Занятие №2 Вторичные химические источники тока.

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ.-5 мин.

• принять рапорт дежурного о готовности к занятиям;

• проверить наличие и готовность обучаемых к занятию, сделать отметки в журнале;

• объявить тему, учебные вопросы и порядок проведения занятия.

1. Устройство, маркировка, принцип действия щелочных аккумуляторов. – 30 мин.

классификация аккумуляторов.

Аккумуляторомназывается ХИТ, в котором при разряде на внешнюю нагрузку происходит преобразование химической энергии заложенных в нем активных веществ в электрическую, а при заряде – преобразование электрической энергии внешнего источника тока (зарядного устройства) в химическую энергию активных веществ аккумулятора и ее накопление.

Всем аккумуляторам присущ ряд весьма ценных свойств, определяющих их широкое использование в военной технике связи: возможность многократного использования, постоянная готовность к действию, отсутствие пульсаций напряжения, незначительное внутреннее сопротивление, безотказность в работе, простота ухода за ними.

Таким образом, аккумуляторы могут работать в трех основных режимах:

-в режиме заряда, когда аккумулятору сообщается электрическая энергия от внешнего источника постоянного тока;

-в режиме разряда, когда заряженный аккумулятор разряжается на потребитель;

-в буферном режиме, когда потребитель питается от другого источника постоянного тока (выпрямителя, генератора постоянного тока и т.п.), а аккумуляторная батарея подключается к источнику параллельно с потребителем.

По типу электролита аккумуляторы подразделяются на щелочные икислотные(таблица 1.).

Щелочными называются такие аккумуляторы, у которых в качестве электролита используется водный раствор щелочи.

Кислотныминазываются аккумуляторы, у которых электролитом служит водный раствор промышленной серной кислоты.

В соответствии с примененной электрохимической системой различают следующие основные типы щелочных аккумуляторов.

• никель-кадмиевые;

• никель-железные;

• серебряно-цинковые;

• серебряно-кадмиевые;

• никель-цинковые.

Щелочные аккумуляторышироко используются для питания военных средств связи (особенно никель-кадмиевые) так как они механически прочны, имеют большой срок службы, работоспособны в широком диапазоне температур, не требовательны в эксплуатации, относительно безвредны. Применяются в подвижных средствах связи и в переносной радиоэлектронной аппаратуре.

В кислотных аккумуляторахприменяется только одна электрохимическая система: (-) Pb|H₂SO₄|PbO₂ (+) т.е. отрицательным электродом служит чистый свинец, а двуокись свинца – положительным. Поэтому кислотные аккумуляторы называютсвинцовыми.

В возимых и носимых средствах связи они применяются весьма ограниченно в виду сложности ухода, недостаточной прочности и вредного влияния паров серной кислоты на личный состав и аппаратуру. Однако в стационарных объектах связи кислотные аккумуляторы находят довольно широкое применение. Широкое применение кислотные аккумуляторы нашли также на автотранспорте, самолетах, и подвижных бронеобъектах, где они питают бортовую сеть. Особенно широко они применяются в качестве стартерных аккумуляторов транспортных средств и силовых агрегатов.

Для получения больших значений напряжений и токов отдельные аккумуляторы (как щелочные, так и кислотные) объединяются в батареи.

Устройство, классификация и основные характеристики щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов.

Устройство щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов.

Как уже было сказано выше, широкое применение щелочных аккумуляторов в средствах связи обусловлено их многочисленными достоинствами, поэтому основным типом аккумуляторов, применяемых в средствах связи, являются никель-кадмиевые аккумуляторы.

Щелочной аккумулятор(рис 8 ) состоит изполублока положительных и полуболока отрицательных электродных пластин,(вместо положительного и отрицательного электродов в гальванических элементах) помещенных в сварной никелированныйкорпус(сосуд) с электролитом. Между собой электродные пластины разделены эбонитовыми палочками илисепараторами, т.е. изолирующими прокладками из эбонита или специальных щелочестойких тканей и бумаги. В аккумуляторах некоторых типов корпуса (сосуды) изготавливаются из пластмассы. Полублоки положительных и отрицательных электродов набираются из пластин, которые соединяются между собой мостиками. К мостику приваривается полюснойвывод (борн).

Рис. 8 Устройство щелочного аккумулятора

Активная масса положительных пластин представляет из себя смесь гидрата окиси никеля Ni(OH)₃с добавкой (16- 20%) графита для улучшения электропроводности.

Активная масса отрицательных пластин состоит из смеси порошкообразного кадмия, железа и их окислов.

В качестве электролита никель кадмиевых аккумуляторов используются водные растворы едкого кали (КОН) или едкого натрия( NаОН)

Классификация и основные характеристики никель – кадмиевых аккумуляторов.

классификация:

а) по способу исполнения:

• открытого типа с вентильными пробками;

• герметичные.

б) по конструкции электродов:

• ламельные нормальной емкости;

• ламельные повышенной емкости;

• безламельные повышенной емкости (металлокерамические, прессованные, намазные и др.).

в) по конструкции корпуса:

• призматические;

• цилиндрические;

• дисковые.

Основные характеристиками никель-кадмиевых аккумуляторов:

U_p – номинальное напряжение 1,25 В;

U_к.р – напряжение в конце разряда 1,0 В;

U_н.з – напряжение в начале заряда 1,4 В;

U_к.з – напряжение в конце разряда 1,8 В;

E – электродвижущая сила 1,36 В;

r_o – внутреннее сопротивление 0,3/Q Ом;

t_з.н – время нормального заряда 6-7 ч;

t_р.н – время нормального разряда 8 ч;

I_з.н – ток нормального заряда Q/4 (или по инструкции);

I_р.н – ток нормального разряда Q/8 (или по инструкции).

Никель-кадмиевые аккумуляторы ламельные нормальной емкости открытого типа.

К ним относятся аккумуляторы НК– 22; НК–45; НК–60; НК–125 и др.

Для увеличения емкости в аккумуляторе вместо положительного и отрицательного электродов применяют блок положительныхиблокотрицательных пластин, помещенных в корпус с электролитом (рис. 9).

Активная масса положительных пластин представляет из себя смесь гидрата окиси никеля Ni(OH)₃с 20% графита.

Активная масса отрицательных пластин состоит из смеси порошкообразного кадмия, железа и их окислов.

Блоки пластин изготавливаются в виде рамок из никелированной стали, в которые помещены наполненные активной массой стальные пакеты – ламели(для ламельной конструкции), снабженные множеством отверстий.

Отверстия делаются с таким расчетом, чтобы исключить возможность выпадения активной массы и одновременно обеспечивают максимальную поверхность соприкосновения активной массы с электролитом. Сборка пластин в блоки производится с помощью мостиков, к которым сверху привариваются выводные болты (борны), которые являются токоотводами аккумулятора.

Корпус (сосуд) аккумулятора изготавливается из никелированного железа с помощью сварки. В крышке имеются три отверстия: два крайних – для выводных болтов положительного и отрицательного блоков пластин и среднее – для заливки в аккумулятор электролита. В это отверстие ввинчивается вентильная пробка. Крайние пластины положительного блока не изолированы от стенок сосуда и электрически связаны с корпусом аккумулятора посредством борна.

Пластины отрицательного блока размещены между положительнымипластинами и изолированы от них эбонитовыми палочками. Выводной борн полублока отрицательных пластин изолирован от корпуса аккумулятора.

