V.S.Lavrus. Batarejki i akkumulyatory
---------------------------------------------------------------
Tekst predostavil Redakcionno-analiticheskij centr "Nauka i Tehnika"
Seriya "Informacionnoe Izdanie", Vypusk 1
Batarejki i akkumulyatory
V.S. Lavrus
© Copyright "Nauka i Tehnika", 1995
© Copyright "Informacionnoe Izdanie", 1995
Iz-za slozhnostej konvertacii v HTML v tekste otsutstvuyut
illyustracii i tablicy. Polnye versii etih knizhek v formate PDF
s kartinkami tablicami i stilevym oformleniem mozhno najti
na sajte "Nauka i tehnika"
http://www.nit.kiev.ua
---------------------------------------------------------------
Seriya "Informacionnoe Izdanie", Vypusk 1
V knige izlozheny svedeniya o konstrukcii, principah
dejstviya i harakternyh osobennostyah himicheskih istochnikov toka
(batareek i akkumulyatorov).
Kak samomu vybrat' neobhodimye vam batarejki i
akkumulyatory, kak pravil'no ih zaryazhat' i vosstanavlivat', vy
uznaete iz etoj knigi.
Vvedenie
Glava 1. Gal'vanicheskie istochniki toka odnorazovogo
dejstviya
1.1. Tipy gal'vanicheskih elementov
1.2. Batarejki vedushchih firm mira
Glava 2. Akkumulyatory
2.1. Kislotnye akkumulyatory
2.1.1. Stacionarnye svincovye akkumulyatory
2.1.2. Avtomobil'nye akkumulyatory
2.1.3. Ustrojstva dlya zaryada akkumulyatorov
2.2. Germetichnye akkumulyatory
2.2.1. Akkumulyatory, tehnologiya "dryfit"
2.2.2. Germetichnye nikel'-kadmievye akkumulyatory
Spisok literatury
Anod -- polozhitel'nyj vyvod batarei.
Batareya -- dva ili bolee elementov, soedinennyh
posledovatel'no ili (i) parallel'no dlya obespecheniya nuzhnogo
napryazheniya i toka.
Vnutrennee soprotivlenie -- soprotivlenie toku cherez
element, izmerennoe v Omah. Inogda nazyvaetsya vnutrennim
impedansom.
Vyhod energii -- rashod emkosti, umnozhennyj na srednee
napryazhenie v techenie vremeni razryada batarej, vyrazhennyj v
Vatt-chasah (Vtch).
Emkost' -- kolichestvo elektricheskoj energii, kotoroe
batareya vydelyaet pri opredelennyh usloviyah razryada, vyrazhennoe
v amper-chasah (Ach) ili kulonah (1 Ach = 3600 Kl).
Zaryad -- elektricheskaya energiya, peredavaemaya elementu, s
cel'yu preobrazovaniya v zapasaemuyu himicheskuyu energiyu.
Katod -- otricatel'nyj vyvod batarei.
Kompensacionnyj podzaryad -- metod, pri kotorom dlya
privedeniya batarei v polnost'yu zaryazhennoe sostoyanie i
podderzhaniya ee v etom sostoyanii ispol'zuetsya postoyannyj tok.
Napryazhenie otsechki -- minimal'noe napryazhenie, pri kotorom
batareya sposobna otdavat' poleznuyu energiyu pri opredelennyh
usloviyah razryada.
Napryazhenie holostogo hoda -- napryazhenie na vneshnih zazhimah
batarei pri otsutstvii otbora toka.
Nominal'noe napryazhenie -- napryazhenie na polnost'yu
zaryazhennoj bataree pri ee razryade s ochen' nizkoj skorost'yu.
Plavayushchij zaryad -- metod podderzhaniya podzaryazhaemoj batarei
v polnost'yu zaryazhennom sostoyanii putem podachi vybrannogo
postoyannogo napryazheniya dlya kompensacii v nej razlichnyh poter'.
Plotnost' energii -- otnoshenie energii elementa k ego
masse ili ob®emu, vyrazhennoe v Vatt-chasah na edinicu massy ili
ob®ema.
Polyarizaciya -- padenie napryazheniya, vyzvannoe izmeneniyami
himicheskih kompozicij komponentov elementov (raznica mezhdu
napryazheniem holostogo hoda i napryazheniem v lyuboj moment
razryada).
Razryad -- potreblenie elektricheskoj energii ot elementa vo
vneshnyuyu cep'. Glubokij razryad -- eto sostoyanie, v kotorom
prakticheski vsya emkost' elementa izrashodovana. Neglubokij
razryad -- eto razryad, pri kotorom izrashodovana malaya chast'
polnoj emkosti.
Separator -- material, ispol'zuemyj dlya izolyacii
elektrodov drug ot druga. On inogda uderzhivaet elektrolit v
suhih elementah.
Srok hraneniya -- period vremeni, v techenie kotorogo,
element hranyashchijsya pri normal'nyh usloviyah (20oC), sohranyaet
90% pervonachal'noj emkosti.
Stabil'nost' -- odnorodnost' napryazheniya, pri kotorom
batareya otdaet energiyu v techenie polnogo rezhim razryada.
|lement -- bazovaya edinica, sposobnaya preobrazovyvat'
himicheskuyu energiyu v elektricheskuyu. On sostoit iz
polozhitel'nogo i otricatel'nogo elektrodov, pogruzhennyh v obshchij
elektrolit.
|lektrod -- provodyashchij material, sposobnyj pri reakcii s
elektrolitom proizvodit' nositelej toka.
|lektrolit -- material, provodyashchij nositelej zaryada v
elemente.
Cikl -- odna posledovatel'nost' zaryada i razryada elementa.
Anglijskie terminy
A battery -- batareya nakala
acid storage battery -- batareya kislotnyh (svincovyh)
akkumulyatorov
air battery -- vozdushno-metallicheskij element
alkaline battery -- (pervichnyj) shchelochnoj element
alkaline battery -- shchelochnoj margancevo-cinkovyj element
alkaline dry battery -- suhoj rtutno-cinkovyj element
alkaline dry battery -- suhoj shchelochnoj element
alkaline manganese battery -- shchelochnoj margancevo-cinkovyj
element
alkaline storage battery -- batareya shchelochnyh akkumulyatorov
alkaline storage battery -- shchelochnoj akkumulyator
anode battery -- anodnaya batareya
B battery -- anodnaya batareya
Bansen battery -- (azotno-kislotno-cinkovyj) element
Bunzena
bag-type battery -- stakanchikovyj (pervichnyj) element s
kukolkoj
balancing battery -- bufernaya batareya
battery -- batareya
bias battery -- element batarei smeshcheniya, element setochnoj
batarei
biasing battery -- batareya smeshcheniya, setochnaya batareya
bichromate battery -- (pervichnyj) element s dihromatnym
rastvorom
buffer battery -- bufernaya batareya
bypass battery -- bufernaya batareya
C battery -- batareya smeshcheniya, setochnaya batareya
Clark battery -- (rtutno-cinkovyj) element Klarka
cadmium normal battery -- (rtutno-kadmievyj) normal'nyj
element Vestona
cadmium-silver-oxide battery -- oksidno-kadmievyj
gal'vanicheskij element
carbon battery -- (pervichnyj) element s ugol'nym
elektrodom
carbon-zinc battery -- (suhoj) element s cinkovym anodom i
ugol'nym katodom
cell -- element, yachejka, gal'vanicheskij element (pervichnyj
element, akkumulyator ili toplivnyj element)
chemical battery -- batareya himicheskih istochnikov toka
chargeable battery -- perezaryazhaemyj element
cooper-zinc battery -- medno-cinkovyj element
counter (electromotive) battery -- protivodejstvuyushchij
element
Daniel battery -- (medno-cinkovyj) element Danielya
decomposition battery -- element s (pobochnoj) reakciej
elektroliticheskogo razlozheniya
dichromate battery -- (pervichnyj) element s dihromatnym
rastvorom
displacement battery -- element s (pobochnoj) reakciej
elektroliticheskogo zameshcheniya
divalent silver oxide battery -- element s oksidirovaniem
serebra do dvuhvalentnogo sostoyaniya
double-fluid battery -- dvuhzhidkostnyj element
drum storage -- batareya nikel'-cinkovyh akkumulyatorov
dry battery -- suhoj element
dry battery -- suhaya batareya
dry-charged battery -- batareya suhozaryazhennyh
akkumulyatorov
dry-charged battery -- suhozaryazhennyj akkumulyator
Edison battery -- nikel'-zheleznyj akkumulyator
electric battery -- gal'vanicheskaya batareya (batareya
pervichnyh elementov, akkumulyatorov ili toplivnyh elementov)
electric battery -- gal'vanicheskij element (pervichnyj
element), akkumulyator ili toplivnyj element
emergency batteries -- batarei akkumulyatorov avarijnogo
pitaniya
emergency battery -- batareya avarijnogo pitaniya
end batteries -- zapasnye akkumulyatornye batarei
Faradey battery -- yachejka Faradeya
Faure storage battery -- batareya akkumulyatorov s
pastirovannymi plastinami
filament battery -- batareya nakala
floating battery -- zapasnaya batareya akkumulyatorov
(vklyuchaemaya parallel'no osnovnoj bataree)
Grenet battery -- (dihromatno-cinkovyj) element Grene
galvanic battery -- elektrohimicheskaya yachejka v rezhime
gal'vanicheskogo elementa
grid battery -- setochnaya batareya, batareya smeshcheniya
grid-bias battery -- batareya smeshcheniya, setochnaya batareya
Lalande battery -- (shchelochnoj oksidmedno-cinkovyj) element
Lalanda
Leclanche battery -- (margancevo-cinkovyj) element
Leklanshe
lead (-acid) battery -- kislotnyj (svincovyj) akkumulyator
lead-acid (lead-storage) battery -- batareya svincovyh
(kislotnyh) akkumulyatorov
lead-calcium battery -- svincovo-kal'cievyj element
lead-dioxide primary battery -- pervichnyj element iz
dioksida svinca
line battery -- bufernaya batareya
lithium battery -- element s litievym anodom
lithium-iron sulfide secondary battery --
hloridzhelezno-litievyj akkumulyator
lithium-silver chromate battery --
hromatoserebryano-litievyj element
lithium-water battery -- vodno-litievyj element
long wet-stand life battery -- batareya akkumulyatorov s
dlitel'nym srokom hraneniya v zalitom sostoyanii
magnesium battery -- pervichnyj element s magnievym anodom
magnesium mercuric oxide battery --
magnievaya-oksid-rtutnaya batareya
magnesium-cuprous chloride battery --
hloridmedno-magnievyj element
magnesium-silver chloride battery --
hloridserebryano-magnievyj element
magnesium-water battery -- vodno-magnievyj element
mercury battery -- (suhoj) rtutno-cinkovyj element
mercury battery -- batareya (suhih) rtutno-cinkovyh
elementov
metal-air storage battery -- vozdushno-metallicheskij
akkumulyator
nicad (nickel-cadmium) battery -- batareya nikel'-kadmievyh
akkumulyatorov
nickel-cadmium battery -- nikel'-kadmievyj akkumulyator
nickel-iron battery -- nikel'-zheleznyj akkumulyator
nickel-iron battery -- batareya nikel'-zheleznyh
akkumulyatorov
Plante battery -- svincovyj (kislotnyj) akkumulyator s
polotnyanym separatorom
pilot battery -- kontrol'nyj akkumulyator batarei
plate battery -- anodnaya batareya
plug-in battery -- smennaya batareya
portable battery -- perenosnaya batareya
primary battery -- (pervichnyj) element
primary battery -- batareya (pervichnyh) elementov
quiet battery -- mikrofonnaya batareya
Ruben battery -- (suhoj) rtutno-cinkovyj element
rechargeable battery -- batareya akkumulyatorov
rechargeable battery -- batareya perezaryazhaemyh elementov
reserve battery -- gal'vanicheskij element rezervnoj
batarei
ringing battery -- vyzyvnaya (telefonnaya) batareya
sal-ammoniac battery -- (pervichnyj) element s rastvorami
solej ammoniya
saturated standard battery -- nasyshchennyj normal'nyj
element
sealed battery -- germetichnyj akkumulyator
sealed battery -- germetichnyj (pervichnyj) element
secondary battery -- batareya akkumulyatorov
signaling battery -- vyzyvnaya (telefonnaya) batareya
silver-cadmium storage battery -- batareya
serebryano-kadmievyh akkumulyatorov
silver-oxide battery -- (pervichnyj) element s serebryanym
katodom
silver-zinc primary battery -- serebryano-cinkovyj
pervichnyj element
silver-zinc storage battery -- batareya serebryano-cinkovyh
akkumulyatorov
solar battery -- solnechnaya batareya
standard Daniel battery -- (medno-cinkovyj) normal'nyj
element Danielya
standby battery -- batareya avarijnogo pitaniya
stationary battery -- stacionarnaya batareya akkumulyatorov
storage battery -- batareya akkumulyatorov
talking battery -- mikrofonnaya batareya
Voltaic battery -- element Vol'ta; element s
metallicheskimi elektrodami i zhidkim elektrolitom
Weston (standard) battery -- (rtutno-kadmievyj) normal'nyj
element Vestona
wet battery -- element s zhidkim elektrolitom
zinc-air battery -- batareya vozdushno-cinkovyh elementov
zinc-chlorine battery -- hlorno-cinkovyj akkumulyator
zinc-coper-oxide battery -- oksidmedno-cinkovyj element
zinc-iron battery -- zhelezocinkovyj element
zinc-manganese dioxide battery -- batareya
margancevo-cinkovyh elementov
zinc-mercury-oxide battery -- oksidrtutno-cinkovyj element
zinc-nickel battery -- batareya nikel'-cinkovyh
akkumulyatorov
zinc-silver-chloride primary battery --
hloridserebryano-cinkovyj pervichnyj element
Himicheskie istochniki toka (HIT) v techenii mnogih let
prochno voshli v nashu zhizn'. V bytu potrebitel' redko obrashchaet
vnimanie na otlichiya ispol'zuemyh HIT. Dlya nego eto batarejki i
akkumulyatory. Obychno oni ispol'zuyutsya v ustrojstvah takih, kak
karmannye fonari, igrushki, radiopriemniki ili avtomobili.
CHashche vsego, razlichayut batarejki i akkumulyatory po vneshnemu
vidu. No sushchestvuyut akkumulyatory, konstruktivno vypolnennye
takzhe kak i batarejki. Naprimer vneshnij vid akkumulyator KNG-1D
malo otlichaetsya ot klassicheskih pal'chikovyh batareek R6C. I
naoborot. Akkumulyatory i batarejki diskovoj konstrukcii vneshne
takzhe nerazlichimy. Naprimer akkumulyator D-0,55 i knopochnyj
rtutnyj element (batarejka) RC-82.
Dlya togo, chtoby razlichat' ih potrebitelyu neobhodimo
obrashchat' vnimanie na markirovku, nanesennuyu na korpus HIT.
Markirovki, nanosimye na korpusa batareek i akkumulyatorov
opisany v glave 1 i 2 na risunkah i v tablicah. |to neobhodimo
dlya pravil'nogo vybora pitayushchego elementa dlya vashego
ustrojstva.
Poyavlenie perenosnoj audio, video i drugoj bolee
energoemkoj apparatury potrebovalo uvelicheniya energoemkosti
HIT, ih nadezhnosti i dolgovechnosti.
V dannoj knige opisyvayutsya tehnicheskie harakteristiki i
sposoby vybora optimal'nogo HIT, sposoby zaryada,
vosstanovleniya, ekspluatacii i prodleniya sroka ispol'zovaniya
akkumulyatorov i batareek.
CHitatelyu sleduet obratit' vnimanie na predosterezheniya
otnositel'no bezopasnosti i utilizacii HIT.
V tom sluchae, kogda potreblyaemaya moshchnost' otnositel'no
velika (10Ach), ispol'zuyutsya akkumulyatory, v osnovnom kislotnye,
a takzhe nikel'-zheleznye i nikel'-kadmievye. Oni primenyayutsya v
portativnyh |VM (Laptop, Notebook, Palmtop), nosimyh sredstvah
svyazi, avarijnom osveshchenii i pr.
Avtomobil'nye akkumulyatory zanimayut osoboe mesto v knige.
Privodyatsya shemy ustrojstv dlya zaryadki i vosstanovleniya
akkumulyatorov, a takzhe opisyvayutsya novye, sozdannye po
tehnologii "dryfit", germetichnye akkumulyatory, ne trebuyushchie
uhoda v techenii 5...8 let ekspluatacii. Oni ne okazyvayut
vrednogo vozdejstviya na lyudej i apparaturu.
V poslednie gody takie akkumulyatory shiroko primenyayutsya v
rezervnyh istochnikah pitaniya |VM i elektromehanicheskih
sistemah, nakaplivayushchih energiyu dlya vozmozhnyh pikovyh nagruzok
i avarijnogo pitaniya elektroenergiej zhiznenno-vazhnyh sistem.
V nachale kazhdoj glavy priveden slovar' special'nyh
anglijskih terminov, kotorye ispol'zuyutsya v opisaniyah i pri
markirovke batareek i akkumulyatorov. V konce knigi nahoditsya
svodnyj otreznoj slovar' terminov.
Osnovnye harakteristiki HIT shirokogo spektra primeneniya,
predstavlyayushchih prakticheskij interes, privedeny v tablice V.1.
GALXVANICHESKIE ISTOCHNIKI TOKA ODNORAZOVOGO DEJSTVIYA
Gal'vanicheskie istochniki toka odnorazovogo dejstviya
predstavlyayut soboj unificirovannyj kontejner, v kotorom
nahodyatsya elektrolit, absorbiruemyj aktivnym materialom
separatora, i elektrody (anod i katod), poetomu oni nazyvayutsya
suhimi elementami. |tot termin ispol'zuetsya primenitel'no ko
vsem elementam, ne soderzhashchim zhidkogo elektrolita. K obychnym
suhim elementam otnosyatsya uglerodno-cinkovye elementy ili
elementy Leklanshe [1].
Suhie elementy primenyayutsya pri malyh tokah i preryvistyh
rezhimah raboty. Poetomu takie elementy shiroko ispol'zuyutsya v
telefonnyh apparatah, igrushkah, sistemah signalizacii i dr.
Poskol'ku spektr priborov, v kotoryh ispol'zuyutsya suhie
elementy, ves'ma shirok i, krome togo trebuetsya ih periodicheskaya
zamena, sushchestvuyut normy na ih gabarity [1]. Sleduet
podcherknut', chto gabarity elementov, privedennye v tablicah 1.1
i 1.2, vypuskaemye razlichnymi izgotovitelyami mogut neskol'ko
otlichat'sya v chasti raspolozheniya vyvodov i drugih osobennostej,
ogovorennyh v ih specifikaciyah.
V processe razryada napryazhenie suhih elementov padaet ot
nominal'nogo do napryazheniya otsechki (napryazhenie otsechki --
minimal'noe napryazhenie, pri kotorom batareya sposobna otdavat'
minimal'nuyu energiyu), t.e. obychno ot 1,2 V do 0,8 V/element v
zavisimosti ot osobennostej primeneniya. V sluchae razryada pri
podklyuchenii k elementu postoyannogo soprotivleniya posle
zamykaniya cepi napryazhenie na ego vyvodah rezko umen'shaetsya do
nekotoroj velichiny, neskol'ko men'shej ishodnogo napryazheniya.
Tok, protekayushchij pri etom, nazyvaetsya nachal'nym tokom razryada.
Funkcional'nye vozmozhnosti suhogo elementa zavisyat ot
potrebleniya toka, napryazheniya otsechki i uslovij razryada.
|ffektivnost' elementa povyshaetsya po mere umen'sheniya toka
razryada. Dlya suhih elementov nepreryvnyj razryad za vremya men'she
24ch mozhet byt' otnesen k kategorii razryada s vysokoj skorost'yu.
|lektricheskaya emkost' suhogo elementa ogovarivaetsya dlya
razryada cherez fiksirovannoe soprotivlenie pri zadannom konechnom
napryazhenii v chasah v zavisimosti ot nachal'nogo razryada i
predstavlyaetsya grafikom ili tablicej. Celesoobrazno
ispol'zovat' grafik ili tablicu izgotovitelya dlya konkretnoj
batarei. |to obuslovleno ne tol'ko neobhodimost'yu ucheta
osobennostej izdeliya, no i tem, chto kazhdyj izgotovitel' daet
svoi rekomendacii po nailuchshemu ispol'zovaniyu ego produkcii. V
tablice 1.3 i tablice 1.5 predstavleny tehnicheskie
harakteristiki gal'vanicheskih elementov, naibolee
rasprostranennyh v poslednee vremya na prilavkah nashih
magazinov.
Vnutrennee soprotivlenie batarei mozhet ogranichivat'
neobhodimyj tok, naprimer pri ispol'zovanii v fotovspyshke.
Nachal'nyj stabil'nyj tok, kotoryj mozhet kratkovremenno davat'
batareya, nazyvaetsya tokom vspyshki. V oboznachenii tipa elementa
prisutstvuyut bukvennye oboznacheniya, kotorym sootvetstvuyut toki
vspyshki i vnutrennee soprotivlenie elementa, izmerennye na
postoyannom i peremennom toke (tablica 1.4 [1]). Tok vspyshki i
vnutrennee soprotivlenie ves'ma slozhny dlya izmerenij, prichem
elementy mogut imet' dlitel'nyj srok hraneniya, no pri etom tok
vspyshki mozhet umen'shat'sya.
1.1. TIPY GALXVANICHESKIH |LEMENTOV
Ugol'no-cinkovye elementy
Ugol'no-cinkovye elementy (marganec-cinkovye) yavlyayutsya
samymi rasprostranennymi suhimi elementami. V ugol'no-cinkovyh
elementah ispol'zuetsya passivnyj (ugol'nyj) kollektor toka v
kontakte s anodom iz dvuokisi marganca (MnO2), elektrolit iz
hlorida ammoniya i katodom iz cinka. |lektrolit nahoditsya v
pastoobraznom sostoyanii ili propityvaet poristuyu diafragmu.
Takoj elektrolit malo podvizhen i ne rastekaetsya, poetomu
elementy nazyvayutsya suhimi.
Nominal'noe napryazhenie ugol'no-cinkovogo elementa
sostavlyaet 1,5 V.
Suhie elementy mogut imet' cilindricheskuyu, ris.1.1,
diskovuyu ris.1.2 i pryamougol'nuyu formu. Ustrojstvo
pryamougol'nyh elementov analogichno diskovym. Cinkovyj anod
vypolnen v vide cilindricheskogo stakana, odnovremenno
yavlyayushchimsya kontejnerom. Diskovye elementy sostoyat iz cinkovoj
plastiny, kartonnoj diafragmy, propitannoj rastvorom
elektrolita, i spressovannogo sloya polozhitel'nogo elektroda.
Diskovye elementy posledovatel'no soedinyayut drug s drugom,
poluchennuyu batareyu izoliruyut i upakovyvayut v futlyar.
Ugol'no-cinkovye elementy "vosstanavlivayutsya" v techenii
pereryva v rabote. |to yavlenie obuslovleno postepennym
vyravnivaniem lokal'nyh neodnorodnostej v kompozicii
elektrolita, voznikayushchih v processe razryada. V rezul'tate
periodicheskogo "otdyha" srok sluzhby elementa prodlevaetsya.
Na ris. 1.3 predstavlena trehmernaya diagramma,
pokazyvayushchaya uvelichenie prodolzhitel'nosti raboty D-elementa pri
ispol'zovanii preryvistogo rezhima raboty v sravnenii s
postoyannym. |to sleduet uchityvat' pri intensivnoj ekspluatacii
elementov (i ispol'zovat' neskol'ko komplektov dlya raboty s
tem, chtoby odin komplekt imel dostatochnyj period vremeni dlya
vosstanovleniya rabotosposobnosti. Naprimer, pri ekspluatacii
pleera ne rekomenduetsya ispol'zovat' odin komplekt batareek
bolee dvuo chasov podryad. Pri smene dvuh komplektov
prodolzhitel'nost' raboty elementov uvelichivaetsya v tri raza.
