WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаОрганізація виробництва, Трудове право України, Cоцзахист → Стартерні акумуляторні батареї - Реферат

Стартерні акумуляторні батареї - Реферат

Реферат на тему:

Стартерні акумуляторні батареї

Без акумуляторів життя нині не можна уявити, оскільки їх застосовують в усіх галузях народного господарства і в побутових приладах, починаючи від поширених мобілок, портативної радіоелектронної апаратури і закінчуючи електрообладнанням усіх видів автотракторної техніки. Ця стаття присвячена тільки стартерним кислотним акумуляторам.

Основне призначення стартерної акумуляторної батареї — надійний пуск двигуна та забезпечення роботи споживачів за непрацюючого або ж працюючого з малою частотою обертання колінчастого вала двигуна.

Із хімічного погляду акумуляторна батарея належить до вторинних хімічних джерел струму, які є оборотними джерелами енергії: після розрядження їхню працездатність можна відновити завдяки їхньому зарядженню. Для цього слід через батарею пропустити електричний струм у напрямі, зворотному тому, в якому він протікав під час розрядження. У процесі зарядження утворені під час розрядження речовини перетворюються на початкові активні речовини. Активними речовинами зарядженого свинцевого акумулятора, які беруть участь у струмоутворювальному процесі, є: на позитивному електроді — діоксид (перекис) свинцю PbO2 (темно-коричневого кольору); на негативному електроді — губчастий свинець Pb (сірого кольору); електроліт — водний розчин сірчаної кислоти H2SO4.

Не вникаючи в хімію, внаслідок розряду акумулятора, активні речовини позитивного й негативного електродів перетворюються в сульфат свинцю PbSO4. Під час утворення сульфату свинцю витрачається сірчана кислота й утворюється вода, що призводить до зниження крутості електроліту в момент його розрядження.

Під час зарядження акумулятора під впливом напруги джерела постійного струму в зовнішньому ланцюгу встановлюється напрям руху електронів до виводу "–" акумулятора. Як наслідок, на негативному електроді утворюється (відновлюється) губчастий свинець, на позитивному електроді утворюється діоксид свинцю — при цьому утворюється сірчана кислота, внаслідок чого крутість електроліту підвищується.

Коли процеси перетворення речовин на активні маси позитивного й негативного електродів закінчуються, крутість електроліту перестає змінюватися, що є ознакою закінчення зарядження акумулятора. За подальшого зарядження відбувається так званий вторинний процес — електролітичне розкладання води на кисень і водень. Виокремлюючись із електроліту у вигляді бульбашок газу, вони створюють ефект його інтенсивного кипіння, що теж служить ознакою закінчення процесу зарядження.

Номінальною ємністю акумулятора називається кількість електроенергії, яку може віддати повністю заряджений акумулятор у разі розрядження струмом 20-годинного режиму за температури електроліту 30°С та початкової крутості 1,285 г/см3 до напруги 1,7 В. Ємність виражається в ампер-годинах (Агод) і залежить від кількості й розміру паралельно з'єднаних електродів (пластин), сили розрядного струму, а також температури електроліту.

Кожний акумулятор складається з просторово розділених різнойменних електродів, занурених у розчин електроліту й розміщених у міцному корпусі, стійкому до хімічної дії електроліту, механічних навантажень і температурних коливань.

Розрізняють кілька виконань батарей.

Класичне (традиційне) виконання

Акумуляторну батарею збирають в одному багатокамерному корпусі — моноблоці з кислотостійкої пластмаси (ебоніт, наповнений поліетилен, поліпропілен), розділеному перегородками на окремі камери (комірки). Кількість камер дорівнює кількості акумуляторів у батареї. На дні кожної камери вмонтовано по чотири призми, на які спирається електродний блок. Простір, обмежений призмами, служить для нагромадження шламу — осаду, який утворюється під час експлуатації батареї внаслідок осипання активної маси позитивних пластин, що запобігає замиканню шламом різнойменних електродів.

