1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (Химические источники тока. Учебное пособие. Под ред. В.Н. Варыпаева, 1990u), страница 14

Выбор метода контроля зависит от особенностей электрохнмнческой системы н конструкции аккумулятора, а также от режнма заряда. Так, прн заряде герметичных аккумуляторов надежнее всего контроль по давлению илн температуре; серебряно-цинковые илн свинцовые аккумуляторы требуют контроля по напряжению, а инкель-железные — по емкостн. Различают трн режима эксплуатации аккумуляторных батарей: переключения, буферный и аварийный. В наиболее распространенном режиме переключения (цнклнрования) разряд чередуется с зарядом (рнс. 3.7, и). Разряд может быть полным (непрерывным или прерывистым), за которым следует полный заряд, н неполным (неглубоким), за которым следует подзаряд.

В буферном режиме разряд совмещен с зарядом. Это означает, что аккумуляторная батарея включена во внешнюю цепь параллельно с другим источником тока, имеющим блнзкое напряжение (рис. 3.7, б). Чаще всего это электрический генератор или солнечная батарея. Пра возрастании токовой нагрузки батарея частично разряжается, прн снижении нагрузкн — подзаряжается, причем сочетание разряда с зарядом поснт произвольный характер. Рабата в аварийном режиме предусматривает разряд бата- та реи лишь при внезапном отключении основного источника энергии.

Поэтому батарея включена параллельно с основным источником (обычно электрической цепью переменного тока) через выпрямитель (рнс. 3.7, и), постоянно подзаряжаясь малым током для компенсации поте- ин а Рнс. 3.7. Схемы включения аккумуляторной батареи в зарядно-разрядную цепь при различных режимах зксплуатацни: н — иереилюееинн: б — буеериыа, в — ввврнаныа рн емкости нз-за саморазряда. Такой подааряд называют компенсационным. В требуемый момент происходит автоматическое переключение на разряд. Переполюсовка илн даже глубокий разряд аккумулятора при цнклнрованнн может привести к резкому ухудшению его характеристик вплоть до выхода нз строя.

Между тем разряд аккумуляторной батареи связан с опасностью переполюсовки отдельных аккумуляторов в большей степени, чем разряд первичной батареи. Дело в том, что вероятность переполюсовкн повышается не только с увеличением числа аккумуляторов в батарее, но и по мере ее цнклнровання. Из-за технологического разброса аккумуляторы, входящие в состав батареи, фактически требуют различную зарядную емкость и обладают неодинаковой разрядной емкостью. Прн циклировании эти различия усугубляются; что приводит к систематическому недозаряду единичных аккумуляторов с последующим отказом на стадии разряда. В результате срок службы батареи сокращается, а безотказность в работе падает.

Повышение надежности н увеличение ресурса батарей„работающих в режимах переключения нли буферном, связано с разработкой и применением компактных автоматических систем управления эксплуатацией ХИТ 74 (АСУЭ ХИТ). Подобные устройства, снабженные микропроцессором, не толька обеспечивают заданные параметры заряда н разряда батареи, но и контролируют индивидуальные характеристики каждого аккумулятора, оценивая и корректируя рассогласование их прн цнклнрованнн. 3.4. Обвастм п(мпавивння Области применения существенно влияют на основные технические требования, предъявляемые к конкретным химическим источникам тока, н предопределяют особенности условий их эксплуатации.

Нередко для одних н тех же целей используют в качестве взаимозаменяемых источники тока различных электрохимических систем, что стимулирует нх развитие. По назначению все химические источники тока можно разделить иа стартерные, тяговые, транспортные (вспомогательные), стационарные, для пркборов и бытовой техники, а также ХИТ специальных областей применения.

Стартерные батареи предназначены для запуска двигателя внутреннего сгорания н питания систем электрооборудования различных средств передвижения — автомобилей, мотоциклов, тракторов, судов, самолетов. Авиационные стартерные батареи служат не только для автономного запуска авиационных двигателей и бортовых электроагрегатов, но и для энергоснабжения самолета в аварийных ситуациях, например при отказе бортовых генераторов тока. Характерные особенности стартерных батарей — импульсный режим разряда, при котором ток кратковременно повышается до 5 С„,, и периодический подзаряд при стабилизированном напряжении от работающего генератора тока. Батареи должны сохранять работоспособность в интервале температуры от — 40 до +60'С и выдерживать значительные механические перегрузки.

