Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972), страница 10

в режиме, когда заряженный аккумулятор замкнут на внешнюю цепь, проходит разрядный ток, аккумулятор работает в режиме источника. При этом активная масса положительной пластины, состоящая из перекиси свинца РЬОм и активная масса отрицательной пластины — губчатый свинец Р5 переходят в сернокислые соединения свинца РЮО4 с выделением воды. Зто приводит к уменьшению концентрации электролита, его проводимости и э.

д. с. аккумулятора. Напряжение'(э. д, с.) аккумулятора с 2,2 В сначала быстро падает до 2 В, а затем медленно до 1,8 В, после чего необходимо прекратить разряд во избежание сульфатации пластин — образования на них нерастворимого сернокислого свинца. При заряде аккумулятора через него проходит ток, имеющий направ- рзс. зл4, Свзазовыа ление; противоположное разрядному аккумулятор. току, для чего зажимы источника, заряжающего аккумулятор, соединяются с одноименными зажимами аккумулятора.

При заряде аккумулятора происходит обратная химическая реакция и на электродах восстанавливаются перекись свинца и губчатый свинец. Напряжение сначала быстро увеличивается до 2,2 В, затем медленно до 2,3 В и, наконец, до 2,6 — 2,7 В, при котором следует прекращать заряд. При этом напряжении наблюдается интенсивное выделение водорода, пузырьки которого, поднимаясь на поверхность электролита, создают впечатление его кипения. Внутреннее сопротивление свинцовых аккумуляторов мало, поэтому токи короткого замыкания недопустимо велики. Емкость аккумулятора, так же как и первичного элемента, определяется в ампер-часах за время нормального разряда.

Коэффициентом отда ч и аккумулятора называется отношение отданного им при разряде количества зз электричества к полученному им при заряде, т. е. ц.=ЕЕ,. ~2-54). Коэффицнентотдачисвинцового аккумулятора 0,9 — 0,9б. Коэффициентом полезного действия аккумулятора называетея отношение полученной от него при разряде энергии В'р к затраченной при заряде В'„т. е,' ч Игр/Ф',. (2-05) Коэффициент полезного действия свинцового аккумулятора 0,75 — 0,8. б) Ркс. 2-'16.

щеаочныа аккумуактор а — общак вва; б — властовы, Во избежание сульфатацин яикумулятора необходимо содержать иго в заряженном состоянии и периодически про; верять уровень и плотность элецтролита, напряжение под нагрузкой, а при необходимости дозаряжать его. Ш е л о ч н ы е а к 'к у и у л я т о р ы получили такое название по их электролиту пгелочи — 21%-иый водный раствор едкого кали (КОН) или едкого патра (МаОН). Они состоят из двух блоков пластин, расположенных в стальном сосуде с электролитом (ряс.

2-1б). Пластины — это стальные рамки с вставленными' в них стальными коробочками, заполненными активной массой. Активная масса отрицательных пластин кадмиево-никелевых элементов сор стоит из губчатого кадмия, а железо-никелевых — из губчатого железа. Активная масса положительных пластин у обоих аккумуляторов состоит из гидрата окиси никеля 55(ОН) . При разряде гидрат окиси никеля переходит в гидрат закисн никеля, а губчатый кадмий (железо) — в гидрат его закнси. При заряде реакция идет в обратном направлении, и следовательно, происходит восстановление активной массы электродов. Концентрация электролита при разряде и заряде остается неизменной. При разряде напряжение с 1,4 В сначала бйстро уменьшается'до'1,3 В, а затем медленно до 1,15 В, прн котором необходимо прекращать разряд. При заряде напряжение с 1,15 В быстро увеличивается до 1,75 В, а затем после незначительного понижения медленно увеличивается до 1,85 В.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов больше, чем кислотных, поэтому они имеют более низкий к. п. д. т1 = 0,5 . 0,5 и меньшую чувствительность к короткйм замыканиям. Щелочные аккумуляторы имеют большую механическую прочность, больший срок службы и меньшую требовательность,к уходу по сравнению с кислотными аккумуляторами. Серебрянб-цинковый аккумулятор состоит из двух блоков ~пластин, расположенных в пластмасмвом баке с электролитом. Электроды аккумулятора представляютсобой пористые пластины в положительная нз окиси серебра (Ая,О), а отрицательная нз цинка (Еп). Электролит — водный раствор едкого кали (КОН) плотностью 1,4.

При разряде аккумулятора окись серебра переходит в металлическое серебро, а металлический цинк — в окись цинка. При заряде имеет. место обратный процесс. Прн заряде напряжение вначале почти неизменно (1,55 В), .а затем быстро повышаеэся примерно до 1,9' В ' и далее медленно до 2,1 В; при.этом .напряжении следует прекращать заряд. При разряде напряжение с 1,75 В медленно падает до 1,5 В и в конце разряда до 1,25-1 В; при этой величине разряд следует прекращать. Из положительных свойств этих аккумуляторов необходимо отметить: 1) значительно большие емкость н мощность йа единицу массы по сравнению с другими типами аккумуляторов; 2) стабильное.