Акумулятор складається з півблоків позитивних і негативних пластин, ізольованих одна від одної сепараторами, які виготовлено з пористих пластмас. Півблоки з позитивними й негативними пластинами складають у блок так, що позитивні пластини розміщують між негативними, тому останніх завжди на одну більше. Це дає змогу краще використати активну масу позитивних пластин і захищає крайні з них від жолоблення та руйнування.

Кожний акумулятор після встановлення електродного блока в камеру моноблока накривають окремою кришкою, виготовленою з ебоніту або пластмаси. У кожній кришці зроблено по два отвори із залитими у них свинцевими втулками, через які під час збирання проходять вивідні штирі електродного блока. Між ними розміщено нарізні отвори для заливання електроліту та обслуговування акумулятора. Після заливання електроліту нарізні отвори закупорюють пробкою. У пробках заливних отворів (або безпосередньо в кришці) передбачено вентиляційні отвори для виходу газів.

Електродний блок, встановлений в окремій камері, є окремим акумулятором з номінальною напругою 2 В. З'єднують акумулятори в батарею за допомогою міжелементних з'єднань у вигляді свинцевих перемичок, які містяться над кришкою. Для послідовного з'єднання акумуляторів у батарею один кінець перемички приварюють до вивідного штиря одного акумулятора, привареного до баретки, що з'єднує позитивні пластини, а інший її кінець приварюють до вивідного штиря сусіднього акумулятора, що приварений до баретки, яка з'єднує негативні пластини й так далі.

До вивідних штирів крайніх акумуляторів приварюють полюсні штирі для під'єднання споживачів, які позначені, відповідно, "+" і "–". Щоб унеможливити неправильне вмикання батареї у мережу, діаметр плюсового штиря роблять дещо більшим.

Герметизацію акумуляторів у місцях з'єднання кришок зі стінками та перегородками моноблока здійснюють за допомогою бітумної заливної мастики.

На корпусні деталі у батарей з окремими кришками і мастикою припадає від 15 до 20% маси батареї. Крім того, ебоніт — матеріал із відносно низькою механічною міцністю, тому стінки ебонітових моноблоків можуть мати товщину до 12 мм. У разі заміни ебоніту на сополімер поліпропілену з етиленом удається зменшити товщину стінок удвічі та зменшити масу корпусних деталей без погіршення їхньої міцності. Крім того, властивості термопластичної пластмаси дали змогу внести низку істотних технологічних і конструктивних удосконалень. Відтак з'явилися батареї із загальною кришкою.

Батареї із загальною (єдиною) кришкою

У моноблоці встановлено електродні блоки, які складаються з різнойменних пластин, розділених сепаратором, як і в батареях з окремими кришками. Але електродні блоки з'єднані між собою за допомогою укорочених міжелементних з'єднань через отвори в перегородках моноблока.

Використання нових конструкцій міжелементних з'єднань дає змогу, якщо порівняти з батареями класичної конструкції, знизити електричні втрати на з'єднувальних деталях і підвищити напругу стартерного розряду на 0,2–0,3 В. При цьому маса свинцю в батареях зменшується на 0,5–3,0 кг залежно від ємності батареї.

Властивості термопластичної пластмаси дали змогу застосовувати для герметизації батарей із загальною кришкою зовсім інший метод герметизації, зробити батарею надійнішою і стійкішою до коливань температури навколишнього середовища.

Основними недоліками традиційних свинцевих батарей є: потреба у регулярному (не рідше одного-двох разів за місяць) контролі густини й рівня електроліту та доливання дистильованої води у разі його зниження; порівняно висока швидкість саморозрядження (майже 14% за місяць), яка у процесі експлуатації постійно збільшується й після 1,5–2 років роботи зростає втроє-вчетверо.

