Основные электрические характеристики аккумуляторов

Электродвижущая сила Еаккумулятора – разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи. ЗначениеЕзависит, главным образом, от состояния активной массы пластин и состава электролита, но не зависит от размеров пластин аккумулятора. Электролиты - это растворы кислоты или щелочи в дистиллированной воде. Состояние электролита характеризуется его плотностью. Плотность щелочи и кислоты больше плотности воды, поэтому определенной концентрации кислоты или щелочи в воде соответствует определенная плотность электролита.

Напряжение Uаккумулятора – разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при замкнутой внешней цепи (при этом в цепи протекает ток). Напряжение отличается от ЭДС значением падения напряжения внутри аккумулятора, которое определяется внутренним сопротивлениемR_BHаккумулятора и током, проходящим, через него. При заряде аккумулятораUбольше ЭДС, при разряде – меньше.Конечное напряжение аккумуляторапри его разряде – напряжение, ниже которого аккумулятор разряжать не рекомендуется исходя из условий длительной эксплуатации.Внутреннее сопротивлениеаккумулятора, состоящее из сопротивлений электролита, пластин и сепаратора непостоянно: при разряде и понижении температуры оно увеличивается.

Емкость Саккумулятора – количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при разряде неизменным током определенного значения до конечного напряжения:

С=I_рt_р,

где I_p – ток разряда; t_p– продолжительность разряда.

Заряженный аккумулятор подвержен саморазряду в результате протекающих побочных реакций (саморазряд кислотных АБ составляет 1%в сутки).

Кислотный аккумулятор

Устройство. Кислотный аккумулятор (рис. 4.1) состоит из корпуса, положительных и отрицательных пластин и электролита, в который погружены пластины. Корпус 5 изготавливают из эбонита или пластмассы. Отрицательные 1 и положительные 4 пластины собраны при помощи соединительных пластин (бареток) 3 в полублоки. При сборке полублоки располагают так, что пластины разных полярностей чередуются. Крайние пластины всегда отрицательны, поэтому их на одну больше. Полюсные выводы пластин 2 называются борнами. Блоки пластин при помощи перемычек 6 соединяют в электрическую цепь Для изоляции разноименных пластин в аккумуляторе применяют сепараторы из различных пластмасс, на крышках аккумулятора устанавливают вывинчивающиеся пробки 7, в нижней части пластины опираются на изоляционныепризмы 8.

Материал пластин.Решетки изготовлены из химически чистого свинца с присадкой 5-10 % сурьмы.

Активная масса пластин:

положительной – свинцовый сурик РbO₂;

отрицательной – свинцовый глет (губчатый свинец).

Отрицательные пластины механически более прочны и их на одну больше, чем положительных.

Электролитомслужит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде. Когда серную кислоту вливают в воду, в результате химической диссоциации часть молекул кислоты распадается на положительные и отрицательные ионыН₂⁺иSO₄^-.

Реакции при разряде АБ:

• у отрицательных пластин Рb + S0₄ = PbSO₄;

• у положительных пластин Рb0₂ + Н₂ + H₂S0₄ = PbS0₄ + 2Н₂0.

В результате реакции на обеих пластинах образуется сульфат свинца PbS0₄, плотность электролита уменьшается.

Рисунок 4.1 – Кислотный аккумулятор: а) – пластины; б) – общий вид.

Реакции при заряде АБ:

• у отрицательных пластин PbS0₄ + Н₂ = Pb + H₂S0₄;

• у положительных пластин PbS0₄ + 2Н₂0 + S0₄ = Рb0₂ + 2H₂S0₄.

В результате PbS0₄распадается на исходные материалы пластин, и в раствор выделяется кислота, поэтому плотность увеличивается до исходного значения(1,23-1,28 г/см³).

Внутреннее сопротивление кислотных АБнебольшое –R_вн= 0,005 Ом.

ЭДС заряженного аккумуляторасоставляет 2,1 В

Плотность электролитазаряженных АБ1,23-1,28 г/см³.

разряженных АБ 1,17 – 1,15 г/см³.

При нормальном разрядном токе напряжение кислотных аккумуляторов изменяется в пределах от 2до1,7В; ниже 1,7 В их разряжать не следует.

В конце заряда напряжение достигает 2,75 - 2,80В

Напряжения, создаваемые аккумулятором на зажимах, определяют из выражений:

• при разряде ;

• при заряде ,

где Е– ЭДС аккумулятора;

I_р, I_з– соответственно токи разряда и заряда аккумулятора;

R_вн – внутреннее сопротивление аккумулятора.

Уровень электролитав элементах должен быть выше верхнего края пластин на 12-15 мм. Оголение пластин не допускается