Кислотные аккумуляторы. 
Аварийное электроснабжение судов

Маркировка батарей В странах СНГ маркировка наносится на батарею и должна содержать:

• 1. товарный знак предприятия-изготовителя;
• 2. условное обозначение батареи;
• 3. знаки полярности: плюс «+» и минус «-»;
• 4. дату изготовления (месяц, год);
• 5. обозначение технических условий батарей конкретного типа;
• 6. номинальную емкость в ампер-часах на батареях с общей крышкой;
• 7. номинальное напряжение в вольтах на батареях с общей крышкой;
• 8. клеймо технического контроля;
• 9. максимальная масса батареи (без электролита) по техническим условиям.

Условное обозначение батарей Батареей называют группу отдельных аккумуляторов (банок), соединенных определенным образом — последовательно, параллельно или по смешанной схеме.

В приведенных ниже таблицах условное обозначение батарей состоит из типа и исполнения.

Обозначение типа состоит из цифр и букв, которые означают следующее:

• 1. 3 или 6 — число последовательно соединенных аккумуляторов;
• 2. СТ — стартерная;
• 3. цифры после букв — номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда, А*ч (ампер-часы).

После обозначения типа батареи указываются буквы, обозначающие:

материал моноблока (корпуса): Э — эбонит; Т — термопласт;

материал сепараторов: М — мипласт; Р — мипор;

Обозначение исполнения батарей состоит из букв, А или Н, которые означают следующее: А — с общей крышкой; Н — несухозаряженная.

Пример. В батарее типа 6СТ — 50А цифры и буквы обозначают следующее: 6 — число последовательно соединенных аккумуляторов с общим напряжением 6 х х 2 = 12В; СТ — стартерная; 50 — емкость в Ач; А — с общей крышкой.

Устройство кислотных аккумуляторов Кислотный аккумулятор изображен на рис. 3.1.

Кислотный аккумулятор (рис. 3.1) состоит из эбонитового или пластмассового корпуса 5, отрицательных 1 и положительных 4 пластин, собранных с помощью соединительных мостиков (бареток) 3 в полублоки, и электролита, в который погружены пластины.

С помощью борнов 2 (полюсных выводов) и межэлементных соединений (перемычек) 6 блоки пластин 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 изоляционные призмы 8.

Положительные и отрицательные пластины отливают в виде решеток из химически чистого свинца с 5−10%-ной присадкой сурьмы. Решетки пластин заполняют активными массами: активная масса положительных пластин состоит из свинцового сурика Рb02 и сульфата аммония, отрицательных — из свинцового глета (губчатый свинец) с добавлением сернокислого бария. Отрицательные пластины механически более прочны, поэтому в блоке их на одну больше, они располагаются с обеих сторон.

Электролитом служит 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 ионы Ни SO.

Таким образом в электролите присутствуют ионы-носители электрического заряда и целые молекулы кислоты НSO.

Во время разряда аккумулятора в нем протекают следующие реакции:

у отрицательных пластин Рb + SO= Рb SO.

у положительных пластин РbО + Н+ НSO= Рb SO+ 2 НО Положительные и отрицательные ионы электролита вступают в реакцию с активны ми массами пластин, изменяя их состав и отдавая электрический заряд на пластину. На всех пластинах образуется сульфат свинца Рb SO.

Количество ионов SOв электролите уменьшается; поэтому его плотность в процессе разряда заметно снижается.

Аккумулятор будет источником электроэнергии до тех пор, пока текут реакции разряда, а они возможны, если еще не вся активная масса пластин РbОи Рb превращены в Рb SO, т. е. пока в растворе есть ионы. Полный разряд не рекомендуется.

При подключении аккумулятора к источнику постоянного тока под действием за рядного тока протекают обратные реакции заряда:

у отрицательных пластин Рb SO + Н= Рb + НSO.

у положительных пластин Рb SO + 2 НО + SO= РbО+ 2 НSO.

В результате Рb SO распадается на исходные материалы пластин, и в раствор выделяется кислота, поэтому плотность увеличивается до исходного значения (1,24−1,31 г/см) в зависимости от климатических условий), причем ЭДС заряженного аккумулятора составляет 2,1 В.

Опытным путем установлена зависимость между ЭДС и плотностью электролита для кислотного аккумулятора:

Е = 0,84 + d,.

где d: плотность электролита, г/см3.

Напряжение аккумулятора в режимах разряда и заряда:

Uр = 0,84 + d — Iр Rвн ,.

Uз = 0,84 + d + Iз Rвн ,.

где: Iр — ток разряда, А;

Iз — ток заряда, А;

Rвн — внутреннее сопротивление аккумулятора.

Обычно принимают Rвн = 0,005 Ом.

Эксплуатация кислотных аккумуляторов.

При нормальном обслуживании кислотных аккумуляторов сульфат свинца Рb SO образующийся на пластинах, полностью распадается в конце заряда, и аккумулятор восстанавливает свою емкость.