Рис. 9 .Устройство ламельного никель-кадмиевого аккумулятора:

1 – полюсные выводы (борны); 2 – полубок отрицательных пластин; 3 – изолирующая прокладка; 4 – свободное пространство для электролита и выпадения осадков; 5 – полубок положительных пластин; 6 – корпус; 7 – изолирующие стержни (сепараторы); 8 – вентильная пробка; 9 – устройство ламели.

В ламельных аккумуляторах активное вещество может находиться не только в виде пакета (брикета), но и в виде таблетки. Сепарация (изоляция между пластинами) – капроновая ткань. За счет лучшего использования геометрических размеров и отсутствия ламелей, емкость аккумулятора повышается в 2 – 2.5 раза. К аккумуляторам этого типа относятся аккумуляторы НКТБ– 80; НКТБ – 120.

Никель-кадмиевые аккумуляторы ламельные повышенной емкости.

Повышение емкости (в ампер – часах) в аккумуляторных батареях этого типа достигнуто за счет уменьшения толщины пластин и, соответственно, увеличения их количества, что увеличивает общую площадь пластин. Сепарация – сеточки из хлорвиниловой ткани, надетые на отрицательные пластины. Применение такой сепарации позволило уменьшить расстояние между пластинами, а также увеличить количество пластин. Благодаря применению тканевой сепарации удалось получить в габаритах аккумуляторов, например, на 24 А∙ч, аккумуляторы емкостью 32 А∙ч.

Эти аккумуляторы непроливаемые, т.е. могут эксплуатироваться без свободного электролита, который сливается после пропитки пластин.

К никель-кадмиевым аккумуляторам ламельным повышенной емкости относятся аккумуляторы НК – 14; НК – 32.Срок службы аккумуляторов этого типа- 800-1000 циклов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы безламельные повышенной емкости.

В безламельных аккумуляторах находится не в ламелях(пакетах), а наносится на поверхность тонких токопроводящих пластин).

Безламельные пластины по сравнению с ламельными имеют меньшую толщину, массу и большую площадь активной поверхности. Это позволяет в одном и том же объеме разместить большее их количество, т.е. получить аккумулятор большей емкости, и, кроме того, увеличить максимально допустимые токи разряда.

К никель-кадмиевым безламельным аккумуляторам повышенной емкости относятся аккумуляторы типа НКП – 20; НКП – 24; НКП – 32;

Относительными недостатками безламельных аккумуляторов по сравнению с ламельными являются их несколько меньший срок службы и большая стоимость.

Герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы.

Все рассмотренные выше виды никель-кадмиевых аккумуляторов являются аккумуляторами открытого типа. Они требуют постоянного ухода, связанного с систематической доливкой или сменой электролита, корректировкой его плотности, удаления налета солей с поверхности крышки корпуса. При заряде большинства типов таких аккумуляторов требуется завертывание пробок. Отмеченные недостатки отсутствуют у герметичных аккумуляторов.

Герметичныеаккумуляторы, как и аккумуляторы открытого типа, могут иметь электроды двух типов:ламельные и безламельные.

Ламельныеиспользуются в аккумуляторах, предназначенных для длительных режимов разряда, и, как правило, рассчитаны на длительный срок службы.

Безламельныеиспользуются в аккумуляторах, рассчитанных на импульсные нагрузки и большие разрядные токи.

Наиболее широкое применение в настоящее время нашли герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы трех конструктивных исполнений:

• цилиндрические;

• призматические;

• дисковые.

В войсках связи в основном используются цилиндрические герметичные никель-кадмиевые батареи.

Цилиндрический герметичный аккумулятор(рис 10) состоит из блока электродов, помещенных в цилиндрический корпус – стаканчик из нержавеющей стали. Корпус одновременно является одним из токовыводов (обычно отрицательным), второй токовывод расположен на крышке аккумулятора. Герметизация крышки осуществляется путем завальцовки с герметизирующей прокладкой или сварки.

Рис. 10 Батарея цилиндрических герметичных аккумуляторов

10 НКГЦ-1Д:

1 – положительный вывод; 2 – отрицательный вывод; 3 – пластмассовый корпус; 4 – корпус аккумулятора; 5 – положительный электрод; 6 – сепаратор; 7 – отрицательный электрод; 8 – крышка аккумулятора

Наибольшее применение в цилиндрических герметичных аккумуляторах нашли фольговые электроды, представляющие собой разновидность безламельных намазных электродов. Такой электрод представляет собой никелевую ленту или из никелевой нержавеющей стали с нанесенным на нее активным веществом. Электродный блок представляет собой два таких электрода (положительный и отрицательный), наложенных один на другой через сепаратор и скрученные в спираль. Электролитом служит раствор едкого калия.

В ряде случаев в цилиндрических аккумуляторах используется ламельные электроды. Примером такого использования служит аккумулятор ЦНК- 0,45. В этом аккумуляторе электроды представляют собой коробочки из никелевой сетки, в которых упакованы брикеты активного вещества. Положительный электрод, имеющий форму цилиндра, состоит из двух пластин, сложенных вместе, отрицательный – из трех сегментообразных частей, расположенных вокруг положительного электрода. Сепаратором служит мешочек из капрона, надеваемый на положительный электрод. Электрические процессы, протекающие в герметичных аккумуляторах аналогичны процессам, в ламельных и безламельных аккумуляторах. Так как в процессе заряда и разряда герметичные аккумуляторы не выделяют в окружающую среду газов и паров, они могут устанавливаться непосредственно в блоках, приборах, аппаратуре. Срок службы герметичных аккумуляторов 150-200 циклов.

Батареи аккумуляторов.

Вследствие малого разрядного напряжения на практике редко пользуются одиночными аккумуляторами. Обычно применяют батареи аккумуляторов, представляющие собой несколько включенных последовательно аккумуляторов, помещенных в деревянный (железный) ящик или каркас. В ящиках (каркасах) аккумуляторы подвешиваются с помощью цапф и соединяются между собой железными никелированными планками (перемычками). Аккумуляторные батареи, как правило, снабжаются этикетками с указанием типа батареи, заводского номера, разрядного напряжения, номинальной емкости, величины нормальных зарядного и разрядных токов.

Герметичные аккумуляторные батареи, используемые в средствах связи, состоят из 10 аккумуляторов, соединенных последовательно и помещенных ,как правило, в пластмассовый корпус-моноблок.

Внешний вид некоторых аккумуляторов (герметичных и открытого типа) представлены на рис.11

а)

Рис.11 Внешний вид герметичных аккумуляторов (а;б) и аккумуляторов открытого типа (в;г).

Маркировка никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей.

Аккумуляторные батареи имеют условное обозначение из цифр и букв.

Первые цифры(перед буквами) в условном обозначении означают число последовательно соединенных в батарее аккумуляторов.

Буквы НК, следующие за цифрами, указывают на электрохимическую систему – никель-кадмиевая.

Следующие за буквами НК буквы означают:

П, Б, Т, Л – конструкция пластин: П– прессованные безламельные ;Б– намазные безламельные:Т – таблеточные;Л– ламельные;Б – буферный режим работы [потребитель питается от какого то другого источника постоянного тока (выпрямителя или генератора постоянного тока), а аккумуляторная батарея подключается к источнику параллельно с потребителем].

Буква Гуказывает, что аккумуляторы в батарее герметичны; Гц - герметичные, цилиндрические.

Число, стоящее через дефис после буквенного обозначения, соответствует номинальной емкости в ампер-часах.

