Аккумуляторные батареи

| Категория реферата: Рефераты по технологии
| Теги реферата: образец курсовой работы, диплом о высшем
| Добавил(а) на сайт: Ярема.

Режим разряда батареи характеризуется силой разрядного тока и его прерывностью. Чем больше разрядный ток , тем меньше емкость аккумуляторной батареи. Например , если емкость батареи 6СТ-55 А при разряде ее током
2,75 А при температуре электролита 25 с составляет С= 55А.ч.( номинальная емкость), то при разряде током 250 А (4,6 С ) емкость снижается более чем в два раза и составляет 22 А .ч.( примерно 40% от С ). Емкость, отдаваемая аккумуляторной батареи при прерывистых разрядах , значительно превышает емкость при непрерывном разряде , что особенно важно учитывать при стартерном режиме разряда , когда величина разрядного тока очень высока (примерно 2-5 С ).

К важнейшим техническим характеристикам аккумуляторной батареи относится также электродвижущая сила (ЭДС) батареи и ее напряжение.

ЭДС батареи- это разность потенциалов на ее полюсных выводах без нагрузки ( при разомкнутой внешней цепи). Данная характеристика взаимосвязана со степенью заряженности батареи и по ее величине так же , как и по плотности электролита , можно оценивать состояние батареи и необходимость ее заряда.

Напряжение батареи - это разность потенциалов на ее полюсных выводах в процессе заряда или разряда ( при наличии тока во внешней цепи)
. Данная характеристика используется при оценке пусковых качеств батареи .
Для оценки пусковых качеств аккумуляторной батареи применяют следующие основные характеристики стартерного разряда , измеряемое при температуре электролита 18 С: сила разрядного тока в А , напряжение в начале разряда в
В ( измеряется на батареях с пластмассовым корпусом на 30-й секунде стартерного разряда), время разряда в минутах ( измеряется при разряде тока, численно равном 3 С до снижения напряжения батареи до 6 В).

Саморазряд аккумуляторной батареи- является чрезвычайно важным ее свойством , которое необходимо учитывать для правильной эксплуатации батареи и продления срока ее службы . Саморазрядом называют самопроизвольное снижение емкости аккумуляторной батареи при отключенных от нее потребителях, т. е. при бездействии. Обычно саморазряд батареи не превышает 1% в сутки , такой саморазряд называют естественным. При более высоком ( более 1% в сутки) значении саморазряда, он считается ускоренным и это свидетельствует о неисправности батареи. На скорость саморазряда батареи оказывает влияние плотность и температура электролита , отсутствие примесей в электролите и доливаемой в него воде, загрязненность аккумуляторной батареи снаружи , а также срок ее эксплуатации. Скорость саморазряда батареи при повышении плотности электролита и ее температуры увеличивается , причем особенно интенсивно с увеличением срока ее службы. При отрицательных температурах саморазряд аккумуляторных батарей резко уменьшается поэтому хранить их лучше при низких ( до –30 С) температурах в заряженном состоянии.

Работа аккумуляторных батарей

При прохождении тока через пластины и электролит (заряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую , что выражается в образовании налета активной массы на поверхности пластин. На положительной пластине образуется перекись свинца коричневого цвета , а на отрицательной – губчатый свинец серого цвета. При этом плотность электролита значительно увеличивается – аккумулятор зарядился . напряжение заряженного аккумулятора составляет 2 В.

При включении в цепь аккумулятора какого- либо потребителя ( лампы) происходит обратный процесс превращения химической энергии в электрическую, и аккумулятор постепенно разряжается. При этом активная масса на той и другой пластинах превращается в серно- кислый свинец
(см. рис.), а плотность электролита уменьшается .После полного разряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его восстанавливается.

Плотность зависит от температуры электролита , уменьшаясь, примерно, на 0,1 г/см3 при повышении температуры на 15 С. при расчетах плотность обычно приводят к температуре +15 С. Для предотвращения замерзания электролита при эксплуатации аккумуляторов в зимних условиях плотность регламентируется в зависимости от климатических условий в соответствии с данными таблицы

|Климатические районы |Время года |Плотность электролита . |
| | |приведенная к 15 С г/см3|
| | | |
| | |Заливаемого в|После |
| | |аккумулятор |зарядки |
|Районы с резкоконтинентальным |Зима |1.29 |1,31 |
|климатом , с температурой зимой |лето |1.25 |1.27 |
|ниже 40 С | | | |
|Северные районы с температурой |Круглый год |1,27 |1,29 |
|зимой до минус 40 С | | | |
|Центральные районы с температурой|То же |1, 25 |1,27 |
|зимой до минус 30 С | | | |
|Южные районы |То же |1,23 |1,25 |

Свинцово- кислотная стартерная аккумуляторная батарея- она состоит из следующих основных частей:

Отрицательных электродов 4 , собранных в полублок 7, положительных электродов 3 , собранных в полублок 5, сепараторов 2, бареток 6, связывающих в полублок параллельно включенные электроды одного знака
(плюс или минус), выводных штырей –борнов 9, аккумуляторного бака 10 с общей крышкой 11 и заливными пробками 12.

