-->
|
|
|
Ãëàâà 2. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê § 2.13. Àêêóìóëÿòîðû
Ïðèíöèï ðàáîòû àêêóìóëÿòîðàÐàáîòà àêêóìóëÿòîðà îñíîâàíà íà ÿâëåíèè ïîëÿðèçàöèè ýëåêòðîäîâ. Ìû âèäåëè, ÷òî â ãàëüâàíè÷åñêèõ ýëåìåíòàõ îíî áûëî âðåäíûì. Îäíàêî îêàçàëîñü, ÷òî ýòî ÿâëåíèå ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî ïîëó÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà. Íàëüåì â ñòàêàí ðàñòâîð ñåðíîé êèñëîòû è îïóñòèì â íåãî äâà îäèíàêîâûõ ñâèíöîâûõ ýëåêòðîäà, ïîâåðõíîñòè êîòîðûõ ïîêðûòû îêñèäîì ñâèíöà (II)
Íà ýëåêòðîäå, ñîåäèíåííîì ñ ïîëîæèòåëüíûì ïîëþñîì èñòî÷íèêà òîêà (àíîäå), âûäåëÿåòñÿ êèñëîðîä, êîòîðûé îêèñëÿåò îêñèä ñâèíöà (È) â îêñèä ñâèíöà (IV):
Òàêèì îáðàçîì, â ðåçóëüòàòå ïðîïóñêàíèÿ òîêà ÷åðåç ýëåìåíò, ò. å. çàðÿäêè ýëåìåíòà, åãî ýëåêòðîäû îêàçûâàþòñÿ ðàçíûìè ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó, è ïîÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåííàÿ ÝÄÑ — èìåííî ÝÄÑ ïîëÿðèçàöèè, ðàâíàÿ ïðèìåðíî 2 Â. Ýëåìåíò â òàêîì ñîñòîÿíèè óæå ñàì ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì òîêà è ïðè çàìûêàíèè åãî íà íàãðóçêó ìîæåò ñîçäàâàòü â öåïè â òå÷åíèå íåêîòîðîãî âðåìåíè ýëåêòðè÷åñêèé òîê (ðèñ. 2.53, á) — òîê ðàçðÿäêè, êîòîðûé íàïðàâëåí ïðîòèâîïîëîæíî òîêó çàðÿäêè. Òàêîé ýëåìåíò è åñòü àêêóìóëÿòîð. Ïðè ðàçðÿäêå õèìè÷åñêèå ðåàêöèè íà ýëåêòðîäàõ èäóò â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè. Ïîëîæèòåëüíàÿ ïëàñòèíêà âîññòàíàâëèâàåòñÿ âîäîðîäîì:
à îòðèöàòåëüíàÿ ïëàñòèíêà îêèñëÿåòñÿ êèñëîðîäîì:
Êàê òîëüêî îáå ïëàñòèíêè îêàæóòñÿ îäèíàêîâûìè, àêêóìóëÿòîð ïåðåñòàíåò äàâàòü òîê. Óñòðîéñòâî êèñëîòíîãî (ñâèíöîâîãî) àêêóìóëÿòîðàÐàññìîòðåííûé íàìè àêêóìóëÿòîð íå ñïîñîáåí íàêîïèòü ñêîëüêî-íèáóäü çíà÷èòåëüíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä. Äëÿ óâåëè÷åíèÿ åãî àêêóìóëèðóþùèõ ñïîñîáíîñòåé íàäî óâåëè÷èòü ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäîâ. Ýòî äîñòèãàåòñÿ òåì, ÷òî âìåñòî ýëåêòðîäîâ â âèäå ïëàñòèí ïðèìåíÿþò áëîêè, çàïîëíåííûå àêòèâíîé ìàññîé. Ïîëîæèòåëüíûå ïëàñòèíû, ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé ñâèíöîâîé ïîëîñîé, ðàñïîëàãàþòñÿ ìåæäó îòðèöàòåëüíûìè, òàêæå ñïàÿííûìè ìåæäó ñîáîé (ðèñ. 2.54, à). Ýòè áëîêè îïóñêàþò â ñòåêëÿííóþ áàíêó ñ 20%-íûì ðàñòâîðîì ñåðíîé êèñëîòû. Ïîëîæèòåëüíûå ïëàñòèíû (ðèñ. 2.54, á) ñîñòîÿò èç öåëîãî ðÿäà ñêðåïëåííûõ ìåæäó ñîáîé ïàðàëëåëüíûõ âåðòèêàëüíûõ ñâèíöîâûõ ðåáåð, îáðàçóþùèõ ÿ÷åéêè íàïîäîáèå ï÷åëèíûõ ñîòîâ.  ýòè ÿ÷åéêè âïðåññîâûâàåòñÿ àêòèâíàÿ ìàññà. Ó çàðÿæåííîãî àêêóìóëÿòîðà àêòèâíàÿ ìàññà ïîëîæèòåëüíîé ïëàñòèíû ñîñòîèò èç îêñèäà ñâèíöà (IV) (ÐbO2). Ïîëîæèòåëüíûå ïëàñòèíû èìåþò áóðûé öâåò. Îòðèöàòåëüíûå ïëàñòèíû ñåðîãî öâåòà (ðèñ. 2.54, â) èìåþò îñòîâ â âèäå ñâèíöîâîé ðåøåòêè, ÿ÷åéêè êîòîðîé òîæå çàïîëíåíû àêòèâíîé ìàññîé.  çàðÿæåííîì àêêóìóëÿòîðå àêòèâíàÿ ìàññà îòðèöàòåëüíûõ ïëàñòèí — ÷èñòûé ñâèíåö, èìåþùèé ïîðèñòóþ ñòðóêòóðó è íàçûâàåìûé ïîýòîìó ãóá÷àòûì ñâèíöîì. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëàñòèíàìè äåëàåòñÿ ìàëûì äëÿ óìåíüøåíèÿ âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ àêêóìóëÿòîðà. Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå êèñëîòíûõ àêêóìóëÿòîðîâ î÷åíü ìàëî, ïîýòîìó íåëüçÿ ñîåäèíÿòü êëåììû àêêóìóëÿòîðà ïðîâîäíèêîì ñ ìàëûì ñîïðîòèâëåíèåì (êîðîòêîå çàìûêàíèå), òàê êàê âîçíèêàþùèé ïðè ýòîì ñèëüíûé òîê îêàçûâàåò î÷åíü âðåäíîå äåéñòâèå íà àêêóìóëÿòîð.
