Аккумулятор

    Для полного  использования емкости отрицательного  электрода положительный электрод  должен иметь вдвое большую активную массу. Полностью заряженный аккумулятор имеет Э.Д.С. около 1,45 В. Вследствие большого внутреннего сопротивления его напряжение при заряде значительно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

меньше этой величины, а при заряде значительно больше. При разряде  напряжение аккумулятора довольно быстро падает до 1,3В, а затем медленно уменьшается до 1,1 В: при этом напряжении разряд следует прекращать.

    При заряде напряжение  с 1,6 В быстро поднимается до 1,75 В, а затем несколько падает  и далее медленно повышается  до 1,85В. Заряд щелочного аккумулятора ведут до тех пор, пока ему не будет сообщено требуемое количество ампер- часов (согласно паспортным данным).

     Выделение газа у  щелочных аккумуляторов не является  признаком конца заряда; однако  при бурном газовыделении необходимо уменьшить величину зарядного тока.

     Щелочные аккумуляторы, как правило, лучше перезарядить, чем недозарядить, так как глубокие  разряды и неполные заряды  способствуют преждевременному  выходу их из строя. Повышение  температуры свыше 45 также приводит к быстрому разрушению активной массы электродов.

 

 

 

                Емкость, К.П.Д., коэффициент отдачи.

 

    Ёмкость щелочного аккумулятора, как и кислотного, зависит от  количества имеющейся в нём  активной массы, т.е. от размеров  его пластин.

Величина ёмкости этого аккумулятора мало меняется при изменении величины разрядного тока; при разряде током свыше номинального она несколько понижается.

Коэффициент отдачи щелочного аккумулятора равен 75- 80%, а К.П.Д.- 55-65%.

 

 

                                   Разряд и заряд.

 

При разряде аккумулятора положительные ионы H2 и отрицательные ионы кислотного остатка SO4, на  которые распадаются молекулы серной кислоты H2SO4 электролита, направляются соответственно к положительному и отрицательному электродам и вступают в электрохимические реакции с их активными массами. При этом запасенная в аккумуляторе химическая энергия

 

 

 

 

 

 

переходит в электрическую  и между его электродами возникает  разность потенциалов около 2 В обеспечивающая прохождение электрического тока при замыкании внешней цепи.

    В результате  электрохимических реакций, возникающих  при взаимодействии ионов водорода  Н2 с перекисью свинца РЬО2  положительного электрода и ионов  сернокислого остатка SO4 со свинцом РЬ отрицательного электрода, образуется сернокислый свинец PbSC (сульфат свинца), который осаждается на поверхности обоих электродов. Одновременно при этих реакциях образуется некоторое количество воды, поэтому концентрация серной кислоты понижается, т.е. удельный вес электролита уменьшается.

Аккумулятор может разряжаться  теоретически до полного превращения  активных масс электродов в сернокислый  свинец и истощения электролита. Однако практически разряд прекращают гораздо раньше. Образующийся при  разряде сернокислый свинец представляет собой соль белого цвета, плохо растворяющуюся в электролите и обладающую низкой электропроводностью. Поэтому разряд ведут не до конца, а только до момента, когда в сернокислый свинец перейдет около 35% активной массы. В этом случае образовавшийся сернокислый свинец равномерно распределяется в виде мельчайших кристалликов в оставшейся активной массе, которая сохраняет еще достаточную электропроводность, чтобы обеспечить определенное напряжение между пластинами, равное 1,7- 1,8В.

Разряженный аккумулятор  подвергают заряду, т.е. присоединяют к источнику тока напряжением, большим напряжения аккумулятора.

     При разряде  положительные ионы водорода  перемещаются к отрицательному  электроду, а отрицательные ионы  сернокислотного остатка SO4 – к положительному электроду и вступают в химическое взаимодействие с сульфатом свинца PbSO4, покрывающим оба электрода. В процессе возникающих электрохимических реакций сульфат свинца PbSCU растворяется и на электродах вновь образуются активные массы : перекись свинца РЬ02 на положительном электроде и губчатый свинец РЬ на отрицательном.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Концентрация серной кислоты при этом возрастает, т.е. удельный вес электролита увеличивается.

   Полностью заряженный  аккумулятор имеет электродвижущую  силу около 2,2 В. Таково же  приблизительно и напряжение на его зажимах, так как внутреннее сопротивление аккумуляторов весьма мало.

    При разряде  напряжение аккумулятора довольно  быстро падает до 2В, а затем  медленно понижается до 1,8В; при  этом напряжении разряд прекращают  во избежание повреждения аккумулятора.

     Если разряженный  аккумулятор оставить на некоторое  время в бездействии, то напряжение  его снова восстанавливается  до своей средней величины 2В.  Это явление носит название  «отдыха» аккумулятора. При нагрузке  подобного «отдохнувшего» аккумулятора напряжение медленно понижается, поэтому измерение напряжения аккумулятора без нагрузки не дает правильного суждения о степени разряда.

     При заряде  напряжение аккумулятора быстро  поднимается до 2,2В, а затем  быстро повышается до 2,3В, и  наконец снова довольно быстро возрастает до 2,6 – 2,7В. При 2, 4В начинает выпускать пузырьки газа, образующегося в результате разложения воды на водород и кислород. При 2,5В оба электрода выделяют сильную струю газа, а при 2,6-2,7В аккумулятор начинает как бы «кипеть».

Это кипение служит признаком  окончания заряда. При отключении аккумулятора от зарядного источника  тока напряжение его быстро снижается  до 2,2В.

В эксплуатируемых и  неработающих аккумуляторах происходит явление саморазряда, в результате которого они теряют свою емкость (примерно 1%-2% в сутки). Для компенсации саморазряда неработающие аккумуляторные батареи необходимо периодически подзаряжать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При загрязнении электролита, а также крышек аккумуляторов, их клемм и междуэлементных соединений происходит повышенный саморазряд, быстро истощающий батарею.

 

                          Ёмкость, К.П.Д., коэффициент отдачи.

 

 

Ёмкостью аккумулятора называется количество электричества  ампер- часах, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при разряде его до предельно допустимого напряжения 1,8В.

    Если, например, в паспорте аккумулятора указана  ёмкость 80 а><ч и разрядный ток 16 а, то аккумулятор можно разряжать таким током в течение 80:16-5 ч.

    Ёмкость определяется  количеством активной массы пластин и электролита, т.е. размерами аккумулятора.

     За номинальное значение в кислотных аккумуляторных батареях электровозов и моторных вагонов принимает ёмкость при 5 ч режиме, т.е. при разряде аккумулятора таким током, при котором он разряжается до напряжения 1,8В в течение 5 ч. В щелочных аккумуляторных батареях тепловозов и электрического подвижного состава номинальным значением ёмкости считают ёмкость при 8 ч или 10 ч разрядном режиме. При увеличении разрядного тока ёмкость аккумуляторов понижается. Например, аккумуляторные батареи типа ЭПМ- 80, устанавливаемые на некоторых электровозах и моторных вагонах, при номинальном разрядном токе- 6а разряжаются до напряжения 1,8В за 5 ч т.е. ёмкость их составляет:

16а х 5ч=80а><ч.

Если же разряжать такой аккумулятор током 22а, то он разрядится до напряжения 1,8В за 3 ч, а при токе 48а- за 1 час.

Ёмкость аккумулятора при  этом составляет:

При разрядном токе 22а- 22а*3ч=66а*ч;

При разрядном токе 48а-48*1ч=48*ч.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При понижении температуры ёмкость  аккумулятора уменьшается, так как  понижается способность электролита  проникать в поры пластин.

   С приближением к точке  замерзания (- 40-45 С) напряжение ёмкости  аккумулятора падают почти до  нуля. При повышении температуры ёмкость аккумулятора увеличивается; однако при достижении 40 -50 С усиливается саморазряд в аккумуляторах и сокращается срок службы.

    В процессе эксплуатации  аккумулятора при многократных  зарядах и разрядах поры пластин  постепенно закрываются, активная масса спекается и частично отпадает от пластин. Это приводит к снижению ёмкости аккумулятора.

    Экономичность работы  аккумулятора характеризуется его  К.П.Д. и коэффициентом отдачи.

    К.П.Д. аккумулятора называется  отношение количества энергии  в киловатт- часах, полученной от него при разряде, к количеству энергии, затраченной при заряде. Для кислотных аккумуляторов К.П.Д. равен 65%-75%.

     Коэффициентом отдачи  аккумулятора по ёмкости называется  отношение количества электричества  в ампер- часах, отданного при разряде аккумулятора к количеству электричества, полученному при заряде. Величина его для кислотных аккумуляторов составляет 85%-90%.

