 |
|
МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
1. Раздаточный материал – на каждого студента
2. Образцы щелочных и кислотных аккумуляторов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Быстренков В.П. «Химические устройства тока».
2. Варламов Р.Г. и др. “Малогабаритные источники тока”., 1988г.
3. Тех. описания АКБ
ЦЕЛИ:
1. Изучить основные типы кислотных и щелочных АКБ.
2. Изучить меры безопасности при эксплуатации АКБ.
3. Знать режимы и порядок заряда АКБ.
4. Воспитывать у студентов чувство ответственности за овладение военной специальностью офицера-связиста.
УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Устройство, маркировка и принцип действия щелочных аккумуляторов.
2. Устройство, маркировка и принцип действия кислотных аккумуляторов.
3. Заряд аккумуляторов.
| Учебные вопросы, их содержание и время | Методические приемы и порядок использования ТСО | |||||||
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.
Аккумулятором называется 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.).
Щелочныминазываются такие аккумуляторы, у которых в качестве электролита используется водный раствор щелочи.
Кислотными называются 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 аккумуляторы широко 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 аккумуляторах применяется только одна электрохимическая система: (-) Pb|H2SO4|PbO2 (+)т.е. отрицательным электродом служит чистый свинец, а двуокись свинца – положительным. Поэтому кислотные аккумуляторы называют свинцовыми.
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 из полублока положительных и полуболока отрицательных электродных пластин,(вместо положительного и отрицательного электродов в гальванических элементах) помещенных в сварной никелированный корпус(сосуд) с электролитом. Между собой электродные пластины разделены эбонитовыми палочками или сепараторами, 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 полюсной вывод (борн).
 
Рис. 8 Устройство щелочного аккумулятора
Активная масса положительных пластин представляет из себя смесь гидрата окиси никеляNi(OH)3 с 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:
Up – номинальное напряжение 1,25 В;
Uк.р – напряжение в конце разряда 1,0 В;
Uн.з– напряжение в начале заряда 1,4 В;
Uк.з– напряжение в конце разряда 1,8 В;
E– электродвижущая сила 1,36 В;
ro – внутреннее сопротивление 0,3/Q Ом;
tз.н– время нормального заряда 6-7 ч;
tр.н – время нормального разряда 8 ч;
Iз.н – ток нормального заряда Q/4 (или по инструкции);
Iр.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 положительных и блок отрицательных пластин, помещенных в корпус с электролитом (рис. 9).
Активная масса положительных пластин представляет из себя смесь гидрата окиси никеля Ni(OH)3 с 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 положительными пластинами 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.
Герметичные аккумуляторы, как и аккумуляторы открытого типа, могут иметь электроды двух типов: ламельные и безламельные.
Ламельные используются в аккумуляторах, предназначенных для длительных режимов разряда, и, как правило, рассчитаны на длительный срок службы.
Безламельные используются 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
   
Рис.11 Внешний вид герметичных аккумуляторов (а;б) и аккумуляторов открытого типа (в;г).
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|