Отрицательные и положительные электроды 8 состоят из решетки 1, отлитой из свинцово- сурьмянистого сплава с содержанием сурьмы от 4 до
5%. Сурьма увеличивает решетки против коррозии, повышает ее твердость и улучшает текучесть сплава при отливе решеток.

В настоящее время выпускают так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи , которые отличаются от обычных меньшим содержанием сурьмы (1,5- 2,0%) в решетках электродов. Наличие сурьмы в решетках положительных электродов приводит в процессе эксплуатации батареи к переносу части сурьмы на поверхность активной массы отрицательных электродов и в электролит , что сказывается на повышении потенциала отрицательного электрода и понижения ЭДС батареи в процессе ее срока службы

При постоянном напряжении генератора понижение ЭДС батареи приводит к повышению зарядного тока, обильному газовыделению и повышению расхода воды.

В необслуживаемых батареях за счет меньшего содержания сурьмы в решетках электродов эти явления протекают более слабо, что значительно увеличивает сроки доливки воды (не чаще одного раза в год).

Решетка выполняет роль каркаса , на котором закреплен активный материал пластины. Вместе с тем решетка обеспечивает равномерный отвод и подвод тока к активному материалу при разряде и заряде аккумулятора.
Активный материал приготавливается в виде пасты и вмазывается в решетку.
Благодаря пористости материала активная площадь пластины увеличивается в
600-800 раз по сравнению с ее действительной площадью. Активным материалом отрицательных электродов является губчатый свинец Рb, имеющий серый цвет.
Активным материалом положительных электродов является диоксид свинца РbO2 темно- коричневого цвета.

Для предохранения отрицательных и положительных электродов от соприкосновения (короткого замыкания) их разделяют прокладками- сепараторами. Сепаратор на стороне обращенной к положительному электроду, имеет ребра. Это обеспечивает доступ к положительному электроду большего количества кислоты, необходимого для нормального протекания химических реакций. Сепараторы в необслуживаемых батареях делают в виде конверта , куда вставляется положительный электрод , в этом случае в баке отсутствуют опорные ребра и электроды опираются на дно сосуда что дает возможность увеличить уровень электролита до 50 мм.

Для приведения в действие аккумуляторную батарею заливают электролитом , представляющим собой раствор кислоты Н2SO4 в дистилированной воде Н2О.

Для приготовления электролита применяют особый сорт технической серной кислоты , согласно ГОСТ 667-73, плотностью 1,83 г/см 3 и воды по
ГОСТ 6709-72 . Содержание примесей в дистилированной воде , идущей на приготовление электролита , не должно превышать значений , указанных в ГОСТ
6709-72. Плотность электролита у полностью заряженного аккумулятора, приведенная к 25 С, должна составлять 1,22- 1,30 г/см3 в зависимости от температурных условий эксплуатации автомобиля. При полном разряде аккумулятора плотность снижается на 0,15 – 0,16 г/см 3 от исходной.

Аккумуляторный бак имеет вид общего сосуда (моноблока), разделенного на отдельные ячейки перегородками. На дне каждой ячейки имеются ребра , на которые опираются положительные и отрицательные электроды. Баки изготавливают из эбонита, пластмассы и полипропелена.

Выпадающий при работе аккумулятора шлак скапливается в пространстве между ребрами бака, не замыкая электродов.

Для соединения аккумуляторов в батарею блоки электродов помещают в ячейки моноблока таким образом, чтобы отрицательный штырь баретки одного блока находился у положительного штыря баретки соседнего блока электродов.

Электроды, опущенные в раствор серной кислоты в воде, приобретают определенный электрический потенциал по отношению к этому раствору и становятся, таким образом, положительными и отрицательными электродами. Так как значение электрического потенциала различно для плюсового и минусового электродов, через последний потечет электрический ток при их соединение проводником. При разряде аккумулятора ток в электролите протекает от отрицательного электрода к положительному . На отрицательном электроде происходит образование сернокислого свинца в результате соединения губчатого свинца электрода с кислотным остатком из электролита. На положительном электроде под действием разрядного тока активный материал превращается иакже в сернокислый свинец , поглощая из электролита кислотный остаток и отдавая в электролит кислород. Кислород положительного электрода , соединяясь с водородом, оставшимся в электролите в результате распада серной кислоты , образует воду.

При разряде аккумулятора количество серной кислоты в электролите уменьшается и плотность электролита снижается. При заряде аккумулятора реакции проходят в обратном порядке. В этом случае ток от постороннего источника пойдет от положительного электрода к отрицательному. Реакции, проходящие при разряде и заряде аккумулятора можно изобразить следующей химической формулой: