1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (Химические источники тока. Учебное пособие. Под ред. В.Н. Варыпаева, 1990u), страница 13

Соотношение тех н других нсточннков тока на рынке сбыта будет в значительной степени определяться нменно экономнческнми факто- рамн. 3.3. Освбеннвстм эиаиувтвммм Эксплуатация первичных мсточннков тека. Основная масса первичных источников тока не нуждается в обслужнваннн н в любой момент готова к разряду. Правила обращения с злементамк сводятся к соблюдению знаков прн подключеннн их к внешней цепн нзделня-потребнтеля.

После исчерпания емкости элементы удаляют на изделия, заменяя новыми. Прн разряде низковольтной батареи, состоящей, напрнмер, из трех элементов, исчерпание емкости одним из них прнведет к закономерному отказу батареи нз-за резкого снижения разрядного напряжения. Если батарея состоит из большого числа последовательно включенных элементов, то полный разряд одного нз них не повлияет существенно на напряжение батареи в целом. В результате исчерпавший емкость элемент превращается в потребителя тока, а на его электродах начинает протехать процесс электролиза воды илн иные электродные реакции. Такое явлеине, названное переполюсовкой (знаки электродов прн этом изменяются на противоположные), приводит к разогреву н разрушенню элемента.

Резервные батареи в отличие от других первичных источников тока перед началом разряда нуждаются в актнвацнн. Последовательность операций для прнведення резервной батареи в состояние готовностн к действию, как н нх длительность, зависит от конструктивных особенностей батареи (см. гл. 5). Эксплуатация вторичных нсточнняов тока. Эксплуатационные свойства аккумуляторов во многом зависят от того, являются ли онн открытыми, закрытыми илн герметичными. Открытый аккумулятор, у которого электролит непосредственно контактирует с акружающнм воздухом, нрн заряде выделяет в атмосферу брызгн кислоты нли щелочи, нуждается в частой корректнровке электролита, нетранспортабелен. Все это создает неудобства при его эксплутацнн.

Закрытый аккумулятор имеет несьемную крышку с пробкой, возможность испарения нлн выделения брызг электролита в этом случае ограничена. Такие аккумуляторы транспортабельны н относительна удобны в эксплуатации, Герметичный аккумулятор не выделяет токсичных илн каррозионно-актнвных веществ, допускает при разряде любые положення н не нуждается в контроле электролнта. Аккумуляторы этого типа при эксплуатация наиболее совершенны. Особенности бз эксплуатации аккумуляторов связаны с необходимостью их периодического заряда, что требует специального оборудования и характеризуется различной степенью трудое и кости.

Различают следующие основные способы заряда аккумулятора или аккумуляторной батареи: заряд постоянным током, заряд при постоянном напряжении, комбинированные режимы заряда. Заряд постоянным (стабилизироваккым) током сопровождается постепенным повышением напряжения за счет роста полярнзациоиного сопротивления (рис. 3.5, а).

В результате на определенной стадии заряда на электро- Рпс, З,б, Эврнлпые кнрнктернстнкн свннаовото нккумулнторе орн вернее стебплнзнровнппым током (а) и прп стебнлнзнроееппом пепрнжеппп (6) дах начинают протекать побочные реакции образования кислорода и водорода, сопровождающиеся повышением температуры электролита„При этом эффективность процесса заряда, переместившегося в глубину пористых электродов, падает, а выход по таку основных электродных реакций снижается, приближаясь к нулю. Такие преимущества способа, как простота технического обеспечения и легкость контроля зарядной емкости, не всегда компенсируют его недостатки (невысокий коэффициент использования электроэнергии, опасность перегрева электролита, пониженная разрядная емкость).

Эти недостатки можно снизить уменьшением зарядного тока, что, однако, увеличить продолжительность заряда. Заряд яри постоянном каяряжекии позволяет иа начальном этапе резко интенсифицировать процесс, поскольку зарядный ток сначала весьма велик (рис.3.5, б). Стремятся выбрать такое напряжение, при котором 70 можно было бы исключить протекание побочных реакций и тем самым избежать газовыделенне. Прн этом достигается значительный рост отдачи по емкости. К концу заряда, когда ток многократно снижается, а характерная длина пористого электрода увеличивается, создаются благоприятные условия для протекания реакции заряда в глубине электрода, это приводит к возрастанию коэффициента использования активной массы.