Dostoinstvom ugol'no-cinkovyh elementov yavlyaetsya ih
otnositel'no nizkaya stoimost'. K sushchestvennym nedostatkam
sleduet otnesti znachitel'noe snizhenie napryazheniya pri razryade,
nevysokuyu udel'nuyu moshchnost' (5...10 Vt/kg) i malyj srok
hraneniya.
Nizkie temperatury snizhayut effektivnost' ispol'zovaniya
gal'vanicheskih elementov, a vnutrennij razogrev batarei ego
povyshaet. Vliyanie temperatury na emkost' gal'vanicheskogo
elementa pokazana na ris. 1.4. Povyshenie temperatury vyzyvaet
himicheskuyu korroziyu cinkovogo elektroda vodoj, soderzhashchejsya v
elektrolite, i vysyhanie elektrolita. |ti faktory udaetsya
neskol'ko kompensirovat' vyderzhkoj batarei pri povyshennoj
temperature i vvedeniem vnutr' elementa, cherez predvaritel'no
prodelannoe otverstie, solevogo rastvora.
Kak i v ugol'no-cinkovyh, v shchelochnyh elementah
ispol'zuetsya anod iz MnO2 i cinkovyj katod s razdelennym
elektrolitom.
Otlichie shchelochnyh elementov ot ugol'no-cinkovyh zaklyuchaetsya
v primenenii shchelochnogo elektrolita, v sledstvii chego
gazovydelenie pri razryade fakticheski otsutstvuet, i ih mozhno
vypolnyat' germetichnymi, chto ochen' vazhno dlya celogo ryada ih
primenenij.
Napryazhenie shchelochnyh elementov primerno na 0,1 V men'she,
chem ugol'no-cinkovyh, pri odinakovyh usloviyah. Sledovatel'no
eti elementy vzaimozamenyaemy.
Napryazhenie elementov s shchelochnym elektrolitom izmenyaetsya
znachitel'no men'she, chem u elementov s solevym elektrolitom.
|lementy s shchelochnym elektrolitom takzhe imeyut bolee vysokie
udel'nuyu energiyu (65...90 Vtch/kg), udel'nuyu moshchnost' (100...150
kVtch/m3) i bolee dlitel'nyj srok hraneniya.
Zaryadka margancevo-cinkovyh elementov i batarej
Proizvoditsya asimmetrichnym peremennym tokom. Zaryazhat'
mozhno elementy s solevym ili shchelochnym elektrolitom lyuboj
koncentracii, no ne slishkom razryazhennye i ne imeyushchie
povrezhdenij cinkovyh elektrodov. V predelah sroka godnosti,
ustanovlennogo dlya dannogo tipa elementa ili batarei, mozhno
proizvodit' mnogokratnoe (6...8 raz) vosstanovlenie
rabotosposobnosti [2].
Zaryadka suhih batarej i elementov proizvodyatsya ot
special'nogo ustrojstva, pozvolyayushchego poluchit' zaryadnyj tok
neobhodimoj formy: pri sootnoshenii zaryadnoj i razryadnoj
sostavlyayushchej 10:1 i otnoshenii dlitel'nosti impul'sov etih
sostavlyayushchih 1:2. |to ustrojstvo pozvolyaet zaryazhat' batarejki
dlya chasov i aktivizirovat' starye malogabaritnye akkumulyatory.
Pri zaryadke batareek dlya chasov, zaryadnyj tok ne dolzhen
prevyshat' 2 mA. Vremya zaryada ne bolee 5 chasov. Shema takogo
ustrojstva dlya zaryadki batarej pokazana na ris. 1.5.
Zdes' zaryazhaemaya batareya vklyuchena cherez dve parallel'no
vklyuchennye cepochki diodov s rezistorami. Asimmetrichnyj tok
zaryada poluchaetsya v sledstvii razlichiya soprotivlenij
rezistorov. Okonchanie zaryada opredelyaetsya po prekrashcheniyu rosta
napryazheniya na bataree. Napryazhenie vtorichnoj obmotki
transformatora zaryadnogo ustrojstva vybiraetsya tak, chtoby
vyhodnoe napryazhenie prevyshalo nominal'noe napryazhenie elementa
na 50...60%.
Vremya zaryada batarej s pomoshch'yu opisannogo ustrojstva
dolzhno byt' poryadka 12...16 chasov. Zaryadnaya emkost' dolzhna byt'
primerno na 50% bol'she nominal'noj emkosti batarei.
Rtutnye elementy ochen' pohozhi na shchelochnye elementy. V nih
ispol'zuetsya oksid rtuti (HgO). Katod sostoit iz smesi poroshka
cinka i rtuti. Anod i katod razdeleny separatorom i diafragmoj,
propitannoj 40% rastvorom shchelochi.
|ti elementy imeyut dlitel'nye sroki hraneniya i bolee
vysokie emkosti (pri tom zhe ob®eme). Napryazhenie rtutnogo
elementa primerno na 0,15 V nizhe, chem u shchelochnogo.
Rtutnye elementy otlichayutsya vysokoj udel'noj energiej
(90...120 Vtch/kg, 300...400 kVtch/m3), stabil'nost'yu napryazheniya
i vysokoj mehanicheskoj prochnost'yu.
Dlya malogabaritnyh priborov sozdany modernizirovannye
elementy tipov RC-31S, RC-33S i RC-55US. Udel'naya energiya
elementov RC-31S i RC-55US -- 600 kVtch/m3, elementov RC-33S --
700 kVtch/m3. |lementy RC-31S i RC-33S primenyayutsya dlya pitaniya
ruchnyh chasov i drugoj apparatury. |lementy RC-55US
prednaznacheny dlya medicinskoj apparatury, v chastnosti dlya
vzhivlyaemyh medicinskih priborov.
|lementy RC-31S i RC-33S rabotayut 1,5 goda pri tokah
sootvetstvenno 10 i 18 mkA, a element RC-55US obespechivaet
rabotu vzhivlyaemyh medicinskih priborov v techenii 5 let. Kak
sleduet iz tablicy 1.6, nominal'naya emkost' etih elementov ne
sootvetstvuet ih oboznacheniyu.
Rtutnye elementy rabotosposobny v intervale temperatur ot
0 do +50oS, imeyutsya holodostojkie RC-83H i RC-85U i
teplostojkie elementy RC-82T i RC-84, kotorye sposobny rabotat'
pri temperature do +70oS. Imeyutsya modifikacii elementov, v
kotoryh vmesto cinkovogo poroshka (otricatel'nyj elektrod)
ispol'zuyutsya splavy indiya i titana.
Tak kak rtut' deficitna i toksichna, rtutnye elementy ne
sleduet vybrasyvat' posle ih polnogo ispol'zovaniya. Oni dolzhny
postupat' na vtorichnuyu pererabotku.
Serebryanye elementy
Oni imeyut "serebryanye" katody iz Ag2O i AgO. Napryazhenie u
nih na 0,2 V vyshe, chem u ugol'no-cinkovyh pri sopostavimyh
usloviyah [1].
V nih primenyayutsya litievye anody, organicheskij elektrolit
i katody iz razlichnyh materialov. Oni obladayut ochen' bol'shimi
srokami hraneniya, vysokimi plotnostyami energii i rabotosposobny
v shirokom intervale temperatur, poskol'ku ne soderzhat vody.
Tak kak litij obladaet naivysshim otricatel'nym potencialom
po otnosheniyu ko vsem metallam, litievye elementy
harakterizuyutsya naibol'shim nominal'nym napryazheniem pri
minimal'nyh gabaritah (ris. 1.6). Tehnicheskie harakteristiki
litievyh gal'vanicheskih elementov privedeny v tablice 1.7.
V kachestve rastvoritelej v takih elementah obychno
ispol'zuyutsya organicheskie soedineniya. Takzhe rastvoritelyami
mogut byt' neorganicheskie soedineniya, naprimer, SOCl2, kotorye
odnovremenno yavlyayutsya reaktivnymi veshchestvami.
Ionnaya provodimost' obespechivaetsya vvedeniem v
rastvoriteli solej, imeyushchih aniony bol'shih razmerov, naprimer:
LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Udel'naya elektricheskaya provodimost'
nevodnyh rastvorov elektrolitov na 1...2 poryadka nizhe
provodimosti vodnyh. Krome togo, katodnye processy v nih obychno
protekayut medlenno, poetomu v elementah s nevodnymi
elektrolitami plotnosti toka neveliki.
K nedostatkam litievyh elementov sleduet otnesti ih
otnositel'no vysokuyu stoimost', obuslovlennuyu vysokoj cenoj
litiya, osobymi trebovaniyami k ih proizvodstvu (neobhodimost'
inertnoj atmosfery, ochistka nevodnyh rastvoritelej). Sleduet
takzhe uchityvat', chto nekotorye litievye elementy pri ih
vskrytii vzryvoopasny.
Takie elementy obychno vypolnyayutsya v knopochnom ispolnenii s
napryazheniem 1,5 V i 3 V. Oni uspeshno obespechivayut pitaniem
shemy s potrebleniem poryadka 30 mkA v postoyannom ili 100 mkA v
preryvistom rezhimah. Litievye elementy shiroko primenyayutsya v
rezervnyh istochnikah pitaniya shem pamyati, izmeritel'nyh
priborah i prochih vysokotehnologichnyh sistemah.
1.2. BATAREJKI VEDUSHCHIH FIRM MIRA
V poslednie desyatiletiya vozros ob®em proizvodstva shchelochnyh
analogov elementov Leklanshe, v tom chisle vozdushno-cinkovyh (sm.
tablicu V1).
Tak, naprimer v Evrope proizvodstvo shchelochnyh
margancevo-cinkovyh elementov stalo razvivat'sya v 1980 g., a v
1983 g. ono dostiglo uzhe 15% obshchego vypuska [10].
Ispol'zovanie svobodnogo elektrolita ogranichivaet
vozmozhnosti primeneniya avtonomnyh i v osnovnom ispol'zuetsya v
stacionarnyh HIT. Poetomu mnogochislennye issledovaniya
napravleny na sozdanie tak nazyvaemyh suhih elementov, ili
elementov s zagushchennym elektrolitom, svobodnyh ot takih
elementov, kak rtut' i kadmij, kotorye predstavlyayut ser'eznuyu
opasnost' dlya zdorov'ya lyudej i okruzhayushchej sredy.
Takaya tendenciya yavlyaetsya sledstviem preimushchestv shchelochnyh
HIT v sravnenii s klassicheskimi solevymi elementami:
sushchestvennoe povyshenie razryadnyh plotnostej toka za schet
primeneniya pastirovannogo anoda;
povyshenie emkosti HIT za schet vozmozhnosti uvelicheniya
zakladki aktivnyh mass;
sozdanie vozdushno-cinkovyh kompozicij (elementy tipa 6F22)
za schet bol'shej aktivnosti sushchestvuyushchih katodnyh materialov v
reakcii elektrovosstanovleniya dikisloroda v shchelochnom
elektrolite [11].
Batarejki kompanii Duracell (SSHA)
Firma Duracell -- priznannyj lider v mire po proizvodstvu
shchelochnyh gal'vanicheskih istochnikov odnorazovogo dejstviya.
Istoriya firmy naschityvaet bolee 40 let.
Sama firma raspolozhena v Soedinennyh SHtatah Ameriki. V
Evrope ee zavody nahodyatsya v Bel'gii. Po mneniyu potrebitelej
kak u nas, tak i za rubezhom po populyarnosti, prodolzhitel'nosti
ispol'zovaniya i sootnosheniyu ceny i kachestva batarejki firmy
Duracell zanimayut vedushchee mesto.
Poyavlenie Duracell na rynke Ukrainy privleklo vnimanie
nashih potrebitelej.
Plotnosti razryadnogo toka v litievyh istochnikah ne veliki
(po sravneniyu s drugimi HIT), poryadka 1 mA/sm2 (sm. str.14).
Pri garantirovannom sroke hraneniya 10 let i razryade malym tokom
racional'no ispol'zovat' litievye elementy Duracell v
vysokotehnologichnyh sistemah.
Zapatentovannaya v SSHA tehnologiya EXRA-POWER s primeneniem
dvuokisi titana (TiO2) i drugih tehnologicheskih osobennostej
sposobstvuet povysheniyu moshchnosti i effektivnosti ispol'zovaniya
margancevo-cinkovyh HIT firmy Duracell.