Ці недоліки зумовлені тим, що сурма, що міститься у складі позитивних струмовідводів (решіток), поступово, в міру їх корозії, переходить через розчин на поверхню негативних пластин. Відкладання великої кількості сурми на поверхні негативної активної маси знижує напругу газовиділення. Тому наприкінці зарядного процесу відбувається дедалі активніше газовиділення, що супроводжується "кипінням" електроліту, внаслідок електролітичного розкладання води, що міститься в ньому.

За останні 25 років відбувся бурхливий розвиток технології та вдосконалення обладнання для виробництва акумуляторів. Відтак з'явилися батареї так званого необслуговуваного виконання.

Необслуговувані батареї. Необслуговуваним, або герметизованим, називають свинцевий акумулятор, який не потребує ані контролю електроліту, ані періодичного доливання води. Він не виділяє крапель і парів електроліту, має запобіжний клапан, який відводить гази, що утворюються під час зарядження й розрядження акумулятора.

Необслуговувані акумулятори мають такі конструктивні особливості: замість рідкого використовують желеподібний або матричний електроліт, сурм'яний сплав свинцю замінений безсурм'яним сплавом або чистим свинцем, змінено співвідношення активних мас різнойменних електродів, застосовано великопористі сепаратори або сепаратори-роз'єднувачі. Кожне з цих удосконалень має своє обгрунтування.

Електроліт на основі сірчаної кислоти стає нерухомим (фіксованим) за допомогою кремнієвої кислоти або дрібнодисперсного діоксиду кремнію, набуваючи тиксотропних властивостей. Такий електроліт зберігає високу електричну провідність сірчаної кислоти, водночас, завдяки желеподібному стану, практично повністю усуває руйнування активної маси позитивних пластин, стримує розбухання губчастого свинцю на негативних пластинах. Тому потреба в мікропористих сепараторах, які розділяють електроди та створюють дифузійне обмеження для гідросульфат-іонів, відпадає. Використовують склоповстяні сепаратори з об'ємною пористістю понад 90% або пластмасові рамкові роз'єднувачі; в останньому разі роль пористого сепаратора відіграє желеподібний електроліт.

Матричний електроліт не містить желеутворюючих добавок. Електроліт не виливається за рахунок абсорбції розчину сірчаної кислоти у порах відносно товстих мікропористих сепараторів, які заповнюють міжелектродний простір, а також у порах активних мас. Такий електроліт нині використовують найчастіше.

Першими з'явилися гібридні батареї, які мають позитивні струмовідводи зі сплаву з малим вмістом сурми (не більше 2%) з додаванням миш'яку, олова, міді, селену в різних комбінаціях; а негативні — із свинцево-кальцієвого сплаву.

Наразі найбільше поширення набули батареї із струмовідводами із свинцево-кальцієвого сплаву з багатокомпонентними добавками, в тому числі й срібла. Витрата води у них настільки мала, що конструктори забрали з кришок отвори для доливання води й зробили батарею повністю необслуговуваною та унеможливили доступ до електроліту під час експлуатації.

Така зміна конструкції стала можливою лише завдяки спільним зусиллям виробників батарей і автотракторного електрообладнання, оскільки для максимального використання ресурсу повністю необслуговуваної батареї (без отворів для доливання води) слід забезпечити стабільний рівень зарядної напруги, яка б забезпечила найменше розкладання води під час зарядження батареї. Водночас ступінь зарядження батареї має бути достатнім для безвідмовної роботи всього електрообладнання. Це уможливлено завдяки створенню системи регулювання зарядної напруги, що забезпечує її стабільність із точністю 0,1 В. Тому користувачі необслуговуваних батарей мають уважніше ставитися до забезпечення справної роботи електрообладнання. Насамперед це стосується натягу клинопасового приводу генератора, справності регулятора напруги, відсутності втрат струму в системі електрообладнання та низки інших чинників, наведених нижче (питання експлуатації батарей).

Loading...

 
 

Цікаве