Лекция 2 - Конспекты (1095368), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Целесообразно добиваться как можно более низкого конечного напряжения, длятого чтобы полностью использовать высокую энергию, содержащуюся в элементах этого типа. Элементы и батареи изготавливают с величиной ёмкости отнескольких сотен миллиампер-часов до сотен ампер-часов.22Электропитание РЭАГлава 2Диапазон применения щелочных ХИТ – от космической техники до бытовых приборов. Их применяют в качестве автономных источников тока дляэлектропитания аппаратуры освещения, радиоприёмников, радиостанций, геофизических приборов, фотоаппаратуры, навигационного оборудования, специальной аппаратуры.
Ежегодно в мире их производят более 10 млрд. штук. Понекоторым сведениям, 90% всех выпускаемых в мире ХИТ – щелочные.Технические характеристики некоторых современных отечественных щелочных элементов и батарей приведены на рисунке 2.13.Ртутно-цинковые элементы и батареи (система Zn KOH HgO) характеризуются постоянством напряжения при разряде. Напряжение ртутноцинкового элемента равно 1,352 В и мало изменяется при изменении температуры. Поэтому эти элементы иногда используют в РЭА в качестве источниковопорного напряжения.Характерными чертами ртутно-цинковых ХИТ являются:- длительный срок службы;- большое значение удельной ёмкости;- плоская кривая разряда;- сравнительно высокое напряжение под нагрузкой;- относительно постоянная отдаваемая ёмкость, практически независящаяот условий разряда;- малое и практически постоянное внутреннее сопротивление;- сохранение работоспособности при высоких температурах;- высокая устойчивость к ударам, вибрациям и ускорениям;- устойчивость к пониженному и повышенному давлению по сравнению сатмосферным.Рабочая ёмкость ртутно-цинковых ХИТ после года хранения при температуре 21°С, как правило, составляет более 90% ёмкости свежеизготовленной23Электропитание РЭАГлава 2батареи.
Рекомендуемый срок хранения для ртутно-цинковых ХИТ составляетдо 5-10 лет при обычной температуре.№п/п12345№п/п1234567ПараметрЗначениеМаксимальные габариты, ммМаксимальная масса, кгНачальное напряжение, В, не менееЁмкость, А·чГарантийный срок хранения, мес21,5x37,30,0351,41,612ПараметрЗначениеГабаритные размеры, ммМасса, кг, не болееНапряжение, В, не менееКонечное напряжение при разряде, ВЁмкость, А·ч, не менееГарантийный срок хранения, месДиапазон рабочих температур257x1327,31,550,9635012-5...40°СРисунок 2.13 – Щелочные элемент А332 "Эра" и батарея "Пульсар" и их технические характеристики (производство АО "Энергия")24Электропитание РЭАГлава 2Высокие температуры (до 70°С) практически не сказываются на стабильности характеристик ртутно-цинковых ХИТ.
В течение нескольких часов такиеХИТ могут работать при температуре порядка 145°С. При низких температурахв общем случае характеристики ртутно-цинковых элементов становятся неудовлетворительными. Однако более поздние разработки элементов значительно лучше работают в условиях пониженных температур.Ртутно-цинковые элементы рассчитаны на длительный разряд малымитоками. Основные достоинства – 100% использование активных веществ, малогабаритность, очень высокая стабильность разрядного напряжения, довольновысокая удельная энергия (100-120 Втч/кг) и самая высокая среди традиционных ХИТ объёмная удельная энергия (400-500 Втч/л). Последнее достигаетсяза счет высокой плотности материалов и плотной сборки.Ввиду большой энергоплотности ртутно-цинковые элементы к 1980-м гг.нашли относительно широкое применение как источники электроэнергии вэлектронных часах, кардиостимуляторах, слуховых аппаратах, портативнойРЭА военного назначения, в космических аппаратах.Отдельно следует указать на то обстоятельство, что ртутно-цинковыйэлемент обратим, то есть способен работать как аккумулятор.
