ГЛАВА 2 АККУМУЛЯТОРЫ Аккумуляторы являются химическими ис точниками электрической энергии многора зового действия. Они состоят из двух элект родов (положительного и отрицательного), электролита и

корпуса. Накопление энергии в аккумуляторе происходит при протекании химической реакции окисления восстанов ления электродов. При разряде аккумулятора происходят обратные процессы. Напряже ние аккумулятора - это разность потенциа лов между полюсами аккумулятора при фи ксированной нагрузке. Для получения достаточно больших значе ний напряжений или заряда отдельные акку муляторы соединяются между собой последо вательно или параллельно в батареи. Сущест вует ряд общепринятых напряжений для ак кумуляторных батарей: 2;

12;

24 В. Количество аккумуляторов, необходимое для укомплектования батареи при последо вательном соединении, определяется по формуле: N = Uп/Uа, где N - число аккумуляторных батарей, Uп - напряжение питания потребителя, Uа - напряжение одного полностью заряженно го аккумулятора.

Под отдаваемой емкостью следует пони мать максимальное количество электричест ва в кулонах (ампер часах)*, которое аккуму лятор отдает при разряде до выбранного конечного напряжения. В условном обозна чении типа аккумулятора приводится номи нальная емкость, т.е. емкость при нормаль ных условиях разряда (при разряде номи нальным током и, обычно, при температуре 20С). Аккумуляторы следует выбирать по следу ющим параметрам: t коэффициент отдачи - это отношение количества электричества в кулонах (Ач)* [3], отданного аккумулятором при полном разряде, к количеству электричества, по лученному при заряде;

t коэффициент полезного действия акку мулятора - это отношение количества электричества, Кл (Ач)*, которое он отда ет потребителю, разряжаясь до установ ленного предела для продолжения нор мальной работы последнего, к количест ву, полученному им при заряде, Кл (Ач)*. Значение коэффициента полезного дейст вия всегда меньше значения коэффициента отдачи.

Таблица 2.1.

Зависимость удельной энергии от температуры окружающей среды Аккумулятор Свинцово кислотный Кадмиево никелевый, ламельный Кадмиево никелевый, безламельный Железоникелевый Серебряно цинковый Удельная энергия, Вт ч/кг, при температуре, C 20 0 20 40 36 20 38 18 90 29 16 33 13 75 18 11 26 9 35 8 5 19 - Влияние на аппаратуру и людей Наиболее вредны из всех аккумуляторов Менее вредны, чем кислотные Менее вредны, чем кислотные Менее вредны, чем кислотные Наименее вредны из всех аккумуляторов * 1 Ач = 3600 Кл 20 Таблица 2.2.

Относительная стоимость 1 Втч энергии, получаемой от аккумуляторов ГЛАВА ной от различных типов аккумуляторов оди наковой емкости. Как видно из табл. 2.2 дороже всего обхо дится энергия, получаемая от серебряно цинковых и кадмиевых аккумуляторов, и дешевле от свинцово кислотных, принятых в данном случае за единицу. Характеристики наиболее распространен ных типов аккумуляторов приведены в табл. 2.3 [1]. При выборе аккумуляторной батареи не обходимо спрогнозировать режим работы, характер изменения нагрузки, диапазон из менения силы тока и напряжения, темпера туру окружающей среды и др. Параметры наиболее распространенных типов аккумуляторов приведены в табл. 2.4. Ограничимся рассмотрением следующих аккумуляторов:

t кислотных аккумуляторов, выполненных Аккумулятор Свинцово кислотный Кадмиево никелевый, ламельный Кадмиево никелевый, безламельный Железоникелевый Серебряно цинковый Стоим. 1 3 13 2 При параллельном соединении аккумуля торов, т.е. при соединении между собой положительных и отрицательных полюсов всех элементов соответственно, можно со ставить батарею большой емкости с напря жением, равным номинальному напряже нию одного аккумулятора и емкостью, рав ной сумме емкостей составляющих ее акку муляторов. Для облегчения выбора соответствующего потребителю энергии аккумулятора сравним некоторые характеристики. Из табл. 2.1 [4] видно, что весовая удель ная энергия серебряно цинковых аккумуля торов в значительно большей степени зави сит от температуры. Примерно так же зави сит от температуры объемная удельная энер гия аккумуляторов. Очень важной характеристикой аккумуля торов является ориентировочная относи тельная стоимость 1 Втч энергии, получен по традиционной технологии;

t стационарных свинцовых и приводных (автомобильных и тракторных);

t герметичных необслуживаемых аккумуля торов, герметичных никель кадмиевых и кислотных dryfit А400 и А500 (желеоб разный электролит). Они удовлетворяют любые требования по емкости батарей от 0,3 до 200 Ач.

Таблица 2.3.

Характеристики наиболее распространенных типов аккумуляторов Тип элемента Макс. напряжение, В Рабочее напряжение, В Запасаемая энергия, Втч/дм Плотность энергии, Втч/кг Аккумуляторы Свинцово кислотный Железо никелевый Никель кадмиевый Серебряно кадмиевый Серебряно цинковый Цинк NiO x Литиевый Литиевый Литиевый Литиевый Pb Fe Cd Cd Zn Zn Li Li Li Li PbO 2 NiO x NiO x AgO AgO NiO x SO 2 SOCl 2 MoO 3 MoS 2,1 1,5 1,35 1,4 1,85 1,75 2,9 3,6 3,2 2, 55 195 165 230 285 185 100 120 80 2 1,2 1,2 1,05 1,5 1,6 2,8...2,2 3,5...3,0 3 2,7 1, 37 29 33 55 100 55 100 140 250 70 65 60 120 170 110 250 300 120 Срок хранения, лет Катод ( ) Макс. емкость, Ач/кг Анод (+) 3 5 5 6 - - 4 6 4 2.1. КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Аккумулятор состоит из положительного и отрицательного электродов, раствора сер ной кислоты (27...39% ный раствор) и сепа ратора, разделяющего положительные и от рицательные пластины. Батареи состоят из последовательно со единенных между собой секций (аккумуля торов). Номинальное напряжение каждого аккумулятора составляет 2 В. Обычно бата реи состоят из трех (общее напряжение ба тареи 6 В) и шести аккумуляторов (общее напряжение батареи 12 В). Количество бата рей в аккумуляторе обозначается N. Применяются два типа электродов: по верхностные и пастированные. Поверхност ный электрод состоит из свинцовой пласти ны, на поверхности которой электрохимиче ским способом формируется слой активной массы. Пастированные электроды подразде ляются на решетчатые (намазные), коробча тые и панцирные. В решетчатых (на мазных) электродах активная масса удер живается в решетке из свинцово сурьмяного сплава толщиной 1...4 мм. В коробчатых пластинах решетки с активной массой за крываются с двух сторон перфорированны ми свинцовыми листами. Панцирные пластины состоят из свинцо во сурьмяных штырей, которые помещаются внутри пластмассовых перфорированных трубок, заполненных активированной мас сой. Для отрицательных электродов исполь зуются намазные и коробчатые пластины, для положительных - поверхностные, на мазные и панцирные. В качестве сепарато ров применяют микропористые пластины из вулканизированного каучука (мипор), поли винилхлорида (мипласт) и стекловолокна. Свинцовые аккумуляторы обычно соеди няют в батарею, которую помещают в моно блок из эбонита, термопласта, полипропиле на, полистирола, полиэтилена, асфальтопе ковой композиции, керамики или стекла. Одной из важнейших характеристик акку мулятора является срок службы или ресурс наработка (число циклов). Ухудшение пара метров аккумулятора и выход из строя обу словлены в первую очередь коррозией ре шетки и оползанием активной массы поло жительного электрода. Срок службы аккуму лятора определяется в первую очередь типом положительных пластин и условиями экс плуатации. Аккумуляторы и батареи имеют условное буквенно цифровое обозначение. Первая цифра (для отечественных аккумуляторов) указывает число последовательно соединен ных аккумуляторов. Так как номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно двум вольтам, то номинальное напряжение аккумуляторной батареи равно числу после довательно соединенных элементов, умно женному на два. Для некоторых аккумуляторов указывают ся климатическое исполнение и размещение. Например, стартерная батарея из шести ак кумуляторов емкостью 55 Ач в моноблоке из эбонита и с сепаратором из стекловолокна имеет условное обозначение: батарея 6СТ 55ЭС, ГОСТ 959.0 79.

