Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Время активации зависит от температуры и составляет в среднем несколько минут. Разрядка элементов сопровождается саморазогреванием, что позволяет им работать при весьма низких температурах. Однако активация должна производиться прп положительной температуре. Другими отличительными особенностями медно-магниевых элементов являются малая мехаюпческая прочность, сохранность более двух лет, некоторая вредность входящих в их состав веществ. Стоимость элементов превышает стоимость марганцово-цинковых почти в 20 раз. 4. Никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы (рис.
14.6) выпускаются в нескольких конструктнвд ных исполнениях: ламельные и без.э ламельные' (открытые, непроливаемые и герметизированные). Они просты в эксплуатации, имеют срок службы 7 500 — 1000 циклов, обладают самой вы- сокой механической прочностью из всех 6 других химических источников тока, рис. !жб. Конструкции герке- саморазрядка их не превышает 20% за тинного никел -кад некого ик- месяц, сохранность в залитом состоя- нии более двух лет. 7 — кришна, 7 — пружина;  — отрнцательньпй электрод: а — ' иэали- Работают эти аккчмУлнтоРы в ши- — роком температурном диапазоне с отнотельннй электрод;  — иикелеаап сетка; 7 — сепаратор;  — корпус сительно небольшим снижением удель.
ных показателей. По своим удельным характеристикам. герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы уступают толька серебряно-цинковым. При зарядке герметичных аккумуляторов следует строго соблюдать рекомендованный режим, так как при большом зарядном токе сильное выделение газов момсет привести к взрыву аккумулятора. При эксплуатации батареи никель-кадмиевых аккумуляторов необходимо следить за равномерныхш разрядкой и зарядкой каждого из входящих в нее аккумуляторов. Связано это с тем, что прн сильной разрядке одного нз аккумуляторов напряжение на его электродах может изменить свою полярность.
Такое изменение напрянсения вредно сказывается на сроке службы всей батареи. Стоимость герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов почти в 100 раз больше, чем марганцово-цинкового элемента той же емкости, но больший срок службы снижает стоимость источника питания с таким аккумулятором при длительной эксплуатации.
5. Серебряно-цинковые аккумуляторыоблвдают наилучшими удельными характеристиками. Помимо этого их удельные энергетические характеристики мало зависят от,времени разрядки. Поэтому, даже разряжаясь током, близким к току короткого замыкания, серебряно- цинковый аккумулятор отдает в нагрузку практически весь свой заряд Особенностью разрядных характеристик такого аккумулятора является резкий, но непродолжительный спад напряжения (ступенька, соответствующая примерно 20% разряду). Связано это с изменением типа химических реакций, происходящих при разрядке аккумуляторов, сопровождающейся изменением плотности электролита. Однако если заряжать аккумулятор пульсирующим, а не постоянным током, то можно придать его разрядной характеристике вид, приближающийся к идеалу (см.
рнс. 14.3). Эксплуатационно-технические характеристики серебряно-цинковых анкумуляторов в остальном хуже, чем у никель-кадмиевых. Так, онп выдерживают только 50 — 100 циклов перезарядки, что в общем мало. Саморазрядка их достигает 5 — 10% за месяц. Сохраняются они без электролита 5 лет, а с электролитом только 6 месяцев. Уход за серебряно-цинковыми аккумуляторами более сложен, чем за никелькадмиевыми.
Прн эксплуатации они создают наименьшую вредность. Стоимость их примерно раз в двадцать превышает стоимость марганцово-цинкового элемента той же емкости. Работы, проведенные в последние годы, привели к заметному продлению срока службы такого аккумулятора. Один из его типов выдерживает в орбитальном режиме 2500 цшслов перезарядки. 6. Кислотные (свинцовые) аккумуляторы имеют наименьшую механическую прочность и наибольшую вредность из всех названных типов химических источников. Испаряющаяся из аккумулятора серная кислота вредно влияет на окружающие его приборы и устройства. При зарядке свинцового аккумулятора выделяется водород, что повышает взрывоопасность. Срок службы авиационных кислотных аккумуляторов несколько больше, чем серебряно-цинковых, но все же невелик.
Онп выдерживают 60 — 70 циклов перезарядки. Однако низкая стоимость, немногим большая, чем у марганцево-цинковых элементов, пологая разрядная кривая заставляют предпочитать их во многих случаях. Саморазрядка кислотных аккумуляторов велика (20 — 30% за месяц) и это усложняет их эксплуатацию. Сохранность их без электролита не превышает двух лет. Появившиеся в последнее время новые типы химических источников имеют очень высокие удельные характеристики. Так, воздушно- цинковые элементы обладают удельной энергией до 500 Вт дм'. Ими стремятся заменить двигатель внутреннего сгорания в автомобиле.
