Батарея аккумуляторная 20нкбн 25 у3 руководство

Назначение
и устройство. Аккумуляторная
батарея 20НКБН-25
(20 — число элементов, НК — никель-кадмиевая,
Б—батарея, Н—намазная, 25 — емкость в
ампер-часах) слу­жит
дополнительным источником электрической
энергии на са­молете.
Кроме того, аккумулятор служит для
запуска двигате­ля
и питания бортовой сети в случае отказа
генератора и для, работы
в полете в буферном режиме с генератором.
Щелочная аккумуляторная
батарея установлена в центроплане
справа (см.
рис. 2).

Батарея
составлена из 20 аккумуляторов, соединенных
пос­ледовательно шинами (рис. 76). Сосуд
аккумулятора изготов­лен
из пластмассы. Внутри сосуда помещены
положительные и отрицательные
пластины, разделенные эбонитовыми
изоляцион­ными палочками. Боковая
изоляция предохраняет пластины от
соприкосновения
со стенками сосуда. Пробка прикрывает
от­верстие
в аккумуляторе, служащее дли заливки
его электроли­том
и для отвода газов.

Аккумуляторы
помещены в корпус, выполненный из
нержа­веющей
стали. На боковых стенках корпуса имеются
смотровые окна
для наблюдения за уровнем электролита.
В качестве электролита
в кадмиево-никелевом аккумуляторе
применяется водный
раствор едкого калия (КОН). Для улучшения
работы аккумулятора
в электролит добавляется едкий литий
(LiOH).

Рис. 76. Щелочной
аккумулятор

Рис.
77. Пластины щелочного аккумулятора

Положительные
и отрицательные пластины кадмиево-нике-левого
аккумулятора (рис. 77) состоят из отдельных
стальных никелированных
рам, в которые заделаны в виде ячеек
пакети­ки из перфорированной стали
с активной массой. В качестве активной
массы положительных пластин применяется
смесь из гидрата
закиси никеля Ni(ОН)₂,
гидрата окиси никеля Ni(ОН)₃
и некоторого
количества графита (до 20%), увеличивающего
электропроводимость
массы. В качестве активной массы
отри­цательных пластин применяется
смесь губчатого кадмия Cd
с железом Fe
(75—80% кадмия и 20—25% железа). Железо
уве­личивает
электропроводимость массы и предохраняет
ее от спе-кания.

Электрохимические
процессы при заряде аккумулятора. При
заряде
анод аккумулятора присоединяется к
положительному полюсу
источника электрической энергии, а
катод — к отрица­тельному
полюсу.

В начале
заряда аккумулятор представляет собой
электро­химическую
систему следующего состава:

Ni(ОН)₂
|КОН| Cd(ОН)₂

анод электролит катод

При
подключении аккумулятора к источнику
постоянного тока
в цепи возникает электрический ток
вследствие движения ионов.

На рис.
78 показана принципиальная схема заряда
акку­мулятора.
Под действием внешней разности потенциалов
сво­бодные
электроны уходят с анода, одновременно
отрицательные ионы гидроксила ОН
попадают на анод и отдают ему свои
от­рицательные
заряды. На аноде возникает химическая
реакция, которая
в молекулярном виде может быть записана
так: 2Ni(ОН)₂
+ 2(ОН) = 2Ni(ОН)₃.
На отрицательном электроде происходит
реакция: Cd(ОН)₂->Cd+2(ОН),
т. е. гидрат окиси кадмия
Cd(ОН)₂,
в результате химической реакции
распадает­ся на губчатый кадмий Cd
и гидроксил 2(ОН). Последний, вступая
в химическое взаимодействие с калием,
образует мо­лекулы
едкого кали: 2(ОН)+2К = 2КОН. Следовательно,
уравнение
токообразующего процесса при заряде
кадмиево-ни-келевого
аккумулятора можно записать в следующем
виде:

Cd(ОН)₂
+ 2КОН + 2Ni(ОН)₂
= Cd2КОН
+ 2Ni(ОН)₃,

катод
анод

анод

т.
е. в результате на катоде восстанавливается
губчатый кад­мий,
а
на
аноде — гидрат окиси никеля 2Ni(ОН)₃.