U, 2,5 2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 0 1 2 3 4, 2 Рис. 2.1. Кривые разряда и заряда свинцового аккумулятора ГЛАВА Свинцовые аккумуляторы имеют высокие разрядные напряжения (рис. 2.1) и удельную мощность (до 100...150 Вт/кг) и относитель но недороги. К основным их недостаткам следует отнести низкую удельную энергию и относительно малый ресурс. Буква после первой цифры обозначает тип или назначение аккумулятора или батареи:

С СТ А В стационарные стартерные авиационные вагонные Совершенствование свинцовых аккумуля торов идет по пути изыскания новых сплавов для решеток (например свинцово кальцие вых), облегченных и прочных материалов корпусов (например, на основе сополимера пропилена и этилена), улучшения качества сепараторов. Ниже рассматрива ю тся герметичные свинцовые аккумуляторы, которые не требу ют доливки воды при эксплуатации, не име ют газовыделения и кислотного тумана. В последние годы возникли новые сферы при менения батарей. Речь идет о резервных источниках питания ЭВМ и систем, накап ливающих энергию для возможных пиковых нагрузок.

2.1.1. СТАЦИОНАРНЫЕ СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Предназначены для эксплуатации на по стоянном месте или в условиях, исключаю щих перемещение аккумуляторов или ма шин, в которых они установлены. В боль шинстве выпускаемых аккумуляторов (типов С, СЗ, СК и СКЭ) положительными элект родами служат поверхностные пластины, от рицательными - коробчатые пластины. Кор пуса стационарных аккумуляторов изготав ливают из стекла, эбонита и дерева (выло женного изнутри свинцом). Параметры стационарных свинцовых ак кумуляторов приведены в табл. 2.5. Максимальный ток заряда аккумуляторов с N = 1 равен 9 А. Емкости и токи заряда и разряда для батарей аккумуляторов с соот ветствующим N можно найти, перемножив соответствующие значения, приведенные в табл. 2.5, на N аккумулятора. Саморазряд аккумуляторов не более 23% при хранении в течение 29 суток. Удельная энергия стацио нарных аккумуляторов составляет 10...12 Втч/кг. Гарантийный срок хранения 1 год. Гарантийный срок службы 4 года, наработка 200...1000 циклов. Стационарные аккумуляторы с поверхно стными пластинами содержат относительно большую долю свинца по отношению к ак тивной массе. Большинство из них не имеет крышек, поэтому требуют частой заливки воды и хорошо вентилируемого помещения.

Таблица 2.4.

Параметры наиболее распространенных типов аккумуляторов Свинцовые (кислотные) Никель кадмиевый Серебряно кадмиевый Железо никелевый Серебряно цинковый Никель цинковые Параметр Напряжение холостого хода Напряжение под нагрузкой Плотность энергии, Втч Запасаемая энергия, Втч/см 3 Циклический срок службы (глубокие циклы) Характеристики при низкой температуре (отношение емкости при 0C к емкости при 25C, %) Сохранение заряда при 25С (до емкости 80%), мес Сохранение заряда при 45С (до емкости 80%), мес 2,15 1,75...1,9 12Ц14 25...30 1000 60 18 1,4 1,1...1,3 16 16,6 3000 35 3 1,35 1,1...1,3 18 30 1500 65 6 1,8 1,5...1,7 40 54 300 40 6 1,86 1,3...1,5 60 54 50 35 6 1,4 1,1 30 42 200 50 9 КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 23 Таблица 2.5.

Параметры стационарных аккумуляторов Параметр Режим разряда, ч Ток разряда, А Емкость, Ач Наименьшее напряжение в конце разряда, В СК 1 0,25 32/40 8/10 1, СКЭ 1, СЗ 1/СН 1 0,5 25/30 12,5/15,0 1,75 1 18,5/20,0 18,5/20,0 1, С 1, СК 1, СКЭ 1, СЗ 1/СН 1 3 9/10 27/30 1,75 10 3,6/4,0 36/40 1, Указанные недостатки устранены в стаци онарных аккумуляторах с намазными пла стинами типа СН. Эти аккумуляторы соби раются на заводах и имеют крышки. Буквенные обозначения аккумулятора:

С К З Э стационарный, длительный разряд короткий разряд закрытое исполнение эбонит (материал корпуса) прочностью. К стационарным также отно сятся автоблокировочные свинцовые акку муляторы АБН 72 УХЛ2 и АБН 80 УХЛ2. Аккумуляторы АБН применяются на же лезных дорогах для питания устройств авто блокировки, сигнализации, телемеханики и связи в стационарных условиях. Буква Н означает намазные пластины. Номинальная емкость указана для режима 25 часового раз ряда. Емкость при 12 часовом разряде соста вляет 85%, при 5 часовом разряде - 70% номинальной. Обозначение УХЛ 2 указыва ет на климатическое исполнение и катего рию размещения [5].

На базе аккумуляторов СН созданы акку муляторы СНУ емкостью от 80 до 2240 Ач, обладающие повышенной механической 2.1.2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Автомобильные аккумуляторы предназна чены для обеспечения работы системы зажи гания в стартерном режиме и при запуске двигателя внутреннего сгорания, а также служат источником питания аппаратуры, ус тановленной на транспортном средстве. Основные параметры отечественных авто мобильных и тракторных стартерных батарей приведены в табл. 2.6. На рис. 2.2 показаны схемы расположения выводов и перемычек, типы выводов и при соединительные размеры.

Таблица 2.6.

Основные параметры отечественных стартерных батарей Тип 3СТ 65 3СЕ 80 3СТ 95 3ТСТ 150 3СТ 215 6СТ 45 6ТСТ 50 6СТ 55 6СТ 60 6СТ 75 6ТСТ 82 6СТ 90 6СТМ 128 6СТ 132 6ТСТ 182 6СТ Номинальное напряжение, В 6 6 6 6 6 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 Номинальная емкость, Ач, при режиме разряда 20 часовом 65 80 95 150 215 45 50 55 60 75 82 90 128 132 182 190 10 часовом 60 70 84 135 195 42 45 50 54 68 75 81 100 120 165 Количество электролита, л 2,2 2,8 3,3 4,8 7 3 3,5 3,8 3,8 5 5,4 6 8 8 11,5 Номинальный зарядный ток, А 6,5 8 9,5 15 21,5 4,5 5 5,5 6 7,5 8 9 10 13 18 ГЛАВА L B B L 12 Volt B B B - + L + L - - B Рис. 2.2а Расположение выводов и перемычек зарубежных аккумуляторов согласно DIN 18+0 -1 18+0 - 18.5 - 0. 19.5+0 - 0. 14.5+0 - 0. 18. 13. 18.5 - 0. + 20. + 18 +0 - 18 +0 - 17.9+0 - 0. 12.7 +0 - 0. 16. + _ Рис. 2.2б Типы выводов зарубежных аккумуляторов B1-B B B 10, 10, B B B 10, 10, Рис. 2.2в Присоединительные размеры зарубежных аккумуляторов 10, - + 6 Volt - + + - + L L КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 25 Таблица 2.7.