напряжение при разряде (1,5 В) и возможность получения очень больших токов при кратковременных разрядах; 3) высокий к. п. д. ц 0,85. бт 2-тй. Соединение химических источиииов питания Если напряжение и ток, необходимые для питания потребителей, превыШают соответствующие величины одного источника питания, то применяется соединение не- скольких источников в батарею для совмест+ ной работы. Элементы, соединяемые в батарею, должны иметь одинаковые э. д. с. Е, и одинаковые — Е г внутренние сопротивления пг Последовательное соедине- н и е элементов (рис. 2-16) применяется в том иее еленине случае, если ток потребителя не превышает ние истечии- номинальный ток одного элемента, а напряиои питании жение потребителя (/ больше э.

д. с. элемента (Е,). В этом случае число элементов и, соединенных последовательно, определяется отношением п > (//Еа/ При одинаковом направлении э. д. с., для чего отрицательный зажим одного элемента должен соединяться с положительным зажимом следующего и т. д., э. д. с. батареи в и раз больше э. д. с.

элемента: Е = ПЕэ,' (2-56) + + + Е Е Е г внутреннее сопротивление батареи г = пга. (2 57) рис. я-п. параллель- Разрядный ток батареи Равен Разрядному току элемента. ' Параллельное соединение элементов (рис. 2-17) применяется в том случае„если напряжение потребителя (/ равно напряжению элемента (/„а сила тока потребителя / значительно больше разрядного тока элемента т'р. В этом случае число элементов ш, соединенных параллельйо, определяется отношением лт ) Ыа.

При этом способе соединения положительные зажимы всех элементов соединяются в один узел, а отрицательные зажимы — в другой, таким образом, э. д. с. батареи Е равна э. д. с. Е, каждого элемента: Е=Е;. (2-58) внутреннее сопротивление батареи г = ге/и; (2-59) разрядный ток батареи в лг раз больше разрядного тока элемента: 1= 1рлг. (2-60) Г р у п п о в о е с о е д и н е н и е — это сочетание последовательного и параллельного соединений элементов (рис. 2-18). Оно применяется в тех случаях, когда напряжение и ток потребителя больше номинального напряжения и тока элемента.

Число последовательно соединенных элементов л в группе и число па- РаЛЛЕЛЬНЫХ ГРУПП ГЛ ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ ПО Рис. 2-18. Груп- ранее приведенным формулам. новое соединение источников Пример 2-10. Определить параметры батареи питания. аккумуляторов для питания аварийного освешення иошиостью 2,9 кВт при напряжении У = 120 В; э. д. с. аккумулятора Ве = 2 В, а раэрядный ток его 1, = б А.

Решение. Ток при аварийном освешеиии 1=Р111=29001ж=24 А. Число элементов, соединенных последовательно в одной ветви> У 120 л ~ — = — =60. 2 Число параллельных ветвей ш~1/1 =24/6=4. Число элементов в батарее лаг = 60 4 = 240. 2-20. Нелинейные электрические цепи Электрическая цепь, сопротивление которой не зависит ни от тока, ни от напряжения, называется л ни е й н о й. Если сопротивление какого-либо участка— элемента электрической цепи зависитоттока или напряжения, то как элемент, так и цепь называются н е л и н е йн ы и и.

Примерами нелинейных элементов являются лампы накаливания, электронные и полупроводниковые приборы. Сопротивление нелинейной цепи изменяется, поэтому ток в ней не пропорционален напряжению на ее зажимах, т. е. закон Ома неприменим для ее расчета. Для расчета нелинейных цепей пользуются обычно графическими методами. Зависимость силы тока в цепи от напряжения на ее зажимах 1 =1((1) называется вол ьт- а м и е р н о й х а р а к т е р и с т и 'ко й. Для линейногоэлемента вольт- 69 д Рнс. 2-19. Вольт-амперные харантеристинк. Рнс.

2-20. Неразветвленная пень с двумя нелннейнымн сопротивлениями. Для расчета неразветвленной цепи с двумя нелинейньппт элементами (рнс. 2-20), выбрав масштабы для тока'и напряжения, построим водник осях координат (рис. 2-21) вольтамперные характеристики двух элементов цепи та ~т(У,) для НЭ, и 1з = (з(Уа) для НЭ,. Складывая напряжения У, и У„соответствующие оду — — — — ' ному и тому же значению тока, получим напряжение У иа за' д) 1 дт +"' 1 жимах цепи, т.

е. точки вольтампериойхарактеристики цепи Р" у (11) (рис. 2-21). Например,,точка А' вольт-амперной характеристики цепи для прод и изволыиого значения тока 1' и, ( л получена сложением абсцисс А,'А; иА;Аа. Прн определении тока в цеРис. 2.21. Вольт-ампериые харансеристинн веразветвленной пи по'зздаиийму напрянсениЮ пепи.

У его откладывают по оси абсцисс (отрезок 00'). Перпендикуляр О'А, восстановленный из'точки О' до пересечения свопы-амперной характеристикай цепи 1 1 (У), выражает ток цепи т. Отрезки прямой А,А, н А,А„проведенной через точку А параллельно оси абсцисс, определяют напряжения О, и Ц на нелинейных участках цепи. амперная характеристика представляет собой прямую Оа (рис. 2-19), проходящую через начало координат. Для нелинейного элемента она не прямолинейна, например, кривые Об и Оа — вольт-амперные характеристики для ламп с угольной и металлической нитями.