Перезаря7каемый возд)чино-цинковый генератор (прп перезарядке меняется цинковый электрод) имеет удельную массовую характеристику порядка 120 Вт ч/кг и объемную около 80 Вт ч/дм'. Элементы с расправляемым электролитом работают при повышенной температуре. Такой элемент с системой электродов 1.! — С1 и электролитом, расплавляемым при 1 = 609' С, имеет удельные характеристики 550 Вт ч/кг и 825 Вт ч/дм'. В условиях невесомости его показатели несколько снижаются (400 Вт ч/кг и 555 Вт ч/дми). Элементы с органическим электролитом (раствор 1.1С10а в этилкарбонате) и электродами 141ВВВ, АдаСгО — !.! дают э.
д, с. большую 13 В. Поэтому нх удельные характеристики высоки. Производятся элементы с сго = 320 —: 470 Вт ч/кг и 77у =- 500 —; 620 Вт ч/дм'. 293 Широкое применение аккумуляторы получили в качестве буфер. ных и аварийных источников питания.
В этих случаях аккумулятор ставится параллелыю какому-либо другому источнику питания, например электромашинному генератору. Мощность генератора примерно ранна средней мощности, потребляемой нагрузкой. Прн максимумах тока нагрузки, вызванных включением каких-либо устройств, аккумулятор разряжается и тем самым сглаживает неравномерность тока, отдаваемого в сеть генератором. При малой нагрузке аккумулятор подзаряжается от генератора, восполняет свой заряд. Прн выходе первичного источника питания нз строя аккумулятор становится резервным источником питания, его емкость должна обеспечить работу всех аварийных устройств и приборов.
й 14.2. Топливные элементы В топливном'элементе осуществляется реакция, обратная электролизу. К пористым электродам, погру>кснным в электролит (рис. 14.7), подводят с одной стороны топливо, а с другой— 'окислитель. При окислении топлива на одном из электродов накапливаются положительные ионы, на другом — электроны. В нагрузке протекает электрический ток. Топливный элемент, ис- пользующий в качестве топв лиза водород, дает, как отход, гоннидо ' ' 4>- О доеду водУ, что ЯвлЯетсЯ в некото- 'г 49 О рых случаях весьма важным Аг 4> обстоятельством, В других топливных элементах исполь- 4 ' н> ' -.
. зуется п р о п а н, м е т а н, ф к е р о с и н, ' а в качестве про~унты окислителя — воздух. Элен>>ористые енентроды онисйение тролнтом является раствор Рис. 14.7. Схема устройства топливного элемента Поскольку в элементах происходит беспламенное сгорание топлива, то они бесшумны, их работа не сопровождается выделением газа и дыма. К достоинствам топливного элемента относится довольно высокий к. п.
д., достигающий 60 — 70%. Один элемент дает напряжение около 1 В. Объединив несколько элементов в батарею, можно получить и более высоковольтный источник напряжения. Удельные характеристики кислородно-водородных топливых элементов, установленных, например, на американском космическом корабле аАполлон», не очень высоки (10 Вт/кг). Один элемент дает Е = 0,9 †: 1,! В, а батарея 20,5 В.
С одной батареи весом 100 кг снималась мощность 563 †: 1420 Вт. На корабле было установлено три таких батареи. В настоящее время у топливных элементов достигнуты более высокие показатели. Так, топливные элементы, предназначенные для питания радиорелейных станций, имеют мощность 294 100 Вт, удельные показатели ро — — 55 —; 40 Вт/кг и ри = 50 —: 70 Вт/л. Они могут работать в течение полугода без обслуживания. Созданы и более мощные топливные элементы (Р = 200 кВт). Их удельные показатели значительно выше Ро — — 200 Вт/кг и ри = 200 Вт/дм', а к. п.
д. достигает 65%. й 14.3 Термоэлектрические генераторы В термоэлектрическом генераторе для получения эле- ктричества используется эффект Зеебека. Нагревание контакта двух полупроводниковых материалов разного типа электропроводности при- водит к появлению некоторой э. д. с. на их свободных (холодных) концах. Полупроводниковые материалы, использующиеся в таких генера- торах, должны иметь как можно больший коэффициент термо-э. д. с., хорошую электропроводность и малую теплопроводность. По- "оеооа следнее необходимо для того, чтобы получить значительный перепад температуры между холодными н горячими спаями кристаллов.
Этим требованиям лучше всего удовлетворяют сильно легированные полупро- о,г од о г 4 е е >о >г гл 111$! гаранин нодерхносте Рис. 14.З. Схема устройства термоэлектрического генератора (а) и его внешняя хараитеристиха (б) водниковые материалы (полуметалл ы). Поскольку для работы в тер- Холодная насер наст» моэлектрическом генераторе не требуется высокая чистота применяемых материалов,то генераторы получаются относительно дешевыми и успешно работают в условиях проникающей радиации.
Батарея термоэлементов а) собирается из кристаллов, размещенных между нагреваемой и охлаждаемой поверхностями (рис. 14.8, а). Для разогрева может использоваться побочное тепло (солнечный свет, стенка разогреваюнгейся при работе установки) и тепло от специального генератора (газовая или керосиновая горелка, атомный реактор). Большинство полупроводниковых материалов, применяемых в термоэлектрических генераторах, не позволяет повышать температуру горячих спаев выше 1000' С, ибо при высоких температурахтермо-э. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