Основные параметры импортных стартерных батарей Напряжение, В 00414 00714 01214 50313 50411 50512 50611 50711 06617 07715 53524 53621 53617 53624 54312 54449 54434 54577 54579 54584 54551 54523 54524 54533 55042 - - 55530 56049 56068 56069 56216 56318 56618 57217 57024 58815 59217 16016 58514 58817 60026 59017 61023 62034 61087 64323 64317 64389 67018 3S2P 3S3P 3S4P 6D2P 6I2P 6L2P 6K3PS 6M3P 3AM5 3AM6F 170B20NX 6AV4W 6AV4F 210L0 6AV5F 210L1X 230L1 21000 210E2X 210B24N 210B24NX 210B24 210B24X 6AV5W 220D20X 255L1 255L1X 6ME5 6MC4RV 260D23 260D23X 320L2 6AV7 6ME6G 420L3 6B6 6ME8 440L5 3B11 6MPX7S 6MPX7 6AT6 6EP450 6MD10 500A 6ME10 6MD13 660B 6ME13 800B 900C 6 6 6 12 12 12 12 12 6 6 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 6 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 4 8 11 3 4 5 6 8 68 82 35 36 36 40 43 43 44 45 45 45 45 45 45 45 50 55 55 55 60 60 60 60 63 66 70 80 88 92 160 90 90 100 100 110 120 120 143 155 155 180 - - - - - - - - 270 310 170 175 175 210 200 210 230 210 210 210 210 210 210 220 220 255 255 255 255 260 260 320 300 300 420 330 395 440 600 400 400 400 450 490 500 500 630 660 660 800 71 127 120 99 121,5 121 138 137 190 216 197 206 206 175 206 207 207 217 217 237 237 237 237 241 202 207 207 242 270 232 232 242 288 302 278 270 381 381 330 304 304 413 329 514 513 510 514 513 510 513 71 50 60 57 71 61 61 76 171 170 127 175 175 175 175 175 175 135 135 127 127 127 127 175 170 175 175 175 175 170 170 175 175 175 175 175 175 175 174 175 175 174 175 175 189 175 218 223 218 223 96 123 130 11 93 131 131 134 187 187 225 175 175 190 175 190 190 225 225 225 225 225 225 175 225 190 190 190 225 225 225 190 175 190 190 225 190 190 236 205 205 215 215 210 223 225 210 223 225 223 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 3 3 4 3 3 4 3 30 5 5 5 5 55 5 5 1 1 3 1 19 1 19 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 - - - - - - - - - - - B4 B3 B1 B3 B3 B3 B1 B1 - - - - B4 - B3 B3 B3 B12 - - B1 B4 B3 B1 B12 B3 B3 - B1 B1 B1 B3 B3 - B3 B3 - B3 - - Объем электролита, л Типоразмер Ток КЗ при Ц18C, А Располож. перемычек Стандарт DIN Емкость, Ач Ширина, мм Тип выводов Высота, мм Длина, мм Тип 0,2 0,24 0,4 0,3 0,3 0,4 0,4 0,6 2,6 2,4 2,8 3 3 2,3 2,9 3 3 3 3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,4 4,2 3 3 3,8 5,1 3,9 3,9 3,5 4,2 4,2 3,9 4,3 5,4 5 6,1 5,6 5,6 5,8 5,5 8,3 9,7 9,7 10,3 11,7 11,8 11 14, ГЛАВА Таблица 2.8.

Рекомендуемые параметры регуляторов напряжения Климатический район Ср. месячная температура в январе, C Время года Номинальное напряжение, В Напряжение регулятора, В при установке батареи наружной 7,3...7,7 14,5...15,5 29...31 6,9...7,4 13,8...14,8 27...29 6,9...7,4 13,8...14,8 27...29 6,6...7,1 13,2...14,2 26,0...28 подкапотной 7,1...7,5 14,2...15,2 - 6,6...7,1 13,2...14,2 - 6,6...7,1 13,2...14,2 - 6,5...7,0 13,0...14,0 - Зима Холодный От 50 до 15 Лето 12 24 6 12 24 От 15 до 4 Умеренный От 15 до +4 Круглый год 12 24 6 12 В табл. 2.7 приведены параметры зарубе жных аккумуляторов фирмы Fiamm. Гарантийный срок хранения не залитых раствором электролита батарей установлен 3 года, срок служ бы 2 года, наработка 2500...3000 часов. Батареи предназначены для работы при температуре от 35 до +60С. Удельная энергия стартерных аккумуляторов составляет 30...40 Втч/кг.

Эксплуатация аккумуляторных батарей и уход за ними При эксплуатации на автомашине акку муляторные батареи разряжаются и авто матически дозаряжа ются. Контроль заряда осуществляется регу лятором напряжения и реле обратного тока. При исправном и хорошо отрегулированном регуляторе аккумуляторы ограждены от не дозарядов и перезарядов, сокращающих их долговечность. Однако при этом требуется периодический контроль работы регулятора и перевод его на режим, соответствующий температурным и климатическим условиям. При повреждении мастики, герметизиру ющей корпус аккумулятора, батарею следует разрядить и вылить электролит, для предот вращения взрыва гремучей смеси. Затем продуть сжатым воздухом, протереть и толь ко после этого приступить к оплавлению мастики.

Следует проводить не реже одного раза в две недели: t очищать батарею от пыли и грязи, проти рать чистой ветошью, смоченной в 10% ном растворе нашатырного спирта, угле кислого натрия или кальцинированной соды, места, облитые электролитом. t проверять крепление батареи в гнезде, плотность контактов на выводах, отсутст вие натяжения проводов;

t очищенные наконечники проводов и вы водов батарей смазать техническим вазе лином;

t прочищать вентиляционные отверстия в пробках и крышках;

t проверять уровень электролита и доливать дистиллированной водой до нормы. До ливка электролитом не допустима за иск лючением случаев выплескивания его из батареи. Плотность доливаемого при этом электролита долж на соответствовать плотности электролита в аккумуляторе.

Таблица 2.9.

Рекомендуемые параметры для реле обратного тока Климат. район Холодная Умеренная Жаркая, теплая, влажная Ср. мес. темп. в январе, C от 50 до 15 от 15 до 4 от 15 до Время года Зима Лето Напряжение реле, В 12,5...13 12...12,5 12...12, Круглый год 11,8...12, КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 27 Таблица 2.11.

Количество серной кислоты плотностью 1,83г/см 3 и дистиллированной воды, необходимые для приготовления 1л электролита при температуре 20C Контроль работы регулятора Проводится при техническом обслужива нии автомашин. При этом следует придер живаться рекомендаций, приведенных в табл. 2.8. и инструкции по эксплуатации. Проверка и регулировка регулятора долж на производиться в случаях, если регулируе мое напряжение имеет значение более 15,5 В или не соответствует указанному в инст рукции по эксплуатации машины. П р и регулировке следует применять вольтметр класса не хуже 1,5. При регули ровке реле обратного то к а следует руко водствоваться указа ниями инструкции по эксплуатации автома шины и данными табл. 2.9. Батарею, разряженную более чем на 25% зимой и более чем на 50% летом следует снять с автомашины и поставить на заряд.

Плотность электролита, г/см 3 1.21 1.22 1,23 1,24 1,25 1,255 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 1, Количество серной кислоты, л 0,204 0,215 0,227 0,237 0,248 0,253 0,268 0,28 0,291 0,302 0,313 0, Количество дистил. воды, л 0.836 0.826 0.814 0.808 0,798 0,793 0,78 0,768 0,758 0,748 0,738 0, Электролит В качестве электролита для автомобиль ных аккумуляторных батарей применяют раствор серной кислоты в дистиллированной воде. При отсутствии стандартной допуска ется применение дождевой воды и талого снега собранных не с железных крыш и не содержавшихся в железных сосудах. Для различных климатических и температур ных условий, в которых батарее предстоит находиться в эксплуатации, применяется элек тролит различной плотности. Рекомендуемая плотность электролита для различных клима тических районов приведена в табл. 2.10. Для приготовления электролита применя ется чистая кислотостойкая пластмассовая, керамическая, фаянсовая посуда, в которую сначала наливается вода, а затем постепенно кислота при непрерывном перемешивании кислотостойкой палочкой. Обратный поря док заливки не допускается. О риентировочное количество электро лита, необходимое для заливки аккумулятор ных батарей, приведе но в таблицах вместе с их техническими ха рактеристиками. Для получения электролита нужной плотности рекомендуется пользо ваться табл. 2.11. Плотность электролита в основном зави сит от концентрации раствора серной кисло ты: чем больше концентрация раствора, тем больше плотность электролита. Однако она также зависит и от температуры раствора: чем выше температура, тем ниже плотность.

