В основе устройства и функционирования классического свинцово-кислотного аккумулятора лежат обратимые электрохимические реакции свинца и диоксида свинца с водным раствором серной кислоты: когда аккумулятор разряжается на нагрузку, оксид свинца на катоде и свинец на аноде, взаимодействуя с анионами серной кислоты, превращаются в сульфат свинца (диоксид свинца на катоде восстанавливается, свинец на аноде окисляется).
Когда аккумулятор заряжается — сульфат свинца на пластинах распадается на ионы, на катоде образуется оксид свинца, а на аноде — снова металлический свинец. При этом концентрация раствора серной кислоты увеличивается, поскольку ионы серной кислоты воссоединяясь с водородом снова образуют серную кислоту. Таким образом реализуется возможность снова и снова использовать один и тот же аккумулятор, просто время от времени перезаряжая его.
В процессе разрядки аккумулятора концентрация серной кислоты снижается — плотность электролита падает. А когда по окончании зарядки количество сульфата свинца на электродах практически исчерпывается, начинает брать верх процесс электролиза воды. Данное явление можно наблюдать в виде обилия пузырьков кислорода и водорода, что является признаком перезаряда свинцово-кислотного аккумулятора, и многие автолюбители знают о нем не понаслышке.
Лучше такого явления не допускать, ибо при этом, во-первых, необратимо расходуется вода, а во-вторых, возникает угроза взрыва. Поэтому все нормальные зарядные устройства понижают ток заряда по достижении определенного напряжения на клеммах заряжаемого аккумулятора. Что же касается потерь воды, то их традиционно восполняют доливкой в аккумулятор дистиллированной воды.
Фактически внутри корпуса свинцово-кислотного аккумулятора на 12 вольт располагается батарея из шести последовательно соединенных друг с другом элементов — ячеек. Одна ячейка (максимальное напряжение одной такой ячейки составляет 2,17 вольт) состоит из двух электродов и разделительных пластин — сепараторов, химически не взаимодействующих с электролитом, но препятствующих контакту между электродами.
Электроды представляют собой решетки чистого свинца, причем в анодную решетку впрессован порошок диоксида свинца, а в катодную — порошок свинца. Порошки используются здесь для того, чтобы максимально увеличить площадь взаимодействия электродов с электролитом, и тем самым получить возможно большую электроемкость аккумулятора, поскольку электроды погружены в электролит. Батареи из 3, 6 или 12 ячеек дают 6, 12 и 24 вольта на клеммах аккумулятора соответственно.
Стартерная батарея автомобиля (с жидким электролитом)
Классические автомобильные аккумуляторы — аккумуляторы кислотные, с жидким электролитом, на номинальное напряжение 12 вольт. В крышке такого аккумулятора имеется 6 отверстий с пробками для удобства обслуживания — можно проверить плотность электролита при помощи ареометра, если нужно — долить дистиллированной воды. Диапазон емкостей — от 35 до 230 А*ч, обеспечивают пусковые токи от 330 до 1500 А.
Задача такого аккумулятора — провернуть стартер в момент запуска автомобиля, а также питать бортовую сеть (фары, приборы, бортовые потребители через прикуриватель и т. д.) Аккумуляторы данного формата на жидком электролите постепенно уходят в прошлое, уступая место более современным аккумуляторам с загущенным электролитом.
Гелевые аккумуляторы (GEL) для ИБП, охранных систем и т. д.
В бытовых источниках бесперебойного питания (ИБП, UPS) (смотрите — Как устроены и работают ИБП), в цепях питания систем охранных сигнализаций и других подобных применениях, служат герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы с загущенным электролитом — гелевые аккумуляторы.
Жидкий кислотный электролит здесь загущен до пастообразной консистенции водным щелочным раствором силикатов натрия (Na2Si2O4). Аккумуляторы данного типа не требуют обслуживания и доливки дистиллированной воды. Выпускаются гелевые аккумуляторы на емкости от 1 до 100 А*ч.
Технология AGM
Более совершенная версия гелевого аккумулятора — необслуживаемый свинцово-кислотный аккумулятор с пористыми сепараторами из стеклоткани (Absorbent Glass Mat), допускающий более жесткие режимы заряда и эксплуатации. Отличительная особенность технологии AGM заключается в использовании пропитанного жидким электролитом пористого заполнителя отсеков корпуса из стекловолокна.
Микропоры такого материала заполнены электролитом не полностью, и свободный от электролита объем используется здесь для рекомбинации газов. Аккумулятор, произведённый по технологии AGM, имеет ряд преимуществ: устойчивость к вибрации, нормальная работоспособность в любом положении (главное — не располагать вверх дном, так как сверху находятся аварийные клапаны).
