АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

АККУМУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, гальванический элемент, способный накапливать и сохранять в течение нек-рого времени электрическую энергию, полученную от постороннего источника электрического тока, а затем отдавать её по мере надобности во внешнюю цепь для использования.

При заряде А. э. передаваемая ему электрическая энергия превращается в химическую; при разряде, наоборот, энергия хим. реакций превращается в электрическую энергию.

Простейший А. э. состоит из 2 электродов (пластин): положительного и отрицательного, погружённых в электропроводящий раствор - электролит.

А. э. различаются между собой хим. природой электродных масс и электролита, конструкцией электродов и др.

Типы А. э. Широкое практическое применение получили А. э. двух типов - свинцовый (кислотный) и щелочной (никеле-кадмиевый или железо-никелевый). У свинцовых А. э. электродами служат свинцовые пластины, покрытые активной массой, состоящей обычно в заряженном А. э. из перекиси свинца тёмношоколадного цвета - на положительной пластине и губчатого свинца серого цвета - на отрицательной пластине. Электролитом служит раствор серной кислоты в дестиллированной воде.

У щелочных А. э. электродами служат пластины из никелированной стали с активной массой, состоящей у положительных пластин из окислов никеля с примесью графита и у отрицательных пластин - из губчатого кадмия с примесью окислов железа. Электролитом служит водный раствор химически чистого едкого калия.

Свинцовый А. э. В свинцовом А. э. во время его действия проходят след. электрохимические процессы. При заряде А. э., т. е. при пропускании постоянного тока через электроды, погружённые в электролит электроды претерпевают хим. изменения: на поверхности электродов, соединённых с положительным полюсом источника тока, свинец превращается в перекись свинца (РbO₂), а на поверхности отрицательных электродов образуется губчатый свинец. Если пропускать электрический ток через электроды в течение определённого времени, а затем отсоединить источник тока, то на выводных концах электродов появится электрическое напряжение. При включении А. э. на разряд путём замыкания выводных концов электродов проводником по последнему потечёт электрический ток, к-рый будет иметь обратное направление. При разряде А. э. часть перекиси свинца (на поверхности положительного электрода) и губчатого свинца (на поверхности отрицательного электрода), вступая в хим. реакцию с серной кислотой электролита, превращается в сульфат (сернокислый свинец PbSО₄); концентрация (плотность) электролита падает, напряжение А. э., а следовательно, и электродвижущая сила (ЭДС) постепенно понижаются. При повторении процесса заряда сульфат разлагается: на поверхности положительного электрода снова восстанавливается перекись свинца, а на поверхности отрицательного - губчатый свинец; концентрация электролита повышается. С момента начала заряда напряжение возрастает до определённого предела.

Основные данные автомобильных аккумуляторных батарей отечественного производства

При напряжении А. э. в 2,35 - 2,4 в начинается газовыделение и электролит как бы "кипит". Обычно заряд А. э. считается законченным, когда напряжение, достигнув 2,5 - 2,7 в, остаётся неизменным в течение 1 - 2 час, а концентрация электролита, измеряемая ареометром (кислотомером), также приобретает устойчивость. По концентрации (плотности) электролита можно судить о состоянии аккумулятора.

Свинцовый А. э. характеризуют след. основные показатели: 1) ЭДС, в ср. равная ок. 2 в; 2) к о э ф-т отдачи по ёмкости, равный 0,85 - 0,9, представляющий отношение разрядной ёмкости в ампер-часах (а-ч) к ёмкости, потребной для полного заряда. Разрядной ёмкостью или просто ёмкостью называется то количество электричества в а-ч, к-рое можно получить от А. э. при разряде его до предельного напряжения (ок. 1,7 в). Ёмкость аккумуляторной батареи, полученной при последовательном соединении неск. аккумуляторных элементов, остаётся такой же, как и ёмкость одного элемента. При параллельном соединении отдельных аккумуляторных элементов ёмкость складывается. 3)Коэф-т отдачи по энергии или к. п. д., равный 0,65 - 0,7. Этот коэф-т представляет отношение количества энергии в ватт-часах (вт-ч), отнятой от А. э. при нормальном разряде, к количеству, потребному для последующего нормального заряда.