Vnutri stal'nogo korpusa shchelochnyh elementov "Duracell"
raspolozhen cilindricheskij grafitovyj kollektor, v kotorom
nahoditsya pastoobraznyj elektrolit v kontakte s igol'chatym
katodom.
Garantirovannyj srok hraneniya elementov 5 let, i pri etom
-- emkost' elementa, ukazannaya na upakovke, garantiruetsya v
konce sroka hraneniya.
Tehnicheskie harakteristiki HIT firmy Duracell privedeny v
tablice 1.8.
Batarejki koncerna Varta (Germaniya)
Koncern Varta -- odin iz mirovyh liderov po proizvodstvu
HIT. 25 zavodov koncerna raspolozheny v bolee chem 100 stranah
mira i vypuskayut bolee 1000 naimenovanij akkumulyatorov i
batareek.
Osnovnye proizvodstvennye moshchnosti zanimaet Departament
stacionarnyh promyshlennyh akkumulyatorov. Odnako poryadka 600
naimenovanij gal'vanicheskih elementov ot batareek dlya chasov do
germetichnyh akkumulyatorov proizvodyatsya na zavodah koncerna
Departamentom pribornyh batarej v SSHA, Italii, YAponii, CHehii i
t.d., pri garantii neizmennogo kachestva vne zavisimosti ot
geograficheskogo raspolozheniya zavoda. V fotograficheskoj kamere
pervogo cheloveka, stupivshego na Lunu, byli ustanovleny
batarejki koncerna Varta.
Oni dostatochno horosho izvestny nashim potrebitelyam i
pol'zuyutsya ustojchivym sprosom.
Tehnicheskie harakteristiki HIT koncerna Varta s ukazaniem
otechestvennyh analogov privedeny v tablice 1.9.
Akkumulyatory yavlyayutsya himicheskimi istochnikami
elektricheskoj energii mnogorazovogo dejstviya. Oni sostoyat iz
dvuh elektrodov (polozhitel'nogo i otricatel'nogo), elektrolita
i korpusa. Nakoplenie energii v akkumulyatore proishodit pri
protekanii himicheskoj reakcii okisleniya-vosstanovleniya
elektrodov. Pri razryade akkumulyatora proishodyat obratnye
processy. Napryazhenie akkumulyatora -- eto raznost' potencialov
mezhdu polyusami akkumulyatora pri fiksirovannoj nagruzke.
Dlya polucheniya dostatochno bol'shih znachenij napryazhenij ili
zaryada otdel'nye akkumulyatory soedinyayutsya mezhdu soboj
posledovatel'no ili parallel'no v batarei. Sushchestvuet ryad
obshcheprinyatyh napryazhenij dlya akkumulyatornyh batarej: 2; 4; 6;
12; 24 V.
Kolichestvo akkumulyatorov, neobhodimoe dlya ukomplektovaniya
batarei pri posledovatel'nom soedinenii, opredelyaetsya po
formule:
N = Up / Ua, gde
N -- chislo akkumulyatornyh batarej,
Up -- napryazhenie pitaniya potrebitelya,
Ua -- napryazhenie odnogo polnost'yu zaryazhennogo
akkumulyatora.
Pod otdavaemoj emkost'yu sleduet ponimat' maksimal'noe
kolichestvo elektrichestva v kulonah (amper chasah) ( 1 Ach = 3600
Kl), kotoroe akkumulyator otdaet pri razryade do vybrannogo
konechnogo napryazheniya. V uslovnom oboznachenii tipa akkumulyatora
privoditsya nominal'naya emkost', t.e. emkost' pri normal'nyh
usloviyah razryada (pri razryade nominal'nym tokom i, obychno, pri
temperature 20oS).
Akkumulyatory sleduet vybirat' po sleduyushchim parametram:
koefficient otdachi -- eto otnoshenie kolichestva
elektrichestva v kulonah (Ach)* [3], otdannogo akkumulyatorom pri
polnom razryade, k kolichestvu elektrichestva, poluchennomu pri
zaryade;
koefficient poleznogo dejstviya akkumulyatora -- eto
otnoshenie kolichestva elektrichestva, Kl (Ach)*, kotoroe on otdaet
potrebitelyu, razryazhayas' do ustanovlennogo predela dlya
prodolzheniya normal'noj raboty poslednego, k kolichestvu,
poluchennomu im pri zaryade, Kl (Ach)*.
Znachenie koefficienta poleznogo dejstviya vsegda men'she
znacheniya koefficienta otdachi.
Pri parallel'nom soedinenii akkumulyatorov, t.e. pri
soedinenii mezhdu soboj polozhitel'nyh i otricatel'nyh polyusov
vseh elementov sootvetstvenno, mozhno sostavit' batareyu bol'shoj
emkosti s napryazheniem, ravnym nominal'nomu napryazheniyu odnogo
akkumulyatora i emkost'yu, ravnoj summe emkostej sostavlyayushchih ee
akkumulyatorov.
Dlya oblegcheniya vybora sootvetstvuyushchego potrebitelyu energii
akkumulyatora sravnim nekotorye harakteristiki.
Iz tabl. 2.1 [4] vidno, chto vesovaya udel'naya energiya
serebryano-cinkovyh akkumulyatorov v znachitel'no bol'shej stepeni
zavisit ot temperatury. Primerno tak zhe zavisit ot temperatury
ob®emnaya udel'naya energiya akkumulyatorov.
Ochen' vazhnoj harakteristikoj akkumulyatorov yavlyaetsya
orientirovochnaya otnositel'naya stoimost' 1 Vtch energii,
poluchennoj ot razlichnyh tipov akkumulyatorov odinakovoj emkosti.
Kak vidno iz tabl. 2.2 dorozhe vsego obhoditsya energiya,
poluchaemaya ot serebryano-cinkovyh i kadmievyh akkumulyatorov, i
deshevle ot svincovo-kislotnyh, prinyatyh v dannom sluchae za
edinicu.
Harakteristiki naibolee rasprostranennyh tipov
akkumulyatorov privedeny v tabl. 2.3 [1].
Pri vybore akkumulyatornoj batarei neobhodimo
sprognozirovat' rezhim raboty, harakter izmeneniya nagruzki,
diapazon izmeneniya sily toka i napryazheniya, temperaturu
okruzhayushchej sredy i dr.
Parametry naibolee rasprostranennyh tipov akkumulyatorov
privedeny v tabl. 2.4.
Ogranichimsya rassmotreniem sleduyushchih akkumulyatorov:
kislotnyh akkumulyatorov, vypolnennyh po tradicionnoj
tehnologii;
stacionarnyh svincovyh i privodnyh (avtomobil'nyh i
traktornyh);
germetichnyh neobsluzhivaemyh akkumulyatorov, germetichnyh
nikel'-kadmievyh i kislotnyh "dryfit" A400 i A500 (zheleobraznyj
elektrolit).
Oni udovletvoryayut lyubye trebovaniya po emkosti batarej ot
0,3 do 200 Ach.
2.1. KISLOTNYE AKKUMULYATORY
Akkumulyator sostoit iz polozhitel'nogo i otricatel'nogo
elektrodov, rastvora sernoj kisloty (27...39%-nyj rastvor) i
separatora, razdelyayushchego polozhitel'nye i otricatel'nye
plastiny.
Batarei sostoyat iz posledovatel'no soedinennyh mezhdu soboj
sekcij (akkumulyatorov). Nominal'noe napryazhenie kazhdogo
akkumulyatora sostavlyaet 2 V. Obychno batarei sostoyat iz treh
(obshchee napryazhenie batarei 6 V) i shesti akkumulyatorov (obshchee
napryazhenie batarei 12 V). Kolichestvo batarej v akkumulyatore
oboznachaetsya N.
Primenyayutsya dva tipa elektrodov: poverhnostnye i
pastirovannye. Poverhnostnyj elektrod sostoit iz svincovoj
plastiny, na poverhnosti kotoroj elektrohimicheskim sposobom
formiruetsya sloj aktivnoj massy. Pastirovannye elektrody
podrazdelyayutsya na reshetchatye (namaznye), korobchatye i
pancirnye.
V reshetchatyh (namaznyh) elektrodah aktivnaya massa
uderzhivaetsya v reshetke iz svincovo-sur'myanogo splava tolshchinoj
1...4 mm. V korobchatyh plastinah reshetki s aktivnoj massoj
zakryvayutsya s dvuh storon perforirovannymi svincovymi listami.
Pancirnye plastiny sostoyat iz svincovo-sur'myanyh shtyrej,
kotorye pomeshchayutsya vnutri plastmassovyh perforirovannyh trubok,
zapolnennyh aktivirovannoj massoj. Dlya otricatel'nyh elektrodov
ispol'zuyutsya namaznye i korobchatye plastiny, dlya polozhitel'nyh
-- poverhnostnye, namaznye i pancirnye. V kachestve separatorov
primenyayut mikroporistye plastiny iz vulkanizirovannogo kauchuka
(mipor), polivinilhlorida (miplast) i steklovolokna.
Svincovye akkumulyatory obychno soedinyayut v batareyu, kotoruyu
pomeshchayut v monoblok iz ebonita, termoplasta, polipropilena,
polistirola, polietilena, asfal'topekovoj kompozicii, keramiki
ili stekla.
Odnoj iz vazhnejshih harakteristik akkumulyatora yavlyaetsya
srok sluzhby ili resurs-narabotka (chislo ciklov). Uhudshenie
parametrov akkumulyatora i vyhod iz stroya obuslovleny v pervuyu
ochered' korroziej reshetki i opolzaniem aktivnoj massy
polozhitel'nogo elektroda. Srok sluzhby akkumulyatora opredelyaetsya
v pervuyu ochered' tipom polozhitel'nyh plastin i usloviyami
ekspluatacii.
Akkumulyatory i batarei imeyut uslovnoe bukvenno-cifrovoe
oboznachenie. Pervaya cifra (dlya otechestvennyh akkumulyatorov)
ukazyvaet chislo posledovatel'no soedinennyh akkumulyatorov. Tak
kak nominal'noe napryazhenie svincovogo akkumulyatora ravno dvum
vol'tam, to nominal'noe napryazhenie akkumulyatornoj batarei ravno
chislu posledovatel'no soedinennyh elementov, umnozhennomu na
dva.
Dlya nekotoryh akkumulyatorov ukazyvayutsya klimaticheskoe
ispolnenie i razmeshchenie. Naprimer, starternaya batareya iz shesti
akkumulyatorov emkost'yu 55 Ach v monobloke iz ebonita i s
separatorom iz steklovolokna imeet uslovnoe oboznachenie:
batareya 6ST-55|S, GOST 959.0-79.
Svincovye akkumulyatory imeyut vysokie razryadnye napryazheniya
(ris. 2.1) i udel'nuyu moshchnost' (do 100...150 Vt/kg) i
otnositel'no nedorogi. K osnovnym ih nedostatkam sleduet
otnesti nizkuyu udel'nuyu energiyu i otnositel'no malyj resurs.
Bukva posle pervoj cifry oboznachaet tip ili naznachenie
akkumulyatora ili batarei:
S stacionarnye
ST starternye
A aviacionnye
V vagonnye
Sovershenstvovanie svincovyh akkumulyatorov idet po puti
izyskaniya novyh splavov dlya reshetok (naprimer
svincovo-kal'cievyh), oblegchennyh i prochnyh materialov korpusov
(naprimer, na osnove sopolimera propilena i etilena), uluchsheniya
kachestva separatorov.
Nizhe rassmatrivayutsya germetichnye svincovye akkumulyatory,
kotorye ne trebuyut dolivki vody pri ekspluatacii, ne imeyut
gazovydeleniya i kislotnogo tumana. V poslednie gody voznikli
novye sfery primeneniya batarej. Rech' idet o rezervnyh
istochnikah pitaniya |VM i sistem, nakaplivayushchih energiyu dlya
vozmozhnyh pikovyh nagruzok.