Электрохимические
процессы при разряде аккумулятора.
За­ряженный
аккумулятор представляет собой
электрическую схе­му,
где активным веществом анода является
гидрат окиси ни­келя
Ni(ОН)з,
активной массой катода—губчатый
(пористый) кадмий
Cd
и электролитом раствор едкого кали КОН.
В элек­тролите
аккумулятора происходит непрерывный
процесс элек­тролитической
диссоциации молекул: КОН<>К⁺
+ ОН^-.

Рис. 78. Схема заряда
кадмиевоникелевого аккумулятора Рис.
79. Схема разряда кадмиевоникелевого
аккумулятора

При
подсоединения к зажимам аккумулятора
нагрузки в це­пи
возникает электрический ток, и аккумулятор
начинает раз­ряжаться.

Принципиальная
схема разряда кадмиево-никелевого
аккуму­лятора
показала на рис. 79. Положительные ионы
калия К пе­ремещаются в направлении
электрического поля, т. е. от отри­цательного
электрода к положительному. Отрицательные
ионы гидроксила
ОН перемещаются навстречу электрическому
полю, т.
е. от анода к катоду. С отрицательного
электрода электроны уходят
во внешнюю цепь. Отрицательные ионы
гидроксильной группы
ОН отдают свои отрицательные заряды
катоду и в ре­зультате
этого там возникает химическая реакция
Cd
+ 2ОН = =
Cd(ОН)₃,
т. е. образуется гидрат окиси кадмия Cd
(ОН)₂.

Из
внешней цепи на анод поступают свободные
электроны, а
из электролита — положительные ионы
калия К⁺,
которые отдают
аноду свои положительные заряды. В
результате на аноде
возникает следующая реакция: 2Ni(ОН)₃
+ 2К = =
2Ni(ОН)₂+2КОН,
т. е. при разряде аккумулятору на аноде
образуется
гидрат закиси никеля Ni(ОН)₂
и едкий кали КОН. Следовательно,
уравнение токообразующего процесса
при раз­ряде
кадмиево-никелевого акумулятора можно
записать так:

2Ni(ОН)₃
+ 2КОН + Cd
= 2Ni(ОН)₂
+ 2КОН + Cd(ОН)₂.

анод катод
анод катод

Концентрация
электролита при разряде и заряде
аккумуля­тора
не изменяется, так как сколько едкого
кали расходуется вблизи
катода, столько же его возникает вблизи
анода.

Основные
технические данные аккумуляторной
батареи 20КНБН-25

э.д.с.
заряженной батареи,
В 25

Емкость
заряженной батареи при t=
25±10°С и
разряде током 10 А до напряжения 20 В,

А.Ч 25

Диапазон
рабочих температур, °С …. от
—5

до +50 Продолжительность
разряда, мин:

током 25 А не
менее 57

» 50 » » » 22

» 100
» » » 11

Плотность
электролита, г/см³ 1,3

Масса
батареи, кг 24

Электрические характеристики
авиационных аккумуляторов.

Электродвижущей
силой (э. д. с.) аккумулятора назы­вается
разность потенциалов его выводных
зажимов при разом­кнутой внешней
цепи. Э. д. с. элемента зависит от состава
элек­тродов
и электролита и не зависит от формы,
числа и размеров электродов.

Внутренним
сопротивлением аккумулятора называется
электрическое сопротивление, оказываемое
аккуму­лятором току, протекающему
через него. По мере разряда ак­кумулятора
его внутреннее сопротивление растет.
Внутреннее сопротивление
кадмиево-никелевого аккумулятора можно
прак­тически определять по формуле
r₀=0,3
: Q
где Q
— емкость ак­кумулятора.

Напряжение
аккумулятора отличается от э.д.с. на
значение падения напряжения на внутреннем
сопротивлении аккумулятора.
С эксплуатационной точки зрения важно
знать не э. д. с., а
напряжение аккумулятора, так как именно
его необходимое
значение нужно обеспечить потребителю.
Напря­жение
аккумулятора, зависящее от э. д. с.,
разрядного тока и внутреннего сопротивления
аккумулятора, уменьшается в про­цессе
разряда.

Напряжение
аккумулятора зависит от тока на­грузки,
поэтому его нужно измерять при определенном
разряд­ном
токе. По напряжению можно ориентировочно
судить о сте­пени
разреженности аккумулятора, а напряжение
аккумуля­тора
зависит от его температуры. При понижении
температуры увеличивается
вязкость электролита, процесс диффузии
замед­ляется
и это вызывает уменьшение э. д. с., а также
повышение внутреннего сопротивления.
Таким образом, с уменьшением температуры
напряжение аккумулятора падает. Среднее
раз­рядное
напряжение кадмиево-никелевого
аккумулятора прини­мается
равным 1,25 В.