Последняябуква в условном обозначении, если она имеется, указывает:

К – батарея смонтирована в металлическом каркасе;

М– батарея имеет съемную крышку;

Т – выводные клеммы расположены на торцевой стороне;

С– батарея сухозаряженная;

Д– рекомендуемый режим разряда (длительный):

Например, маркировка аккумуляторной батареи 5 НКТБ– 80означает:

5 – количество аккумуляторов в батарее;

НК – электрохимическая система (никель-кадмиевые);

Т – пластины имеют таблеточную конструкцию;

Б – предназначена для работы в буферном режиме;

80 – электрическая емкость в ампер-часах.

Маркировка 10 НКП – 8означает:

10 – количество аккумуляторов в батарее;

НК – никель-кадмиевые;

П – конструкция пластин – прессованные безламельные;

8 – емкость в ампер-часах.

В маркировке герметичных аккумуляторных батарей, например

10 НКГЦ – 1 Д;10 НКГ – 0,45буквы и цифры указывают:

10 – количество аккумуляторов в батарее;

НК – никель-кадмиевые;

Г – герметичные;

Ц – цилиндрический корпус аккумуляторов;

1; 0,45 – емкость в ампер-часах;

Д – длительный режим разряда (малым током).

Шелочные никель-кадмиевые аккумуляторы обладают следующими достоинствами:

• конструктивно прочны (особенно ламельные) имеют большой срок службы (до 1000 циклов);

• достаточно высокая надежность;

• относительно небольшой саморазряд;

• малая чувствительность к перезаряду (кроме герметичных);

• высокий КПД (отдача по емкости).

• работоспособность в широком диапазоне температур окружающего воздуха (от –20⁰до + 40⁰С) и внешнего давления;

• простота эксплуатации и хранения;

• относительная безвредность.

К недостаткам этих аккумуляторов можно отнести:

• достаточно большое внутреннее сопротивление, что не позволяет использовать никель-кадмиевые аккумуляторы для стартерного запуска двигателей;

• значительное изменение напряжения разряда(U_Р) в процессе разряда аккумулятора от значенияU_НРдо значенияU_КР.:

• :малое значение Э.Д.С. (Е=1,2 В);

• низкая удельная емкость (Q_V);

• относительно высокая стоимость.

Особенности устройства и эксплуатации

никель - железных аккумуляторов.

Никель - железные (НЖ) аккумуляторы открытого типа отличаются от никель-кадмиевых аккумуляторов открытого активной массой отрицательного электрода, в которой относительно дорогостоящий кадмий отсутствует. Поэтому никель - железные аккумуляторы являются самыми дешевыми по стоимости.

В качестве электролита никель-кадмиевых аккумуляторов также используется раствор едкого калия в дистиллированной воде с добавлением моногидрата лития (составной электролит). В зависимости от условий эксплуатации электролит используется плотность 1.19 – 2.21 г/см³ (при температуре окружающей среды от – 20⁰до +35⁰С) или плотностью 1.26 – 1.28 г/см³(при температуре окружающей среды ниже – 20⁰С).

Режимы заряда аналогичны режимам заряда никель-кадмиевых аккумуляторов открытого типа.

Щелочные никель - железные аккумуляторы обладают следующими достоинствами:

• достаточно большой срок службы (400 – 700 циклов);

• конструктивно прочны;

• сравнительно просты в эксплуатации и хранении;

• дешевы в производстве.

Недостаткаминикель - железных аккумуляторов являются:

• большое внутреннее сопротивление (что не позволяет использовать их для стартерного запуска двигателя);

• значительный саморазряд;

• плохая работоспособность при низких температурах;

• не допускают работы в буферном режиме.

Эти недостатки не позволяют широко использовать никель - железные аккумуляторы в устройствах электропитания военных установок связи.

Серебряно-цинковые аккумуляторы.

Устройство серебряно-цинковых аккумуляторов.

Конструктивное исполнение серебряно-цинковых аккумуляторов (СЦ) существенно отличается от обычных щелочных аккумуляторов.

В них положительные пластины изготавливаются из чистого серебра, а отрицательные представляют собой смесь порошка металлического цинка с окисью цинка. Положительные и отрицательные пластины изолированы друг от друга несколькими слоями гидратцеллюлозной пленки, хорошо пропускающий электролит, но задерживающей твердые частицы. Кроме того, положительные пластины находятся в специальных щелочестойких салфетках (рис.15).

а)

Рис. 15 Устройство серебряно-цинкового аккумулятора: а- внешний вид СЦД-12;б - устройство: 1-полюсные выводы; 2-отрицательные пластины; 3-пластмассовый корпус; 4-положительные пластины; 5-сепаратор из капроновой ткани.

Пакет из положительных и отрицательных электродов помещается в сосуд из полистирола, на крышке корпуса имеются отверстия: два – для борнов, одно – для пробки. На одной из торцевых стенок имеются две красные полосы: верхняя соответствует уровню электролита заряженного аккумулятора, нижняя – уровню электролита разряженного аккумулятора.

Электролит – калиевый (КОН) – химически чистый, плотностью 1.4 0.02 г/см³, поставляется вместе с аккумуляторами в герметичных емкостях из полистирола. Электродвижущая сила (ЭДС) свежезаряженного аккумулятора равна 1,82-1,86 в, при разряде она снижается до 1,55-1,6 в.

Промышленность России выпускает следующие типы серебрянно - - цинковых аккумуляторов:

• СЦК– аккумуляторы, рассчитанные на кратковременные режимы разряда (до 1 часа).

• СЦС– аккумуляторы, рассчитанные на средние разрядные токи

(до 5 часов).

• СЦД– аккумуляторы, предназначенные для длительных режимов при малых разрядных токах (10 – 20 часов).

• СЦМ– аккумуляторы для многократных циклов при средних и длительных режимах разряда.

• СЦВ– аккумуляторы для работы в буферном режиме.

В условном обозначении серебряно-цинковых аккумуляторов две первые буквы обозначают электрохимическую систему, третья характеризует конструктивную разновидность (режим разряда), число является условным обозначением типоразмера и, примерно, соответствует номинальной емкости. Например, условное обозначение аккумулятора СЦД – 12 расшифровывается так: серебряно – цинковый аккумулятор емкостью 12 а∙ч, предназначенный для 10 – 12 часовых режимов разряда.

Особенности эксплуатации серебряно - цинковых аккумуляторов.

Серебряно-цинковые аккумуляторы могут быть разряжены большими токами, соответствующими отдаче всей емкости аккумулятора за 3 – 5 минут. Так, например, аккумулятор СЦК – 25 может быть разряжен током 200 – 300 А. При больших токах длительность разряда ограничивается обычно не емкостью аккумулятора, а температурой его разогревания.

Характерной особенностью СЦ аккумуляторов является также и то, что их общая емкость мало зависит от режима разряда и при больших токах уменьшается незначительно. Разряд большими токами сопровождается лишь некоторым уменьшением величины отдаваемой энергии, обусловленным в основном некоторым снижением разрядного напряжения.

Срок службы серебряно – цинковых аккумуляторов зависит от их типа и режима эксплуатации. Для отечественных серебряно - цинковых аккумуляторов в характерных для них режимах гарантируется:

• для аккумуляторов типа СЦК– 10 циклов;

• для аккумуляторов типа СЦС– 25 циклов;

• для аккумуляторов типа СЦД – 30 – 50 циклов;

• для аккумуляторов типа СЦМ– 100 циклов.

При эксплуатации аккумуляторов необходимо также учитывать, что при высокой температуре происходит резкое возрастание саморазряда, поэтому необходимо предохранять аккумуляторы от нагревания. При низкой температуре работоспособность серебряно – цинковых аккумуляторов также уменьшается, т.е. уменьшается напряжение, разрядный ток и емкость. При температуре –30⁰ Си ниже аккумулятор не в состоянии разряжаться в интенсивном режиме без внешнего подогрева или предварительного кратковременного разогрева путем короткого замыкания. При–40⁰ С без подогрева серебряно – цинковый аккумулятор практически не работоспособен.