2.1.1. STACIONARNYE SVINCOVYE AKKUMULYATORY
Prednaznacheny dlya ekspluatacii na postoyannom meste ili v
usloviyah, isklyuchayushchih peremeshchenie akkumulyatorov ili mashin, v
kotoryh oni ustanovleny. V bol'shinstve vypuskaemyh
akkumulyatorov (tipov S, SZ, SK i SK|) polozhitel'nymi
elektrodami sluzhat poverhnostnye plastiny, otricatel'nymi --
korobchatye plastiny. Korpusa stacionarnyh akkumulyatorov
izgotavlivayut iz stekla, ebonita i dereva (vylozhennogo iznutri
svincom).
Parametry stacionarnyh svincovyh akkumulyatorov privedeny v
tabl. 2.5.
Maksimal'nyj tok zaryada akkumulyatorov s N = 1 raven 9 A.
Emkosti i toki zaryada i razryada dlya batarej akkumulyatorov s
sootvetstvuyushchim N mozhno najti, peremnozhiv sootvetstvuyushchie
znacheniya, privedennye v tabl. 2.5, na N akkumulyatora.
Samorazryad akkumulyatorov ne bolee 23% pri hranenii v techenie 29
sutok. Udel'naya energiya stacionarnyh akkumulyatorov sostavlyaet
10...12 Vtch/kg. Garantijnyj srok hraneniya 1 god. Garantijnyj
srok sluzhby 4 goda, narabotka 200...1000 ciklov.
Stacionarnye akkumulyatory s poverhnostnymi plastinami
soderzhat otnositel'no bol'shuyu dolyu svinca po otnosheniyu k
aktivnoj masse. Bol'shinstvo iz nih ne imeet kryshek, poetomu
trebuyut chastoj zalivki vody i horosho ventiliruemogo pomeshcheniya.
Ukazannye nedostatki ustraneny v stacionarnyh
akkumulyatorah s namaznymi plastinami tipa SN. |ti akkumulyatory
sobirayutsya na zavodah i imeyut kryshki.
Bukvennye oboznacheniya akkumulyatora:
S stacionarnyj
dlitel'nyj razryad
K korotkij razryad
Z zakrytoe ispolnenie
| ebonit (material korpusa)
Na baze akkumulyatorov SN sozdany akkumulyatory SNU emkost'yu
ot 80 do 2240 Ach, obladayushchie povyshennoj mehanicheskoj
prochnost'yu. K stacionarnym takzhe otnosyatsya avtoblokirovochnye
svincovye akkumulyatory ABN-72-UHL2 i ABN-80-UHL2 (GOST
21728-76).
Akkumulyatory ABN primenyayutsya na zheleznyh dorogah dlya
pitaniya ustrojstv avtoblokirovki, signalizacii, telemehaniki i
svyazi v stacionarnyh usloviyah. Bukva N oznachaet namaznye
plastiny. Nominal'naya emkost' ukazana dlya rezhima 25-chasovogo
razryada. Emkost' pri 12-chasovom razryade sostavlyaet 85%, pri
5-chasovom razryade -- 70% nominal'noj. Oboznachenie UHL-2
ukazyvaet na klimaticheskoe ispolnenie i kategoriyu razmeshcheniya
[5].
2.1.2. AVTOMOBILXNYE AKKUMULYATORY
Avtomobil'nye akkumulyatory prednaznacheny dlya obespecheniya
raboty sistemy zazhiganiya v starternom rezhime i pri zapuske
dvigatelya vnutrennego sgoraniya, a takzhe sluzhat istochnikom
pitaniya apparatury, ustanovlennoj na transportnom sredstve.
Osnovnye parametry otechestvennyh avtomobil'nyh i traktornyh
starternyh batarej privedeny v tabl. 2.6.
Na ris. 2.2 pokazany shemy raspolozheniya vyvodov i
peremychek, tipy vyvodov i prisoedinitel'nye razmery.
V tabl. 2.7 privedeny parametry zarubezhnyh akkumulyatorov
firmy "Fiamm".
Garantijnyj srok hraneniya ne zalityh rastvorom elektrolita
batarej ustanovlen 3 goda, srok sluzhby 2 goda, narabotka
2500...3000 chasov. Batarei prednaznacheny dlya raboty pri
temperature ot -35o do +60oS. Udel'naya energiya starternyh
akkumulyatorov sostavlyaet 30...40 Vtch/kg.
|kspluataciya akkumulyatornyh batarej i uhod za nimi
Pri ekspluatacii na avtomashine akkumulyatornye batarei
razryazhayutsya i avtomaticheski dozaryazhayutsya. Kontrol' zaryada
osushchestvlyaetsya regulyatorom napryazheniya i rele obratnogo toka.
Pri ispravnom i horosho otregulirovannom regulyatore akkumulyatory
ograzhdeny ot nedozaryadov i perezaryadov, sokrashchayushchih ih
dolgovechnost'. Odnako pri etom trebuetsya periodicheskij kontrol'
raboty regulyatora i perevod ego na rezhim, sootvetstvuyushchij
temperaturnym i klimaticheskim usloviyam.
Pri povrezhdenii mastiki, germetiziruyushchej korpus
akkumulyatora, batareyu sleduet razryadit' i vylit' elektrolit,
dlya predotvrashcheniya vzryva gremuchej smesi. Zatem produt' szhatym
vozduhom, proteret' i tol'ko posle etogo pristupit' k
oplavleniyu mastiki.
Sleduet provodit' ne rezhe odnogo raza v dve nedeli:
ochishchat' batareyu ot pyli i gryazi, protirat' chistoj vetosh'yu,
smochennoj v 10%-nom rastvore nashatyrnogo spirta, uglekislogo
natriya ili kal'cinirovannoj sody, mesta, oblitye elektrolitom.
proveryat' kreplenie batarei v gnezde, plotnost' kontaktov
na vyvodah, otsutstvie natyazheniya provodov;
ochishchennye nakonechniki provodov i vyvodov batarej smazat'
tehnicheskim vazelinom;
prochishchat' ventilyacionnye otverstiya v probkah i kryshkah;
proveryat' uroven' elektrolita i dolivat' distillirovannoj
vodoj do normy. Dolivka elektrolitom ne dopustima za
isklyucheniem sluchaev vypleskivaniya ego iz batarei. Plotnost'
dolivaemogo pri etom elektrolita dolzhna sootvetstvovat'
plotnosti elektrolita v akkumulyatore.
Kontrol' raboty regulyatora
Provoditsya pri tehnicheskom obsluzhivanii avtomashin. Pri
etom sleduet priderzhivat'sya rekomendacij, privedennyh v tabl.
2.8. i instrukcii po ekspluatacii.
Proverka i regulirovka regulyatora dolzhna proizvodit'sya v
sluchayah, esli reguliruemoe napryazhenie imeet znachenie bolee 15,5
V ili ne sootvetstvuet ukazannomu v instrukcii po ekspluatacii
mashiny.
Pri regulirovke sleduet primenyat' vol'tmetr klassa ne huzhe
1,5. Pri regulirovke rele obratnogo toka sleduet
rukovodstvovat'sya ukazaniyami instrukcii po ekspluatacii
avtomashiny i dannymi tabl. 2.9.
Batareyu, razryazhennuyu bolee chem na 25% zimoj i bolee chem na
50% letom sleduet snyat' s avtomashiny i postavit' na zaryad.
|lektrolit
V kachestve elektrolita dlya avtomobil'nyh akkumulyatornyh
batarej primenyayut rastvor sernoj kisloty v distillirovannoj
vode. Pri otsutstvii standartnoj dopuskaetsya primenenie
dozhdevoj vody i talogo snega sobrannyh ne s zheleznyh krysh i ne
soderzhavshihsya v zheleznyh sosudah.
Dlya razlichnyh klimaticheskih i temperaturnyh uslovij, v
kotoryh bataree predstoit nahodit'sya v ekspluatacii,
primenyaetsya elektrolit razlichnoj plotnosti. Rekomenduemaya
plotnost' elektrolita dlya razlichnyh klimaticheskih rajonov
privedena v tabl. 2.10.
Dlya prigotovleniya elektrolita primenyaetsya chistaya
kislotostojkaya plastmassovaya, keramicheskaya, fayansovaya posuda, v
kotoruyu snachala nalivaetsya voda, a zatem postepenno kislota pri
nepreryvnom peremeshivanii kislotostojkoj palochkoj. Obratnyj
poryadok zalivki ne dopuskaetsya.
Orientirovochnoe kolichestvo elektrolita, neobhodimoe dlya
zalivki akkumulyatornyh batarej, privedeno v tablicah vmeste s
ih tehnicheskimi harakteristikami. Dlya polucheniya elektrolita
nuzhnoj plotnosti rekomenduetsya pol'zovat'sya tabl. 2.11.
Plotnost' elektrolita v osnovnom zavisit ot koncentracii
rastvora sernoj kisloty: chem bol'she koncentraciya rastvora, tem
bol'she plotnost' elektrolita. Odnako ona takzhe zavisit i ot
temperatury rastvora: chem vyshe temperatura, tem nizhe plotnost'.
Temperaturnye popravki k pokazaniyu areometra dlya
privedeniya plotnosti elektrolita k temperature 15o, 20o i 30oC
privedeny v tabl. 2.12. Znak "+" ili "--" oznachaet pribavit'
ili vychest' popravku ot pokazanij areometra.
Dlya opredeleniya stepeni razryazhennosti v lyuboj moment
prinimaetsya normativnaya plotnost' elektrolita 1,29 g/sm3, t.e.
plotnost', priobretennaya posle polnogo pervogo zaryada.
Dlya uravnivaniya plotnosti elektrolita, t.e. dovedeniya ee
do plotnosti, ravnoj plotnosti v nachale ekspluatacii, sleduet
izmerit' fakticheskuyu plotnost' i temperaturu. Zatem sravnivayut
privedennuyu (k plotnosti pri 20oS) plotnost' i rekomenduemuyu
(tabl. 2.11). Esli privedennaya plotnost' okazhetsya nizhe normy,
to dolivayut kislotu ili elektrolit povyshennoj plotnosti, esli
zhe vyshe -- dolivayut distillirovannuyu vodu. Dlya togo, chtoby pri
etom ne prevysit' uroven', iz akkumulyatora neobhodimo
predvaritel'no otobrat' chast' elektrolita.
Uravnivanie mozhno provodit' tol'ko v polnost'yu zaryazhennom
akkumulyatore, kogda elektrolit imeet plotnost', ne iskazhennuyu
nedozaryazhennost'yu poslednego, i kogda eshche prodolzhaetsya kipenie,
kotoroe sodejstvuet bystromu peremeshivaniyu. V protivnom sluchae
sleduet prodolzhat' zaryad posle dolivki v techenie 30 minut dlya
dostizheniya luchshego peremeshivaniya i zatem cherez 30 minut
izmerit' plotnost' i temperaturu, chtoby snova opredelit'
privedennuyu plotnost'. Dovodka plotnosti do normy obychno ne
poluchaetsya s pervogo raza, togda ee sleduet povtorit'.
Promezhutki mezhdu priemami dovodki dolzhny byt' ne menee 30...40
minut.
Vvod v dejstvie suhozaryazhennyh (novyh) akkumulyatornyh
batarej
Vvod v dejstvie akkumulyatora sleduet nachinat' s zalivki
akkumulyatorov, kotoruyu rekomenduetsya proizvodit' sleduyushchim
obrazom.
|lektrolit, prigotovlennyj soglasno trebovaniyam, mozhno
zalivat' v akkumulyatory pri uslovii, esli ego temperatura ne
vyshe 25oS v holodnoj i umerennoj klimaticheskih zonah i ne vyshe
30oS v zharkoj i vlazhnoj zonah. Ne rekomenduetsya zalivat'
akkumulyatory elektrolitom temperaturoj nizhe 15oS.
Zalivku akkumulyatorov rekomenduetsya proizvodit' sleduyushchim
obrazom.
Esli ventilyacionnye otverstiya raspolozheny v probkah, to ih
neobhodimo vyvernut' i snyat' s nih germetiziruyushchuyu plenku ili
srezat' vystup i proverit', vskrylis' li ventilyacionnye
otverstiya.
Esli probki bez germetiziruyushchej plenki ili vystupa,
sleduet vynut' raspolozhennye pod nimi germetiziruyushchie diski i
vybrosit' ih.
Zalivku sleduet proizvodit' nebol'shoj struej do teh por,
poka zerkalo elektrolita ne kosnetsya nizhnego konca tubusa
gorloviny ili na 10...15 mm vyshe predohranitel'nogo shchitka.