В кислотном аккумуляторе активным веществом положительных электродов является двуокись свинца РЬО2, отрицательных электродов — губчатый свинец РЬ. Электролитом служит водный раствор серной кислоты H2SO4. Проходящие в аккумуляторе электрохимические процессы выражаются уравнением:
PbO2 + 2 H2 S04 + Pb PbS04 + 2 H20 + PbSO4
Из формулы видно, что активные вещества положительных и отрицательных электродов при разряде переходят в сульфат свинца. Одновременно выделяется вода, которая разбавляет кислоту, уменьшая концентрацию электролита.
При заряде аккумулятора, под действием электрической энергии, на электродах аккумулятора восстанавливаются исходные вещества. Одновременно возрастает концентрация электролита.
Кислотный аккумулятор имеет корпус в виде моноблока из прессованного эбонита (рис.2.1), который образует двенадцать изолированных друг от друга ячеек, каждая из которых является корпусом для отдельного аккумулятора батареи. В каждой ячейке расположены положительные и отрицательные электроды в виде наборов положительных (рис.2.1) 6и отрицательных 3пластин. Как положительные, так и отрицательные пластины представляют собой тонкие решетки, отлитые из сплава свинца с сурьмой, в ячейки которых вмазывается активная масса в виде пасты. Таким образом, решетка служит основой, на которой закрепляется активное вещество, и одновременно проводником тока.
Пластины одной полярности спаяны между собой параллельно за специальные приливы-ушки свинцовым мостиком (бареткой) 7 с выводным штырем и образуют полублок. Два полублока из пластин разной полярности, вставленных один в другой так, чтобы полярность пластин чередовалась, образуют блок пластин 2.
Пластины разной полярности в блоке изолируются друг от друга с помощью сепараторов 5— тонких пластин из микропористого эбонита. С одной стороны поверхность сепаратора делается гладкой, а с другой (обращенной к положительной пластине) — ребристой. Это делается с целью увеличения пространства для кислоты у положительных пластин, где её расходуется больше. В зависимости от ёмкости аккумуляторной батареи и её назначения блоки
Рис. 2.1. Конструкция кислотной аккумуляторной батареи:
1 —корпус; 2 — блок пластин; 3— отрицательные пластины; 4 – опорные башмачки; 5 – сепараторы; 6— положительные пластины; 7—баретка; 8 — предохранительный щиток; 9 – отражательный щиток; 10 — пробка;11—крышка;
12 — межэлементное соединение; 13 – выходной зажим.
пластин имеют разное количество пластин, которые имеют разные размеры и толщину.
Блоки пластин помещаются в ячейки моноблока. Сверху блока с целью защиты верхних кромок сепараторов от поломки при замере уровня и плотности электролита прокладывается винипластовый предохранительный щиток 8. Выше предохранительного щитка с опорой на баретки располагается эбонитовый отражательный щиток 9, который предохраняет электролит от выплескивания при работе в условиях вибрации.
Каждая ячейка моноблока закрывается эбонитовой крышкой 11 с тремя отверстиями. Крайние отверстия служат для выводов штырей бареток, а среднее — для заливки электролита и для выхода газов, образующихся при работе. В отверстия для штырей впрессованы свинцовые втулки, выступающие над верхней плоскостью крышки на 4÷5 мм. При сборке аккумулятора выводные штыри спаиваются с выступающими бортиками втулок.
Все элементы последовательно соединяются между собой в батарею свинцовыми перемычками 12. От крайних элементов на торцевую стенку моноблока выведены зажимы 13для присоединения батареи к внешней цепи.
Отверстие для заливки электролита закрывается пробкой 10. При хранении аккумуляторных батарей до их ввода в эксплуатацию или при длительной их консервации применяются глухие пробки из черного эбонита, которые для отличия от рабочих пробок закрашиваются сверху красной краской. Во время эксплуатации аккумуляторных батарей применяются рабочие пробки, которые имеют в своей конструкции предохранительный клапан, обеспечивающий свободный выход газов при нормальном положении и невыливание электролита при наклонах и опрокидывании батареи при эволюциях самолёта.
На самолётах и вертолётах гражданской авиации в настоящее время используются кислотные аккумуляторные батареи следующих типов:
12-А-30 – авиационный аккумулятор нестартерного типа ёмкостью 30 Ачас –– используется, в основном, на самолётах Ан-2 .
12САМ-28 – стартёрный авиационный аккумулятор ёмкостью 28 Ачас – используется на самолётах Ан-24, Ан-26, Ан-30, некоторых сериях Як-18Т, на вертолётах Ми-2, Ми-8Т и Ми-8П.
12САМ-55 – стартёрный авиационный аккумулятор ёмкостью 55 Ачас, в отличие от других состоит из двух полубатарей на напряжение 12 В, соединённых на само-лёте последовательно. До недавнего времени использовался на самолётах Ту-134.
12АСАМ-23 – стартёрный авиационный аккумулятор с абсорбированным электролитом. После заряда батареи из неё выливают свободный электролит, оставляя только электролит, абсорбированный в порах пластин и сепараторов. Благодаря этому исключается возможность пролива электролита при любых манёврах самолёта и возрастает высотность батареи. Используется на легкомоторных самолётах и на Ан-2.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8260 — 
| 7223 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно