Аккумуляторы большой емкости

Аккумуляторы и элементы питания

Аккумулятором называют химический источник тока многократного дей­ствия. При разряде аккумулятора химическая энергия активных веществ, входящих в состав катода, анода и электролита преобразуется в электри­ческую энергию, при этом активные вещества превращаются в продукты разряда. При заряде аккумулятора подводимая электрическая энергия рас­ходуется на регенерацию продуктов разряда.

Аккумуляторы находят широкое применение в ЭПУ предприятий элек­тросвязи для резервирования электрической энергии постоянного тока, выра­батываемой с помощью выпрямительных устройств. Согласно ВСН 332—88 все ЭПУ предприятий электросвязи должны иметь две кислотных аккуму­ляторных батареи (двухгрупповая аккумуляторная батарея) на один номи­нал выходного напряжения. Щелочные аккумуляторы рекомендуется приме­нять только на сельских предприятиях и сооружениях связи, нагрузка кото­рых по каждому номиналу напряжения не превышает 25 А.

Для всех предприятий электросвязи, относящихся по условиям надеж­ности электроснабжения к особой группе первой категории потребителей, а также для РУС—СХ (сельскохозяйственных районов) емкость каждой группы АБ рассчитывается из условия обеспечения в течение 0,5 ч электро­питания током наибольшей нагрузки (током ЧНН) всех технологических потребностей, а также сетей эвакуационного и аварийного освещения. Исключение составляют только ЭПУ неузловых АТС емкостью 3000... 20 000 номеров на районированных сетях, обеспеченные внешним электроснабжени­ем от двух независимых источников электроэнергии и не имеющие собствен­ных электростанций, для которых емкость каждой группы АБ рассчитыва­ется на 1 ч работы. Емкость каждой группы АБ для сельских электромеха­нических АТС рассчитывается на 5 ч, а электронных АТС — на 12 ч.

Кислотные аккумуляторные батареи также широко применяются в агре­гатах бесперебойного питания (АБП) переменным током, выполненных на тиристорах или транзисторах.

На предприятиях и сооружениях связи должны применяться стационар­ные кислотные закрытые аккумуляторы типа СН. До освоения их серийного промышленного производства на всех предприятиях разрешается примене­ние открытых аккумуляторов типа С и СК. Последние могут эксплуатиро­ваться как в режиме длительного, так и в режиме кратковременного раз­ряда. В отдельных случаях применяются также стартерные кислотные аккумуляторы.

Электродвижущая сила полностью заряженного кислотного аккумуля­тора, зависящая от плотности электролита, лежит в пределах 2,06... 2,15 В. Изменение температуры незначительно влияет на ЭДС. Повышение темпе­ратуры на 10° С увеличивает ЭДС на 0,002... 0,003 В. Плотность электролита заряженного аккумулятора составляет 1,21... 1,3 г/см³. Верхний уровень плотности относится к стартерным аккумуляторам, эксплуатируемым в зим­нее время.

Предельное значение разрядного напряжения, до которого можно раз­ряжать аккумулятор стационарного типа, составляет 1,8 В для режимов разряда не короче одночасового (для аккумуляторов типа СН для режимов разряда не короче трехчасового) и 1,75 В для более коротких режимов раз­ряда. Дальнейший разряд приводит к образованию крупнокристаллического сульфата свинца на пластинах, что исключает возможность последующего эксплуатационного заряда. Номинальным напряжением принято считать напряжение 2 В.

При заряде кислотного аккумулятора неизменным по значению током напряжение его сравнительно быстро возрастает до 2,10...2,15 В.

При расчетах /_р принимается равным сумме тока часа наибольшей нагрузки /чнн предприятия связи и тока аварийных потребителей. Темпе­ратура электролита принимается равной 15° С, номинальная емкость акку-С'уляторов Сю=36Л'. В условном обозначении закрытых стационарных аккумуляторов цифры, стоящие после букв СН, указывают непосредственно значение номинальной емкости. Промышленностью выпускаются аккумуляторы типа СН на 15 раз­личных емкостей от СН-36 до СН-1152 (им соответствуют, например, акку­муляторы типа СК1— СК32).

В настоящее время на предприятиях связи применяется в основном один способ эксплуатации батарей, составленных из аккумуляторов типа С, СК и СН — непрерывный подзаряд. При этом способе эксплуатации в условиях нормального электроснабжения аппаратура питается от сети переменного тока, например через стабилизирующие выпрямительные устройства. Пол­ностью заряженная аккумуляторная батарея получает непрерывный под­заряд от этих выпрямительных устройств или от отдельного стабилизирую­щего выпрямительного устройства (для компенсации саморазряда аккуму­ляторов). Напряжение содержания (непрерывного подзаряда) аккумулятор­ной батареи определяется в зависимости от числа последовательно соединен­ных аккумуляторов из условия обеспечения напряжения 2,2 В±2% на акку­мулятор. При этом ток подзаряда I_B3=tO,03N, где N —индексовый номер аккумулятора.