К числу недостатков свинцового А. э. относятся: сравнительно малая механическая прочность, чувствительность к коротким замыканиям и возможность чрезмерной сульфатации (т. е. образования сернокислого свинца).

Конструкция свинцовых А. э. Наиболее широкое применение свинцовые А. э. получили в автотракторном электрооборудовании: для освещения, зажигания рабочей смеси и для питания стартера. Такие А. э. называют обычно стартерными (автомобильными). Стартерные А. э. рассчитаны на большие кратковременные разрядные токи (400 - 500 а). Они имеют большое число тонких (2 - 3,8 мм) пластин с весьма пористой активной массой. Пластины собирают в группы и припаивают к бареткам с выводными штырями (рис. 1). Группу положительных пластин вставляют в группу отрицательных. Для предохранения пластин от короткого замыкания между пластинами устанавливают сепараторы из выщелоченной ольховой фанеры. Иногда применяют сепараторы из спец. обработанного эбонита или пластмассы. Полученный т. о. блок пластин устанавливают в сосуд (банку) из эбонита или кислотоупорной пластмассы.

Рис. 1. Блок пластин стартерного аккумулятора: 1 - выводные штыри; 2 - баретка группы положительных пластин; 3 - баретка группы отрицательных пластин; 4 - сепаратор

На автомобилях обычно применяются стартерные аккумуляторные батареи (рис. 2) с напряжением в 6 или 12 в. Такие батареи составляются соответственно из 3 или 6 отдельных А. э., соединяемых между собой последовательно свинцовыми перемычками. Основные данные автомобильных аккумуляторных батарей отечественного производства приведены в таблице.

При эксплоатации свинцовых А. э. необходимо следить за тем, чтобы электролит всегда покрывал верхние кромки пластин на 10 - 15 мм. При убыли электролита, вследствие испарения и газовыделения, в А. э. необходимо доливать дестиллированную воду. Плотность электролита у полностью заряженного А. э. не д. б. выше 1,285 - 1,29 для стартерных А. э.; 1,25 - для телефонных и радио А. э.; 1,20 - для стационарных электрических аккумуляторов.

Во время разряда А. э. необходимо следить за тем, чтобы напряжение не падало ниже допустимого предела. Разряженный до предела А. э. должен быть вновь заряжен не позже чем через 48 - 72 ч. Силу зарядного тока необходимо устанавливать вначале ок. 0,1 ёмкости А. э. (1-я ступень зарядки), а затем после начала газообразования вдвое меньшей (2-я ступень зарядки). Темп-pa электролита во время заряда не должна превышать 40º.

Рис. 2. Стартерная аккумуляторная батарея: 2 -свинцовые перемычки; 2 - выводные штыри (борны)

В связи с тем, что А. э. свойственен саморазряд, равный в нормальных условиях ок. 0,5 - 1,0% ёмкости в сутки, необходимо неработающие А. э. ежемесячно подвергать компенсационному заряду.

А. э., работающие при слабой нагрузке, необходимо каждые 2 мес. разряжать до предела, после чего заряжать нормальной силой тока.

Внутренние части А. э. необходимо предохранять от загрязнения, а поверхность содержать в сухом и чистом виде.

Щелочные А. э. применяются, гл. обр., в установках и приборах, не требующих сильных токов, напр., в радиоустановках и ручных фонарях.

Щелочной А. э. имеет ЭДС в ср. ок. 1,25 в, большую механическую прочность, длительный срок службы и малый саморазряд; к числу его недостатков относятся повышенное внутреннее сопротивление и сравнительно низкий к.п.д. (50 - 55%). Коэф-т отдачи по ёмкости для щелочного А. э. составляет 0,65-0,7.

Литература: Галкин Ю., Автотракторное электрооборудование, ч. I - Источники тока, М.-Л., 1936; его же, Автотракторное электрооборудование, М.-Л., 1942; Ламтев H., Ремонтно-зарядные аккумуляторные станции, 2 изд., М.-Л., 1939; его же, Электрические аккумуляторы, М.-Л., 1935; Рабочий Л., Ремонт автотракторного электрооборудования, М., 1947.