Номинальяое напряжение батарей для наземных машин 6 илн 12 В, для авиационных батарей 24 В. Монопольное положение среди стартерных источников тока занимают свинцово-кислотные батареи. В ограниченном масштабе используют также серебряно-цинковые н никель-кадмневые аккумуляторные батареи, обладающие более высокой стоимостью. Тя.овые батиреи являются источниками питания электродвнгателей специальных видов рельсового и без- 75 рельсового транспорта — рудничных электровозов, электрокаров, электропогрузчиков, электротягачей. Батареи рассчитаны на глубокий разряд в интервале умеренной токовой нагрузки от 0,05 до 1 С „я, их обычно эноплуатируют интенсивно. Заряд осуществлиют на специально оборудованных стендах в оптимальных условиях. Батареи должны обладать высокой вибро- и ударопрочностью.

Для комплектования тяговых батарей используют никель-железные и свинцовые аккумуляторы, отличающиеся нецысокой стоимостью и достаточно большим сроком службы. Железнодорожные (вагонные>, судовые и аналогичные им батареи относятся к вспомогательным транспортным источникам тока. Все они служат для энергоснабжения систем освещения, кондицноннрования, средств сигнализации и связи, заменяя генераторы тока в периоды их бездействия. В наиболее жестких условиях работают батареи железнодорожных вагонов: температурный диапазон от — 50 до +50'С сочетается с высокими механическими нагрузками.

Режим эксплуатации менее интенсивный, чем для тяговых батарей: разряд током от 0,1 С„„„до 0,7 С„„„, может быть неглубоким и чередуется с паузами, подзаряд осуществляют от генератора тока. Как и тяговые, транспортные батареи собирают из никель-железных или свинцовых аккумуляторов.

Стационарные батареи предназначены для питания систем управления, сигнализации и связи. Кроме того, они служат аварийными источниками тока на промышленных предприятиях, в зданиях общественного назначения н других объектах, которые нуждаются в бесперебойном энергоснабжении даже в случае нарушения работы электросети. Батареи этого типа, как правило, эксплуатируют в наиболее благоприятных температурных условиях, многие из них разряжаются малыми токами, а аварийные батареи находятся в состоянии готовности к разряду.

Стационарные батареи могут подзарвжаться периодически или непрерывно в режиме компенсационного заряда. Их характерная особенность — многолетняя безотказность, которая обеспечивается за счет функционального резервирования, заложенного в конструкцию. В качестве стационарных источников тока чаше всего используют свинцовые аккумуляторы с фактическим сроком службы свыше 1О лет. Источники тока для «ереносных приборов и бытовой техники при всем различии систем, типов и коиструхтив- 76 мых вариантов имеют милую или среднюю емкость (от 0,025 до 10 А ч); рассчитаны на длительные (реже средние) режимы разряди; работают, как правило, в любом положении; требуют минимального ухода или вообще безуходны.

Многие элементы и аккумуляторы этой группы многоцелевые и обеспечивают работу радиоэлектронных и светотехнических изделий (транзисторные радиоприемники, портативные магнитофоны, карманные фонари н др.), переносных приборов (тестеры, потенциометры н др.) и приборов времени (электрочасы и электронные таймеры), приборов медицинской техники (слуховые аппараты„портативные электрокардиографы и др.), разнообразных бытовых приборов и устройств (электробритвы, электрофены и др.).

Существуют и источники тока узкого применения, например батареи для шахтных светильниковов. Широкий ассортимент приборов определяет разнообразие условий эксплуатации ХИТ. Если, например, батарея для переносного (железнодорожного) фонаря эксплуатнруетсв при любой температуре окружающей среды и прн совершенно произвольном сочетании разряда н пауз, то батарея электрокардиостимулятора работает в изотермических условиях (36,5-~0,5'С), разряжаясь импульсным током строго по заданному режиму.

Неодинаковы и требования к надежности: источники тока для медицинских целей должны быть максимально надежны, уровень надежности источников тока для игрушек может быть ниже. Самыми распространенными источниками тока общего назначения являются марганцево-цинковые элементы, нм уступают герметичные никель-кадмневые, а также безуходные свинцовые аккумуляторы; более узкие масштабы применения характерны для ртутио-цинковых, воздушно-цинковых, серебряно-цинковых, литиевых элементов, серебряно-цинковых аккумуляторов. Источники тока для специальных областей лрименепил обеспечивают космическую и военную технику, в также метеорологические и гидрологические научные программы.

Среди объектов, в которых автономными блоками питания служат ХИТ, можно назвать искусственные спутники Земли и космические корабли, метеорологические шары-зонды и глубоководные батискафы, подводные лодки и электроторпеды. В каждом случае к подобным источникам тока предъявляют конкретные технические требования, обусловленные нередко экстремаль- 77 ными условиямн эксплуатации в объекте. Общими требованиями являются высокие удельные характеристики и высокая надежность. С точки зрения режимов разряда можно выделить две характерные группы ХИТ: способные за короткое время разряда обеспечить высокую электрическую мощность и, наоборот, предназначенные для длительного непрерывного разряда небольшим током.