Если в течение нескольких суток полностью или частично разряженный аккумулятор не зарядить, то Рb SO может перекристаллизироваться в крупнозернистую соль того же химического состава. Такой сульфат не распадается при последующем заряде.

Аккумулятор начинает «кипеть», так как реакции распада сульфата свинца не протекают и энергия источника расходуется на нагрев электролита. Возникает так называемый процесс сульфатации пластин, в результате аккумулятор теряет часть емкости.

Во избежание сульфатации кислотные АБ нужно держать всегда заряженными, что требует постоянного ухода за ними.

По сравнению с щелочными аккумуляторами кислотные имеют и преимущество: низкое (примерно в 10−15 раз меньше, чем у щелочных) внутреннее сопротивление Rвн .

Поэтому только кислотные аккумуляторы могут использоваться в качестве стартерных, так как большие разрядные токи Iр создают сравнительно малое падение напряжения на аккумуляторе: ?U = Iр Rвн. В результате аккумулятор при разряде практически сохраняет напряжение: Uр= Е- ?U .

Нормальным током разряда кислотной АБ считается ток, составляющий около 10% емкости АБ, т. е. Iр = С / 10.

Например, для батареи 6СТЭ-128 нормальный ток разряда Iр = С / 10 = 128 / 10 = 12,8 А.

Полную емкость АБ отдает за 10 ч: С = 12,8*10 = 128 А-ч.

При работе со стартером эта АБ разряжается током 300−400 А за короткое время. Для аккумулятора такой режим неблагоприятен, так как при обильном выделении Рb SO может возникнуть деформация пластин и возможно выпадение активной массы.

Стартерный режим при температуре 30? С может длиться не более 5,5 мин, а при температуре -18?С — всего 2 мин. Полную емкость аккумулятор, конечно, не отдает, но его напряжение понижается до 1,5 В.

При эксплуатации кислотных АБ необходимо обеспечить нормальные режимы разряда и заряда, наблюдать за плотностью электролита, поддерживать чистоту батарей, так как загрязнение увеличивает степень саморазряда.

Приготовление электролита и заряд кислотных АБ.

Электролит приготовляют в чистой стеклянной, фарфоровой, эбонитовой или эмалированной посуде. В воду осторожно вливают кислоту, размешивая раствор стеклянной или эбонитовой палочкой.

Раствору нужно дать остыть до температуры 25? С. Обычно плотность электролита предварительно устанавливают 1,4 г/см, затем перед заливкой в аккумулятор плотность доводят до нормы.

При вводе в эксплуатацию новых АБ после заливки электролита в течение 3−6 ч дают возможность активной массе пластин хорошо пропитаться, проверяют уровень электролита в банках и заряжают током, несколько меньшим 10% емкости.

Через каждый час проверяют температуру и плотность. В случае нагрева выше 45? С прекращают заряд и охлаждают АБ до 35? С.

Конец заряда определяют по обильному выделению газа («кипению»), а также по постоянству напряжения и плотности электролита в течение последних 2 ч заряда.

В конце заряда напряжение достигает 2,75−2,80 В на каждой банке.

Разряд кислотных АБ.

В режиме разряда по напряжению аккумулятора можно ориентировочно определить степень его заряженности: при напряжении 2,0−1,9 В аккумулятор полностью заряжен; при 1,9−1,8 В заряжен на 75%; при 1,8−1,7 В заряжен на 50%; при 1,7−1,6 В заряжен на 25%; при 1,6−1,5 В полностью разряжен.

Для повышения надежности кислотных АБ, а также с целью предотвращения замерзания электролита (когда плотность понижена) их рекомендуют разряжать не более чем на 50%.

Систематический перезаряд АБ, во время которого в аккумуляторах действуют повышенные температуры, вызывает разрушение активной массы.

Постоянный недозаряд способствует возникновению процесса сульфатации, признаками которого являются повышение напряжения в начале заряда, преждевременное «кипение», незначительное повышение плотности в процессе заряда, повышение температуры и быстрое понижение напряжения в процессе разряда.

Сульфатированный аккумулятор разряжают, заменяют электролит дистиллированной водой и заряжают током, составляющим 0,5 нормального тока заряда, до достижения постоянства плотности и напряжения в течение 6 ч при обильном газовыделении. Затем плотность доводят до номинального значения.

Загрязнение электролита посторонними примесями (например, при использовании нестандартной кислоты) приводит к разрушению активных масс пластин, у таких АБ наблюдается повышенный саморазряд.

Неправильное подключение АБ или ее отдельных банок в зарядную цепь может привести к изменению полярности пластин.

Правила обслуживания аккумуляторов предусматривают еженедельный осмотр АБ и аккумуляторных помещений.

Ежемесячно проводится протирка аккумуляторов, проверка уровня электролита, плотности, выполняется заряд.

Режимы и периодичность зарядов АБ определяются условиями их эксплуатации и соответствующими инструкциями.