Конструкция, принцип действия щелочных аккумуляторов

В гражданской авиации России и других государств используются ни­кель-кад­миевые аккумуляторы, которые конструктивно и по своим электри­ческим характе­ристикам подобны друг другу.

В качестве активного вещества положительных электродов в никель-кадмиевых аккумуляторах используется гидрат окиси никеля, отрицатель­ных электродов – губчатый кадмий. Электролитом является водный раствор едкого кали (КОН).

Электрохимические процессы, происходящие при разряде и заряде аккумуля­тора описываются выражением:

разряд

2Ni(OH) ₂ + KOH + Cd 2Ni(OH) ₂ + KOH + Cd(OH) ₂

заряд

В отличие от кислотных аккумуляторов в щелочных аккумуляторах плотность электролита при заряде и разряде аккумулятора почти не изменя­ется. При эксплуа­тации плотность электролита выбирают в зависимости от температуры, при кото­рой предполагается использование аккумулятора.

ЭДС аккумулятора (одного элемента) составляет 1,36 В и не зависит от темпера­туры и плотности электролита. Для получения напряжения акку­муляторной бата­реи 24÷25 В используется батарея из двадцати последова­тельно включенных акку­муляторов (элементов). Ёмкость никель-кадмие­вого аккумулятора мало зависит от величины тока разряда.

Конструктивно самолётная щелочная батарея аккумуляторов состоит из два­дцати отдель­ных аккумуляторов (элементов) НКБН-25 (рис.2.2.1.), каждый из которых имеет индивидуаль­ный корпус из полихлорвинила

Рис.2.2. Щелочной аккумулятор (элемент) НКБН-25

1 – корпус; 2 – блок пластин (электродов); 3 – крышка; 4 – мостик;

5 – борн (полюсной штырь); 6 – гайка; 7 – уплотнительное кольцо;

8 – пробка; 9 – шайба; 10 – экран.

(или по­лиамидной смолы). В каждом элементе расположены блоки из 15 положи­тельных и 14 отрица­тельных электродов (пластин), которые отде­лены друг от друга сепаратором, вы­полненным из одного слоя капрона и одного слоя щёлочестойкой бумаги. В верх­ней части каждого элемента рас­положены два борна (полюсных штыря с резьбой в верхней части), а также резьбовое отверстие для заливки электролита. Положи­тельный борн марки­руется зна­ком + (см. рис.2.2.3). Отверстие после заливки элек­тролита глу­шится пробкой, которая не даёт выливаться электролиту при любом по­ло­жении самолёта, а также обеспечивает сообщение полости аккумулятора с воз­душ­ной средой.

Рис.2.3. Общий вид щелочной батареи 20НКБН-25

1 – ручка затвора; 2 – ручка для переноски; 3 –замок; 4 – корпус; 5 и 14 – соеди­нительные шины (накладки); 6 и 9 – прокладки; 7- шайба; 8 – гайка;

10 – крышка; 11 – окна; 12 – изоляционный уголок; 13 – аккумулятор НКБН-25;

15 – стержень крепления.

Элементы размещаются в общем стальном корпусе в 2 ряда (рис.2.2.3). Ряды от­делены друг от друга изолирующей прокладкой 4. Акку­муляторы НКБН-25 отде­лены друг от друга и от корпуса батареи с помощь­ю прокла­док, которые помимо изоляции обеспечивают плотное размещение элемен­тов в корпусе батареи. Для по­следовательного соединения элементов между собой предусмотрены шины 3 и 7 в виде накладок, которые надева­ются на положительный и отрицательный полюса соответствующих эле­ментов и крепятся с помощью гаек.

Для контроля уровня электролита на боковых стенках корпуса преду­смотрены смотровые окна.

Сверху корпус закрывается пластмассовой крышкой 10 (рис.2.2.2.), которая за­крывается защёлкивающимися (патефонными) замками 3.

Для изоляции корпуса батареи от металлической конструкции само­лёта к осно­ванию с двух сторон прикреплены изоляционные уголки.

Рис. 2.4. Вид на аккумуляторную батарею 20ЕКБН-25 сверху.

1 – розетка штепсельного разъёма; 2 – корпус; 3 – соединительная шина (накладка); 4 – прокладка; 5 – гайка; 6 – прокладка задняя; 7 – шина;

8 – аккумулятор (элемент) НКБН-25; 9 – вывод.

Для подсоединения батареи к бортовой сети на задней стенке корпуса располо­жен штепсельный разъём РША-1.

Основные данные аккумуляторной батареи 20НКБН-25:

- ЭДС………………………………………….…….25÷26 В

- напряжение при токе нагрузки 80÷100 А не менее 24 В

- максимальный разрядный ток……………………….650 А

- ёмкость при токе разряда 10 А………………………..25 Ач

- время разряда при токе 50 А…………………………..22 мин

- время разряда при токе 100 А…………………………11 мин

- масса…………………………………………………….24 кг

- отдача по ёмкости……………………………………...80÷85 %

- отдача по энергии………………………………………65÷70 %

Вместо отечественных аккумуляторных батарей 20НКБН-25 на само­лётах и вер­толётах гражданской авиации разрешается комплектная уста­новка французских ак­кумуляторных батарей аккумуляторных батарей 26108 фирмы SAFT и 20FR25Н1С-R VARTA, которые полностью взаимозаменяемы с аккумуляторными батареями 20НКБН-25.

Данные аккумуляторные батареи состоят из двадцати никель-кадмие­вых эле­ментов (аккумуляторов) типа VHP 260 KH-3. Каждый элемент имеет индивидуаль­ный корпус из полиамидной пластмассы. Все элементы разме­щаются в общем кор­пусе из нержавеющей стали, полностью идентичном корпусу аккумуляторной бата­реи 20НКБН-25. Электролит – раствор едкого калия (КОН) с относительной плотно­стью 1,30. Аккумуляторные батареи мо­гут эксплуатироваться при температуре ок­ружающей среды от -40°С до +71°С.

Номинальное напряжение при токе 90 – 100А составляет 24В. При температуре воздуха ниже -5°С при проверке аккумуляторной батареи до­пускается напряжение;

22,5 В – для аккумуляторных батарей SAFT:

23 В – для аккумуляторных батарей VARTA.

Достоинства щелочных аккумуляторных батарей:

Щелочные аккумуляторы в сравнении с кислотными имеют следую­щие пре­имущества:

- меньше масса (примерно на 4¸5 кг);

- больше удельная мощность;

- не боятся ударов;

- не боятся вибрации;

- не боятся коротких замыканий во внешней цепи;

- не боятся недозарядов и глубоких разрядов;

- хранятся в разряженном состоянии;

- имеют больший срок службы;

- проще в эксплуатации.

Щелочные аккумуляторы имеют и недостатки, из которых самый су­щественный - явление “теплового разгона”. “Тепловой разгон” возможен только в конце заряда щелочного аккумулятора от мощного источника по­стоянного тока. Он проявляется в виде резкого роста тока заряда с одновре­менным ростом температуры электролита.

Тепловой разгон возможен при наличии одновременно трех факторов:

- заряд аккумулятора от источника постоянного тока значительно бо­лее мощного, чем аккумуляторная батарея;

- заниженный уровень электролита (значительная поверхность элек­тродов и сепара­тора находятся над поверхностью электролита);

- в сепараторе над поверхностью электролита есть повреждения, че­рез которые мо­гут проникать газы, образующиеся при заряде аккумуля­тора.

Дата добавления: 2014-12-29