Uroven' elektrolita nad predohranitel'nym shchitkom mozhno izmerit'
steklyannoj trubochkoj.
Esli v kryshke batarei imeyutsya ventilyacionnye shtucera dlya
avtomaticheskoj regulirovki urovnya elektrolita, neobhodimo
osvobodit' otverstiya v shtucerah ot germetiziruyushchih detalej
(sterzhni, kolpachki i dr.). Poslednie sleduet vybrosit'. Zatem
neobhodimo otvernut' probki i nadet' ih na shtucera. Zalivku
sleduet proizvodit' nebol'shoj struej do verhnego sreza
gorloviny.
V sluchae prolivaniya elektrolita neobhodimo sobrat' ego
vetosh'yu i proteret' oblitye mesta (nejtralizovat') 10%
rastvorom nashatyrnogo spirta.
Posle zalivki probki so shtucerov nado snyat', i uroven'
avtomaticheski snizitsya do normy. Neobhodimoe kolichestvo
elektrolita dlya zalivki batarej ukazano v tablicah ih
tehnicheskih harakteristik.
Kak pravilo, ne ranee, chem cherez 20 minut i ne pozzhe, chem
cherez dva chasa posle zalivki, nuzhno izmerit' plotnost'
elektrolita. Esli plotnost' elektrolita v akkumulyatore nizhe
plotnosti zalivavshegosya bolee chem na 0,03 g/sm3, takuyu batareyu
pered ustanovkoj na avtomashinu sleduet zaryadit'.
Esli batareya hranilas' ne bolee odnogo goda i process
podgotovki ee k vvodu v ekspluataciyu proishodil pri temperature
ne nizhe 15oS, dopuskaetsya ustanovka ee na avtomashinu bez
proverki plotnosti elektrolita posle 20 min propitki. Batareyu,
vvedennuyu v ekspluataciyu, sleduet otkorrektirovat' spustya
neskol'ko dnej.
2.1.3. USTROJSTVA DLYA ZARYADA AKKUMULYATOROV
Zaryad akkumulyatora proishodit, esli k nemu prilozhen
potencial, prevyshayushchij ego napryazhenie. Tok zaryada akkumulyatora
proporcionalen raznosti prilozhennogo napryazheniya i napryazheniya
holostogo hoda.
Skorost' zaryada akkumulyatora mozhet byt' opredelena v
terminah emkosti. Esli emkost' akkumulyatora S zaryazhaetsya za
vremya t, to skorost' zaryada opredelyaetsya otnosheniem S/t.
Akkumulyator emkost'yu 100 Ach pri razryade so skorost'yu S/5
polnost'yu razryaditsya za 5 chasov, pri etom tok razryada sostavit
100/5, ili 20 A. Esli akkumulyator zaryazhaetsya so skorost'yu C/10,
to tok ego zaryada budet raven 100/10, ili 10 A. Skorost' zaryada
mozhno ocenit' v dlitel'nostyah cikla. Tak, esli akkumulyator
zaryazhaetsya za 5 chasov, to govoryat, chto on imeet cikl 5 chasov.
V zavisimosti ot oblasti primeneniya akkumulyatory mozhno
zaryazhat' razlichnymi sposobami. Pri bystrom zaryade trebuetsya ot
4 do 6 chasov, v to vremya kak prodolzhitel'nost' razryada v
shtatnom rezhime var'iruetsya ot 10 do 15 chasov. Pri ciklicheskom
zaryade trebuetsya postoyannoe napryazhenie ili postoyannyj tok
zaryada. Inogda ispol'zuetsya plavayushchij zaryad (plavayushchij zaryad --
metod podderzhaniya podzaryazhaemoj batarei pri polnom zaryade putem
podachi vybrannogo postoyannogo napryazheniya dlya kompensacii v nej
razlichnyh poter'), vo vremya kotorogo nagruzka i akkumulyator
vklyuchayutsya parallel'no, ili kompensacionnyj podzaryad
(kompensacionnyj podzaryad -- metod, pri kotorom dlya privedeniya
batarei v polnost'yu zaryazhennoe sostoyanie i podderzhaniya ee v
etom sostoyanii ispol'zuetsya postoyannyj tok zaryada), kogda
moshchnost' postoyannogo toka podaetsya v nagruzku, v to vremya kak
cep' zaryada akkumulyatora s nagruzkoj ne soedinena.
Na praktike chashche vsego ispol'zuetsya bystryj zaryad
akkumulyatora (do 90% emkosti) s posleduyushchim avtomaticheskim
pereklyucheniem na men'shuyu skorost' zaryada (do polnoj emkosti).
Dlya malomoshchnyh akkumulyatorov i zaryada pri postoyannom
napryazhenii mozhno ispol'zovat' ustrojstvo [1], pokazannoe na
ris. 2.3. Dlya podderzhaniya postoyannogo vyhodnogo napryazheniya,
znachenie kotorogo ustanavlivaetsya rezistorom R2, primenyaetsya
trehvyvodnoj integral'nyj stabilizator napryazheniya, naprimer
KR142EN5A.
Dlya rascheta shemy sleduet pol'zovat'sya vyrazheniem:
U0 = Uop (1 + R1/R2) + IustR2, gde
U0 -- napryazhenie ravnoe raznosti maksimal'nogo napryazheniya
na zaryazhennom akkumulyatore i vyhodnogo napryazheniya ispol'zuemogo
integral'nogo stabilizatora napryazheniya;
Uop -- vyhodnoe napryazhenie ispol'zuemogo integral'nogo
stabilizatora napryazheniya;
Iust -- tok vnutrennego stabilizatora ispol'zuemoj
integral'noj mikroshemy [6].
Vozmozhno ispol'zovanie v kachestve rezistora R2 peremennogo
rezistora, no s obyazatel'nym shuntirovaniem postoyannym
rezistorom (dlya blokirovaniya drebezga dvizhka rezistora) t.o.,
chtoby ih summarnoe soprotivlenie ravnyalos' raschetnomu. S ego
pomoshch'yu podderzhivaetsya neobhodimoe vyhodnoe napryazhenie i
odnovremenno osushchestvlyaetsya zashchita shemy ot toka korotkogo
zamykaniya.
Zaryadnoe ustrojstvo s istochnikom toka i avtomaticheskim
ogranicheniem napryazheniya pokazano na ris. 2.4 [6]. |to
ustrojstvo podderzhivaet postoyannyj tok zaryada i otklyuchaet
akkumulyator ot zaryadnogo ustrojstva po dostizhenii
ustanovlennogo napryazheniya zaryada. Zdes' istochnik toka vypolnen
na tranzistore VT2 i svetodiode VD1, kotoryj vypolnyaet funkciyu
indikatora (napryazhenie emitter-baza tranzistora VT2, zadayushchee
tok istochnika toka, opredelyaetsya padeniem napryazheniya na
svetodiode). Tranzistor VT1 ogranichivaet napryazhenie na
nagruzke, zakryvaya protekanie toka cherez svetodiod VD1 po
dostizhenii napryazheniya zaryada akkumulyatora, kotoroe
ustanavlivaetsya podborom rezistora R1. Pri nominalah, ukazannyh
na sheme, napryazhenie zaryada akkumulyatora 12 V pri maksimal'nom
toke poryadka 100 mA. Svetodiod pokazyvaet stepen' zaryada
akkumulyatora. Pri polnost'yu zaryazhennom akkumulyatore on gasnet.
Takie zaryadnye ustrojstva ne trebuyut priborov izmereniya
toka i napryazheniya, kontrolya okonchaniya zaryada i v konce zaryada
avtomaticheski umen'shayut tok, soobshchaya akkumulyatoru maksimal'no
vozmozhnyj zaryad. Pri neobhodimosti zaryazhat' akkumulyatornye
batarei bol'shoj emkosti (naprimer avtomobil'nye) tok zaryada
netrudno uvelichit' do 5 A. V etom sluchae tranzistor VT2
neobhodimo zamenit' sostavnym tranzistorom ris. 2.5, snabdiv
poslednij iz nih teplootvodom.
Vosstanovlenie passivirovannyh akkumulyatornyh batarej
V rezul'tate nepravil'noj ekspluatacii akkumulyatornyh
batarej plastiny ih passiviruyutsya i vyhodyat iz stroya. Tem ne
menee izvesten sposob vosstanovleniya takih batarej
asimmetrichnym tokom (pri sootnoshenii zaryadnoj i razryadnoj
sostavlyayushchih toka 10 : 1 i otnoshenii dlitel'nostej impul'sov
etih sostavlyayushchih 1 : 2). |tot sposob pozvolyaet aktivizirovat'
poverhnosti plastin staryh akkumulyatorov i provodit'
profilaktiku ispravnyh [4].
Na ris. 2.6 predstavlena shema zaryada akkumulyatorov
asimmetrichnym tokom, kotoraya rasschitana na rabotu s 12 V
akkumulyatorom i obespechivaet impul'snyj zaryadnyj tok 5A i
razryadnyj -0,5 A. Ona predstavlyaet soboj regulyator toka,
sobrannyj na tranzistorah VT1...VT3. Pitaetsya ustrojstvo
peremennym tokom napryazheniem 22 V (amplitudnoe napryazhenie 30
V). Pri nominal'nom zaryadnom toke napryazhenie na zaryazhennom
akkumulyatore izmenyaetsya v predelah 13...15 V (srednee
napryazhenie 14 V).
Za vremya odnogo perioda peremennogo napryazheniya formiruetsya
odin impul's zaryadnogo toka (ugol otsechki alpha) raven 60o,
ris. 2.7). V promezhutke mezhdu zaryadnymi impul'sami formiruetsya
razryadnyj impul's cherez rezistor R3, podborom kotorogo
ustanavlivaetsya amplituda razryadnogo toka.
Neobhodimo uchityvat', chto summarnyj tok zaryadnogo
ustrojstva dolzhen ravnyat'sya 1,1 ot toka zaryada akkumulyatora,
t.k. pri zaryade rezistor R3 podklyuchen parallel'no akkumulyatoru.
Pri ispol'zovanii analogovogo ampermetra on budet
pokazyvat' okolo odnoj treti ot amplitudy impul'sa zaryadnogo
toka. Shema zashchishchena ot korotkogo zamykaniya vyhoda.
Zaryad akkumulyatora vedut do teh por, poka ne nastupit
obil'noe gazovydelenie (kipenie) vo vseh bankah, a napryazhenie i
plotnost' elektrolita budut postoyannymi v techenie dvuh chasov
podryad. |to yavlyaetsya priznakom okonchaniya zaryada. Zatem sleduet
proizvesti uravnivanie plotnosti elektrolita v sekciyah i
prodolzhit' zaryad eshche 30 minut dlya luchshego peremeshivaniya.
Vo vremya zaryada akkumulyatora sleduet periodicheski
proveryat' temperaturu elektrolita, chtoby ne dopustit' ee
povysheniya vyshe 45oC v holodnyh i umerennyh klimaticheskih zonah
i vyshe 50oC v zharkih i teplyh vlazhnyh.
Tak kak pri zaryade kislotnyh akkumulyatorov vydelyaetsya
vodorod, sleduet provodit' zaryad akkumulyatora v horosho
provetrivaemom pomeshchenii, pri etom ne sleduet kurit' i
pol'zovat'sya otkrytym plamenem. Obrazovavshayasya gremuchaya smes'
obladaet bol'shoj razrushitel'noj siloj.
2.2. GERMETICHNYE AKKUMULYATORY
SHiroko rasprostranennye kislotnye akkumulyatory,
vypolnennye po klassicheskoj tehnologii, dostavlyayut mnogo hlopot
i okazyvayut vrednoe vliyanie na lyudej i apparaturu. Oni naibolee
deshevy, no trebuyut dopolnitel'nyh zatrat na ih obsluzhivanie,
special'nyh pomeshchenij i personal.
Gruppa "CEAC", ob®edinyayushchaya evropejskih proizvoditelej
akkumulyatorov i zanimayushchaya pervoe mesto v Evrope po
proizvodstvu svincovyh akkumulyatorov, obespechivaet znachitel'nuyu
dolyu rynka.