Однако при циклировании (заряд-разряд) наблюдается деградация элемента и уменьшение егоёмкости.В XXI веке производство и эксплуатация ртутных элементов в большинстве стран мира запрещена. Ртутно-цинковые элементы полностью вытесненыболее безопасными ХИТ, так как проблема их раздельного сбора и особеннобезопасной утилизации достаточно сложна. Однако ртутно-цинковые элементыдо сих пор выпускает, например, АО "Энергия" (рисунок 2.14).Серебряно-цинковые элементы (система Zn KOH AgO) обеспечивают более высокое напряжение, чем ртутно-цинковые, при сохранении плоской кривой разряда. Серебряно-цинковые ХИТ сохраняют работоспособность25Электропитание РЭАГлава 2при низких температурах.
Рабочее напряжение серебряного элемента составляет 1,5 В (напряжение на разомкнутых электродах равно 1,6 В).Серебряно-цинковые ХИТ используют для электропитания наручных часов, калькуляторов, электронных записных книжек, миниатюрных слуховыхаппаратов, измерительных приборов и т.д. (рисунок 2.15).
Также, как и ртутноцинковые элементы, серебряно-цинковые ХИТ применяют в качестве источников опорного напряжения.Рисунок 2.14 – Ртутно-цинковые ХИТ (производство АО "Энергия")Рисунок 2.15 – Серебряно-цинковый элемент (производство "Sony") и его местов составе наручных часовХарактеристики типового серебряно-цинкового элемента SR920SW (производство "Sony") приведены в таблице 2.2.Серебряно-цинковые элементы хорошо сохраняют работоспособностьпосле долгого хранения (обычно сохраняется более 90% ёмкости после одногогода хранения при температуре 21°С).26Электропитание РЭАГлава 2Таблица 2.2 – Характеристики серебряно-цинкового элемента SR920SW№п/пНаименование параметраЕдиницаизмеренияНорма1Номинальное напряжениеВ1,52Номинальная ёмкостьмА·ч32,03Размерымм9,5x2,04Диапазон температур эксплуатации°C-40…50Элементы серебряно-цинковой системы могут иметь как малое, так ибольшое внутреннее сопротивление.
Так, отечественные элементы для наручных часов обладают низким собственным импедансом. В то же время ряд элементов аналогичного назначения, производимых зарубежными фирмами, выпускаются с большим внутренним сопротивлением, что препятствует их взаимозаменяемости в часах с такими функциональными возможностями как подсветка и формирование звукового сигнала.Литиевые элементы и батареи обеспечивают удельную энергию помассе до 330 Вт·ч/кг, что примерно в три раза выше, чем у ртутных и серебряно-цинковых, и в четыре раза выше, чем у щелочных ХИТ. Удельная энергияпо объёму у литиевых батарей на 50% выше, чем у ртутных, и на 100% выше,чем у щелочных. Таким образом, применение литиевых ХИТ позволяет уменьшить массогабаритные показатели РЭА с автономным электропитанием. Другим замечательным свойством литиевых элементов и батарей является большойсрок сохраняемости, благодаря чему автономность некоторых устройств с литиевым ХИТ достигает 5-10 лет и более, а потеря ёмкости после 3-х лет хранения ничтожно мала.Вследствие неводной природы электролитов, используемых в литиевыхэлектрохимических системах, электропроводность таких систем при пониженных температурах значительно выше, чем электропроводность ХИТ нелитиевых систем.
Интервал рабочих температур современных литиевых элементов –от -30°С до 60°С.27Электропитание РЭАГлава 2Большой срок годности литиевых ХИТ может привести к уменьшениюзатрат на обслуживание, связанное с заменой батарей. Особенно это существенно при использовании РЭА, расположенной в удалённых местах, а такжеустройств, замена батарей в которых сопряжена со значительными затратамивремени и средств.Современные литиевые ХИТ используют для электропитания охранныхсистем, приборов ночного видения, газоанализаторов, медицинской техники,кассовых аппаратов, электроизмерительных приборов, стационарных и подвижных средств связи, а также для автономного (аварийного) энергообеспечения объектов автоматики и связи при нарушении штатных систем электроснабжения.В настоящее время литиевые элементы и батареи выпускает как отечественная, так и зарубежная промышленность (рисунок 2.16).Рисунок 2.16 – Отечественные литиевые ХИТ(производство АО "Литий-Элемент")В таблице 2.3 приведены технические характеристики литиевого элемента ER34580 (производство АО "Литий-Элемент").