 

 

                                   2.3. Неисправности.

 

Неисправности возникают  в аккумуляторах вследствие нарушения режимов работы и зарядки, при несоблюдении правил ухода за ними, а также в результате нарушения сроков ремонта. Неисправности в аккумуляторах приводят чаще всего к падению разрядного напряжения и снижению ёмкости. Падение напряжения объясняется изменением внутреннего сопротивления аккумулятора. Ёмкостью аккумулятора называют количество электричества, которое он может

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отдавать при разряде  до выбранного конечного разрядного напряжения. Ёмкость измеряется в  ампер- часах и зависит от тока разряда, конечного разрядного напряжения и температуры, поэтому в условных обозначения аккумуляторных батарей указывают ёмкость, соответствующую определенному разрядному режиму. Номинальную ёмкость большинства аккумуляторов указывают при разрядном режиме в течение 8, 10, 12 или 20 ч при t 15-35 С.

В кислотных аккумуляторах  неисправности проявляются в  виде короткого замыкания между  пластинами, разрушения сепараторов, сульфатации  и разрушения пластин, образования  шлама и коррозии решеток.

   Короткие замыкания  между пластинами аккумулятора  возникают в результате их  коробления и разрушения сепараторов,  а так же из-за попадания  в аккумулятор посторонних токопроводящих  предметов и скопления на дне  большого количества шлама. Характерными  признаками короткого замыкания являются повышенная температура электролита при заряде и пониженные плотность электролита, ёмкость и напряжение аккумулятора при разряде.

    Разрушение сепараторов вызывается повышенной концентрацией или высокой температурой электролита. Сепараторы разрушаются также в результате воздействия на них механических усилий, возникающих при замерзании электролита или короблении пластин.

     Сульфатация  пластин чаще всего возникает  вследствие систематических недозарядов,  длительного пребывания аккумулятора в разряженном состоянии, применения электролита повышенной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотности и его загрязнения. Признаками сульфатации пластин  являются малая ёмкость при заряде, повышенное против обычного напряжение в начале заряда, преждевременное обильное газовыделение и повышенная температура электролита при заряде, пониженная плотность его в конце заряда.

   Сульфатацию пластин аккумулятора можно обнаружить путём их осмотра и ощупывания. При осмотре обращают внимание на цвет положительных и отрицательных пластин. Положительные пластины при начальной стадии сульфатации в заряженном виде из тёмно- коричневых превращаются в светло-коричневые, а при значительной сульфатации – в оранжево-коричневые. Отрицательные пластины приобретают светло-серый цвет, а активная масса становится пескообразной, на отдельных участках появляются белые пятна. Кроме того, при сульфатации положительные и отрицательные пластины твердеют, что легко обнаружить, ощупав их рукой.

    Разрушение  пластин происходит при больших зарядных  и разрядных токах и выражается в выпадении из них активной массы, которая оседает на дно бака в виде шлама. Электролит делается мутным и приобретает коричневую окраску. Признаками разрушения пластин являются низкая ёмкость и слишком быстрый разряд аккумулятора.

     Образование  шлама происходит из-за содержания  хлора в добавочной воде и  сульфатации пластин.

      Коррозия  решеток чаще всего наблюдается  у положительных пластин. Она  является следствием воздействия  на них кислоты и кислорода и может вызвать разрушение решетки образовавшимся сульфатом.

      Щелочные  аккумуляторы повреждаются реже, чем кислотные. Возникшие в них неисправности зачастую устраняются после их промывки и смены электролита. Наиболее часто встречаются такие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неисправности, как потеря ёмкости, вспучивание бака и чрезмерный нагрев электролита и зажимов, течь электролита.

    Потеря ёмкости  в аккумуляторе может быть  следствием длительной работы  на старом электролите или  попадания в него вредных примесей. Чтобы восстановить ёмкость аккумулятора, сливают старый электролит, промывают два раза аккумулятор дистиллированной водой и тотчас же заливают его электролитом из раствора едкого натра плотностью 1,17-1,18. После двухчасовой пропитки аккумулятору дают два усиленных заряда с разрядами в течение 8 ч током нормального восьмичасового режима, затем электролит заменяют свежим такого же состава и вновь повторяют указанные циклы. После этого ёмкость аккумулятора обычно восстанавливается.