контроль состояния батарей осу­ществляется с помощью вольтметра (PV1), амперметра (PA1) и магазина нагрузок (R1, R2, R3).