Судовые аккумуляторы и гальванические элементы

Основные сведения

Кислотные и щелочные АБ применяют на судах для питания электроэнергией сетей управления автоматических устройств, аварийного освещения, авральной и пожарной сигнализации, радиои телефонной связи, отличительных огней, для пуска дизелей с помощью электростартеров.

На некоторых типах речных суда и судов смешанного класса плавания судовые щелочные аккумуляторы с суммарным напряжением 110 В используют в качестве аварийного источника электроэнергии для рулевых машин.

Электрический аккумулятор — это химический источник электроэнергии. Его действие основано на обратимых электрохимических процессах.

Во время заряда аккумулятора электрическая энергия зарядного устройства превращается в химическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе.

Если к аккумулятору подключить приемник электроэнергии, то аккумулятор будет разряжаться, т. е. его химическая энергия вновь будет превращаться в электрическую. Такие процессы заряда-разряда аккумулятора повторяются неоднократно.

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрохимических элементов, собранных в общий корпус (см. рис. 8.5, 8.6) и включенных по определенной схеме.

Обычно в аккумуляторной батарее несколько банок, в каждой банке блоки положительных и отрицательных пластин соединены параллельно.

Электродвижущая сила Е аккумулятора — разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи. Значение Е зависит, 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 U аккумулятора — 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 сопротивлением R аккумулятора и током, проходящим через него.

При заряде аккумулятора U больше ЭДС Е, при разряде — меньше. Конечное напряжение аккумулятора при его разряде — напряжение, ниже которого аккумулятор разряжать не рекомендуется исходя из условий длительной эксплуатации.

Внутреннее сопротивление аккумулятора, состоящее из сопротивлений электролита, пластин и сепаратора (перфорированный изолятор между пластинами), непостоянно: при разряде и понижении температуры оно увеличивается.

Емкость С аккумулятора — количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при разряде неизменным током определенного значения до конечного напряжения:

С = I t ,.

где Iток разряда, А;

t — продолжительность разряда, ч.

Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы и конструкции пластин, количества и концентрации электролита, температуры, степени изношенности аккумулятора, наличия примесей в электролите и многих других факторов.

Заряженный аккумулятор подвержен саморазряду в результате протекающих побочных реакций, утечек тока через корпус и т. д. (например, саморазряд кислотных аккумуляторов составляет 1% их емкости в сутки).

Поэтому для аккумуляторов периодически следует проводить контрольно-тренировочные циклы разряда — заряда.

Гальванические элементы.

Гальванические элементы (ГЭ) отличаются от аккумуляторов необратимостью электро-химического процесса разряда (являются устройствами 1-разового использования).

Постоянная готовность ГЭ к работе позволяет применять их в переносных радиоустройствах, комбинированных измерительных приборах, электрических фонарях и спасательных средствах (плотиках, поясах и жилетах).

Гальванические элементы разделяют на сухие и водоналивные (активируемые), по форме исполнения — на баночные и галетные. Наиболее распространены марганцево-цинковые ГЭ.

Сухой баночный ГЭ состоит: из анода — угольного стержня, окруженного активной массой (оксидом марганца в смеси с графитом); цинкового катода — цилиндрической или прямоугольной банки; электролита — желеобразного хлорида аммония. Банка сверху залита смолой.

Сухой галетный ГЭ состоит из спрессованного из активной массы (оксид марганца с графитом) анода в виде прямоугольного брикета, пропитанной электролитом (хлорид аммония) картонной диафрагмы и пластинчатого цинкового катода. Элемент заключен в поливинилхлоридный корпус.

Сухие ГЭ подвержены саморазряду, поэтому их сохранность не превышает 1,5 года. Выпускают сухие ГЭ для различных температурных условий.

Водоналивной марганцево-цинковый ГЭ заполнен кристаллическим хлоридом аммония: только после добавления пресной или дистиллированной воды хлорид аммония превращается в электролит и ГЭ может работать. Водоналивной медно-магниевый ГЭ работает на хлоридном электролите и активизируется морской водой, что позволяет использовать его в устройствах световой сигнализации и радиостанциях спасательных средств (плотиков, жилетов и т. д.).