Таким образом, основными достоинствамисеребряно-цинковых аккумуляторов являются:

• высокие удельные характеристики (большая емкость при малых габаритах и массе аккумулятора: в 4 – 5 раз больше, чем в никель – кадмиевых аккумуляторах);

• высокая стабильность напряжения аккумулятора при разряде (Uр) до конца разряда;

• малое внутреннее сопротивление (тысячные доли Ома), что допускает разряд аккумулятора большими токами;

• относительная безвредность для окружающего личного состава и аппаратуры.

К недостаткам относятся:

• сложность приведения в действие;

• сложность в эксплуатации, чувствительность к перезарядам;

• неудовлетворительная работоспособность при низких температурах;

• небольшой срок службы (не более 100 циклов);

• высокая стоимость.

Общие сведения о серебряно-кадмиевых аккумуляторах

Недостатки серебряно-цинковых аккумуляторов – малые сроки службы и сохранность в залитом состоянии, вызвали попытки замены цинка другими металлами, в частности кадмием, который значительно превосходит цинк по эксплуатационным характеристикам. Активным веществом положительного электрода заряженного серебряно-цинкового аккумулятора служит окись серебра, а отрицательного электрода - -кадмий. В качестве электролита в этих аккумуляторах применяется раствор едкого калия плотностью 1,4г\см³. По устройству серебряно-кадмиевые аккумуляторы похожи на серебряно - цинковые и выпускаются прямоугольной и цилиндрической формы, в герметичном и открытом исполнении. Электродвижущая сила (ЭДС) свежезаряженного аккумулятора равна 1,4 в, при разряде она снижается до 1вольта. При низких температурах характеристики серебряно-кадмиевых аккумуляторов ухудшаются аналогично серебряно-цинковым аккумуляторам.

Удельные характеристики серебряно-кадмиевых аккумуляторов

сравнимы с удельными характеристиками серебряно-цинковых аккумуляторов, срок службы составляет 300-500 циклов, срок сохранности в залитом состоянии – не менее 1,5 лет.

Серебряно-кадмиевые аккумуляторы могут применяться в портативной аппаратуре вместо серебряно - цинковых там, где требуются высокие разрядные токи и длительный срок службы.

Общие сведения о никель-цинковых аккумуляторах

В последнее время ведутся работы по созданию никель-цинковых аккумуляторов (НЦ), предложенных в 1983 г. нашим соотечественником профессором Михайловым. Электрохимическая схема никель-цинкового аккумулятора представляет собой окись никеля – щелочь – цинк. Аккумулятор с такой электрохимической системой позволяет получить рабочее напряжение 1.65 В.

Конструкция никель-цинкового аккумулятора аналогична конструкции серебряно-цинкового аккумулятора. Электролитом является раствор едкого калия плотностью 1.3 г/см³. Время приведения в действие никель-цинкового аккумулятора составляет около 15 часов, причем производится только формовочный цикл. Напряжение конца заряда – 2.05 вольта на аккумулятор.

Никель-цинковые аккумуляторы относительно дешевы в производстве, обладают большим коэффициентом отдачи по емкости, их можно заряжать большими токами. Однако наряду с вышеуказанными достоинствами у никель-цинковых аккумуляторов большой саморазряд, неудовлетворительная работоспособность при низких температурах, отсутствие стабильности в работе и малый срок службы (120 – 200 циклов)

В настоящее время проблема создания никель-цинковых аккумуляторов в основном решена, но ввиду присущих им недостатков, они широкого практического применения не имеет.

Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторных батарей в буферном режиме.

Одним из важнейших элементов электропитающих устройств являются буферные батареи, включаемые параллельно с генераторами постоянного тока для уменьшений пульсаций напряжения и тока в цепи питания потребителя.

Потребитель постоянно получает энергию от источника тока (выпрямителя, генератора), параллельно которому подключены батареи. Источник не только питает потребителя, но и подзаряжает батарею, компенсируя внутренние потери и периодические разряды батареи. В случае аварии источника питания или снижения его напряжения, потребители могут питаться от буферных батарей до устранения неисправности или замены источника тока.

Для буферной работы выпускаются специальные аккумуляторные батареи таблеточной (5 НКТБ – 80) и ламельной (5 НКЛБ – 70) конструкции, а также стартерные никель - железные батареи 9 СНЖТ – 30 и 9 СНЖТ – 60, используются и другие щелочные батареи.

Работа аккумуляторов в буферном режиме может быть постоянной и периодической. На аккумуляторах поддерживается зарядное напряжение 1.5 – 1.6 вольта (на один аккумулятор). Следует учитывать, что при буферной работе, как и при обычном заряде, щелочные батареи выделяют газы, состав которых соответствует гремучему. Вместе с газом в воздух попадают мельчайшие частицы электролита, следовательно, в аппаратной, в которой размещены аккумуляторные батареи, работающие в буферном режиме, необходимо обеспечивать хорошую вентиляцию и соблюдать правила техники безопасности, установленные для зарядных станций.

3. Кислотные свинцовые аккумуляторы – 20 мин.

Классификация свинцовых кислотных аккумуляторов

Создание кислотных аккумуляторов относится ко второй половине XIX века. За свое длительное существование они претерпели много значительных изменений, в результате которых их эксплутационные характеристики стали значительно выше.

Обычно кислотно-свинцовые аккумуляторы называют кислотными. В основном они применяются для стартерного запуска двигателей внутреннего сгорания (стартерные), питания стационарных узлов связи (стационарные), в системах резервирования электропитания. Существует насколько типов кислотных аккумуляторов, различающихся по конструкции сосудов, сепараторов, электродов и по другим признакам

По назначению и применению различают следующие типы аккумуляторов:

• стационарные (типов С,СК,СН), для питания аппаратуры стационарных узлов связи;

• радиоанодные (РА) и радиоканальные (РН) – для питания аппаратуры связи в стационарных условиях;

• авиационные;

• стартерные (СТ), для запуска двигателей внутреннего сгорания и питания аппаратуры связи подвижных объектов. Стартерные аккумуляторные батареи находят широкое применение и на стационарных установках.

Кислотные аккумуляторные батареи обладают малым внутренним сопротивлением, что позволяет использовать их в режиме стартерного запуска двигателя (т.е. кратковременно выдерживают большой ток) и обладают относительно низкой стоимостью.

Устройство кислотного аккумулятора, его

технические характеристики

Кислотный аккумулятор состоит из следующих основных частей(рис 16):

• полублока положительных пластин, в котором основным элементом, участвующим в токообразующей реакции, является двуокись свинца;

• полублока отрицательных пластин, в котором материалом является губчатый свинец;

• электролита (водного раствора серной кислоты);

• сепараторов, предохраняющих пластины положительных и отрицательных электродов от короткого замыкания;

• аккумуляторного сосуда (бака) из некислотных материалов.

Пластины собираются в полублок с помощью мостика (баретки) с вводным штырем (борном). Отрицательные пластины механически более прочны и их на одну больше чем положительных. Полублоки изготавливают так, чтобы положительные пластины оказывались между отрицательными.

Сепараторы, разделяющие пластины изготавливаются из микропористого эбонита (мипора) или микропористой пластмассы (мипласта), стекловолокна.

Сепараторы из мипора применяются в комбинации со стекловолокном или самостоятельно. Комбинированные сепараторы лучше удерживают активную массу от оползания и способствуют увеличению срока службы аккумуляторов.

