САМАРСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

имени академика

С. П. КОРОЛЕВА

Авиационные аккумуляторные

батареи

Учебное пособие

по дисциплине:

«Электрооборудование

летательных аппаратов

и силовых установок».

САМАРА

2004 г.

Авиационные аккумуляторные батареи. Учебное пособие Галкин Е.Ф.,Шабалов П.Г. Самара: СГАУ,2004.

Рассмотрено назначение,состав,особенности конструкции и эксплуатации авиационных аккумуляторных батарей.

Предназначено для студентов ВУЗов,обучающихся по военно-учётным специальностям ВВС.

Самарский государственный аэрокосмический университет

имени академика С.П.Королёва ,2004 г.

Содержание

Введение

1. Назначение и классификация авиационных аккумуляторных батарей

2. Основные электрические характеристики химических источников тока

3. Принцип действия и конструкция кислотных аккумуляторов

   1. Принцип действия

   2. Конструкция и технические данные кислотных аккумуляторов

   3. Электрические и эксплуатационные характерис­тики свинцовых (кислотных) аккумуляторов

   4. Электрические и эксплуатационные характерис­тики свинцовых (кислотных) аккумуляторов

4. Основные неисправности свинцовых аккумуляторов

5. Щелочные аккумуляторы

   1. Аккумуляторные батареи 15СЦС-45Б

      1. Назначение

      2. Принцип действия

      3. Основные технические данные

      4. Устройство аккумуляторной батареи 15СЦС-45Б

      5. Электрические характеристики серебряно-цинковой батареи 15СЦС-45Б

      6. Техническая эксплуатация аккумуляторных батарей

      7. Особенности эксплуатации 15СЦС-45Б

      8. Интегрирующий счетчик ампер-часов ИСА-К

      9. Техническая эксплуатация

   2. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

      1. Принцип действия

      2. Электрические характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов

      3. Особенности заряда никель-кадмиевых аккумуляторов

      4. Правила эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторных батарей

Введение

На летательных аппаратах широкое применение находят химические источники тока: кислотные и щелочные аккумуляторы.

Химическими источниками тока называются устройства, у которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно преобразуется в электрическую энергию.

Химические реакции в химических источниках тока являются окислительно-восстановительными. Теоретически любая окислительно-восстановительная реакция может быть положена в основу работы химического источника тока. Практически используются лишь некоторые реакции, выделяющие большее количество энергии.

Окислительно-восстановительная реакция заключается в том, что атомы или ионы другого реагирующего вещества их принимают.

При непосредственном соприкосновении реагирующих веществ, как это имеет место при химических реакциях, обмен электронами сопровождается выделением тепловой энергии. В химических источниках тока окислительный и восстановительный процессы пространственно разделены при помощи проводников второго рода (проводников с ионной проводимостью). В этом случае переход электронов от одного реагирующего вещества к другому может быть осуществлен лишь при соединении этих веществ внешним проводником первого рода (с электронной проводимостью). Тогда в замкнутой цепи потечёт электрический ток, и свободная энергия реагирующих веществ будет освобождаться в виде электрической энергии.

Проводниками второго рода в химических источниках тока являются электролиты.

Совокупность применяемых активных веществ и электролита называется электрохимической системой.

Структурная схема электрохимической системы имеет следующий вид:

(+) активное вещество – электролит – активное вещество (-)

Активные вещества, на которых возникает положительный или отрицательный потенциалы, вызываются электродами. Слева на схеме положительный электрод, справа отрицательный.

Назначением каждого химического источника тока являются отдача электрической энергии во внешнюю цепь. Процесс отдачи электрической энергии во внешнюю цепь называется разрядом. В процессе разряда химическая энергия превращается в электрическую, а активное вещество электродов превращается в продукты разряда.

При разряде на отрицательном электроде протекает реакция окисления, а на положительном электроде – реакция восстановления. Реакция окисления сопровождается отдачей электронов во внешнюю цепь, а реакция восстановления – приёмом электронов из внешней цепи.

1. Назначение и классификация авиационных аккумуляторных батарей

1. Назначение аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи на космических летательных аппаратах применяются в качестве основных или вспомогательных (буферных) источников электроэнергии. На самолётах и вертолётах аккумуляторные батареи применяются в качестве буферных и аварийных источников.