Такой способ не лишен н недостатков: продолжительность заряда при У=сопз1 заметно выше, чем при 1=сопз1; значение оптимального напряжения заряда пэменяется под влиянием температуры н наработки в циклах, что снижает эффективность метода; возникают технические трудности при создании мощных потенциостатов, которые должны иметь защиту от пика начального тока. Предложен ряд комбкнироваиных режимов ускоренного заряди: ступенчатые, импульсные и др. Их назначение — интенсифицировать цнклирование аккумуляторных батарей для повышения эффективности использования источников тока в составе электровозов, электрокаров. электромобилей н других машин. Простейший среди названных режимов — ступенчатый заряд. Он позволяет отчасти объединить преимущества двух первых способов, обеспечивая достаточную полноту зарядного процесса за относительно небольшой отрезок времени прн высокой отдаче по емкости.

Сначала заряд проводят интенсивно, например, током (,=0,5С„„„,, до достижения напряжения Уь при котором начинает выделяться газ (рис. З.б,а). Затем ток снижают вдвое и продолжают заряд до напряжения Уь после чего ведут заряд при токе !э=0,5!ь Способ можно улучшить, закончив заряд при стабилизированном напряжении Уь При этом за счет увеличения продолжительности процесса малым зарядным токам зарядная емкость увеличится еще на 5 — 7Ъ.

Заряд при двойной стабилизации параметров называют модифицированным. Ступенчатый режим заряда достаточно прост н легко контролируется, но он не всегда экономически оправдан из-за низкого коэффициента использования электроэнергии в случае применения простейших зарядных устройств. Высокую скорость заряда в некоторых случаях обеспечивают импульсные режимы.

В их основе лежит заряд повышенным током с одновременным или чередующимся наложением импульсного тока обратной полярности для снятия диффузионных ограничений электрохимических 71 реакций. Форма тока может быть весьма различна и подбираетея эмпирически. Недостатком импульсных режимов является ощутимое тепло- и газовыделеиие при заряде, что приводит к преждевременному выходу бата- 0 зур 4„у.

///„ И с«8 р,б Щ« «а гр рг б г с с к г,/ я р Рнс. 3.6. Зарядные характеристики свинцового аккумулятора при комбинированных методах наряда: а — треяступентвтыа заряд ствбнлнзнронаннын токаи с носледуююны дозарядом прн стабнлнзнрованном напрюкенмн; б — заряд по зкспоненнналзному закону, где о 1 пн м в (уи о б, 4 щ; сплоюнан линия— карастанме тврядноа емкости, "ютрнловая лннмя — сннженне зарядного реи из строя.

Кроме того, ужесточаются требования к системе контроля окончания заряда. Другая возможность ускорения заряда заключается в использовании зарядного тока, снижающегося в ходе процесса экспоненциальио: /, / ° вт (39) где /м — ток начала заряда; а — отношение тока /н к емкости Сю которую требуется сообщить аккумулятору при заряде. Наличие в показателе функции (3.9) множителя а= =/и/Сз существенно повышает скорость изменения /. Увеличение а приводит к более быстрому нарастанию зарядной емкости. На рнс.

З.б,б дана зависимость изменения зарядного тока ///я н зарядной емкости С от продолжительности заряда свинцовой батареи т при различных а. Если прн а=! батарея заряжается до 0,95 С за 3 ч, а прн п=2 за !,5 ч, то прн а=6,4 заряд продолжается 0,5 ч. Разогрев батареи при этом меньше, чем при импульсном режиме заряда той же продолжительности Энергетическая эффективность, или КПД заряда, зависит не только от режима, но н от типа применяемого 73 зарядного устройства. Прн заряде батарей небольшой емкостн (условно прн зарядном токе до 5 А) нередко нспользуют простые н доступные зарядные устройства, в которых стабнлизацнн тока нлн напряжения обеспечивается регулирующим резнстором (реостатом). Такие устройства могут иметь КПД ниже 50~, а также ннзкий уровень стабнлнзацни электрических велнчнн.

Экономичнее зарядные устройства на полупроводниковых днодах, которые, однако, имеют невысокне удельные массогабарнтные показатели нз-за массивных силовых трансформаторов н регулнруимцнх дросселей. Нанболее совершенными являются компактные тнрнсторные зарядные устройства, обладающие нанлучшнми удельными н электрнческнми характеристиками. Онн обеспечивают надежное регулирование н стабнлнзацню тока н напряженна с погрешностью, соответственно, не выше .+5% и ~2% при КПД порядка 90 — 94%.

Широкое распространенне получают автоматические зарядные устройства. Контроль окончания заряда осуществляется чище по напряжению, по количеству электричества нли по давлению за счет газовыделения в конце заряди. Перспективным является контроль по температуре.