Свинцово-кислотные батареи. Эти батареи состоят из набора элементов, каждый из которых имеет положительную пластину из перекиси свинца и отрицательную свинцовую пластину. Обе пластины помещены в раствор серной кислоты, которая является хорошим электролитом. Между этими двумя пластинами возникает разность потенциалов, и если к выводам пластин подсоединить нагрузку, то в цепи появится ток. Начальное напряжение на выводах одного элемента составляет 2,2 В, затем оно стабилизируется до значения 2 В. Набор из шести последовательно соединенных элементов образует батарею, которая имеет напряжение 12 В. Батарея помещается в прочный корпус, изготовленный из пластика, твердой резины или битумной массы. В заряженном состоянии в батарее присутствуют свинец, перекись водорода и серная кислота. За время работы батареи часть свинца и перекиси водорода переходит в сульфат свинца и воду. Во время этой реакции, происходящей при разрядке батареи, у серной кислоты уменьшается плотность. Когда батарея заряжается, происходят химические реакции, в результате которых пластины приобретают первоначальное состояние, а вода переходит в газообразный водород и испаряется.
Щелочные батареи. Эти батареи состоят из положительной пластины из перекиси никеля и отрицательной железно-кадмиевой пластины, которые погружены в раствор перекиси калия. Напряжение на выводах одного элемента составляет примерно 1,4 В. Набор батареи из пяти элементов обеспечивает напряжение 7 В.
В щелочных батареях, как и в свинцово-кислотных, применяются элементы из прослоенных пластин, но каждый элемент расположен в своем стальном корпусе. Все элементы изолированы один от другого и помещены в общий деревянный корпус.
В заряженном состоянии положительная пластина состоит из перекиси никеля, а отрицательная — из никеля. За время работы кислород переходит от одной пластины к другой, не оказывая влияния на плотность раствора перекиси калия. Отрицательная пластина становится оксидом калия, а положительная — обедненной перекисью никеля. После подзарядки батареи кислород возвращается к положительной пластине.
Выбор батареи. Выбор необходимой батареи производят исходя из достоинств и недостатков свинцово-кислотных и щелочных батарей.
Для достижения заданного уровня напряжения в свинцово-кислотных батареях используется меньшее число элементов, чем в щелочных батареях. К тому же свинцово-кислотная батарея имеет умеренную стоимость. С другой стороны, срок службы свинцовокислотной батареи ограничен, она требует периодической подзарядки, так как разряжается даже в режиме холостого хода. Если же оставить разряженной свинцово-кислотную батарею даже на небольшой срок, то она может выйти из строя.
Щелочная батарея сохраняет свой заряд без внешней нагрузки, и если даже батарея разряжена, то ее можно оставлять на длительный срок без опасности выхода из строя. Щелочная батарея дороже свинцово-кислотной, но срок ее службы значительно больше и требуется меньше времени на восстановление ее заряда. Для достижения заданного уровня напряжения щелочной батареи требуется большее число элементов, чем для свинцово-кислотной батареи, так как каждый элемент щелочной батареи обладает меньшим номинальным напряжением.
Оба типа батарей нашли широкое применение на судах в основном для одних и тех же целей.
Рабочие характеристики. При подключении батарей в электрическую цепь создается перепад напряжения, по цепи пойдет ток, а сама батарея разряжается. В зависимости от емкости батарея может питать электрическую цепь в течение длительного или короткого периода времени. Емкость измеряется в ампер-часах. Ампер-часы это число часов, в течение которых батарея способна поддерживать номинальный ток в цепи. Например, батарея в 20 А-ч может в течение 10 ч поддерживать в цепи ток в 2 А или в течение 20 ч ток в 1 А. Это необходимо учитывать при разрядке малыми токами. Емкость в ампер-часах зависит от скорости разрядки. Для токов более 5 А необходимо еще учитывать степень разряженного состояния батарей.
После того как батарея выработала весь свой энергетический ресурс, необходимо произвести ее заряд, т. е. сообщить батареи требуемое количество электричества для достижения номинальной емкости. Возникающие при этом потери, зависящие от нагревания, не должны влиять на номинальную емкость батареи. Для того чтобы свести к минимуму эти потери, заряд лучше производить малым током.
Существуют различные методы заряда: при постоянном токе, при постоянном напряжении и непрерывным зарядом. Для увеличения напряжения заряда используется автоматическая или ручная система заряда постоянным током с регулируемым токоограничивающим резистором. С помощью данной системы обеспечивается большой ток для заряда батареи, который постепенно уменьшается по мере заряда батареи. Благодаря использованию токоограничивающего резистора предотвращается возникновение больших токов внутри элемента. Непрерывный заряд используется для поддержания батареи в рабочем состоянии — через батарею протекает малый ток длительный период времени, благодаря чему батарея сохраняется в заряженном состоянии.
Обслуживание и эксплуатация. Батареи должны находиться в заряженном состоянии, поэтому необходимо периодически производить их заряд. Например, для свинцово-кислотных батарей этого можно достигнуть, используя непрерывный заряд.
Степень разряда батареи можно определить при помощи ареометра, который предназначен для измерения плотности жидкости.
Рис. 14.12. Ареометр:
а — общий вид; б — снятие показаний; 1 — резиновая трубка; 2 — поплавковый указатель уровня с делениями; 3 — стеклянная трубка; 4 — резиновая колба; 5 — электролит
На рис. 14.12 показан ареометр впрыскного типа. Образец электролита берется по очереди из каждой ячейки и измеряется его плотность путем снятия показания «плавающего уровня». Все значения плотностей для каждого элемента одной батареи должны быть почти одинаковыми. О степени разряда можно судить по значению плотности электролита.
При снятии показаний необходимо производить корректировку в соответствии с температурой электролита. Плотность электролита свинцово-кислотной батареи при 15°С равна 1,280 кг/л. У щелочной батареи плотность не намного изменяется за время заряда и разряда, но за длинный период времени постоянно уменьшается. Когда плотность достигает 1,160 кг/л, необходимо заменить батарею.
Уровень электролита должен быть всегда выше верхнего края пластин. В случае испарения или химической реакции необходимо долить в батарею дистиллированную воду, чтобы уровень электролита был нормальным. Не дистиллированную воду допускается использовать только во время аварии. Постоянно же добавлять электролит в батареи нет необходимости.
Батареи должны храниться в чистом и сухом месте. Нельзя допускать, чтобы на поверхность батареи попадал электролит к скапливалась грязь. Несоблюдение этого правила может привести к коррозии корпуса и к возникновению токов, которые могут вызвать разряд батареи. Клеммы батареи необходимо содержать в чистоте и периодически смазывать вазелином.
Во время работы батареи желательно измерять напряжение каждого элемента, которое должно быть одинаковым. Этот метод контроля применим только к щелочным батареям, для которых плотность электролита не характеризует степень разряда.
Используемая литература: "Основы судовой техники" Автор: Д.А. Тейлор
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com