Таблица 2.10.

Рекомендуемая плотность электролита для различных климатических районов Климатический район Резкоконтинентальный Северный Центральный Южный Тропики Средняя месячная температура в январе, C 40 40 30 5 + Время года Зима Лето Круглый год Плотность электролита, г/см 3, приведенная к 20C заливаемого в конце первого заряда 1,29 1,31 1,25 1,27 1,27 1,29 1,25 1,27 1,23 1,25 1,21 1, 28 Таблица 2.12.

Температурная поправка к показаниям ареометра ГЛАВА Температура электролита при замере,C +60 +45 +30 +25 +15 0 15 25 30 45 Поправка, г/см 3, для приведения к температуре раствора 15C 0,031 0,021 0,01 0,007 0 0,01 0,021 0,028 0,031 0,04 0,046 20C 0,024 0,014 0,004 0 0,007 0,017 0,028 0,035 0,039 0,049 0,053 30C 0,021 0,01 0 0,004 0,01 0,021 0,031 0,038 0,042 0,052 0, плотность и температуру, чтобы снова опре делить приведенную плотность. Доводка плотности до нормы обычно не получается с первого раза, тогда ее следует повторить. Промежутки между приемами доводки дол жны быть не менее 30...40 минут.

Ввод в действие сухозаряженных (новых) аккумуляторных батарей Ввод в действие аккумулятора следует на чинать с заливки аккумуляторов, которую рекомендуется производить следующим об разом. Электролит, приготовленный согласно требованиям, можно заливать в аккумулято ры при условии, если его температура не выше 25С в холодной и умеренной клима тических зонах и не выше 30С в жаркой и влажной зонах. Не рекомендуется заливать аккумуляторы электролитом температурой ниже 15С. Заливку аккумуляторов рекомендуется производить следующим образом. 1. Если вентиляционные отверстия располо жены в пробках, то их необходимо вывер нуть и снять с них герметизирующую пленку или срезать выступ и проверить, вскрылись ли вентиляционные отверстия. 2. Если пробки без герметизирующей плен ки или выступа, следует вынуть располо женные под ними герметизирующие дис ки и выбросить их. Заливку следует производить небольшой струей до тех пор, пока зеркало электро лита не коснется нижнего конца тубуса горловины или на 10...15 мм выше предо хранительного щитка. Уровень электро лита над предохранительным щитком мо жно измерить стеклянной трубочкой. 3. Если в крышке батареи имеются вентиля ционные штуцера для автоматической ре гулировки уровня электролита, необходи мо освободить отверстия в штуцерах от герметизирующих деталей (стержни, кол пачки и др.). Последние следует выбро сить. Затем необходимо отвернуть пробки и надеть их на штуцера. Заливку следует производить небольшой струей до верхне го среза горловины. В случае проливания электролита необхо димо собрать его ветошью и протереть обли тые места (нейтрализовать) 10% рaствором нашатырного спирта.

Температурные поправки к показанию ареометра для приведения плотности элект ролита к температуре 15, 20 и 30C приве дены в табл. 2.12. Знак л+ или - означает прибавить или вычесть поправку от показа ний ареометра. Для определения степени разряженности в любой момент принимается нормативная плот ность электролита 1,29 г/см3, т.е. плотность, приобретенная после полного первого заряда. Для уравнивания плотности электролита, т.е. доведения ее до плотности, равной плот ности в начале эксплуатации, следует изме рить фактическую плотность и температуру. Затем сравнивают приведенную (к плотно сти при 20С) плотность и рекомендуемую (табл. 2.11). Если приведенная плотность окажется ниже нормы, то доливают кислоту или электролит повышенной плотности, ес ли же выше - доливают дистиллированную воду. Для того, чтобы при этом не превысить уровень, из аккумулятора необходимо пред варительно отобрать часть электролита. Уравнивание мож но проводить только в полностью заряжен ном аккумуляторе, ко гда электролит имеет плотность, не иска женную недозаряжен ностью последнего, и когда еще продолжа ется кипение, которое содействует быстрому перемешиванию. В противном случае следу ет продолжать заряд после доливки в течение 30 минут для достижения лучшего переме шивания и затем через 30 минут измерить КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ~ + 0,1 I U U - + F 2000,0 U R1 240 R2.

+ 1,0 Рис. 2.3. Схема зарядного устройства с постоянным выходным напряжением (режим плавающего заряда) После заливки пробки со штуцеров надо снять, и уровень автоматически снизится до нормы. Необходимое количество электроли та для заливки батарей указано в таблицах их технических характеристик. Как правило, не ранее, чем через 20 минут и не позже, чем через два часа после заливки, нужно измерить плотность электролита. Ес ли плотность электролита в аккумуляторе ниже плотности заливавшегося более чем на 0,03 г/см 3, такую батарею перед установкой на автомашину следует зарядить. Если батарея хранилась не более одного года и процесс подготовки ее к вводу в эксплуатацию происходил при температуре не ниже 15С, допускается установка ее на автомашину без проверки плотности элект ролита после 20 мин. пропитки. Батарею, введенную в эксплуатацию, следует откор ректировать спустя несколько дней.

2.1.3. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ Заряд аккумулятора происходит, если к нему приложен потенциал, превышающий его напряжение. Ток заряда аккумулятора пропорционален разности приложенного напряжения и напряжения холостого хода. Скорость заряда ак кумулятора может б ы ть о п р е д елен а в терминах емкости. Ес ли емкость аккумуля тора С заряжается за время t, то скорость заряда определяется отношением С/t. Аккумулятор емкостью 100 Ач при разряде со скоростью С/5 полностью разрядится за 5 часов, при этом ток разряда составит 100/5, или 20 А. Если аккумулятор заряжается со скоростью C/10, то ток его заряда будет равен 100/10, или 10 А. Ско рость заряда можно оценить в длительностях цикла. Так, если аккумулятор заряжается за 5 часов, то говорят, что он имеет цикл 5 часов. В зависимости от области применения аккумуляторы можно заряжать различными способами. При быстром заряде требуется от 4 до 6 часов, в то время как продолжитель ность разряда в штатном режиме варьируется от 10 до 15 часов. При циклическом заряде требуется постоянное напряжение или по стоянный ток заряда. Иногда используется плавающий заряд*, во время которого нагру зка и аккумулятор включаются параллельно, или компенсационный подзаряд**, когда мощность постоянного тока подается в на грузку, в то время как цепь заряда аккумуля тора с нагрузкой не соединена. На практике чаще всего используется бы стрый заряд аккумулятора (до 90% емкости) с последующим автоматическим переключе нием на меньшую скорость заряда (до пол ной емкости).

* плавающий заряд - метод поддержания подзаряжаемой батареи при полном заряде путем подачи выбранного постоянного напряжения для компенсации в ней различных потерь ** компенсационный подзаряд - метод, при котором для приведения батареи в полностью заряженное состояние и поддержания ее в этом состоянии используется постоянный ток заряда л + U0 - I ГЛАВА Для маломощных аккумуляторов и заряда при постоянном напряжении можно исполь зовать устройство [1], показанное на рис. 2.3. Для поддержания постоянного выходного напряжения, значение которого устанавли вается резистором R2, применяется трехвы водной интегральный стабилизатор напря жения, например КР142ЕН5А. Для расчета схемы следует пользоваться выражением: U 0 = U оп (1 + R1/R2) + IустR2, где U0 - напряжение равное разности максимально го напряжения на заряженном аккуму ляторе и выходного напряжения исполь зуемого интегрального стабилизатора на пряжения;

- выходное напряжение используемого ин тегрального стабилизатора напряжения;

- ток внутреннего стабилизатора используе мой интегральной микросхемы [6].