Znachitel'nyj ob®em proizvodimyh akkumulyatorov sostavlyayut
germetichnye, vypolnennye po tehnologii "dryfit" i AGM
(absorbirovannyj elektrolit). Oni harakterizuyutsya otsutstviem
ekspluatacionnyh zatrat i perekryvayut diapazon emkostej ot 1 do
12000 Ach, chto pozvolyaet udovletvorit' trebovaniya lyubogo
potrebitelya.
2.2.1. AKKUMULYATORY, TEHNOLOGIYA "DRYFIT"
Naibolee udobnymi i bezopasnymi iz kislotnyh akkumulyatorov
yavlyayutsya absolyutno neobsluzhivaemye germetichnye akkumulyatory
VRLA (Valve Regulated Lead Acid) proizvedennye po tehnologii
"dryfit". Vneshnij vid pokazan na ris. 2.8. |lektrolit v etih
akkumulyatorah nahoditsya v zheleobraznom sostoyanii. |to
garantiruet nadezhnost' akkumulyatorov i bezopasnost' ih
ekspluatacii.
Tehnicheskie harakteristiki akkumulyatorov "DRYFIT"
V zavisimosti ot predpolagaemogo rezhima raboty
rekomenduyutsya dva tipa akkumulyatorov: "dryfit" A400 -- dlya
bufernogo rezhima i A500 -- dlya rezhima bufer + cikl. |ti
akkumulyatory vypuskayutsya nemeckoj firmoj Sonnenschein, vhodyashchej
v gruppu evropejskih proizvoditelej "CEAC", i harakterizuyutsya
sleduyushchimi preimushchestvami:
absolyutno neobsluzhivaemye v techenie vsego sroka sluzhby;
prodolzhitel'nyj srok sluzhby (s sohraneniem ostatochnoj
emkosti 80%);
klassifikaciya Evrobat -- vysokaya rabotosposobnost' (High
Performance);
tehnologiya "dryfit": elektrolit zafiksirovan v
zheleobraznom sostoyanii;
namaznye plastiny v blochnom ispolnenii;
ochen' maloe gazovydelenie za schet sistemy vnutrennej
rekombinacii;
sposobnost' bystrogo vosstanovleniya emkosti;
akkumulyatory "dryfit" ne yavlyayutsya opasnym gruzom dlya
avia-, avto- i zheleznodorozhnogo transporta (soglasno IATA);
ochen' malyj samorazryad: dazhe posle 2 let hraneniya (pri
20oS) ne trebuetsya podzaryad pered vvodom v ekspluataciyu;
dopuskaetsya perezaryad;
ustojchivy k glubokomu razryadu soglasno DIN 43539 ch. 5;
diapazon emkosti: ot 5,5 do 180 Ach dlya A 400 i ot 2,0 do
115 Ach dlya A500;
akkumulyatory prinimayutsya na vtorichnuyu pererabotku firmoj
Sonnenschein, t. k. soderzhat mnogo cennyh materialov;
imeyut sertifikat Nemeckoj Federal'noj pochty, TL 6140-3003;
sootvetstvuyut VDE 0108 ch.1 dlya avarijnogo energosnabzheniya.
Akkumulyatory A500 bolee universal'ny i yavlyayutsya
posledovatel'noj razrabotkoj i prednaznacheny dlya smeshannogo
rezhima -- "bufer+cikl". V nih namnogo uluchsheny harakteristiki
samorazryada za schet izmeneniya konstrukcii banok i sostava
elektrolita. Sootvetstvuyut sleduyushchim normam: DIN, BS, IES, a
takzhe imeyut dopusk po VdS.
Tipy vyvodov akkumulyatorov A400 i A500 privedeny na ris.
2.9. Tehnicheskie harakteristiki -- v tabl. 2.13 i 2.14
sootvetstvenno.
Uslovnoe oboznachenie akkumulyatorov "dryfit" soderzhit:
pervaya bukva i tri sleduyushchie za nej cifry -- tip
akkumulyatora;
posleduyushchie cifry -- nominal'naya emkost', Ach;
poslednie bukvy -- tip vyvoda akkumulyatora (soglasno DIN
72311, predel'nye toki razryada dostigayutsya tol'ko pri
ispol'zovanii shtatnogo kontakta).
Tehnika zaryada akkumulyatorov "DRYFIT"
Zaryad akkumulyatora proishodit, esli k nemu prilozhen
potencial, prevyshayushchij ego rabochee napryazhenie. Tok zaryada
akkumulyatora proporcionalen raznosti prilozhennogo napryazheniya i
napryazheniya holostogo hoda. Napryazhenie akkumulyatora vozrastaet
po mere zaryada do teh por, poka ne nachinaetsya elektroliz.
Odnovremenno s etim umen'shaetsya effektivnost' zaryada, a
napryazhenie na zazhimah akkumulyatora uvelichivaetsya po mere
umen'sheniya skorosti zaryada.
Skorost' zaryada akkumulyatora mozhet byt' opredelena v
terminah emkosti. Esli emkost' akkumulyatora S zaryazhaetsya za
vremya t, to skorost' zaryada opredelyaetsya otnosheniem S/t.
Akkumulyator emkost'yu 100 Ach pri razryade so skorost'yu S/5
polnost'yu razryaditsya za 5 chasov, pri etom tok razryada sostavit
100/5, ili 20 A. Esli akkumulyator zaryazhaetsya so skorost'yu
C/10,to tok ego zaryada budet raven 100/10, ili 10 A. Skorost'
zaryada mozhno ocenit' v dlitel'nostyah cikla. Tak, esli
akkumulyator zaryazhaetsya za 5 chasov, to govoryat, chto on imeet
cikl 5ch.
Posle polnogo zaryada akkumulyatora dal'nejshee prodolzhenie
zaryada vyzyvaet vydelenie gazov (proishodit "perezaryad"). V
klassicheskih akkumulyatorah v processe perezaryada udalyaetsya voda
i proishodit raspylenie elektrolita s vydeleniem gazov. CHast'
elektrolita razbryzgivaetsya cherez ventilyacionnye otverstiya,
t.e. teryaetsya. Pri dobavlenii vody v elektrolit umen'shaetsya ego
koncentraciya i uhudshayutsya harakteristiki akkumulyatora.
V akkumulyatorah, proizvedennyh po tehnologii "dryfit",
reakcii elektrodov proishodyat s uchastiem elektrolita.
Kompoziciya elektrolita ne izmenyaetsya po mere zaryada ili
razryada. Poetomu elektrolit skonstruirovan tak, chto generaciya
kisloroda v processe zaryada kompensiruetsya drugimi himicheskimi
reakciyami, podderzhivayushchimi usloviya ravnovesiya, v kotoryh
batareya mozhet dlitel'no zaryazhat'sya bez poter' vody. |to
principial'no vazhno dlya germetichnyh akkumulyatorov.
Napryazhenie zaryada akkumulyatorov A400 dlya rezhima plavayushchego
zaryada dolzhno nahodit'sya v predelah ot 2,3 V do 2,23 V/element.
Pri zaryade 12 V akkumulyatorov, sostoyashchih iz 6-ti elementov
(banok), eta cifra umnozhaetsya na 6, t.e. napryazhenie zaryada dlya
12 V akkumulyatora dolzhno nahodit'sya v predelah ot 13,8 V do
13,38 V. Dlya 6-ti vol'tovyh akkumulyatorov chislo elementov 3,
dlya 4-h -- 2, a dlya 2-h vol'tovyh -- 1.
Krivye zaryada dlya akkumulyatorov "dryfit" A400 (bufernyj
rezhim) pokazany na ris. 2.10, a dlya akkumulyatorov "dryfit" A500
(bufernyj rezhim -- oblast' 1 i ciklicheskij rezhim -- oblast' 2)
pokazany na ris. 2.11. |ti krivye spravedlivy dlya rezhima
dlitel'nogo podzaryada.
Pri izmenyayushchejsya temperature zaryadnoe napryazhenie sleduet
korrektirovat' soglasno grafikov. Pri etom napryazhenie zaryada
mozhet izmenyat'sya v predelah ot 2,15 V/element do 2,55 V/element
pri izmenenii temperatury v predelah ot -30oS do +50oS.
Pri bufernom rezhime napryazhenie zaryada pri 20oS dolzhno
nahodit'sya v predelah 2,3-2,35 V/element. Kolebanie napryazheniya
ne dolzhno prevyshat' ±30 mV/element.
Pri zaryadnom napryazhenii bol'shem 2,4 V sleduet ogranichivat'
tok zaryada do 0,5 A na kazhdyj Ach dlya dvuh rezhimov.
Dlya kompensacionnogo rezhima zaryada privedeny zavisimosti
vremeni zaryada ot velichiny zaryadnogo toka akkumulyatora na ris.
2.12 dlya akkumulyatorov A400 i ris. 2.13 dlya A500.
Kompensacionnyj zaryad vozmozhen dlya ciklicheskogo i bufernogo
rezhimov raboty. Na oboih grafikah pokazany tri krivye,
sootvetstvuyushchie 50%, 70% i 90% zaryadu. Dlya akkumulyatorov A400
maksimal'noe napryazhenie zaryada sostavlyaet 2,3 V/element, a dlya
A500 -- 2,4 V/element.
Dlya akkumulyatorov A500 vozmozhny dva rezhima bufernyj i
ciklicheskij. Pri ciklicheskom rezhime zaryada zaryadnoe napryazhenie
dolzhno byt' vyshe, chem pri bufernom dlya togo, chtoby uvelichit'
vremya mezhdu ciklami zaryada.
Tehnika razryada akkumulyatorov "DRYFIT"
Akkumulyatory, izgotovlennye po tehnologii "dryfit"
okazyvayutsya malo chuvstvitel'nymi k usloviyam razryada. Krome
togo, emkost' takzhe nechuvstvitel'na k razryadam so skorost'yu
nizhe S/10.
Pri bolee intensivnyh razryadah emkost' umen'shaetsya po mere
uvelicheniya skorosti razryada, no ne tak "dramatichno", kak v
sluchae akkumulyatorov, vypolnennyh po tradicionnoj tehnologii.
Poetomu, izgotovitelyu dostatochno privesti otnositel'no
ogranichennoe chislo tipovyh krivyh razryada. Pri ogovorennoj
emkosti akkumulyatora skorost' razryada vybiraetsya nevysokoj
(naprimer S/10),chtoby maksimal'no realizovat' emkost' elementa.
Zavisimost' procentnogo sootnosheniya emkosti ot maksimal'nogo
toka razryada akkumulyatorov, proizvedennyh po tehnologii
"dryfit", privedeny na ris. 2.14.
Pri vysokoj skorosti razryad real'no okazyvaetsya
ogranichennym, poskol'ku iz-za nalichiya vnutrennego soprotivleniya
akkumulyatora napryazhenie umen'shaetsya nizhe napryazheniya otsechki
(napryazheniem otsechki nazyvaetsya minimal'noe napryazhenie, pri
kotorom akkumulyator sposoben otdavat' poleznuyu energiyu pri
opredelennyh usloviyah). |to proishodit do nachala "istoshcheniya"
elektrohimicheskoj energii. Odnako snizhenie toka razryada
umen'shaet padenie napryazheniya IhR vnutri elementa, pri etom
napryazhenie elementa povyshaetsya po sravneniyu s napryazheniem
otsechki, i razryad prodolzhaetsya.
Pri razomknutoj bataree otdavaemaya moshchnost' ravna nulyu,
poskol'ku tok raven nulyu. Esli batareya korotkozamknuta, to
otdavaemaya moshchnost' snova ravna nulyu, tak kak napryazhenie blizko
k nulyu, hotya tok mozhet byt' ochen' bol'shim. Srednee napryazhenie
zavisit ot otbiraemogo toka, no linejnoj zavisimosti mezhdu
etimi velichinami net.
Dlya himicheskih istochnikov toka zavisimost' vremeni razryada
ot moshchnosti, otdavaemoj akkumulyatornoj batareej, pokazana na
ris. 2.15. Iz grafika vidno, chto maksimal'naya otdavaemaya
moshchnost' imeet mesto pri ravenstve soprotivleniya nagruzki
vnutrennemu soprotivleniyu batarei.