Корпус (сосуд) аккумуляторной батареи изготавливается моноблоком с тремя (для 6-ти вольтовой) и с шестью (для 12-ти вольтовой) отделениями. В каждом отделении (отсеке) размещается блок пластин в сборе, состоящих из полублока отрицательных и полублока положительных пластин. На дне отсеков имеются выступы, на которые опираются электродные пластины. Каждая секция закрывается своей крышкой, имеющей два вывода полюсных выводов (борнов) и отверстие с резьбой для заливки аккумулятора электролитом. Отверстие для заливки закрывается пробкой. В верхней части пробки имеется вентиляционное отверстие. Герметичность укупорки достигается заливкой крышек специальными кислостойкими мастиками.

Рис. 16 Устройство стартерной аккумуляторной батареи: 1-полюсный вывод; 2-крышка; 3-вентильная пробка; 4-межэлементное соединение; 5-пластмассовый корпус(сосуд); 6- призмы(выступы)корпуса 7-блок пластин в сборе; 8-полублоки в сборе; 9-отрицательные пластины; 10-сепараторы; 11-положительная пластина.

Стартерная аккумуляторная батарея состоит из отдельных аккумуляторов, расположенных в секциях (баках) моноблока. Токовые выводы аккумуляторов последовательно соединяются перемычками, отлитыми из свинца. На перемычках штампуется маркировка батарей. Емкость аккумулятора зависит от активной массы пластин, а следовательно от их количества и размеров, то есть от типа аккумулятора.

Кислотные аккумуляторы обладают следующими основными электрическими характеристиками:

• электродвижущая сила (ЭДС)…….......... 2.2 В

• номинальное напряжение (Up)……......... 2 В

• напряжение конца заряда (Uкз)……...... . 2.65-2.78 В

• номинальный зарядный ток……............ Q/10 А

• напряжение конца разряда (Uкр)……...... 1.7-1.75 В

• время нормального заряда (Tнз)…….... .. 10-20 ч

• время нормального разряда (Tнр)……..... 10-20 ч

• срок службы ……........................ 250 циклов

• внутреннее сопротивление (r₀)……....... 0.01-0.05 Ом

Маркировка кислотных аккумуляторов

Стационарные кислотные аккумуляторы имеют следующую маркировку: С-1, С-2, СК-3, СК-10 и.т.п. Буквы и цифры маркировки обозначают:

С – стеклянный корпус аккумулятора

К – допускается разряд большими токами (короткий разряд)

1,2,3 – индекс условной емкости. Чтобы получить истинную емкость, нужно индекс умножить на 36 А.Ч. Например, электрическая емкость Qаккумулятора С-3 имеет величину:Q= 3∙36 = 108 А.Ч.

Маркировка стартерных кислотных батарейвключает следующие обозначения:

• цифры, стоящие впереди обозначения указывают количество последовательно соединенных аккумуляторных батарей;

• буквы СТуказывают на назначение батареи (стартерная);

• буквы ТСТобозначают стартерные батареи для машин тяжелой службы (тракторные агрегаты и т.п);

• число после дефиса указывает номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах при 20-ти часовом режиме разряда;

• буквы после дефиса и числа в условном обозначении указывают:

 первая буква определяет материал, из которого сделан моноблок батареи (П – пластмасса асфальтопековая,

Э – эбонит,Т– термопласт;

 следующие буквы обозначают материал, из которого сделаны сепараторы (при этом одна буква обозначает, что сепараторы сделаны из одного материала): М– мипласт,С– стекловолокно,Р– мипор. Применение двойных сепараторов отмечается буквами:МС– мипласт и стекловолокно,РС– мипор и стекловолокно.

Например, условное обозначение 6СТ-75ЭМС указывает, что стартерная батарея (СТ), состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов (цифра 6 перед буквами СТ) номинальной емкостью 75 А.Ч,

в моноблоке из эбонита (Э), с сепараторами из мипласта и стекловолокна.

3. Заряд аккумуляторов.30 мин.

Электролит кислотных аккумуляторов.

Электролитом кислотных аккумуляторов служит раствор серной кислоты H₂SO₄.

В зависимости от температурных условий эксплуатации и технических условий, предъявляемых к аккумуляторам, применяются электролиты различной плотности.

Для приготовления электролита используется кислота, не имеющая примесей и поставляемая в концентрированном виде с плотностью 1.83-1.84 г/см³. Техническую серную кислоту использовать запрещается.

Процесс приготовления электролита сводится к вливанию концентрированной серной кислоты в дистиллированную воду. Вливать воду в кислоту категорически запрещается.

Электролит приготавливается в стойкой против действия серной кислоты посуде: керамической, эбонитовой, фаянсовой, свинцовой, соблюдая при этом особую осторожность и правила безопасности указанные в п.2.8. Применение железной, цинковой, медной или стеклянной посуды категорически воспрещается.

Техника безопасности при работе со щелочными аккумуляторами.

К работе с аккумуляторами допускаются лица, изучившие правила техники безопасности и сдавшие зачет.

Все работы со щелочью и аккумуляторами производится в специальной защитной одежде (устойчивой к щелочи), резиновых сапогах, прорезиненных фартуках, резиновых перчатках и очках. Твердая щелочь и электролит разъедают кожу, одежду, обувь.

При обращении со щелочью, приготовлении электролита и заливке аккумуляторных батарей необходимо соблюдать следующиеправила:

• при дроблении, разведении и разбавлении щелочи необходимо защищать глаза, кожу и одежду от попадания твердой щелочи и раствора;

• При составлении электролитов сначала налить в бак (сосуд) воду, а затем постепенно вливать (всыпать) щелочь. Лить воду в твердую или жидкую щелочь категорически запрещается;

• Для приготовления электролита использовать только щелочестойкие емкости. Использовать медную, оцинкованную, луженую алюминиевую, свинцовую и керамическую посуду запрещается;

• На всех сосудах со щелочью электролитом и нейтрализующим раствором должны быть четкие надписи;

• При всех операциях по проверке уровня и плотности электролита следует соблюдать осторожность и не проливать электролит;

• На рабочем месте аккумуляторщика всегда должны находиться сосуд с нейтрализующим веществом (2 – 3% растровом борной кислоты), чистая вода и бинт;

• При попадании электролита на кожу или одежду немедленно обработать поврежденный участок нейтрализующим раствором, а затем промыть большим количеством (струей) воды;

• Категорически запрещается хранение, прием пищи и питьевой воды в аккумуляторных помещениях.

Техника безопасности при заряде аккумуляторных батарей.

1)Помещение для заряда аккумуляторных батарей должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей 6 – 8 кратный обмен воздуха в час. Вентиляция должна включаться перед началом заряда батарей и отключаться не менее чем через 1.5 часа после его окончания. Обслуживание зарядных станций, выпрямителей, выпрямителей и аккумуляторов должно производиться подготовленным личным составом с квалифицированной группой по правилам и мерам безопасности не ниже III.

2) При осмотре аккумуляторных батарей во время обслуживания запрещается пользоваться открытым огнем (спичками, свечами, и т.п.) во избежание взрыва гремучего газа, скопившегося внутри аккумуляторов. Для осмотра разрешается пользоваться только электрическими переносными лампами безопасного напряжения 12 или 24 вольт.

3) Перед постановкой аккумуляторных батарей на заряд необходимо вывернуть пробки, чтобы не допустить скопления внутри аккумуляторов большого скопления гремучего газа. Аккумуляторные батареи, подготовленные к заряду, должны соединяться посредством плотно прилегающих зажимов или наконечников, обеспечивающих надежный электрический контакт и исключающий возможность искрения.

4) Заряжать аккумуляторные батареи необходимо на стеллажах или в специально оборудованных шкафах, оборудованных вытяжной вентиляцией, отсасывающей взрывоопасные газы.

5) Во время заряда нельзя наклоняться к батареям во избежание ожогов лица и глаз брызгами электролита.

6) Категорически запрещаетсяпроводить заряд кислотных и щелочных аккумуляторов в одном помещении.

7) Подсоединить и отсоединять аккумуляторные батареи при заряде разрешается только после отключения от зарядной сети.

8) В помещении для заряда аккумуляторных батарей запрещается курить и пользоваться открытым огнем. Категорически запрещается проверять состояние батарей коротким замыканием “на искру”.

9) Запрещается ремонт зарядного устройства, не отключив его предварительно от сети.

10) Помещение аккумуляторной должно быть всегда заперто. Допуск в помещение, порядок хранения и выдача ключей определяется инструкцией.

Электролиты никель-кадмиевых аккумуляторов. Подготовка аккумуляторов к заряду.

Электролитомназывается вещество с ионной проводимостью, обеспечивающее протекание электрохимических реакций на помещенных в нем электродах,

В качестве электролита никель-кадмиевых аккумуляторов используется раствор едкого калиявдистиллированной воде. В готовый раствор добавляется 20 г. моногидрата лития на 1 л. раствора. Такой электролит называетсясоставным. Добавка лития позволяет увеличить срок службы НК аккумуляторов в 2-3 раза, следовательно, применяя электролитКОНбез лития, установленный срок службы в циклах достичь невозможно.

Для приготовления электролита могут использоваться емкости (баки, ванны и т.д.) из щелочестойких материалов (например, железа, чугуна, полиэтилена).

Запрещаетсярастворять щелочь в оцинкованной, луженной, алюминиевой, медной, керамической посуде, применявшейся для приготовления или хранения электролита для кислотных аккумуляторов.

Для приготовления электролита из твердой составной щелочи в емкость наливается требуемое количество дистиллированной воды и небольшими порциями при перемешивании добавляется размельченная твердая щелочь (но не наоборот). Приготовленный раствор должен остыть (так как при смешивании щелочи с водой выделяется достаточно большое количество тепла), отстояться до полного осветления (6-10 часов). Осветленный раствор необходимо слить в чистую бутыль и использовать для залива в аккумуляторы.

В диапазоне низких температур (от –10⁰до –40⁰С) используется электролит плотностью 1.25 – 1.27 г/см³(зимний электролит), при температуре окружающего воздуха от +40⁰до – 15⁰С применяется электролит плотностью 1.19 – 1.21 г/см³(летний электролит).Плотность электролита измеряется ареометром (рис.12) - простым или сифонным. Более удобен сифонный ареометр.

а)

Рис 12 а) Обыкновенный ареометр; б) Сифонный ареометр.

При подготовке аккумуляторов к заряду необходимо:

• очистить аккумуляторы от пыли и грязи, оксидов и солей;

• залить (долить) электролит в аккумуляторы, откорректировать уровень электролита.

Заливка (доливка) готового электролита необходимой плотности обычно осуществляется резиновой грушей или через воронку с помощью кружки. Воронка должна быть стеклянной, фарфоровой или из щелочестойкой пластмассы. Залитые электролитом аккумуляторы ставятся на пропитку. Время пропитки различно для аккумуляторов различной конструкции и колеблется от 0,5 до 12 часов.

Уровень электролита в аккумуляторах должен быть выше уровня пластин на 3-5 мм. Обычно уровень электролита определяется с помощью стеклянной трубочки длинной около 200 мм и диаметром 4-5 мм, имеющей две риски на высоте 3-4 мм от одного из концов.

Погрузив трубочку в отверстие для заливания электролита до упора, необходимо зажать указательным пальцем верхний ее конец, затем трубочку приподнимают и по уровню электролита в ней определяют уровень электролита в аккумуляторе. Для доливания электролита или удаления его излишка обычно используют резиновую грушу (рис. 13 ).

Рис. 13 Измерение уровня электролита и корректировка уровня электролита в аккумуляторной батарее.

Заряд никель-кадмиевых аккумуляторов (батарей) открытого типа.

Для того, чтобы аккумулятор стал источником энергии, его необходимо зарядить. Заряд аккумуляторных батарей является операцией, от правильности и своевременности проведения которой зависят все основные характеристики батареи: разрядная емкость, наработка, работоспособность при различных температурных условиях, сохранность в заряженном состоянии.

Основным методом заряда щелочных аккумуляторных батарей, используемых в средствах связи, является заряд при постоянстве тока. Основным условием проведения такого заряда является поддержание постоянного значения тока заряда в течение времени, необходимого для сообщения аккумуляторной батарее требуемой емкости (обычно 120 – 150% номинального значения). Заряд производится от любого источника постоянного напряжения, для этого положительный вывод аккумулятора подключается к положительному полюсу источника постоянного тока, а отрицательный – к отрицательному полюсу источника тока (рис. 14).

Регулирование тока заряда может осуществляться автоматически или вручную изменением напряжения выпрямительного устройства или сопротивления реостата. Контроль тока заряда осуществляется с помощью амперметра.

Рис. 14. Схема подключения аккумуляторной батареи на заряд.

Совокупность условий, при которых должен производится заряд, называется режимом заряда. К таким условиям, прежде всего, относится:

• ток и время заряда;

• температурные условия;

• уровень и плотность электролита.

Заряд конкретных типов аккумуляторов и аккумуляторных батарей осуществляется в режимах, рекомендуемых заводскими инструкциями. Эти инструкции для каждого типа аккумуляторов предусматривают несколько режимов заряда. В ходе эксплуатации применяются присущие всем никель – кадмиевым аккумуляторам открытого типа следующие режимы заряда: нормальный, усиленный иускоренный.

а) Нормальный режимзаряда является основным режимом заряда. Заряд осуществляется током нормального заряда.

Iзн=Q/4(A). ГдеIзн– ток нормального режима заряда в амперах;Q– емкость аккумулятора (батареи) в ампер – часах. Время заряда –6 часов (t_зн- 6 часов)

Время заряда различно для разных типов аккумуляторов (батарей) и находится в пределах от 6 до 15 часов, при этом батарее сообщается 120 – 150% номинальной емкости. Можно заряжать аккумулятор (батарею) меньшим током, но, соответственно, увеличивая время заряда (Iз∙tз=1.5Q). Но уменьшать ток заряда более чем в 2 раза не рекомендуется, т.к. заряд малыми токами ухудшает работу щелочных никель – кадмиевых батарей.

б) Усиленный режим заряда.

Это периодический режим заряда, способствующий полному восстановлению активных веществ. Поэтому в ряде случаев такой заряд называют восстановительным. Заряд осуществляется в два этапа:

• первый этап– токомI_ЗУ=Q/4(A) в течение 6 часов;

• второй этап– токомI_ЗУ=Q/8(A) также в течение 6 часов

(где I_ЗУ - ток при усиленном режиме заряда)

При этом аккумулятору (батарее) сообщается 180 – 200%, а в ряде случаев до 250% номинальной емкости.

Усиленный заряд проводится в следующих случаях:

• при введении в эксплуатацию новых аккумуляторов (батарей);

• при постановке аккумуляторов (батарей) на хранение (хранение в заряженном состоянии допускается не более 6 месяцев);

• после 10 – 12 рабочих циклов (но не менее 1 раза в месяц при нерегулярной работе);

• после “глубоких” разрядов аккумулятора (батареи). Глубоким считается разряд, если напряжение на аккумуляторе падает менее 1 вольта;

• после форсированного заряда;

• после разряда аккумулятора (батареи) слабыми токами;

• после смены электролита (например, после замены летнего электролита на зимний и наоборот).

Основным недостатком усиленного заряда является его значительная длительность.

Перезаряды” улучшают работу щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов. Они увеличивают емкость и уменьшают саморазряд (при комнатной температуре). Но постоянное длительное применение усиленных зарядов приводит к снижению емкости аккумулятора при низких температурах.

в) Ускоренный (форсированный) режим заряда.

Этот режим заряда осуществляется при отсутствии времени на проведение нормального заряда. Осуществляются в два этапа:

• первый этап– током I_ЗФ=Q/2(A) в течение 2.5 часов;

• второй этап– током I_ЗФ=Q/4(A) в течение 2 часов;

(где I_ЗФ– ток при форсированном режиме заряда)

Форсированный режим заряда проводится при крайней необходимости. Номинальная емкость при этом не гарантируется. При первой возможности аккумулятор, подвергшийся форсированному заряду, необходимо подвергнуть усиленному режиму заряда.

В процессе любого вида заряда аккумуляторов (батарей) открытого типа может наблюдаться “кипение” электролита (обильное газовыделение). Этот процесс является нормальным, но не является свидетельством того, что заряд аккумулятора (батарей) произведен. Признаком окончания заряда необходимо считать время, в течение которого аккумулятор подвергался заряду (в зависимости от вида заряда )

Температура составного электролита при всех видах зарядов не должно превышать +45 С. в случае повышения температуры необходимо прервать заряд и дать электролиту остыть. Все заряды, как правило, производятся при вывернутых пробках.

Особенности заряда герметичных аккумуляторных

никель-кадмиевых батарей.

Особенности заряда герметичныхаккумуляторных батарей определяются тем, что для таких батарей опасными являются все режимы эксплуатации, которые могут сопровождаться интенсивным газообразованием внутри аккумулятора. В этом случае резко возрастает внутреннее давление в аккумуляторах, и, следовательно, возникает опасность их выхода из строя из-за разгерметизации корпуса иливзрыва.

К одним из таких режимов относятся все случаи, при которых зарядное напряжение на герметичном аккумуляторе может превышать предельно допустимое 1.5 В; в частности случаи:

• заряд токами, превышающими допустимые значения;

• перезаряд;

• заряд после длительного хранения;

• заряд при температурах, ниже допустимых для данного типа аккумулятора.

Кроме того, интенсивное внутреннее газообразование может наблюдаться при заряде герметичных аккумуляторов в условиях повышенных температур. Поэтому при заряде герметичных аккумуляторных батарей должны строго соблюдаться следующие правила:

• До начала заряда необходимо доразрядить батареи до напряжения из расчета 1 вольт на аккумулятор током нормального разряда для герметичных аккумуляторов Iрн=Q/10(A).

• Заряд производить только при температуре окружающей среды, указанной в инструкции по эксплуатации (как правило, температура не должна превышать +35⁰С; для отдельных аккумуляторов +50⁰С).

• Ток и время заряда не должны превышать установленных значений (как правило I=Q/10(A), время заряда – не более 15 часов), т.е. для герметичных аккумуляторов существует только один режим заряда.

Заряд кислотных аккумуляторов

Заряд кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей осуществляется от источников постоянного тока и ведется в режимах, рекомендуемых заводскими инструкциями по эксплуатации каждого типа аккумулятора.

В ходе эксплуатации применяются присущие аккумуляторам всех типов следующие виды зарядов:

• - первый (первичный) заряд;

• - нормальный заряд;

• - ускоренный заряд;

• - тренировочные (контрольно-тренировочные циклы).

Эти заряды различаются по величине тока и продолжительности, в зависимости от технологии пластин аккумуляторов, срока хранения и условий эксплуатации аккумуляторных батарей.

Во всех режимах заряд ведется до появления следующих признаков конца заряда:

• -интенсивность газовыделения - «кипение» аккумулятора;

• -постоянство на каждом из аккумуляторов (2.65-2.78 В у исправных аккумуляторов);

• -плотность электролита стала максимальной и не меняется в течение 2-3 часов.

Заряд считается законченным при наличии одновременно всех признаков в течение 2-3 часов.

Первичный заряд кислотных аккумуляторов

Первичный заряд проводится при вводе в эксплуатацию новых или находившихся на хранении аккумуляторов. Работоспособность кислотных аккумуляторов во многом зависит от режима и качества первого заряда, поэтому ему следует уделить особое внимание.

Первый заряд сухозаряженных аккумуляторов производится током Iз₁, указанным в инструкции по эксплуатации. Как правило, величина тока первого заряда составляет 0.1 от номинальной емкости (Iз₁=Q/10A). Для сухозаряженных батарей, хранившихся не более года, время зарядки может колебаться в пределах 5-8 часов, а для батарей хранившихся более одного года время заряда может быть значительно больше. Заряд производится до признаков конца заряда. Для не залитых электролитом батарей гарантийный срок установлен 3 года. Сухозаряженность батареи гарантируется в течение одного года со дня изготовления.

Нормальный режим заряда кислотных аккумуляторов

Это основной режим заряда аккумуляторов, которые находятся в эксплуатации или хранятся с электролитом.

Нормальный заряд производится обычно токами, равными 0.1 номинальной емкости (Iзн=Q/10A) или токами, указанными в инструкции по эксплуатации.

Аккумулятор (аккумуляторная батарея) нуждается в заряде если они разряжены более чем на 25% в зимнее время и более чем на 50% в летнее, а также, независимо от разряженности, один раз в три месяца.

Заряд ведется до появления признаков конца заряда в течение не менее

2 часов. Все аккумуляторы батареи должны иметь в конце заряда одинаковую плотность электролита с учетом температурной поправки климатической зоны. Если отклонение плотности в отдельных аккумуляторах превышает 0.05 г/см³производится коррекция плотности всех аккумуляторов доливкой дистиллированной воды, когда плотность выше нормальной или доливкой раствора серной кислоты, плотностью 1.40г/см³, когда плотность ниже нормальной. Коррекцию плотности можно производить только в конце заряда, когда плотность электролита больше не возрастает, а за счет кипения обеспечивается быстрое и полное перемешивание. После коррекции целесообразно продолжить заряд в течение 30 минут.

Ускоренный заряд кислотных аккумуляторов

Ускоренный заряд применяется при необходимости 100% заряда аккумуляторных батарей в сокращенное время и допускается в случае крайней необходимости. Это форсированный режим и он нежелателен в ходе эксплуатации аккумуляторов, особенно при приведении их в рабочее состояние.

Ускоренный заряд производится в 2 этапа:

-на первом этапезаряд производится током, выше нормального в 1.5 раза (Iз=0.15Q) до напряжения 2.4 вольт на каждом аккумуляторе батареи;

• -на втором этапезаряд ведется током Iз=0.7Q (или током, рекомендуемым по инструкции) до появления признаков конца заряда.

При проведении ускоренного заряда аккумулятора необходимо внимательно следить за температурой электролита.

Тренировочные (контрольно-тренировочные) циклы

Контрольно-тренировочные циклы проводятся для определения фактической емкости аккумуляторной батареи, исправления емкости отстающих батарей. Отстающими считаются аккумуляторы, у которых емкость электролита и напряжение меньше, чем у остальных аккумуляторов батареи.

