Малогабаритные источники тока

а - герметичные аккумуляторы. Для питания миниатюрных устройств понадобились малогаба­ритные источники электрической энергии. Более удобными, несмотря на их меньшую удельную энергию и удельную ёмкость по сравнению с серебряно-цинковыми, оказались малогабаритные герметич­ные никель – кадминевые аккумуляторы.

Герметичные аккумуляторы изготавливают в виде дисков и ци­линдров. Электролитом аккумулятора служит водный раствор едкого кали, который насыщается сепаратор. Края крышки завальцовываются стенками корпуса, создавая герметизацию.

С герметичными аккумуляторами можно обращаться как с обыч­ной радиодеталью, помещая его в любом положении. Выходное сопротивление герметичных аккумуляторов очень мало - сотые и деся­тые доли Ома (чем больше ёмкость, тем меньше сопротивление). Эквивалентная электрическая ёмкость аккумулятора для переменной сос­тавляющей тока порядка тысячи микрофарад на частоте 100 Гц.

Разряжать герметичные аккумуляторы можно мгновенно (импульсном

режиме), в течение нескольких минут (стартерный режим) и медленно- в течение 10... 15 ч (длительный режим). Среднее раз­рядное напряжение в этих режимах составляет: 1,1...1,12 В, 1,16... 1,18 В и 1,22... 1,25 В. В конце разряда напряжение составляет 0,9... 1,1 В. Хранение заряженного аккумулятора сопровождается са­моразрядом (20... 25% ёмкости за первые 30 суток).

б- ртутно-цинковые герметичные первичные элементы. Помимо никель - кадминивые малогабаритные аккумуляторов вы­пускаются также схожие по конструкции герметичные малогабарит­ные ртутно-цинковые щелочные элементы - РЦ. Эти элементы от­личаются высокой удельной энергией, стабильностью напряжения, хорошей сохранностью (несколько лет) и высокой механической прочностью.

ЭДС элемента составляет 1,34... 1,37В.; начальное напряжение 1,22... 1,25 В.; конечное напряжение при разряде 1В при Т_окр от 20 °С до предельной и 0,9 В при Т_окр=0 °С.

РЦ элементы имеют довольно большое внутреннее сопротивле­ние (порядка нескольких Ом).

К недостаткам относится относительно высокая стоимость окиси ртути, применяемой в качестве положительного электрода.

в- литиевые первичные элементы. В последнее время большее внимание уделяется разработке ли­тиевых элементов. Анод этих элементов литиевый, катод - угольный, жидкий электролит (органический) состоит из двуокиси серы, бромила лития и смеси ацетонитрила и пропиленкарбоната. Существуют элементы с твёрдым (неорганическим) электролитом с катодом из соли металла. Такой элемент имеет ЭДС 3.7 В.

Срок хранения литиевых элементов с жидким электролитом око­ло 20 лет; после 10 лет хранения они теряют лишь 50% первона­чальной ёмкости.

Благодаря высокому и стабильному напряжению под нагрузкой (рисунок 2.5), малому внутреннему сопротивлению, работе при низких температурах, удельной энергии по массе в 2,5 раза и по объёму в 3 раза больше, чем у элементов других систем.

а- литиевые;

б- ртутно-цинковые;
в- марганцево-цинковых со щелочным электролитом;

г- марганцево-цинковых с солевым электролитом. Рисунок 2.5 - Разрядные характеристики элементов различных систем при нагрузочном сопротивлении 280 Ом для литиевых и 140 Ом для остальных элементов

В настоящее время разрабатывают литиевые элементы с твёрдым электролитом, в частности на основе системы литий – тионилхлорид. Литий металл дорогой, поэтому литиевые элементы использовали в основном там, где требовалась долговременная надёжная работа, например, в резервных источниках питания микросхем памяти компьютеров и в космической техники.

Ранее литиевые элементы выпускали только в “пуговичном” ис­полнении для часов, калькуляторов, фотоаппаратов, компьютеров. Постепенно, по мире снижения их стоимости, литиевые элементы появляются не только для устройств с высоким энергопотреблени­ем.

К сожалению, единого обозначения элементов сегодня нет- есть американская система габаритов, есть международная - МЭК, и ведущие фирмы нередко на своих изделиях указывают сразу несколько обозначений. Буквой “ R“ по системе МЭК обозначают элемент цилиндрической формы, a “F” - прямоугольной. Добавление буквы “L” перед “R” или “F” означает, что этот элемент щёлочной. Две буквы LR или LF говорят об алкалической системе в цилиндри­ческой или прямоугольном исполнении соответственно. Последними буквами группы могут быть Р или С, которые указывают на более совершенную систему прибора по сравнению с теми, которые имеют обозначении буквы S.

Знаков третьей группы, определяющих размеры, тоже может быть один, два и или три. Так, R6 - элемент МЦ системы с соле­вым электролитом типа “карандашик”, выпускаемый под маркой 316. Так батарея “Корунд” имеет обозначение 6PLF22 - батарея из шести плоских элементов улучшенной алкалической системы со щелочным электролитом.

Обозначения могут быть выполнены по стандартам ANSI (Аме­риканского национального института стандарта), NEDA (Национальной ассоциации распространителей электроники), JIS (Японский про­мышленный стандарт), DIN (Немецкий инженерный стандарт) и российский стандарт.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные термины применяемые в средствах электропитания.

2. В чем отличие передвижной аппаратуры от переносной?

3. В чем отличие гальванического элемента от аккумулятора?

4. Перечислите и расскажите о параметров, которые характери­зуют ХИТ.

5. Расскажите об особенностях кислотных аккумуляторах.

6. Опишите о щелочных аккумуляторах. Нарисуйте обобщенную

структурную схему ИВЭП.

7 Нарисуйте структурную электрическую схему ИВЭП с

нерегулированным выпрямителем и поясните назначение

функциональных узлов.

8 Нарисуйте структурную схему с регулируемым выпрямителем и

поясните назначение функциональных узлов.

9 Нарисуйте структурную схему со стабилизатором и поясните

назначение функциональных узлов.

10 Нарисуйте структурную схему импульсного ИВЭП с регулированным

инвертором и поясните назначение функциональных узлов.

11 Нарисуйте структурную схему импульсного ИВЭП с регу­лируемым

сетевым выпрямителем и поясните назначение функциональных узлов.

12 Нарисуйте структурную схему многоканального ИВЭП с

индивидуальной стабилизацией и поясните назначение
функциональных узлов.

13 Нарисуйте структурную схему многоканального, ИВЭП с групповой

стабилизацией и поясните назначение функцио­нальных узлов.

Дата добавления: 2014-01-07