2 VT3 VT2 315 R7 VT4 R9 200 Рис. 2.5. Схема составного транзистора U оп Iуст Возможно использование в качестве рези стора R2 переменного резистора, но с обяза тельным шунтированием постоянным рези стором (для блокирования дребезга движка резистора) т.о., чтобы их суммарное сопро тивление равнялось расчетному. С его помо щью поддерживается необходимое выходное напряжение и одновременно осуществляется защита схемы от тока короткого замыкания. Зарядное устройство с источником тока и автоматическим ограничением напряжения показано на рис. 2.4 [6]. Это устройство под держивает постоянный ток заряда и отклю чает аккумулятор от зарядного устройства по достижении установленного напряжения за ряда. Здесь источник тока выполнен на тран зисторе VT2 и светодиоде VD1, который выполняет функцию индикатора (напряже ние эмиттер база транзистора VT2, задающее ток источника тока, определяется падением напряжения на светодиоде). Транзистор VT1 ограничивает напряжение на нагрузке, за крывая протекание тока через светодиод VD1 по достижении напряжения заряда ак кумулятора, которое устанавливается подбо ром резистора R1. При номиналах, указан ных на схеме, напряжение заряда аккумуля тора 12 В при максимальном токе порядка 100 мА. Светодиод показывает степень заря да аккумулятора. При полностью заряжен ном аккумуляторе он гаснет. Такие зарядные устройства не требуют приборов измерения тока и напряжения, контроля окончания заряда и в конце заряда автоматически уменьшают ток, сообщая ак кумулятору максимально возможный заряд. При необходимости заряжать аккумулятор ные батареи большой емкости (например автомобильные) ток заряда нетрудно увели чить до 5 А. В этом случае транзистор VT2 необходимо заменить составным транзисто ром рис. 2.5, снабдив последний из них теп лоотводом.

+ 15 - R1* л + - VT1 361 VT2 801 1 C1 1000,0x C2 200,0x + 3 R3* Восстановление пассивированных аккумуляторных батарей В результате неправильной эксплуатации аккумуляторных батарей пластины их пасси вируются и выходят из строя. Тем не менее известен способ восстановления таких бата рей асимметричным током (при соотноше нии зарядной и разрядной составляющих тока 10:1 и отношении длительностей им пульсов этих составляющих 1:2). Этот способ R2 + VD1 Рис. 2.4. Схема автоматического зарядного ус тройства (режим плавающего заряда) КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ позволяет активизировать поверхности пла стин старых аккумуляторов и проводить про филактику исправных [4]. На рис. 2.6 представлена схема заряда ак кумуляторов асимметричным током, которая рассчитана на работу с 12 В аккумулятором и обеспечивает импульсный зарядный ток 5 А и разрядный Ц0,5 А. Она представляет собой регулятор тока, собранный на транзисторах VT1...VT3. Питается устройство переменным током напряжением 22 В (амплитудное на пряжение 30 В). При номинальном зарядном токе напряжение на заряженном аккумулято ре изменяется в пределах 13...15 В (среднее напряжение 14 В). За время одного периода переменного на пряжения формируется один импульс заряд ного тока (угол отсечки alpha) равен 60, рис. 2.7). В промежутке между зарядными им пульсами формируется разрядный импульс через резистор R3, подбором которого уста навливается амплитуда разрядного тока. Необходимо учитывать, что суммарный ток зарядного устройства должен равняться 1,1 от тока заряда аккумулятора, т.к. при заряде резистор R3 подключен параллельно аккумулятору. При использовании аналогового ампер метра он будет показывать около одной тре ти от амплитуды импульса зарядного тока. Схема защищена от короткого замыкания выхода. Заряд аккумулятора ведут до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение (кипе I I 0 t t 2t T = Рис. 2.7. Диаграмма зарядного асимметричного тока I ние) во всех банках, а напряжение и плот ность электролита будут постоянными в те чение двух часов подряд. Это является при знаком окончания заряда. Затем следует про извести уравнивание плотности электролита в секциях и продолжить заряд еще 30 минут для лучшего перемешивания. Во время заряда аккумулятора следует пе риодически проверять температуру электро лита, чтобы не допустить ее повышения выше 45C в холодных и умеренных клима тических зонах и выше 50C в жарких и теплых влажных. Так как при заряде кислотных аккумулято ров выделяется водород, следует проводить заряд аккумулятора в хорошо проветривае мом помещении, при этом не следует ку рить и пользоваться открытым пламенем. Образовавшаяся гре мучая смесь обладает б о льш о й разруш и тельной силой.

GAZ + - 1 VD1 215 S1 ~220 F1 I II + R1* 2,2k A - R3 V л R2 100 VD2 156 R4 0, VT1 315 R7 VT2 VT3 R9 Рис. 2.6. Схема заряда аккумулятора асимметричным током XX dryfit dryfit dryfit dryfit A-200 A-300 A-400 A- EVU's dryfit Highpower dryfit A600 dryfit Block dryfit Compact dryfit Ulimatic ELA- dryfit traction Block dryfit traction Pzs E- ( ) : 12 2.2. ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Широко распространенные кислотные ак кумуляторы, выполненные по классической технологии, доставляют много хлопот и ока зывают вредное влияние на людей и аппара туру. Они наиболее дешевы, но требуют дополнительных затрат на их обслуживание, специальных помещений и персонал. Группа CEAC, объединяющая европей ских производителей аккумуляторов и зани мающая первое место в Европе по производ ству свинцовых аккумуляторов, обеспечива ет значительную долю рынка. Значительный объем производимых акку муляторов составляют герметичные, выпол ненные по технологии dryfit и AGM (аб сорбированный электролит). Они характери зуются отсутствием эксплуатационных за трат и перекрывают диапазон емкостей от 1 до 12000 Ач, что позволяет удовлетворить требования любого потребителя.

2.2.1. АККУМУЛЯТОРЫ, ТЕХНОЛОГИЯ DRYFIT Наиболее удобными и безопасными из ки слотных аккумуляторов являются абсолютно необслуживаемые герметичные аккумуляторы VRLA (Valve Regulated Lead Acid) произведен ные по технологии dryfit. Внешний вид показан на рис. 2.8. Электролит в этих акку муляторах находится в желеобразном состоя нии. Это гарантирует надежность аккумулято ров и безопасность их эксплуатации.

t абсолютно необслуживаемые в течение всего срока службы;

t продолжительный срок службы (с сохра нением остаточной емкости 80%);

t классификация Евробат - высокая рабо тоспособность (High Performance);

t технология dryfit: электролит зафикси рован в желеобразном состоянии;

t намазные пластины в блочном исполнении;

t очень малое газовыделение за счет систе мы внутренней рекомбинации;

t способность быстрого восстановления емкости;

t аккумуляторы dryfit не являются опас t Рис. 2.8. Внешний вид аккумуляторов dryfit Технические характеристики аккумуляторов DRYFIT В зависимости от предполагаемого режи ма работы рекомендуются два типа аккуму ляторов: dryfit А400 - для буферного режи ма и А500 - для режима буфер+цикл. Эти аккумуляторы выпускаются немецкой фир мой Sonnenschein, входящей в группу евро пейских производителей CEAC, и характе ризуются следующими преимуществами:

t t t t t t ным грузом для авиа, авто и железнодо рожного транспорта (согласно IATA);

очень малый саморазряд: даже после 2 лет хранения (при 20С) не требуется подза ряд перед вводом в эксплуатацию;

допускается перезаряд;

устойчивы к глубокому разряду согласно DIN 43539 ч. 5;

диапазон емкости: от 5,5 до 180 Ач для А400 и от 2,0 до 115 Ач для А500;

аккумуляторы принимаются на вторич ную переработку фирмой Sonnenschein, т. к. содержат много ценных материалов;

имеют сертификат Немецкой Федераль ной почты, TL 6140 3003;

соответствуют VDE 0108 ч.1 для аварий ного энергоснабжения.

ГЛАВА Таблица 2.13.