Емкостью
аккумулятора называется, количество
электричества,
отдаваемое полностью заряженным
аккумулято­ром
в процессе разряда до наименьшего
допустимого разрядно­го
напряжения.

Отдача
аккумулятора по емкости и по энер­гии.
Энергия, затрачиваемая на заряд
аккумулятора, больше энергии,
получаемой при разряде. Это объясняется
расходом энергии
на нагревание акумулятора проходящими
через него разрядными
и зарядными токами, на электролиз воды
во время заряда
и саморазряд батареи.

Характеризуя
аккумуляторы, различают отдачу по
емкости и
по энергии. Отдачей
по емкости nQ
называют отношение раз­рядной
емкости Q_p
к зарядной емкости Q_з:nQ=Q_p/Q_з

Зарядной емкостью Q_з
называется количество электричест­ва,
затрачиваемое на заряд аккумулятора.
При постоянных значениях
зарядного и разрядного токов отдача по
емкости оп­ределяется
по формуле nQ
=I_Рt_Р/I_Зt_З,
где t_Р
и t_З
— длитель­ность разряда и заряда.
Отдача кадмиево-никелевого аккумуля­тора
по его емкости колеблется в пределах
65—70%.

Отдачей
по энергии или
к. п. д. nW
называют
отношение энергии
W_P,
полученной от аккумулятора при разряде,
к энер­гии
W_З,
затраченной на его заряд: nW=
W_P
/W_З=
V_РI_Рt_Р/V_ЗI_Зt_З,

где V_Р
и V_З
— средние
значения напряжений при разряде и
за­ряде.

Отдача
,по энергии меньше отдачи по емкости
V_Р<V_З
поэ­тому
nW<nQ.
Она колеблется в пределах 50—55%, так как
по­теря
энергии сильно зависит от разного рода
необратимых процессов,
например, в электролите и на электродах.
Если раз­ряд
аккумулятора вести предельным током,
то в соответствии с
этим отдача аккумулятора как по емкости,
так и по энер­гии
будет уменьшена из-за более интенсивных
химических ре­акций.

Срок
службы самолетных аккумуляторов невысок,
вследст­вие
тяжелых условий эксплуатации и
конструктивных особен­ностей,
вытекающих из стремления уменьшить
массу и габари­ты
батареи. Срок службы измеряется в циклах.
Циклом
назы­вается
процесс одного заряда батареи и ее
последующего раз­ряда.
Аккумуляторная батарея считается
вышедшей из строя, если
ее емкость менее 75% от номинальной. Срок
службы ак­кумулятора во многом зависит
от соблюдения правил его экс­плуатации.
Отклонение от правил эксплуатации
аккумуляторов, изложенных
в специальных инструкциях, приводит к
снижению срок
а службы.

Преимущества
и недостатки щелочного ак­кумулятора.
Основными достоинствами этих батарей
яв­ляются высокая
прочность и большой срок службы. Они
могут длительно
храниться с электролитом в разряженном
и полуза-ряженном состоянии и
нечувствительны к перезаряду. Недоста­ток
их в сравнительно большом внутреннем
сопротивлении (примерно
на 20% больше, чем у свинцовых аккумуляторов
со­ответствующей
емкости). Кроме того, они имеют большую
раз­ницу
между напряжениями заряда и разряда.

Назначение
и устройство. Аккумуляторная
батарея 20НКБН-25
(20 — число элементов, НК — никель-кадмиевая,
Б—батарея, Н—намазная, 25 — емкость в
ампер-часах) слу­жит
дополнительным источником электрической
энергии на са­молете.
Кроме того, аккумулятор служит для
запуска двигате­ля
и питания бортовой сети в случае отказа
генератора и для, работы
в полете в буферном режиме с генератором.
Щелочная аккумуляторная
батарея установлена в центроплане
справа (см.
рис. 2).

Батарея
составлена из 20 аккумуляторов, соединенных
пос­ледовательно шинами (рис. 76). Сосуд
аккумулятора изготов­лен
из пластмассы. Внутри сосуда помещены
положительные и отрицательные
пластины, разделенные эбонитовыми
изоляцион­ными палочками. Боковая
изоляция предохраняет пластины от
соприкосновения
со стенками сосуда. Пробка прикрывает
от­верстие
в аккумуляторе, служащее дли заливки
его электроли­том
и для отвода газов.

Аккумуляторы
помещены в корпус, выполненный из
нержа­веющей
стали. На боковых стенках корпуса имеются
смотровые окна
для наблюдения за уровнем электролита.
В качестве электролита
в кадмиево-никелевом аккумуляторе
применяется водный
раствор едкого калия (КОН). Для улучшения
работы аккумулятора
в электролит добавляется едкий литий
(LiOH).

Рис. 76. Щелочной
аккумулятор

Рис.
77. Пластины щелочного аккумулятора

Положительные
и отрицательные пластины кадмиево-нике-левого
аккумулятора (рис. 77) состоят из отдельных
стальных никелированных
рам, в которые заделаны в виде ячеек
пакети­ки из перфорированной стали
с активной массой. В качестве активной
массы положительных пластин применяется
смесь из гидрата
закиси никеля Ni(ОН)₂,
гидрата окиси никеля Ni(ОН)₃
и некоторого
количества графита (до 20%), увеличивающего
электропроводимость
массы. В качестве активной массы
отри­цательных пластин применяется
смесь губчатого кадмия Cd
с железом Fe
(75—80% кадмия и 20—25% железа). Железо
уве­личивает
электропроводимость массы и предохраняет
ее от спе-кания.

Электрохимические
процессы при заряде аккумулятора. При
заряде
анод аккумулятора присоединяется к
положительному полюсу
источника электрической энергии, а
катод — к отрица­тельному
полюсу.

В начале
заряда аккумулятор представляет собой
электро­химическую
систему следующего состава:

Ni(ОН)₂
|КОН| Cd(ОН)₂

анод электролит катод

При
подключении аккумулятора к источнику
постоянного тока
в цепи возникает электрический ток
вследствие движения ионов.

На рис.
78 показана принципиальная схема заряда
акку­мулятора.
Под действием внешней разности потенциалов
сво­бодные
электроны уходят с анода, одновременно
отрицательные ионы гидроксила ОН
попадают на анод и отдают ему свои
от­рицательные
заряды. На аноде возникает химическая
реакция, которая
в молекулярном виде может быть записана
так: 2Ni(ОН)₂
+ 2(ОН) = 2Ni(ОН)₃.
На отрицательном электроде происходит
реакция: Cd(ОН)₂->Cd+2(ОН),
т. е. гидрат окиси кадмия
Cd(ОН)₂,
в результате химической реакции
распадает­ся на губчатый кадмий Cd
и гидроксил 2(ОН). Последний, вступая
в химическое взаимодействие с калием,
образует мо­лекулы
едкого кали: 2(ОН)+2К = 2КОН. Следовательно,
уравнение
токообразующего процесса при заряде
кадмиево-ни-келевого
аккумулятора можно записать в следующем
виде:

Cd(ОН)₂
+ 2КОН + 2Ni(ОН)₂
= Cd2КОН
+ 2Ni(ОН)₃,

катод
анод

анод

т.
е. в результате на катоде восстанавливается
губчатый кад­мий,
а
на
аноде — гидрат окиси никеля 2Ni(ОН)₃.

Электрохимические
процессы при разряде аккумулятора.
За­ряженный
аккумулятор представляет собой
электрическую схе­му,
где активным веществом анода является
гидрат окиси ни­келя
Ni(ОН)з,
активной массой катода—губчатый
(пористый) кадмий
Cd
и электролитом раствор едкого кали КОН.
В элек­тролите
аккумулятора происходит непрерывный
процесс элек­тролитической
диссоциации молекул: КОН<>К⁺
+ ОН^-.

Рис. 78. Схема заряда
кадмиевоникелевого аккумулятора Рис.
79. Схема разряда кадмиевоникелевого
аккумулятора

При
подсоединения к зажимам аккумулятора
нагрузки в це­пи
возникает электрический ток, и аккумулятор
начинает раз­ряжаться.