Äëÿ êàæäîãî àêêóìóëÿòîðà ñóùåñòâóþò ïðåäåëüíûå çíà÷åíèÿ ñèëû òîêà ïðè çàðÿäêå è ðàçðÿäêå. Ýòè äàííûå óêàçûâàþòñÿ â ïàñïîðòå àêêóìóëÿòîðà. ÝÄÑ êèñëîòíîãî àêêóìóëÿòîðà ñðàçó ïî îêîí÷àíèè çàðÿäêè îêîëî 2,7 Â.  íà÷àëå ðàáîòû àêêóìóëÿòîðà îíà áûñòðî ïàäàåò äî 2,1 Â. Åñëè ÝÄÑ àêêóìóëÿòîðà óìåíüøàåòñÿ äî 1,8 Â, åãî íåîáõîäèìî ñíîâà ïîñòàâèòü íà çàðÿäêó. Êðîìå êèñëîòíûõ àêêóìóëÿòîðîâ øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ùåëî÷íûå àêêóìóëÿòîðû. ÝÄÑ ùåëî÷íîãî àêêóìóëÿòîðà ðàâíà ïðèìåðíî 1,3 Â. Ïðèìåíåíèå àêêóìóëÿòîðîâ ñîâðåìåííîé ýëåêòðîòåõíèêå àêêóìóëÿòîðû íàõîäÿò øèðîêîå ïðèìåíåíèå. Áåç íèõ íå ìîãóò ðàáîòàòü àâòîìîáèëè. Àêêóìóëÿòîðû çäåñü íóæíû äëÿ çàïóñêà àâòîìîáèëüíîãî äâèãàòåëÿ ïðè ïîìîùè ñòàðòåðà (ñïåöèàëüíîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ), äëÿ îñâåùåíèÿ íà îñòàíîâêàõ, êîãäà ãåíåðàòîð íå ðàáîòàåò. Àêêóìóëÿòîðû ïðèìåíÿþò äëÿ îñâåùåíèÿ æåëåçíîäîðîæíûõ âàãîíîâ íà ñòîÿíêàõ â ïîåçäàõ, êóðñèðóþùèõ ïî äîðîãàì, ãäå íåò ïîêà ýëåêòðîòÿãè. Àêêóìóëÿòîðû ïðèìåíÿþòñÿ íà íåáîëüøèõ ýëåêòðîñòàíöèÿõ, íàïðèìåð íà ýëåêòðîñòàíöèÿõ, èñïîëüçóþùèõ ýíåðãèþ âåòðà. Êîãäà äóåò âåòåð è ýëåêòðè÷åñêèå ãåíåðàòîðû ðàáîòàþò íà ïîëíóþ ìîùíîñòü, ÷àñòü ýíåðãèè èäåò íà çàðÿäêó àêêóìóëÿòîðîâ. Çàòåì ýíåðãèþ, çàïàñåííóþ â àêêóìóëÿòîðàõ, ðàñõîäóþò ïî ìåðå íàäîáíîñòè è íåçàâèñèìî îò ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ óñëîâèé. Áåç àêêóìóëÿòîðîâ íå ìîãóò îáõîäèòüñÿ ïîäâîäíûå ëîäêè (êðîìå àòîìíûõ). Àêêóìóëÿòîðû ïðèìåíÿþò íà ýëåêòðîêàðàõ (ýëåêòðè÷åñêèõ ãðóçîâûõ òåëåæêàõ), â ýëåêòðîìîáèëÿõ (àâòîìîáèëÿõ ñ ýëåêòðè÷åñêèìè äâèãàòåëÿìè), äëÿ ïèòàíèÿ ðàäèîàïïàðàòóðû, ðóäíè÷íûõ ëàìï è âî ìíîãèõ äðóãèõ ñëó÷àÿõ. Øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ àêêóìóëÿòîðû â ëàáîðàòîðíîé ïðàêòèêå, ãäå îíè ÿâëÿþòñÿ õîðîøèìè èñòî÷íèêàìè ïîñòîÿííîãî òîêà.
|
|
|