Технические характеристики аккумуляторов dryfit A400 Номинальная емкость (C20)*, Ач Макс. допустимый ток 5 сек., А Ток разряда (I20), мА Высота с контактами, мм Высота корпуса, мм Макс. нагрузка, А Номинальное напряжение, В Вид концевых выводов Обозначение типа Длина макс., мм Ширина, мм Тип № Вес, кг 09 1 90835 00 07 1 94436 00 07 1 94530 00 07 1 94560 00 09 1 90604 00 09 1 90635 00 09 1 90702 00 09 1 90750 00 09 1 90752 00 09 1 90765 00 09 1 90815 A406/165,0A A412/5,5SR A412/8,5SR A412/12,0SR A412/20,0G5 A412/50,0A A412/65,0G6 A412/85,0A A412/100,0A A412/120,0A A412/180,0A 6 12 12 12 12 12 12 12 12 12 165 5,5 8,5 12 20 50 65 85 100 120 8520 275 425 600 1000 2500 3250 4250 5000 6000 770 80 80 100 200 440 440 770 770 770 2600 300 300 350 800 1500 1500 2600 2600 2600 31 2,5 3,6 5,6 7,7 20,1 24,6 37 40 49 244 1523 152 181 176 306 381 284 513 513 190 65,5 98 76 167 175 175 267 189 223 253 94,5 94,5 152 126 190 190 208 195 195 Конусные выводы по DIN 72311 Штеккерные 98,4 выводы 6,3 мм Штеккерные 98,4 выводы 6,3 мм Штеккерные 156,4 выводы 6,3 мм Болтовые 126 соединения 5 мм Конусные выводы 190 по DIN 72311 Болтовые 190 соединения 6 мм Конусные выводы 230 по DIN 72311 Конусные выводы 223 по DIN 72311 Конусные выводы 223 по DIN 72311 Конусные выводы 242 по DIN 72311 Аккумуляторы А500 более универсальны и являются последовательной разработкой и предназначены для смешанного режима - буфер+цикл. В них намного улучшены характеристики саморазряда за счет измене ния конструкции банок и состава электро лита. Соответствуют следующим нормам: DIN, BS, IES, а также имеют допуск по VdS. Типы выводов ак кумуляторов А400 и А500 приведены на рис. 2.9. Технические характеристики - в табл. 2.13 и 2.14 соот ветственно. Условное обозначение аккумуляторов dryfit содержит: первая буква и три следующие за ней цифры - тип аккумулятора;

последующие цифры - номинальная ем кость, Ач;

последние буквы - тип вывода аккумуля тора (согласно DIN 72311, предельные то ки разряда достигаются только при ис пользовании штатного контакта).

Техника заряда аккумуляторов DRYFIT Заряд аккумулятора происходит, если к не му приложен потенциал, превышающий его рабочее напряжение. Ток заряда аккумулятора пропорционален разности приложенного на пряжения и напряжения холостого хода. На пряжение аккумулятора возрастает по мере заряда до тех пор, пока не начинается элект ролиз. Одновременно с этим уменьшается эффективность заряда, а напряжение на зажи мах аккумулятора увеличивается по мере уменьшения скорости заряда. Скорость заряда аккумулятора может быть определена в терминах емкости. Если ем кость аккумулятора С заряжается за время t, 7,8 6,3 0, G A SR Рис. 2.9. Типы выводов аккумуляторов ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 35 Таблица 2.14.

Технические характеристики аккумуляторов dryfit A500 Номинальная емкость (C20)*, Ач Макс. допустимый ток 5 сек.**, А Ток разряда (I20), мА Высота корпуса, мм Макс. нагрузка, А Номинальное напряжение, В 07 8 95502 00 07 8 95302 00 07 8 95312 00 07 8 95391 00 07 8 95465 00 07 8 95523 00 07 8 95202 00 07 8 95315 00 07 8 95432 00 07 8 95436 00 07 8 95525 00 07 8 95530 00 07 8 95565 00 07 8 95560 00 08 8 95615 00 08 8 95625 00 08 8 95632 00 08 8 95630 00 08 8 95660 00 08 8 95664 00 08 8 95668 00 08 8 95666 00 08 8 95722 00 08 8 95750 A502/10,0S A504/3,5S A506/3,5S A506/4,2S A506/6,5S A506/10,0S A512/2,0S A512/3,5S A512/6,5S A512/6,5SR A512/10,0S A512/10,0SR A512/16,0G5 A512/16,0SR A512/25,0G5 A512/30,0G6 A512/40,0G6 A512/40,0A A512/55,0A A512/60,0A A512/65,0G6 A512/65,0A A512/85,0A A512/115,0A 2 4 6 6 6 6 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 10 3,5 3,5 4,2 6,5 10 2 3,5 6,5 6,5 10 10 16 16 25 30 40 40 55 60 65 65 85 500 175 175 210 325 500 100 175 325 325 500 500 800 800 1250 1500 2000 2000 2750 3000 3250 3250 4250 80 60 60 60 80 80 40 60 80 80 80 80 200 100 200 400 400 400 400 400 440 440 600 300 300 300 300 300 300 240 300 300 300 300 300 700 300 800 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 2600 0,7 0,5 0,5 0,9 1,3 2,1 1 1,5 2,6 2,6 4,1 4,1 6,8 6,7 9,6 11,7 14,8 14,8 19 21,8 25 25 33 40, 52,9 90,5 134,5 62,3 152 152 178,5 134 152 152 152 152 181 181 176 197 210 210 261 306 381 381 330 50,5 34,5 34,8 52 34,5 50,5 34,1 66,3 65,5 65,5 98 98 76 76 167 132 175 175 135 175 175 175 171 94,5 60,5 60,5 98 94,5 94,5 60,5 60 94,5 94,5 94,5 94,5 167 152 126 160 175 175 208 190 190 190 214 98,4 64,4 64,4 101,9 98,4 98,4 64,4 64,4 98,4 98,4 98,4 98,4 167 156,4 126 181 175 175 230 190 190 190 235,5 Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 6,3 мм Штеккерные выводы 4,8 мм Штеккерные выводы 6,3 мм Болтовые выводы 5 мм Штеккерные выводы 6,3 мм Болтовые выводы 5 мм Болтовые выводы 6 мм Болтовые выводы 6 мм Конусные выводы по DIN 72311 Конусные выводы по DIN 72311 Конусные выводы по DIN 72311 Болтовые выводы 6 мм Конусные выводы по DIN 72311 Конусные выводы по DIN 72311 Конусные выводы по DIN то скорость заряда определяется отношени ем С/t. Аккумулятор емкостью 100 Ач при разряде со скоростью С/5 полностью разря дится за 5 часов, при этом ток разряда составит 100/5, или 20 А. Если аккумулятор заряжается со скоростью C/10,то ток его заряда будет равен 100/10, или 10 А. Ско рость заряда можно оценить в длительностях цикла. Так, если аккумулятор заряжается за 5 часов, то говорят, что он имеет цикл 5 ч.

Вид концевых выводов Высота с контактами, мм Обозначение типа Длина макс., мм Ширина, мм Тип № Вес, кг,, ГЛАВА 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50, 12 10 8 6 4 2 0 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x I20 90% 70% 50% max min Рис. 2.10. Область постоянного напряжения для заряда аккумуляторов dryfit А400 в режиме длительного подзаряда (бу ферный режим) Рис. 2.12. Время заряда акккумуляторов dryfit А После полного заряда аккумулятора даль нейшее продолжение заряда вызывает выде ление газов (происходит перезаряд). В классических аккумуляторах в процессе пе резаряда удаляется вода и происходит распы ление электролита с выделением газов. Часть электролита разбрызгивается через вентиля ционные отверстия, т.е. теряется. При доба влении воды в электролит уменьшается его концентрация и ухудшаются характеристики аккумулятора. В аккумуляторах, произведенных по тех нологии dryfit, реакции электродов проис ходят с участием электролита. Композиция электролита не изменяется по мере заряда или разряда. Поэтому электролит сконстру ирован так, что генерация кислорода в про цессе заряда компенсируется другими хими ческими реакциями, поддерживающими ус ловия равновесия, в которых батарея может длительно заряжаться без потерь воды. Это принципиально важно для герметичных ак кумуляторов. Напряжение заряда аккумуляторов А400 для режима плаваю щего заряда должно находиться в пределах от 2,3 В до 2,23 В/эле мент. При заряде 12 В аккумуляторов, состоящих из 6 ти элементов (банок), эта цифра умножается на 6, т.е. напряжение заряда для 12 В аккумулятора должно находиться в пределах от 13,8 В до 13,38 В. Для 6 ти вольтовых аккумуляторов число элементов 3, для 4 х - 2, а для 2 х вольтовых - 1. Кривые заряда для аккумуляторов dryfit A400 (буферный режим) показаны на рис. 2.10, а для аккумуляторов dryfit A500 (бу ферный режим - область 1 и циклический режим - область 2) показаны на рис. 2.11. Эти кривые справедливы для режима дли тельного подзаряда. При изменяющейся температуре зарядное напряжение следует корректировать соглас но графиков. При этом напряжение заряда может изменяться в пределах от 2,15 В/эле мент до 2,55 В/элемент при изменении тем пературы в пределах от Ц30С до +50С. При буферном режиме напряжение заряда при 20С должно находиться в пределах 2,3...2,35 В/элемент. Колебание напряжения не должно превышать 30 мВ/элемент. При зарядном напряжении большем 2,4 В следует ограничивать ток заряда до 0,5 А на каждый Ач для двух режимов.

