Характеристики свинцовых аккумуляторов

1. Э.д,с. (Е) – свинцового аккумулятор зависит от плотности и t⁰ электролита и не зависит от размеров и количества пластин.

Положительный и отрицательный электроды, помещенные в раствор серной кислоты, приобретают определенный электрический заряд по отношению к этому раствору и между ними возникает разность потенциалов:

- на положительном электроде РвО₂ - +2В,

- на отрицательном Рв- _0,1В.

Разность потенциалов или э.д.с. аккумулятора:

Е = +2,0-(-0,1)=2,1В

В диапазоне плотностей электролита от 1,06 до 1,3г\см³ величину э.д.с. можно с достаточным приближением определить по эмпирической формуле:

Е = 0,84 + d,

где d – плотность электролита при температуре 25⁰С; г\см³. Влияние температуры на величину э.д.с. незначительно.

2. Внутреннее сопротивление. Авиационные аккумуляторы имеют очень небольшое внутреннее сопротивление – сотые и тысячные доли Ома. Большую часть сопротивлений составляет сопротивление электролита. Сопротивление электролита зависит от его плотности. Из приведенного графика (рис.12) видно, что при рабочих плотностях (1,2-1,4г\см³) электролит имеет малое удельное сопротивление. При разряде сопротивление электролита возрастает, т.к. плотность электролита уменьшается и на пластинах образуется сульфат свинца, который имеет большее сопротивление, чем свинец и двуокись свинца. Во время заряда аккумулятора плотность электролита и проводимость пластин возрастает, отсюда внутреннее его сопротивление уменьшается.

Рис.12

3. Напряжение.

Напряжение аккумулятора изменяется в процессе заряда и разряда. Процесс заряда представлен на графике.

Рис.13

Участок I – увеличение U идет за счет увеличения Е, т.к. в порах пластин и в близи них плотность электролита повышается.

Участок II – с увеличением плотности электролита в сосуде увеличивается э.д.с., отсюда и U, но медленно, чем на участке I. В конце заряда, когда почти вся активная масса пластин окажется восстановленной (при этом напряжение на аккумуляторе достигает 2,35-2,4В) ток заряда расходуется на выделение пузырьков газа.

Участок III - процесс восстановления проникает вглубь пластин, диффузия затрудняется и плотность электролита в порах пластин повышается в большей степени, отсюда наблюдается более быстрое увеличение E и U.

На участке IV рост напряжения прекращается т.к. процесс заряда заканчивается, концентрация электролита почти не меняется, поэтому Е почти не меняется.

Таким образом, конец заряда аккумулятора определяется по постоянству U и плотности электролита в течении определенного времени (2 часа). Напряжение на элементе должно быть 2,55-2,65В.

Участок V - после прекращения заряда происходит выравнивание плотности электролита в порах пластин и в сосуде, э.д.с. снижается до величины 2,13-2,18В на элементе или на батарее 25,5-26В.

Зависимость напряжения и э.д.с. в функции времени разряда приведена на (рис.14).

Рис.14

Участок I – при разряде аккумулятора в порах пластин и вблизи них в результате химической реакции плотность электролита уменьшается. В самом начале разряда свежий электролит не успевает проникнуть в глубь пластин, поэтому наблюдается резкое снижение э.д.с., а следовательно и U.

Участок II – в дальнейшем происходит более интенсивное перемешивание электролита, т.е. понижение его плотности у поверхности пластин и в порах замедляется, отсюда кривая напряжения и Е понижается более плавно, чем на участке I.

Участок III - по мере приближения разряда к концу сечения пор в активном веществе пластин уменьшаются вследствие образования сульфат свинца, при этом выравнивание плотности электролита становится все более затруднительным, поэтому э.д.с. и U будут понижаться все в большей степени.

Разряд аккумулятора следует вести до определенного предела, обусловленного минимально допустимым U разряда=1,7В при 10 или 5 – часовом режиме разряда.

При различных значениях разрядного и зарядного токов меняется только ход кривых заряда и разряда, а общий характер процесса остается тем же.

4. Емкость.

Емкость аккумулятора зависит от ряда факторов, основные из которых:

а) количество активных веществ в элементе. С увеличением активных веществ емкость увеличивается. Если активное вещество – кислота, то емкость аккумулятора увеличивается при увеличение количества электролита, либо при увеличение его плотности;

б) толщина и площадь пластин. Аккумуляторы, имеющие тонкие пластины с большей поверхностью обладают большей емкостью, чем аккумуляторы того же размера с толстыми пластинами. Отсюда толщина пластин самолетных аккумуляторов серии САМ – 1 – 2 мм, серии – А – 2-3 мм. Тонкие пластины механически менее прочны и срок службы авиационного аккумулятора значительно меньше, чем у наземных.

в) температуры электролита. Очень влияет на емкость аккумулятора. С уменьшением температуры вязкость электролита увеличивается, диффузия ухудшается, удельное сопротивление электролита увеличивается, все это приводит к уменьшению емкости электролита. Особенно сильно сказывается уменьшение температуры при разряде аккумулятора большими токами.

Емкость аккумулятора при различных температурах определяется по формуле:

Q_τ = Q₂₅[1 + α_τ(τ – 25)],

где Q₂₅ – емкость при температуре 25⁰С, α_τ – температурный коэффициент емкости.

Учитывая столь большое влияние температуры на емкость, аккумуляторные батареи на ЛА устанавливают в утепленные контейнеры с обогревом.

г) величина разрядного тока. Чем больше ток разряда тем меньшую емкость можно получить от аккумулятора. Зависимость емкости аккумулятора от I_р при нормальной температуре дана на рис.15.

Рис.15

Для более точного определения емкости Q аккумулятора в зависимости от тока разряда и температуры электролита используются специальные номограммы.

6. Саморазряд.

Естественный саморазряд не является причиной неисправности аккумулятора. Аккумулятор, при хранение его в выключенном состоянии, постепенно разряжается, теряя в сутки 1% емкости.

Причины: а) неодинаковая плотность электролита по высоте пластин; б) ряд других причин.

Учитывая естественный саморазряд аккумуляторов, их необходимо периодически подзаряжать, если они длительное время находятся в бездействии. Иначе они могут засульфатироваться и выйти из строя.

6. Срок службы АБ определяется по времени и по числу циклов заряд – разряд.

Для аэродромных АБ срок службы соответствует 2 годам непрерывной эксплуатации и по циклам для

12-А-50 – 50 циклов;

12-АО-52 – циклов и т.д.

Для бортовых АБ срок службы определяется только по календарному времени непосредственной работы на ЛА.

Время работы бортовых АБ:

12-А-30 и 12-САМ-28 – 2 года;

12-САМ-55 – 1,5 года и т.д.

В концу срока службы емкость АБ снижается до 70-75%.

В обозначении АБ число 12 – количество последовательно соединенных элементов, А – авиационная, С – стартерная, М – модернизированная, АО – аэродромное обслуживание.

Дата добавления: 2014-01-11