Бортовые аккумуляторные батареи предназначаются для питания:

• электростартеров и аппаратуры зажигания при автономном запуске авиадвигателей;

• жизненно важных потребителей во время полёта, при выходе из строя генераторов;

• приёмников электроэнергии ЛА на земле при проверках, при выполнении регламентных работ и при проведении предварительной и предполётной подготовки;

• для покрытия пиков тока при включении мощных бортовых приёмников электроэнергии;

• для проверки работы маломощного электрооборудования на земле, при отсутствии аэродромных источников электроэнергии;

• при запуске авиационных двигателей.

В качестве бортовых аккумуляторных батарей применяются: свинцовые, серебряно-цинковые и никель-кадмиевые.

В общем случае применение химических источников тока весьма разнообразно. Они применяются практически почти во всех областях техники.

Как показывает практика, ни одна из существующих систем химических источников тока не может полностью удовлетворить всех требований различных областей применения. В каждой области одна из систем может иметь преимущества перед другими. Для оценки и выбора системы химических источников тока необходимо знать их характеристики.

2. Классификация авиационных аккумуляторных батарей

Электрохимические системы делятся на обратимые и необратимые. Обратимыми называются системы, в которых допускается заряд.

Необратимыми электрохимическими системами являются такие, у которых заряд по каким-либо причинам затруднён или невозможен.

Химические источники тока по особенностям работы можно разбить на три группы:

• гальванические элементы;

• аккумуляторы;

• топливные элементы.

Гальваническими элементами называются химические источники тока, действие которых основано на использовании необратимых электрохимических систем. Для изготовления гальванических элементов применяется большее число электрохимических систем. Все они могут быть по конструкции разделены на две группы элементов: сухие и наливные.

Сухие элементы имеют не проливающийся электролит. Электролит этих элементов представляет собой клейстероподобную массу.

Наливные элементы имеют специальный резервуар для электролита. В действие они приводятся путём заливания электролита в электрохимическую систему непосредственно перед применением. После наполнения электролитом их сохранность исчисляется несколькими часами, а иногда и минутами. Сохранность сухих элементов составляет несколько месяцев. Примером сухих элементов являются: марганцово-никелевый, кислородно-цинковый, марганцово-кислородо-цинковый, марганцово-магниевый, ртутно-цинковый, окисло-ртутный.

К наливным элементам относятся: свинцово-цинковый, свинцово-кадмиевый, свинцовый с хлорной кислотой, серебряно-цинковый с окисью серебра, серебряно-магниевый с хлористым серебром, медно-магниевый с хлористой медью и др.

Аккумуляторами называют химические источники тока, основанные на обратимых электрохимических системах и предназначенные для многократного использования их активных материалов, регенерируемых путём заряда. Накопление (аккумулирование) электрической энергии происходит во время заряда аккумулятора.

Аккумуляторы по роду применяемого электролита делятся на кислотные и щелочные.

Представителем кислотных аккумуляторов является свинцовый аккумулятор. Электрохимическая система его имеет вид:

PbO₂ / H₂SO₄ / Pb.

Практическое применение имеют два типа щелочных аккумуляторов:

никель-кадмиевые

Ni(OH)₃ / KOH / Cd

серебряно-цинковые

AgO / KOH / Zn

В топливных элементах электрическая энергия получается, в отличие от гальванических элементов и аккумуляторов, не за счёт преобразования активного вещества электродов, а за счёт преобразования химической энергии топлива и окислителя, подводимых к электродам. Топливо и окислитель подводятся к электродам по мере расходования их в элементе. Материалы электродов и электролита непосредственно не расходуются, а являются лишь катализаторами. Одной из первых была разработана кислородно-водородная система топливного элемента

О₂/КОН/Н₂

Первыми источниками электрической энергии на ЛА были химические источники тока. Вначале применялись гальванические элементы, затем аккумуляторы, а с середины 60-х годов и топливные элементы.

В настоящее время гальванические элементы используются, как правило, на ЛА одноразового действия (на метеорологических ракетах, метеозондах и т.д.).

Топливные элементы применяются на космических ЛА в качестве основных источников электроэнергии.

Аккумуляторные батареи (последовательное соединение нескольких аккумуляторов) по своему назначению делятся на бортовые, устанавливаемые на борту ЛА и аэродромные.