1: 500 л 2,30...2,35 20 2: 500 л 2,40...2,45 20 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 -20 - 2 0 10 20 30 40 50 C Рис. 2.11. Напряжение заряда аккумуляторов dryfit А500 для различных режимов ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ h, 12 10 8 6 4 2 Для аккумуляторов А500 возможны два режима буферный и циклический. При ци клическом режиме заряда зарядное напряже ние должно быть выше, чем при буферном для того, чтобы увеличить время между ци клами заряда.

90% 70% Техника разряда аккумуляторов DRYFIT Аккумуляторы, изготовленные по техно логии dryfit оказываются мало чувстви тельными к условиям разряда. Кроме того, емкость также нечувствительна к разрядам со скоростью ниже С/10. При более интенсивных разрядах емкость уменьшается по мере увеличения скорости разряда, но не так драматично, как в случае аккумуляторов, выполненных по традицион ной технологии. Поэтому, изготовителю до статочно привести относительно ограничен ное число типовых кривых разряда. При оговоренной емкости аккумулятора скорость разряда выбирается невысокой (например С/10),чтобы максимально реализовать ем кость элемента. Зависимость процентного со отношения емкости от максимального тока разряда аккумуляторов, произведенных по технологии dryfit, приведены на рис. 2.14. При высокой скорости разряд реально оказывается ограниченным, поскольку из за наличия внутреннего сопротивления акку мулятора напряжение уменьшается ниже на пряжения отсечки *. Это происходит до нача ла листощения электрохимической энергии. Однако снижение тока разряда уменьшает падение напряжения IхR внутри элемента, при этом напряжение элемента повышается по сравнению с напряжением отсечки, и разряд продолжается.

50% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x I Рис. 2.13. Время заряда аккумуляторов dryfit А500 при заряде постоянным током Для компенсационного режима заряда приведены зависимости времени заряда от величины зарядного тока аккумулятора на рис. 2.12 для аккумуляторов А400 и рис. 2.13 для А500. Компенсационный заряд возмо жен для циклического и буферного режимов работы. На обоих графиках показаны три кривые, соответствующие 50%, 70% и 90% заряду. Для аккумуляторов А400 максималь ное напряжение заряда составляет 2,3 В/эле мент, а для А500 - 2,4 В/элемент.

% Knenn 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 x I A Imp Isc Рис. 2.14. Остаточная емкость аккумулятора при учеличении тока разряда Рис. 2.15. Зависимость отдаваемой мощности ХИТ от скорости разряда * напряжением отсечки называется минимальное напряжение, при котором аккумулятор способен отдавать полезную энергию при определенных условиях U : ( ) 10 x I20 4 x I20 1 x I ГЛАВА U, / 2,2 2,0 1,8 140 x I20 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 10 20 40 1 2 4 40 x I20 20 x I 70 x I 8 20 30 6 8 10 15 Рис. 2.16. Время разряда до фиксированного конечного напряжения аккумуляторов dryfit А t. 90 60 40 30 20 15 A500 1,83, 1,75, 1,66 1,5/ 5 4 3 2,5 2 1,83 0 1 2 3 4 5 6 7 1,75 1,66 1, 8 9 10 Ps = (/ 1) Рис. 2.17. Разряд постоянной мощностью аккумуляторов dryfit А ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 39 Таблица 2.16.

Данные для выбора аккумуляторов dryfit А400. Разряд постоянным током Тип A406/165,0A A412/5,5SR A412/8,5SR A412/12,0SR A412/20,0G5 A412/50,0A A412/65,0G6 A412/85,0A A412/100,0A A412/120,0A A412/180,0A 30 мин 178 5,7 7,8 11,7 20,3 55 61 83,3 101,4 124,2 176, 1ч 106,3 3,4 4,8 7,2 12,9 33,3 44,1 48,7 59,7 78,7 106, 3ч 46,3 1,6 2,2 3,1 5,3 14,2 18,2 20,8 25,7 32,8 48, 5ч 30,3 1 1,5 2,1 3,5 9,2 12,1 14 17,9 21,7 8ч 20,1 0,7 1 1,4 2,3 6,1 8,1 9,7 12,1 14,7 21, 10 ч 16,6 0,6 0,8 1,2 1,9 5 6,6 8,2 10,2 12,2 20 ч 9 0,3 0,5 0,6 1,1 2,7 3,6 4,8 5,4 6,8 9, При разомкнутой батарее отдаваемая мощ ность равна нулю, поскольку ток равен нулю. Если батарея короткозамкнута, то отдаваемая мощность снова равна нулю, так как напря жение близко к нулю, хотя ток может быть очень большим. Среднее напряжение зависит от отбираемого тока, но линейной зависимо сти между этими величинами нет. Для химических источников тока зависи мость времени разряда от мощности, отдава емой аккумуляторной батареей, показана на рис. 2.15. Из графика видно, что максималь ная отдаваемая мощность имеет место при равенстве сопротивления нагрузки внутрен нему сопротивлению батареи. Для аккумуляторов А500 на рис. 2.16 по казана зависимость времени разряда от т.н. удельной мощности, которая измеряется в В/элемент по отношению к 1 Ач. Рис. 2.17 показывает время разряда аккумуляторов А500 при разряде постоянным током в тер минах емкости. Для аккумуляторов А400 приведены данные разряда постоянным током и постоянной мощностью в табл. 2.15 и 2.16. При этом для аккумуляторов А400 разрядное напряжение ограничивается на уровне 1,6 В/элемент. Свинцовым акку муляторам присуща уникальная особен ность - способность выделять водород при перенапряжениях и кислород, когда на пряжение свинцовой батареи приближается к значению, свойственному полному заряду, при этом происходит существенный подъем напряжения, необходимый для прохождения заряжающего тока через электролит. Если напряжение, обусловливающее прохождение зарядного тока, фиксировано и достаточно высоко для заряда электродов, но не на столько, чтобы вызвать выделение газа, на пряжение элемента будет расти до тех пор, пока не станет равным напряжению заряжа ющего источника. В аккумуляторах, выполненных по техно логии dryfit, каждая банка закрыта венти лем, что предотвращает проникновение ки слорода извне.

Таблица 2.15.