При контрольно-тренировочном цикле производится:

• - полный предварительный заряд;

• - контрольный тренировочный заряд;

• - окончательный (полный) заряд. Заряд производится нормальным зарядным током (Iзн =Q/10A) до признаков окончания заряда, со соблюдением всех правил корректировки плотности.

Кислотные аккумуляторы обладают следующими достоинствами:

• - малое внутренние сопротивление, что позволяет использовать их в режиме стартерного запуска двигателя (т.е. аккумуляторы кратковременно выдерживают большой ток);

• - относительно низкая стоимость.

К недостаткам кислотных аккумуляторов относятся:

• - высокий саморазряд (0.5 – 0.6% от Qн в сутки при t=20⁰С);

• - возможность повышенной сульфитации пластин;

• - вредные выделения при заряде для обслуживающего персонала и техники;

• - сложность в уходе и хранении;

• - недостаточная механическая прочность;

• - небольшой срок службы.

Ввиду вышеперечисленных недостатков кислотные аккумуляторы для питания средств связи в войсках применяются весьма ограниченно, однако широко используются для стартерного запуска автомобилей.

Вывод по учебному вопросу:

Анализируя технические и эксплуатационные данные различных типов аккумуляторов с точки зрения требований, предъявляемых к военной аппаратуре связи и условиям их работы, можно сделать вывод, что наиболее приемлемыми для электропитания аппаратуры полевых средств связи на подвижных объектах являются щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы.

Вывод по занятию:

1.Все носимые средства связи являются маломощными потребителями и для них возможны только системы электропитания постоянного тока с использованием в качестве первичных источников тока аккумуляторов и гальванических батарей, наиболее приемлемыми из которых являются марганцево-цинковые гальванические элементы и щелочные никель - кадмиевые аккумуляторы. Кроме того, химические источники тока – аккумуляторы - широко используются и в качестве резервных источников электроэнергии для стационарных средств связи.

2. Командир подразделения связи должен уметь обеспечить бесперебойное электроснабжение средств связи в любых условиях

обстановки в целях обеспечения непрерывного управления командованию подчиненными подразделениями и частями.

Выполнить мероприятия вводной части.

Пояснить, дать под запись

Акцентировать внимание обучаемых на понимание места и значения аккумуляторов в классификации электропитающих устройств.

Дать под запись.

Привести пример широкого использования кислотных аккумуляторов в системах электропитания легковых и грузовых автомобилей.

Пояснить, дать под запись.

Устройство никель-кадмиевого аккумулятора пояснить, используя разрезной аккумулятор ТНЖ-250

Перечисляя типы щелочных аккумуляторов,

Устройство никель-кадмиевого аккумулятора пояснить, показать разрезной аккумулятор НК-45, обратить внимание на конструкцию ламели, (на примере ламели от аккумулятора ТНЖ-250) её надежность, которая в значительной степени определяет надежность аккумулятора ламельной конструкции в целом.

Продемонстрировать аккумулятор НКТБ-80(или АКБ 5НКТБ-80), обратить внимание на использование аккумуляторов этого типа в системе электропитания КШМ.

Дать под запись

Продемонстрировать аккумулятор НКП-32, пояснить.

Дать под запись

Дать под запись

Продемонстрировать разрезной аккумулятор НКГЦ-1Д, пояснить.

Акцентировать внимание обучаемых, что в маломощных радиостанциях последних поколений герметичные аккумуляторы находят самое широкое применение.

Продемонстрировать все типы герметичных аккумуляторов, имеющихся на ФВО ТГУ.

Пояснить, продемонстрировать образцы аккумуляторов

Пояснить, дать под запись.

Предложить аудитории раскрыть маркировку аккумуляторных батарей:

5 НКЛБ – 70;

10НК-45; 2НКП-32

Дать под запись

Акцентировать внимание на существенных достоинствах щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов

Обратить внимание на недопустимость применения щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов для стартерного запуска двигателей автомобилей, так как это приводит к выходу из строя аккумуляторов.

Устройство никель- - железного аккумулятора пояснить, используя разрезной аккумулятор ТНЖ-250

Достоинства и недостатки никель- железных аккумуляторов дать под запись

Продемонстрировать серебряно-цинковый аккумулятора

Пояснить маркировку на демонстрационном аккумуляторе.

Пояснить особенности эксплуатации(без записи в конспектах так как СЦ аккумуляторы используются в подразделениях крайне редко)

Достоинства и недостатки серебряно-цинковых аккумуляторов дать под запись

Пояснить, дать под запись основные положения (название, ЭДС, срок службы, применение)

Пояснить, дать под запись основные положения (название, ЭДС, срок службы, применение)

Пояснить, привести пример работы аккумуляторных батарей в КШМ, в системах электропитания радиостанций в классах: 402; 404; 406, 406а.

Дать под запись

Пояснить, дать под запись (использовать раздаточный материал)

Пояснить, дать под запись.

.

Пояснить, дать под запись основные положения.

Устройство кислотного аккумулятора пояснить, используя разрезной аккумулятор 6СТ-75 (или подобного аккумулятора).

Дать под запись

Пояснить, дать под запись, (использовать раздаточный материал) обратить внимание на обязательное и строгое выполнение мер безопасности при работе с аккумуляторами.

Пояснить, дать под запись

Дать под запись.

Дать под запись.

Представить вниманию обучаемых сифонный ареометр.

Показать

измерение уровня и плотности электролита в аккумуляторе открытого тип (например, в АКБ 5НКТБ-80)

Пояснить, дать под запись

Показать практически, используя аккумуляторные батареи 5НКТБ-80 и ВЗБ-0,75.

Пояснить, потребовать от обучаемых запись в конспектах основных положений (токи, время, этапы, когда используется) по режимам заряда:

-нормального;

-усиленного;

-ускоренного.

Обратить внимание, что систематические недозаряды, глубокие разряды, снижение уровня электролита ниже верхнего края пластин, повышенная плотность и температура электролита существенно сокращают срок службы аккумуляторов.

Акцентировать внимание обучаемых на недопустимость применения ускоренного режима заряда, пояснить, что разница во времени заряда «нормального» и ускоренного режимов заряда составляет всего 1,5 часа, при этом номинальная емкость не гарантируется и срок службы аккумулятора сокращается.

Пояснить, дать под запись основные положения, акцентировать внимание, что при нарушение правил заряда герметичных аккумуляторов возникает опасность их выхода из строя из-за разгерметизации корпуса или взрыва, особенно при завышенном токе и времени заряда.

Пояснить, дать под запись

Акцентировать внимание обучаемых на процессе приготовления электролита для кислотных аккумуляторов, пояснить, что при смешивании серной кислоты с водой происходит экзотермическая реакция, сопровождаемая выделением большого количества теплоты.

Поэтому, если вливать воду в кислоту, возможен эффект парообразования кислоты (или брызг), которые при попадании на человека вызывают травму (химический ожог).

Обратить внимание, что в отличие от щелочных аккумуляторных батарей, где окончание заряда определяется временем проведения заряда, в кислотных аккумуляторах окончание заряда определяется наличием трех признаков окончания заряда, независимо от времени проведения заряда.

Обратить внимание обучаемых, что основным видом заряда, применяемого в войсках, является нормальный режим заряда

С ускоренным режимом заряда и тренировочным циклом обучаемых ознакомить.

Обратить внимание, что на каждом автомобиле, БТР, БМП,. БРДМ, танке, применяется стартерная кислотная батарея ( или две)

Привести пример применения кислотных аккумуляторов в системе электропитания КШМ Р-145БМ

Сделать вывод по учебному вопросу.

Сделать вывод по занятию.