Примечательно, что он дополнительно снабжён устройством электронной защиты, предназначенным дляпрекращения разряда элемента во внешнюю цепь при снижении разрядного напряжения ниже безопасной величины, не разрывая при этом цепь.28Электропитание РЭАГлава 2Таблица 2.3 – Характеристики литиевого элемента ER34580№п/пНаименование параметраЕдиницаизмеренияНорма1Номинальное напряжениеВ3,62Номинальная ёмкостьА·ч15,03Конечное напряжение разряда, не менееВ2,04Максимальный ток разрядаА1,15Номинальный ток разрядаА0,16Максимальный импульсный ток разряда при н.к.у.А3,07Диапазон температур эксплуатации°C-30…608Массаг102,0Резервные ХИТ применяют в основном в РЭА, где требуется большаямгновенная отдаваемая мощность, короткое время работы, очень большой сроксохраняемости.
Большую часть времени такие элементы и батареи находятся внеактивированном состоянии (режим хранения). Для приведения в действиерассматриваемые ХИТ активируются различными способами.Высокотемпературные резервные термически-активируемые батареи содержат электрохимическую систему, которая остаётся инертной до тех пор, пока не будет активирована при помощи нагрева. Эти ХИТ можно хранить дажеподключенными к нагрузке. Используемый в элементе электролит представляетсобой смесь безводных солей, которые проводят ток только в расплавленномсостоянии. Время активации не превышает нескольких секунд. Продолжительность активного периода тепловой батареи составляет несколько минут (обычно не менее пяти).
Срок сохраняемости достигает двадцати и более лет. Тепловые батареи применяют в основном в военной и специальной технике.Технические характеристики тепловых батарей ЛОТ-2БМ (производствоАО "Литий-Элемент") приведены в таблице 2.4.Активация тепловых батареи ЛОТ-2БМ происходит от электровоспламенителя. Внешний вид таких батарей представлен на рисунке 2.17.29Электропитание РЭАГлава 2Таблица 2.4 – Характеристики тепловой батареи ЛОТ-2БМ№п/пНаименование параметраЕдиницаизмеренияНорма1Номинальное напряжениеВ25,02Разрядный токА0,6-18,03ЁмкостьА·с130,0-230,04Время приведения в действиес0,35-0,95Диапазон температур эксплуатации°C-50…606Габаритные размерыммØ47,0 х 70,07Масса, не болеекг0,3Водоактивируемые батареи ХИТ широко применяют в качестве источника электроэнергии для предупредительных огней, буев и маяков практическилюбых акваторий (рисунок 2.18). Рассматриваемые ХИТ характеризуютсябольшим сроком годности при соблюдении условия хранения в герметичнойупаковке.
После разгерметизации и заполнения водой они должны быть израсходованы в течение нескольких часов или дней.Рисунок 2.17 – Тепловая батарея ЛОТ-2БМ (производство АО "ЛитийЭлемент")Эти батареи предназначены также для электропитания осветительныхустройств, которыми снабжаются спасательные жилеты, костюмы, плоты идругие средства для спасения людей, потерпевших аварию на воде. В случаепопадания в воду, потерпевший выдергивает пробки, изделие наполняется водой и в действие приводится сигнальная лампа спасательного средства.30Электропитание РЭАГлава 2Водоактивируемые батареи одноразового действия устойчивы к воздействию механических нагрузок и климатических факторов. Они просты в эксплуатации, работоспособны в широком диапазоне температур и давлений.№п/п123456ПараметрЗначениеМаксимальные габариты, ммМаксимальная масса, кгРабочее напряжение, В, не менее и не болееВремя достижения минимального рабочегонапряжения, сПродолжительность работы, ч, не менееГарантийный срок хранения, мес48,5x21,5x101,00,151,8 и 3,41801312Рисунок 2.18 – Водоактивируемая батарея "Дымок-1М" и её характеристики(производство "Энергия")2.2.3 Вторичные химические источники токаАккумуляторы и аккумуляторные батареи относят к вторичным ХИТ.Они отдают во внешнюю электрическую цепь электроэнергию, запасённую впроцессе заряда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