Послеаварийный заряд аккумуляторных батарей, как правило, осущест­вляется в две ступени. На первой ступени батарея заряжается неизменным по значению током /зар^0,25Сю до напряжения 2,30... 2,35 В на аккуму­лятор. На этой ступени заряда аккумулятор получает основную часть энер­гии (80...95%). Вторая ступень заряда происходит при стабильном на­пряжении 2,2 В на аккумулятор. Признаком окончания заряда является постоянство плотности электролита (при этом зарядный ток не превышает 0,02... 0,03 А на индексовый номер аккумулятора).

В электропитающих установках предприятий сельской связи в отдель­ных случаях находят применение никель-железные НЖ щелочные аккумуля­торы. В отличие от кислотных эти аккумуляторы характеризуются более широкими пределами изменения напряжения при их эксплуатации, большим внутренним сопротивлением и меньшим сроком службы. В ЭПУ предприя­тий связи применяются щелочные аккумуляторы типа НЖ-22, НЖ-45, НЖ-60 и НЖ-Ю0 (цифры указывают номинальную емкость (А-ч) при восьми­часовом режиме разряда до напряжения 1,1 В). Номинальное напряжение аккумулятора типа НЖ 1,25 В, напряжение в режиме непрерывного под­заряда 1,6 В, в конце заряда 1,8 В, ЭДС щелочного аккумулятора опреде­ляется состоянием активной массы и практически не зависит от плотности электролита и его температуры, лишь при температурах, близких к нулю, ЭДС аккумулятора резко уменьшается. У заряженного аккумулятора типа ЖН ЭДС 1,5 В, у разряженного—1,3 В. Напряжение в конце разряда У аккумуляторов типа ЖН зависит от режима разряда и составляет 1,1 В при восьмичасовом разряде; 1 В — при пятичасовом разряде, 0,8 В — при трехчасовом разряде и 0,5 В — при одночасовом разряде. Характеристики ЖН аккумуляторов приведены в приложении П6. Номинальный ток раз­ряда ЖН аккумулятора численно равен 1/8, номинальный ток заряда — ¼

оминальной емкости, время заряда 6... 7 ч. Плотность электролита неиз­менна и составляет примерно 1,2 как у заряженного, так и у разряженного аккумулятора. На значение емкости некоторое влияние оказывает темпера­тура электролита, повышение которой на 1°С вызывает увеличение емкос­ти на 0,4% от номинальной. Саморазряд у щелочных аккумуляторов проте­кает неравномерно. В первые дни по окончании заряда саморазряд проте­кает очень интенсивно, в несколько раз больше, чем по истечении 12—15 дней. При хранении отключенного аккумулятора в течение месяца он теряет более 50% своей номинальной емкости, если температура не превышает 25" С, а при более высоких температурах саморазряд значительно ускоряется, т. е. щелочные аккумуляторы имеют большие потери энергии, чем кислотные, и отдача по емкости их составляет 65, а по энергии —45%.

Щелочные аккумуляторы позволяют использовать полностью свою ем­кость при любых режимах разряда, однако при больших токах разряда прак­тически их емкость полностью использовать нельзя, так как резко понижа­ется напряжение. Так, например, при разряде в течение 1 ч током, в 8 раз большим номинального тока разряда, напряжение в конце разряда умень­шится до 0,5 В. Такое понижение напряжения недопустимо для электропи-тающих устройств связи. Поэтому конечное напряжение при разряде ЖН аккумуляторов ограничивают и принимают равным 1,15 В, и эксплуатацион­ная емкость ЖН аккумуляторов уменьшается с увеличением разрядных токов, т. е. при уменьшении времени разряда. На рис. 6.3 (кривая 3) показано изменение эксплуатационной емкости ЖН аккумуляторов в зави­симости от времени разряда.

Емкость каждой группы щелочной аккумуляторной батареи определяется по формуле:

где 0,004 — температурный коэффициент емкости щелочных аккумуляторов; Г — температура электролита, °С; η_с —коэффициент изменения емкости ак­кумулятора, определяемый по кривой 3 (рис. 6.3); /_р — разрядный ток. А; /_р — длительность разряда аккумуляторной батареи.

Лекция 11

Дата добавления: 2014-01-07