Довідник юного фізика

7. Електрика

7.8. Джерела струму

7.8.2. Акумулятор

Акумулятор — це прилад, здатний зберігати електричну енергію, що накопичується при протіканні через нього електричного струму від стороннього джерела ЕРС.

Кислотні свинцеві акумулятори

Кислотний акумулятор складається з посудини, наповненої електролітом, позитивних і негативних пластин (електродів), які для запобігання замиканню ізольовані одна від одної пористою ізоляційною прокладкою.

Корпус кислотного акумулятора виготовляється з електроізоляційного й кислотостійкого матеріалу (ебоніт, скло, пластмаса).

Позитивні пластини (аноди) вкриті перекисом свинцю і мають темно-коричневий колір. Негативні пластини (катоди) складаються з пористого свинцю і мають сірий колір.

Всередині корпуса пластини розміщені почергово: негативна, позитивна, потім знову негативна і т. ін. Негативних пластин завжди на одну більше, ніж позитивних.

Для виготовлення пористої ізоляційної прокладки (сепаратора) використовують деревину вільхи, сосни, кедра, мікропористу гуму і ін.

Електролітом служить розчин сульфатної кислоти в дистильованій воді. У процесі експлуатації кислотного акумулятора, залежно від температури повітря (зима, літо), густина електроліту повинна бути різною.

Густина вимірюється ареометром. Коли ареометром вимірюють густину зарядженого елемента (банки), то його показання складають 1300.

Якщо батарея розряджена, потужність електроліту значно менша, ареометр буде показувати 1,150.

Новий акумулятор, випущений заводом, потребує першого зарядження, від правильності проведення якого залежать тривалість і якість роботи акумулятора. Перед зарядженням новий акумулятор потрібно залити електролітом густиною 1,12 при температурі +20 °С і залишити на 5-6 годин для того, щоб активна маса електродів просякла електролітом. Заливка проводиться через лійку в заливний отвір. Рівень електроліту після заливки повинен бути на 10-15 мм вищим від верхнього краю пластин.

Для приготування електроліту використовують концентровану сульфатну кислоту густиною 1,83-1,84, дотримуючись правил безпеки. Працювати з кислотою необхідно в гумових рукавицях і фартуху.

Пам’ятайте! Категорично забороняється вливати воду в концентровану сульфатну кислоту для попередження розбризкування і потрапляння кислоти на тіло і одяг.

Електроліт готується в такій послідовності: в скляний посуд наливають потрібну кількість дистильованої води, а потім з пляшки тоненьким струменем маленькими порціями ллють воду у сульфатну кислоту, розмішуючи при цьому розчин скляною паличкою. Цю послідовність треба зберігати для попередження розбризкування кислоти.

Після заливки електроліту акумулятор потрібно зарядити, використовуючи для цього зарядний пристрій (випрямляч). Контроль

за зарядним струмом здійснюють амперметром, ввімкненим послідовно в коло. Для більшості кислотних акумуляторів величина зарядного струму дорівнює 1/15 ємності акумулятора.

Перше зарядження проводять безперервно протягом 36 годин. Після тригодинної перерви зарядження акумулятора проводять таким же струмом ще 12 годин. У кінці зарядження електроліт «кипить» (інтенсивно виділяються кисень і водень). При підвищенні рівня електроліту, внаслідок «кипіння», його залишки необхідно злити за допомогою гумової груші, залишивши на 10-15 мм вище верхнього краю пластин.

При підвищенні напруги на затискачах акумуляторного елемента до 2,3-2,5 В необхідно заміряти ареометром густину електроліту й довести її до величини 1,285-1,300.

Після зарядження акумулятор ставлять на контрольний розряд струмом, що дорівнює 1/20 величини ємності акумулятора. Розряд продовжують доти, поки напруга на кожному елементі дорівнюватиме 1,8 В.

Перед застосуванням акумулятора його ставлять на зарядження протягом 10-12 годин.

Напругу елементів батареї потрібно заміряти спеціальним вольтметром, обладнаним акумуляторним пробником.

Пам’ятайте! В результаті електролізу води утворюється гримучий газ. З метою попередження його вибуху рекомендується проводити замірювання напруги елементів не раніше 2-3 годин після зарядки.

Номінальна ємність акумуляторної батареї — це ємність, яку гарантує завод-виготовлювач при безперервному розрядженні нормальним струмом до визначеної кінцевої напруги.

В умовних позначеннях акумуляторів цифри, що стоять після букв, позначають номінальну ємність в ампер-годинах.

Лужні акумулятори

Лужні акумулятори мають переваги перед кислотними: вони зручні під час транспортування, не бояться струсів, мають міцні конструкції, не виділяють під час роботи шкідливих газів, не бояться перевантажень при коротких замиканнях, можуть довго бути напіврозрядженими і розрядженими. Але вони мають менший ККД і меншу робочу напругу. Внутрішній опір їх значно більший, ніж кислотних, тому вони не можуть розвивати значних струмів.

Лужні акумулятори поділяються на кадмієво-нікелеві, залізо- нікелеві, срібно-цинкові і т. ін.

Найбільш широке застосування мають перших два. У них схожа будова. Їхній корпус виготовлений з листової маловуглецевої сталі.

Активна маса акумулятора вміщена в сталеві перфоровані пакети. Позитивні пластини (електроди) складаються з гідрату окису нікелю в суміші з графітом, негативні — з окису заліза і кадмію. Щоб запобігти замиканню, під час збирання акумулятора між позитивними і негативними пластинами вкладаються ебонітові палички. Електролітом у цих акумуляторах служить розчин їдкого калію з густиною 1,19-1,21 при температурі 15-20 °С. Воду для приготування електроліту необхідно брати дистильовану або дощову. На 1 л води треба взяти 275-300 г їдкого калію.

Електролітом може бути також розчин їдкого натрію з густиною 1,17-1,19. На 1 л дистильованої води беруть 180-200 г їдкого натрію.

Пам’ятайте! Робота щодо приготування електроліту для лужних акумуляторів потребує уваги й обережності: їдкий калій та їдкий натрій можуть пошкодити одяг і спричинити опіки шкіри.

Послідовність приготування електроліту: в сталевий чи скляний посуд наливають необхідну кількість води, потім сталевими щипцями або рукою в гумовій рукавиці кладуть кристали їдкого калію.

Для збільшення ємності акумуляторів до складу електроліту додають їдкий літій з розрахунку 20 г на 1 л води. Готовий електроліт охолоджують до 20 °С і негайно заливають в акумулятор на 2-3 години для просякнення активною речовиною позитивних і негативних пластин.

На затискачах лужного акумулятора через 2-3 години просякнення повинна бути напруга 0,5-0,8 В. Рівень електроліту при цьому повинен бути на 5-10 мм вищим від верхнього краю пластин.

Зарядний струм встановлюється реостатом 1/6 ємності. Зарядження проводять безперервно протягом 6 годин. Потім зарядний струм зменшують в 2 рази і продовжують зарядження ще протягом 6 годин. Після цього новий акумулятор ставлять на контрольне розряджування, яке проводять протягом 8 годин. (Струм контрольного розряду повідомляється в паспорті для кожного типу акумулятора.) Коли в процесі розряду напруга на затискачах зменшиться до 0,8

0,9 В, акумулятор знову заряджають протягом 6 годин, після чого він готовий до експлуатації. ЕРС свіжозарядженого лужного акумуляторного елемента повинна бути 1,7-1,8 В.

Срібно-цинкові акумулятори

Срібно-цинкові акумулятори мають меншу вагу і розміри при значній питомій ємності. Вони менше, ніж інші, схильні до саморозряджання, добре працюють у великому інтервалі температур (від 20 °С до 60 °С).

Корпус акумулятора відлитий з пластмаси.

Позитивні пластини виготовлені з чистого срібла (відновленого окису срібла), негативні пластини спресовані з цинкового порошку, що пройшли спеціальну термічну обробку. Позитивні пластини для ізоляції обгорнуті капроновою тканиною, а позитивні в целофанові пакети.

Всі позитивні пластини з’єднані між собою шинами з мідного посрібленого проводу. У такий же спосіб з’єднані негативні пластини. Всі пластини під’єднуються до відповідних затискачів. Як електроліт використовується розчин їдкого калію густиною 1,4. Перед зарядженням акумулятора рівень електроліту повинен бути не вищим 2/3 висоти пластин. При зарядженні він піднімається до їх верхнього краю.

Зарядження акумулятора проводиться звичайним способом. Час зарядження залежить від того, який процент номінальної ємності необхідно від нього одержати. Наприклад, до 70 % номінальної ємності він може бути заряджений протягом 15-20 хвилин. Для того, щоб одержати максимальну ємність, акумулятор необхідно заряджати протягом 15-20 годин.

Напруга нового акумулятора дорівнює 2,1 В. Термін служби складає 300-500 циклів зарядження-розрядження.

Важливою особливістю срібно-цинкових акумуляторів є здатність короткочасно віддавати навантаженню великі струми (до 500600 А). Глибокий розряд (повна віддача ємності) не призводить до виходу акумулятора з експлуатації.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.