Первичные источники тока

Методические указания

Дать под запись и пояснить (использую приборы и наборы АКБ)

- понятие аккумулятора;

- типы аккумуляторов и их характеристики;

- условные обозначения аккумуляторных батарей

В качестве первичных источников тока в военных ОЭП используются аккумуляторные батареи и аккумуляторы.

Аккумуляторами называются устройства, в которых химическая энергия активных веществ превращается в результате окислительно-восстановительных процессов непосредственно в электрическую энергию и в которых возможно восстановление (регенерация) израсходованных активных веществ при пропускании через разряженный аккумулятор постоянного тока от другого источника электрической энергии (заряд).

Превращение химической энергии активных веществ аккумулятора в электрическую энергию с использованием ее во внешней цепи называется разрядом.

Для заряда аккумулятор подсоединяют к источнику постоянного тока. Направление тока заряда аккумулятора должно быть противоположно направлению разрядного тока, поэтому плюс источника тока должен быть соединен с плюсом аккумулятора, а минус - с минусом.

Процессы заряда и разряда аккумулятора составляют цикл его работы.

Так как электрическая энергия в аккумуляторах выделяется в результате протекания химической реакции в их объеме, аккумуляторы относятся к химическим источникам тока.

По характеру работы все известные разновидности химических источников тока подразделяются на гальванические элементы и электрические аккумуляторы.

Гальванические элементы допускают лишь одноразовое использование заключенных в них активных материалов. Полностью разряженный гальванический элемент к дальнейшей работе непригоден. В отличие от гальванических элементов аккумуляторы являются химическими источниками электрической энергии многоразового действия.

Конструктивно выполнение аккумуляторов может быть самым различным, но все они состоят из двух электродов, разделенных слоем электролита.

В ОЭП используются, в основном, щелочные аккумуляторы и гальванические элементы.

Марганцевоцинковые элементы и батареи являются самой распространенной электрической системой источников тока. Такую систему имеют общеизвестные элементы «Сатурн» (373), батареи «КБСЛ» и другие элементы и батареи.

К главным достоинствам марганцевоцинковой электрохимической системы следует отнести относительно малую стоимость, возможность использования н широком диапазоне температур и сравнительно высокую сохранность. Основным недостатком, ограничивающим широкое применение марганцево-цинковых элементов, является резкое снижение удельной энергии при увеличении нагрузки.

Никелькадмиевые аккумуляторы (НК) просты в эксплуатации, характеризуются высокой механической прочностью и широким температурным интервалом использования. Такой недостаток НК аккумуляторов, как относительно высокая стоимость, часто окупается их большим сроком службы.

Ртутноцинковые (РЦ) элементы обладают высокой удельной энергией, имеют пологие разрядные характеристики. Весьма важное преимущество РЦ элементов состоит в том, что их ЭДС и напряжение почти такие же, как у никель-кадмиевых аккумуляторов. Таким образом, обеспечивается полная взаимозаменяемость НК аккумуляторов и РЦ элементов одинаковых типоразмеров. Недостатками РЦ элементов являются высокая стоимость и плохая работоспособность при отрицательных температурах.

Никельжелезные (НЖ) аккумуляторы используются в тех областях применения, где такие их недостатки, как узкий температурный интервал работоспособности и значительный саморазряд, не имеют существенного значения.

Серебряноцинковые (СЦ) аккумуляторы обладают наибольшей удельной энергией на единицу массы и объема по сравнению с известными типами аккумуляторов. Однако их широкому применению препятствуют малая сохранность после заливки электролитом, незначительный срок службы, ограниченный температурный интервал использования, сложность эксплуатационного обслуживания, высокая стоимость и дефицитность применяемых материалов.

Аккумуляторы характеризуются электродвижущей силой эдс, которая определяет разность потенциалов положительного и отрицательного электродов, т. е.

, (1)

где Е₊, Е_- - потенциал положительного и отрицательного электродов соответственно.

Электродвижущая сила измеряется в вольтах. В замкнутой электрической цени постоянного тока связь между ЭДС, проходящим по цепи током и сопротивлением цепи определяется законом Ома:

, (2)

где I - сила тока в цепи, А;

R - сопротивление внешней цепи, Ом;

r - внутреннее сопротивление источника тока, Ом.

Из соотношения (2) величина IR есть напряжение, под которым находится внешняя цепь, т. е. то напряжение, которое может быть использовано для работы объектов, питаемых от данного источника тока..

Емкость аккумулятора определяет количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое аккумулятор может отдавать при разряде током определенной величины до минимально допустимого значения напряжения.

Если величина разрядного тока постоянна, то емкость в ампер-часах определяется по формуле

где I_p - разрядный ток, А;

t - время разряда, ч..

Условные обозначения аккумуляторов и аккумуляторных батарей состоят из цифр и букв:

- первая цифра означает число последовательно соединенных аккумуляторов;

- буквы АиФ указывают назначение аккумуляторов (А - для питания анодных цепей радиоприборов; Ф - для питания переносных фонарей);

- буквы КН и НК обозначают электрохимическую систему аккумуляторов никель-кадмиевую, а СЦ - серебряноцинковую и т. д.;

- число после букв соответствует номинальной емкости в ампер-часах;

- буква К означает, что батареи смонтированы в металлическом каркасе;

- буква М означает, что батарея имеет съемную крышку;

- буква Т означает, что выводные зажимы расположены на торцевой стороне;

- римские цифры в конце обозначения указывают на способ расположения аккумуляторов в каркасах без крышек (I - в один ряд по длине, II - в два ряда по длине) или способ сварного соединения двух аккумуляторов (1 - по длине корпуса, II - по ширине корпуса).

В обозначениях безламельных аккумуляторов буквы Пи Б, стоящие после обозначения электрохимической системы аккумулятора, указывают на технологическую особенность изготовления электродов (П - прессованный, Б - безламельный).

В обозначениях СЦ аккумуляторов буквы, стоящие после обозначения электрической системы, указывают на режим разряда:

- СЦК - аккумуляторы, рассчитанные на короткие режимы разряда;

- СЦС - аккумуляторы, предназначенные для средних разрядных токов (1... 5-часовой режим);

- СЦД - аккумуляторы, предназначенные для малых разрядных токов (10... 20-часовой режим);

- СЦМ - аккумуляторы, предназначенные для многократных циклов при средних и длительных режимах разряда;

- СЦБ - аккумуляторы, предназначенные для работы в буферном режиме с малым перепадом напряжения.

В последнее время широко применяются дисковые щелочные никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы типа Д-0,55С.

Преимуществом аккумуляторов данного типа является то, что во время их эксплуатации не происходит выделение газов и электролита; работоспособность при любом положении в пространстве; простота обслуживания и хранения.

Методические указания

Сделать выводы. Ответить на возникшие вопросы.