Горная электротехника: Учебно-методическое пособие (Постоянный ток. Химические источники тока. Элементы и схемы шахтной электрической аппаратуры), страница 18

Корпус щелочного аккумулятора стальной, в его верхней части располагаются изолированные выводные зажимы электродов. Там же находится специальное отверстие для заливки и смены электролита. Электролитом щелочных аккумуляторов служит водный раствор едкого калия или едкого натрия.

Химический состав активной массы положительных и отрицательных пластин различен. Он меняется при заряде и разряде аккумулятора. Активной массой положительных пластин заряженного аккумулятора является гидрат окиси никеля Ni(OH)3 , смешанный с порошкообразным графитом для улучшения проводимости пластин. У отрицательных пластин активная масса представляет собой губчатый кадмий или порошкообразное железо.

При разряде аккумулятора активные массы электродов взаимодействуют с электролитом: железо и кадмий отрицательного электрода превращаются в гидраты закисей этих металлов, отдавая отрицательному электроду «лишние» электроны. Гидрат окиси никеля на положительном электроде превращается в гидрат закиси никеля Ni(OH)2 , отбирая электроны от положительного электрода.

Рис. 10. Устройство аккумуляторов:

а – положительные пластины; б – отрицательные пластины; в – корпус.

Если аккумулятор включить на нагрузку, электроны с отрицательного электрода по внешней цепи перейдут на положительный электрод и позволят вступить в реакцию всё новым и новым молекулам активных масс. По мере разряда активные массы электродов постепенно расходуются и реакции замедляются.

Если аккумулятор разомкнут, активная масса пластин вступает в реакцию с электролитом очень медленно, так как заряды электродов отталкивают от себя ионы электролита, необходимые для протекания реакции. Однако и в этом случае аккумулятор медленно разряжается вследствие неидеальной изоляции выводов и присутствия в электролите посторонних примесей.

При заряде аккумулятора восстанавливается прежний состав активных масс пластин.

Химический состав электролита и его концентрация при заряде и разряде щелочных аккумуляторов не меняются. Вещество, расходуемое электролитом у одного электрода, компенсируется приходом в электролит такого же количества вещества из другого электрода.

Примерные контрольные вопросы

1. Устройство щелочного аккумулятора.

2. Характеристика активной массы положительных и отрицательных пластин заряженного аккумулятора

3. В какие процессы вступают активные массы электродов при разряде аккумулятора?

4. Какие процессы происходят в аккумуляторе при включении его на нагрузку?

5. По каким причинам разряжается аккумулятор при разомкнутой цепи?

6. Что происходит с химическим составом электролита при заряде и разряде щелочных аккумуляторов?

5. Электрические данные и маркировка щелочных аккумуляторов

Электродвижущая сила железо-никелевых аккумуляторов сразу после окончания заряда составляет 1,45 – 1,5 В, через 1 – 2 ч падает до 1,36 – 1,4 В. Начальное рабочее напряжение аккумулятора 1,25 – 1,3 В, напряжение в конце разряда 1,0 – 1,1 В. Электрическая ёмкость аккумулятора может быть самой различной. Она определяется количеством активной массы пластин.

Щелочные аккумуляторы имеют следующую маркировку: железо-никелевые – ЖН, кадмий-никелевые – КН. Например, обозначение ШЖНП-10 означает шахтный железо-никелевый аккумулятор с прессованными электродами, ёмкостью 10 Ач. Щелочные железо-никелевые аккумуляторы для электровозов имеют маркировку ТЖН (тяговый).

Электрическая ёмкость железо-никелевых аккумуляторов зависит также от температуры окружающего воздуха. Номинальная ёмкость относится к температуре +18 - +20о С. При температуре воздуха -10о С ёмкость железо-никелевого аккумулятора значительно падает.

Нормальный разрядный ток Iн.р. определяется номинальной ёмкостью аккумулятора и временем нормального разряда, равным 8 ч

Iн.р. = Q/8

Для аккумулятора ШЖНП-10, например, нормальный разрядный ток

Iн.р. = 10 А∙ч / 8 ч = 1,25 А.

За нормальный зарядный ток Iн.з. принимается ток, равный удвоенному току разряда,

Iн.з. = Q / 4.