Аккумуляторные батареи (fb2) читать постранично, страница - 3

2.2. ЗАРЯД АККУМУЛЯТОРА

2.2.1. Электрохимические процессы при заряде.

При заряде сульфат свинца обеих пластин под действием электрического тока при электролизе переходит на положительной пластине в перекись свинца, а на отрицательной - в губчатый свинец.

Как видно из уравнения, в процессе заряда плотность электролита повышается из-за образования серной кислоты.

В конце цикла заряда количество уменьшается и более активно происходит электролиз воды с выделением на положительном электроде кислорода, а на отрицательном - водорода. Этим обусловлено интенсивное газовыделение в конце заряда. Часть воды из электролита удаляется.

Поэтому после прекращения заряда аккумулятора в течение 2-3 часов идет выравнивание плотности электролита в порах активной массы и в межэлектродном пространстве. Через 3 часа после зарядки аккумулятора необходимо проверить и откорректировать плотность электролита, добавив или дистиллированной воды или кислоты по мере необходимости.

Плотность полностью заряженного аккумулятора должна быть

dз = 1.28+0.005 г/см3

Во время заряда плотность электролита в аккумуляторах повышается постепенно и только к концу заряда принимает постоянное значение. Напряжение на аккумулятора медленного возрастает с 2.2 до 2.4 В, начинается газовыделение.

Напряжение в конце заряда составляет 2.6-2.65 В, при этом происходит обильное газовыделение.

Это объясняется тем, что практически закончено преобразование сульфата свинца и вся энергия тока зарядного устройства расходуется на электролитическое разложение воды.

2.2.2. Зарядные характеристики аккумулятора.

Процесс заряда аккумулятора описывается определенным набором зарядных характеристик.

Зарядными характеристиками аккумулятора называются изменяющиеся во времени в процессе заряда следующие величины:

- напряжение аккумулятора;

- ЭДС покоя;

- динамическая ЭДС;

- плотность электролита;

- температура электролита;

- интенсивность газовыделения.

Все эти характеристики взаимозаменяемы и зависят от многих факторов, определяющих состояние аккумулятора, и величины зарядного тока.

При температуре +20 С и постоянной нормальной величине зарядного тока для исправного аккумулятора эти характеристики меняются следующим образом.

Напряжение аккумулятора - для разряженного аккумулятора в начале заряда 2.18 В. Затем оно в течение 1-2 часов возрастает до 2.25-2.3 В и очень медленно увеличивается (6-8 часов), после чего начинает быстро возрастать при достижении напряжения 2.4 В. При напряжение U2.7 В начинается перезаряд аккумулятора.

ЭДС покоя зависит от температуры и концентрации электролита. Для разряженного аккумулятора ЭДС покоя = 1.95 В, а для заряженного - 2.18 В. По мере заряда аккумулятора эта характеристика меняется линейно между указанными граничными значениями. По ЭДС можно судить о степени заряженности аккумулятора, однако весьма приближенно, поскольку изменяется ЭДС покоя на небольшую величину и зависит от нескольких факторов.

Динамическая ЭДС имеет почти такой же характер зависимости от времени, как и напряжение. Она немного меньше напряжения, В начале заряда динамическая ЭДС равна 1.95 В, а в конце - примерно 2.7 В.

Плотность электролита между пластинами аккумулятора при заряде линейно изменяется от 1.11 г/см3 для разряженного аккумулятора до 1.28 г/см3 - для заряженного. Это одна из основных диагностических характеристик аккумулятора. Зная температуру электролита и его плотность можно с приемлемой степенью точности определить степень заряженности аккумулятора.

Температура электролита линейно возрастает в процессе заряда, и значительно быстрее растет в области перезаряда.

Интенсивность газовыделения незначительно до напряжения 2.4 В. После этого значения до 2.7 В - обильное газовыделение, которое сохраняется и в области перезаряда.

Обильное газовыделение свидетельствует о завершении процесса полезного заряда аккумулятора.

3. ЗАРЯДКА АККАМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ.

В зависимости от возможностей, задач и условий эксплуатации аккумуляторов применяются различные методы заряда аккумуляторов.

3.1. Заряд постоянным током.

Этот метод реализуется с помощью стабилизированного источника тока. Величина зарядного тока поддерживается постоянной во всей области полезного заряда. Область полезного заряда занимает время

до обильного газовыделения.

Величина (нормальная) зарядного тока устанавливается численно равной 0.1 емкости аккумулятора, выраженной в ампер-часах. Как правило, это максимальный зарядный ток.

J10 = Q/10.

Например, для батареи емкостью 54 А.ч

J10 = 54/10 = 5.4 А.

Аналогично определяется ток 20-часового режима.

Например:

J20 = 54/20 = 2.7 А.

Разумеется, если время не очень лимитировано, то целесообразно заряжать током в 2 раза меньшим. Это увеличивает сохранность