, Рис. 2.18. Остаточная снимаемая емкость при разряде постоянным током При внутреннем избыточном давлении вентиль открывается, чтобы затем вновь за крыть банку. Не следует размещать аккуму ляторы в герметичных помещениях. Допус кается установка в любом положении. При стационарной установке аккумуляторов dryfit в помещениях, шкафах и емкостях следует выполнять предписания VDE 0510, следить за тем, чтобы вентили находились сверху и не были чем либо закрыты. Предельная емкость аккумуляторных бата рей реализуется при нормальной температуре (20С), малых скоростях разряда и низких напряжениях отсечки. Подвижность ионов и скорость их взаимодействия с электродами уменьшаются по мере снижения температуры, и большинство батарей с электролитами на водной основе уменьшают отдаваемую энер гию в сравнении с той, которую они могут отдать при нормальной температуре. Если электролит замерзает, то подвижность ионов может упасть до такой степени, что батарея перестанет работать. При снижении темпера туры не следует рассчитывать аппаратуру для работы при малых рабочих напряжениях. Остаточная снимаемая емкость аккумуля торов А400 и А500 при разряде постоянным током и изменении температуры показана на рис. 2.18.

Ci Rf Ri U0 Ut Rv Рис. 2.20. Изменение напряжения элемента ХИТ при изменении внутреннего сопротивления Для определения внутреннего сопротив ления элемента или батареи можно восполь зоваться способом, заключающимся в изме рении его характеристик на переменном токе (частота 1 кГц и выше). Так как многие реакции на электродах обратимы, можно считать, что при измерениях на переменном токе химические реакции не происходят и импеданс соответствует внутреннему сопро тивлению. Измерения на переменном токе можно сочетать с измерениями на постоян ном токе. Изменение напряжения элемента ХИТ при изменении внутреннего сопротив ления показано на рис. 2.20. Считается, что перезаряжаемый аккумуля тор проработал свой срок службы, если его емкость падает до 80% указанной первона Рис. 2.19. Эквивалентная схема ХИТ ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 40C 30C 20C муляторы серии А400 и А500 восстанавлива ют 100% емкости. Зависимость остаточной емкости от времени складирования при раз личных температурах показана на рис. 2.21. В них намного улучшены параметры (в срав нении с предшествующими типами аккуму ляторов А200 и А300) за счет изменения конструкции банок и состава электролита. Сроки службы аккумуляторов, изготов ленных по технологии dryfit:

А400 А500 8...10 лет 5...6 лет Рис. 2.21. Остаточная емкость после времени складирования чальной емкости. В этом случае 30% глубина разряда соответствует максимальному цик лическому сроку службы аккумулятора. Так после двух лет хранения аккумулятор сохраняет 50% емкости. После заряда акку Аккумуляторы А400 и А500 устойчивы к глубокому разряду согласно DIN 43539. Не рекомендуется использовать режим бо лее глубокого, а также мягкого разряда, ко торые снижают продолжительность цикли ческого срока службы аккумулятора.

2.2.2. ГЕРМЕТИЧНЫЕ НИКЕЛЬ КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Особую группу никель кадмиевых акку муляторов составляют герметичные аккуму ляторы (табл. 2.17 и 2.18). Выделяющийся в конце заряда кислород окисляет кадмий, поэтому давление в аккумуляторе не повы шается. Скорость образования кислорода должна быть невелика, поэтому аккумулятор заряжают относительно небольшим током. Герметичные аккумуляторы подразделя ются на дисковые (обозначение Д), цилинд рические (обозначение Ц) и прямоугольные (обозначение КНГ). Герметичные аккумуляторы применяются для слуховых аппаратов, малогабаритных ра диоприемников, магнитофонов, фото кино аппаратуры, карманных фонарей и т.д. Гарантийный срок хранения аккумулято ров Д 0,125 - 15 мес., Д 0,26 - 6 мес., батареи 7Д 0,125 - 14 мес. Гарантийный срок эксплуатации аккумуляторов Д 0,125 - 14 мес., Д 0,26 - 12 мес., а батареи 7Д 0,125 - 15 мес. Наработка дисковых аккумуляторов соста вляет до 400 циклов, цилиндрических - от 100 до 1000 циклов в зависимости от условий эксплуатации. Герметичные прямоугольные никель кад миевые аккумуляторы производятся с отри цательными неметаллокерамическими элек тродами из оксида кадмия (тип КНГК) или с металлокерамическими кадмиевыми элек тродами (тип КНГ) см. табл. 2.17.

Таблица 2.17.

Параметры герметичных аккумуляторов в прямоугольных корпусах Номинальная емкость, Ач Продолжи тельность заряда, ч Ток разряда, мА Ширина, мм КНГ 0,35Д КНГ 0,7Д КНГ 1,0Д КНГ 1, 0,35 0,7 1 1, 35...70 70...140 100...200 150... 35 70 100 15 15 15 41 41 41 15 25 35 10 12 14 21 31 61 Масса, г Высота, мм Ток заряда, мА Длина, мм Тип ГЛАВА Таблица 2.18.

Параметры герметичных аккумуляторов Номинальная емкость, Ач Напряжение, В Продолжи тельность заряда, ч Диаметр, мм Ток разряда, мА Высота, мм Ток заряда, мА Дисковые аккумуляторы Д 0,02Д Д 0,03Д Д 0,05Д Д 0,06 Д 0,08Д Д 0,1 Д 0,125Д Д 0,2Д Д 0,26Д Д 0,3Д Д 0,55Д Д 0,8Д 7Д 0,125Д 10Д 0,55С Ni Cd 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 8,4 12 1,24 1,24 1,24 1,24 1,24 1,24 9 3,6 3,6 3, 0,02 0,03 0,05 0,06 0,08 0,1 0,125 0,2 0,26 0,3 0,55 0,8 0,125 0,55 0,15 0,2 0,75 1,4 4 1,4 0,11 0,28 0,28 0, 2...4 3...6 5...10 6...12 8...16 10...20 12...24 20...40 25...50 30...60 50...100 80...160 10...20 25...50 30 40 150 280 800 280 22 56 56 2 3 5 6 8 10 12,5 20 25 30 50 80 10 20 15 20 75 140 400 140 11 28 28 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 19 14 14 14 14 14 14 14 14 14 11,5 11,6 15,5 15,6 15,5 20 20 25 25,2 25 34,6 50 24 35,6 12,9 10,5 14,5 26 33,5 33, 4,2 5,4 4,9 6,1 7 6,9 6,6 7 9,2 9,4 9,8 7,7 58 Ni MH 27,2 - 50 310 9 10 24 55 147 78 47 36 36 Аккумуляторы концерна Varta (Германия) RX 01 RX 03 RX 6 RX 14 RX 20 RX 20 V7/8R Phone T Phone S 3/V 60H 29 44 50,3 49 61 26,5 x 15,7 x 48,5 48,0 x 52,0 x 10,6 26 16 32 19, Разряжать герметичные аккумуляторы мо жно мгновенно (импульсный режим), в те чение нескольких секунд (стартерный ре жим) и медленно - в течение 10...15 ч (дли тельный режим). Среднее разрядное напря жение в этих режимах равно соответственно: 1,1...1,12;

1,16...1,18;

и 1,22...1,25 В. В конце разряда напряжение составляет 0,9...1,1 В. Номинальная емкость выпускаемых аккуму ляторов лежит в пределах 0,03...50 Ач, удель ная энергия 16...23 Втч/кг и 45...63 кВтч/м3. При хранении заряженный аккумулятор са моразряжается (20...30% за первые 10 суток). Рабочим интервалом температур для гер метичных аккумуляторов считают интервал от 10 до 50С. При Ц10С емкость аккумуля тора уменьшается по сравнению с емкостью при 20...30С на 30...40%. Срок службы гер метичных аккумуляторов меньше, чем обы чных никель кадмиевых. Внутреннее сопротивление герметичных аккумуляторов очень мало. Например, у ак кумулятора Д 0,125 при частоте f = 25 Гц оно составляет 0,5 Ом при f = 800 Гц - 0,4 Ом и при f = 4000 Гц - 0,32 Ом. С увеличением емкости внутреннее сопротивление падает. При емкости 1,5 Ач внутреннее сопротивле ние герметичного аккумулятора составляет 0,015 Ом. По мере разряда аккумулятора внутреннее сопротивление увеличивается. Аккумуляторы концерна Varta выполнены по новой никель гидридной технологии и имеют маркировку на этикетке Ni/MH.

Масса, г Тип - 2 - 3,6 - 7 6,4 - 13 - Книги, научные публикации

Blog