Dlya akkumulyatorov A500 na ris. 2.16 pokazana zavisimost'
vremeni razryada ot t.n. udel'noj moshchnosti, kotoraya izmeryaetsya v
V/element po otnosheniyu k 1 Ach. Ris. 2.17 pokazyvaet vremya
razryada akkumulyatorov A500 pri razryade postoyannym tokom v
terminah emkosti.
Dlya akkumulyatorov A400 privedeny dannye razryada postoyannym
tokom i postoyannoj moshchnost'yu v tablicah 2.15 i 2.16. Pri etom
dlya akkumulyatorov A400 razryadnoe napryazhenie ogranichivaetsya na
urovne 1,6 V/element.
Svincovym akkumulyatoram prisushcha unikal'naya osobennost' --
sposobnost' vydelyat' vodorod pri perenapryazheniyah i kislorod,
kogda napryazhenie svincovoj batarei priblizhaetsya k znacheniyu,
svojstvennomu polnomu zaryadu, pri etom proishodit sushchestvennyj
pod®em napryazheniya, neobhodimyj dlya prohozhdeniya zaryazhayushchego toka
cherez elektrolit. Esli napryazhenie, obuslovlivayushchee prohozhdenie
zaryadnogo toka, fiksirovano i dostatochno vysoko dlya zaryada
elektrodov, no ne nastol'ko, chtoby vyzvat' vydelenie gaza,
napryazhenie elementa budet rasti do teh por, poka ne stanet
ravnym napryazheniyu zaryazhayushchego istochnika.
V akkumulyatorah, vypolnennyh po tehnologii "dryfit",
kazhdaya banka zakryta ventilem, chto predotvrashchaet proniknovenie
kisloroda izvne.
Pri vnutrennem izbytochnom davlenii ventil' otkryvaetsya,
chtoby zatem vnov' zakryt' banku. Ne sleduet razmeshchat'
akkumulyatory v germetichnyh pomeshcheniyah. Dopuskaetsya ustanovka v
lyubom polozhenii. Pri stacionarnoj ustanovke akkumulyatorov
"dryfit" v pomeshcheniyah, shkafah i emkostyah sleduet vypolnyat'
predpisaniya VDE 0510, sledit' za tem, chtoby ventili nahodilis'
sverhu i ne byli chem-libo zakryty.
Predel'naya emkost' akkumulyatornyh batarej realizuetsya pri
normal'noj temperature (20oS), malyh skorostyah razryada i nizkih
napryazheniyah otsechki. Podvizhnost' ionov i skorost' ih
vzaimodejstviya s elektrodami umen'shayutsya po mere snizheniya
temperatury, i bol'shinstvo batarej s elektrolitami na vodnoj
osnove umen'shayut otdavaemuyu energiyu v sravnenii s toj, kotoruyu
oni mogut otdat' pri normal'noj temperature. Esli elektrolit
zamerzaet, to podvizhnost' ionov mozhet upast' do takoj stepeni,
chto batareya perestanet rabotat'. Pri snizhenii temperatury ne
sleduet rasschityvat' apparaturu dlya raboty pri malyh rabochih
napryazheniyah.
Ostatochnaya snimaemaya emkost' akkumulyatorov A400 i A500 pri
razryade postoyannym tokom i izmenenii temperatury pokazana na
ris. 2.18.
Pri razryade batarei v usloviyah nizkih temperatur
uvelichivaetsya ee vnutrennee soprotivlenie, chto privodit k
vydeleniyu dopolnitel'nogo tepla, kotoroe v nekotoroj stepeni
kompensiruet ponizhenie temperatury okruzhayushchej sredy. V
rezul'tate rabotosposobnost' batarei opredelyaetsya ee
konstrukciej i usloviyami razryada.
Kak pokazano na ris. 2.19, vnutrennee soprotivlenie
predstavlyaet soboj chast' polnoj elektricheskoj cepi. Tak kak tok
nagruzki prohodit i cherez batareyu, napryazhenie na vyvodah
batarei v dejstvitel'nosti predstavlyaet soboj napryazhenie,
sozdavaemoe sistemoj elektronov batarei, minus padenie
napryazheniya, vyzvannoe prohozhdeniem toka cherez nee. Bol'shaya
chast' vnutrennego soprotivleniya elementa sozdaetsya aktivnymi
materialami elektrodov i elektrolita, kotorye izmenyayutsya po
mere stareniya elektrolita i stepeni zaryada. Vnutrennee
soprotivlenie batarei mozhet ogranichivat' neobhodimyj tok,
otdavaemyj v nagruzku.
Dlya opredeleniya vnutrennego soprotivleniya elementa ili
batarei mozhno vospol'zovat'sya sposobom, zaklyuchayushchimsya v
izmerenii ego harakteristik na peremennom toke (chastota 1 KGc i
vyshe). Tak kak mnogie reakcii na elektrodah obratimy, mozhno
schitat', chto pri izmereniyah na peremennom toke himicheskie
reakcii ne proishodyat i impedans sootvetstvuet vnutrennemu
soprotivleniyu. Izmereniya na peremennom toke mozhno sochetat' s
izmereniyami na postoyannom toke. Izmenenie napryazheniya elementa
HIT pri izmenenii vnutrennego soprotivleniya pokazano na ris.
2.20.
Schitaetsya, chto perezaryazhaemyj akkumulyator prorabotal svoj
srok sluzhby, esli ego emkost' padaet do 80% ukazannoj
pervonachal'noj emkosti. V etom sluchae 30% glubina razryada
sootvetstvuet maksimal'nomu ciklicheskomu sroku sluzhby
akkumulyatora.
Tak posle dvuh let hraneniya akkumulyator sohranyaet 50%
emkosti. Posle zaryada akkumulyatory serii A400 i A500
vosstanavlivayut 100% emkosti. Zavisimost' ostatochnoj emkosti ot
vremeni skladirovaniya pri razlichnyh temperaturah pokazana na
ris. 2.21. V nih namnogo uluchsheny parametry (v sravnenii s
predshestvuyushchimi tipami akkumulyatorov A200 i A300) za schet
izmeneniya konstrukcii banok i sostava elektrolita.
Sroki sluzhby akkumulyatorov, izgotovlennyh po tehnologii
"dryfit":
A 400 8...10 let
A 500 5...6 let
Akkumulyatory A400 i A500 ustojchivy k glubokomu razryadu
soglasno DIN 43539.
Ne rekomenduetsya ispol'zovat' rezhim bolee glubokogo, a
takzhe myagkogo razryada, kotorye snizhayut prodolzhitel'nost'
ciklicheskogo sroka sluzhby akkumulyatora.
2.2.2. GERMETICHNYE NIKELX-KADMIEVYE AKKUMULYATORY
Osobuyu gruppu nikel'-kadmievyh akkumulyatorov sostavlyayut
germetichnye akkumulyatory (tablicy 2.17 i 2.18). Vydelyayushchijsya v
konce zaryada kislorod okislyaet kadmij, poetomu davlenie v
akkumulyatore ne povyshaetsya. Skorost' obrazovaniya kisloroda
dolzhna byt' nevelika, poetomu akkumulyator zaryazhayut otnositel'no
nebol'shim tokom.
Germetichnye akkumulyatory podrazdelyayutsya na diskovye
(oboznachenie D), cilindricheskie (oboznachenie C) i pryamougol'nye
(oboznachenie KNG).
Germetichnye akkumulyatory primenyayutsya dlya sluhovyh
apparatov, malogabaritnyh radiopriemnikov, magnitofonov,
foto-kino apparatury, karmannyh fonarej i t.d.
Garantijnyj srok hraneniya akkumulyatorov D-0,125 -- 15
mes., D-0,26 -- 6 mes., batarei 7D-0,125 -- 14 mes. Garantijnyj
srok ekspluatacii akkumulyatorov D-0,125 -- 14 mes., D-0,26 --
12 mes., a batarei 7D-0,125 -- 15 mes.
Narabotka diskovyh akkumulyatorov sostavlyaet do 400 ciklov,
cilindricheskih -- ot 100 do 1000 ciklov v zavisimosti ot
uslovij ekspluatacii.
Germetichnye pryamougol'nye nikel'-kadmievye akkumulyatory
proizvodyatsya s otricatel'nymi nemetallokeramicheskimi
elektrodami iz oksida kadmiya (tip KNGK) ili s
metallokeramicheskimi kadmievymi elektrodami (tip KNG) sm.
tablicu 2.17.
Razryazhat' germetichnye akkumulyatory mozhno mgnovenno
(impul'snyj rezhim), v techenie neskol'kih sekund (starternyj
rezhim) i medlenno -- v techenie 10...15ch (dlitel'nyj rezhim).
Srednee razryadnoe napryazhenie v etih rezhimah ravno
sootvetstvenno: 1,1...1,12; 1,16...1,18; i 1,22...1,25 V. V
konce razryada napryazhenie sostavlyaet 0,9...1,1V. Nominal'naya
emkost' vypuskaemyh akkumulyatorov lezhit v predelah 0,03...50
Ach, udel'naya energiya 16...23 Vtch/kg i 45...63 kVtch/m3. Pri
hranenii zaryazhennyj akkumulyator samorazryazhaetsya (20...30% za
pervye 10 sutok).
Rabochim intervalom temperatur dlya germetichnyh
akkumulyatorov schitayut interval ot 10 do 50oS. Pri -10oS emkost'
akkumulyatora umen'shaetsya po sravneniyu s emkost'yu pri 20...30oS
na 30...40%. Srok sluzhby germetichnyh akkumulyatorov men'she, chem
obychnyh nikel'-kadmievyh.
Vnutrennee soprotivlenie germetichnyh akkumulyatorov ochen'
malo. Naprimer, u akkumulyatora D-0,125 pri chastote f = 25 Gc
ono sostavlyaet 0,5 Om pri f = 800 Gc -- 0,4 Om i pri f = 4000
Gc -- 0,32 Om. S uvelicheniem emkosti vnutrennee soprotivlenie
padaet. Pri emkosti 1,5 Ach vnutrennee soprotivlenie
germetichnogo akkumulyatora sostavlyaet 0,015 Om. Po mere razryada
akkumulyatora vnutrennee soprotivlenie uvelichivaetsya.
Akkumulyatory koncerna Varta vypolneny po novoj
nikel'-gidridnoj tehnologii i imeyut markirovku na etiketke
Ni/MH.
1. Kaufman M., Sidman. A.G.
Prakticheskoe rukovodstvo po raschetam shem v elektronike.
Spravochnik. V 2-h t.: Per. s angl./ Pod red. F.N. Pokrovskogo.
M.: |nergoatomizdat, 1991. 368 s.
2. Tereshchuk R.M. i dr.
Malogabaritnaya apparatura. Spravochnik radiolyubitelya.
K.: Naukova dumka, 1975. 557 s.
3. Sena L.A.
Edinicy fizicheskih velichin i ih razmernosti.
Uchebno-spravochnoe rukovodstvo. 3-e izd., pererab. i dop.
M.: Nauka. Gl. red. fiz.-mat. lit., 1988. 432 s.
4. Deordiev S.S.
Akkumulyatory i uhod za nimi.
K.: Tehnika, 1985. 136 s.
5. |lektrotehnicheskij spravochnik.
V 3-h t. T.2. |lektrotehnicheskie izdeliya i ustrojstva/pod
obshch. red. professorov M|I (gl. red. I. N. Orlov) i dr. 7 izd. 6
ispr. i dop.
M.: |nergoatomizdat, 1986. 712 s.
6. Cifrovye i analogovye integral'nye mikroshemy.
Spravochnik. Pod red. S.V.YAkubovskogo.
M.: Radio i svyaz', 1990. 496 s.
7. Semushkin S.
Istochniki toka i ih primenenie. "Radio", 1978. ¹ 2,3.
8. Veksler G.S.
Raschet elektropitayushchih ustrojstv.
K.: Tehnika, 1978. 208 s.
9. Lisovskij F.V., Kalugin I.K.
Anglo-russkij slovar' po radioelektronike. 2-e izd.,
pererab. i dop. Ok. 63000 terminov.
M.: Rus. yaz., 1987.
10. Bagockij V.S., Skundin A.M.
Himicheskie istochniki toka.
M.: |nergoizdat, 1981. 360 s.
11. Krompton T.
Pervichnye istochniki toka.
M.: mir, 1986. 326 s.
Last-modified: Mon, 27 Jul 1998 11:18:23 GMT