Принципиальная
схема разряда кадмиево-никелевого
аккуму­лятора
показала на рис. 79. Положительные ионы
калия К пе­ремещаются в направлении
электрического поля, т. е. от отри­цательного
электрода к положительному. Отрицательные
ионы гидроксила
ОН перемещаются навстречу электрическому
полю, т.
е. от анода к катоду. С отрицательного
электрода электроны уходят
во внешнюю цепь. Отрицательные ионы
гидроксильной группы
ОН отдают свои отрицательные заряды
катоду и в ре­зультате
этого там возникает химическая реакция
Cd
+ 2ОН = =
Cd(ОН)₃,
т. е. образуется гидрат окиси кадмия Cd
(ОН)₂.

Из
внешней цепи на анод поступают свободные
электроны, а
из электролита — положительные ионы
калия К⁺,
которые отдают
аноду свои положительные заряды. В
результате на аноде
возникает следующая реакция: 2Ni(ОН)₃
+ 2К = =
2Ni(ОН)₂+2КОН,
т. е. при разряде аккумулятору на аноде
образуется
гидрат закиси никеля Ni(ОН)₂
и едкий кали КОН. Следовательно,
уравнение токообразующего процесса
при раз­ряде
кадмиево-никелевого акумулятора можно
записать так:

2Ni(ОН)₃
+ 2КОН + Cd
= 2Ni(ОН)₂
+ 2КОН + Cd(ОН)₂.

анод катод
анод катод

Концентрация
электролита при разряде и заряде
аккумуля­тора
не изменяется, так как сколько едкого
кали расходуется вблизи
катода, столько же его возникает вблизи
анода.

Основные
технические данные аккумуляторной
батареи 20КНБН-25

э.д.с.
заряженной батареи,
В 25

Емкость
заряженной батареи при t=
25±10°С и
разряде током 10 А до напряжения 20 В,

А.Ч 25

Диапазон
рабочих температур, °С …. от
—5

до +50 Продолжительность
разряда, мин:

током 25 А не
менее 57

» 50 » » » 22

» 100
» » » 11

Плотность
электролита, г/см³ 1,3

Масса
батареи, кг 24

Электрические характеристики
авиационных аккумуляторов.

Электродвижущей
силой (э. д. с.) аккумулятора назы­вается
разность потенциалов его выводных
зажимов при разом­кнутой внешней
цепи. Э. д. с. элемента зависит от состава
элек­тродов
и электролита и не зависит от формы,
числа и размеров электродов.

Внутренним
сопротивлением аккумулятора называется
электрическое сопротивление, оказываемое
аккуму­лятором току, протекающему
через него. По мере разряда ак­кумулятора
его внутреннее сопротивление растет.
Внутреннее сопротивление
кадмиево-никелевого аккумулятора можно
прак­тически определять по формуле
r₀=0,3
: Q
где Q
— емкость ак­кумулятора.

Напряжение
аккумулятора отличается от э.д.с. на
значение падения напряжения на внутреннем
сопротивлении аккумулятора.
С эксплуатационной точки зрения важно
знать не э. д. с., а
напряжение аккумулятора, так как именно
его необходимое
значение нужно обеспечить потребителю.
Напря­жение
аккумулятора, зависящее от э. д. с.,
разрядного тока и внутреннего сопротивления
аккумулятора, уменьшается в про­цессе
разряда.

Напряжение
аккумулятора зависит от тока на­грузки,
поэтому его нужно измерять при определенном
разряд­ном
токе. По напряжению можно ориентировочно
судить о сте­пени
разреженности аккумулятора, а напряжение
аккумуля­тора
зависит от его температуры. При понижении
температуры увеличивается
вязкость электролита, процесс диффузии
замед­ляется
и это вызывает уменьшение э. д. с., а также
повышение внутреннего сопротивления.
Таким образом, с уменьшением температуры
напряжение аккумулятора падает. Среднее
раз­рядное
напряжение кадмиево-никелевого
аккумулятора прини­мается
равным 1,25 В.

Емкостью
аккумулятора называется, количество
электричества,
отдаваемое полностью заряженным
аккумулято­ром
в процессе разряда до наименьшего
допустимого разрядно­го
напряжения.

Отдача
аккумулятора по емкости и по энер­гии.
Энергия, затрачиваемая на заряд
аккумулятора, больше энергии,
получаемой при разряде. Это объясняется
расходом энергии
на нагревание акумулятора проходящими
через него разрядными
и зарядными токами, на электролиз воды
во время заряда
и саморазряд батареи.

Характеризуя
аккумуляторы, различают отдачу по
емкости и
по энергии. Отдачей
по емкости nQ
называют отношение раз­рядной
емкости Q_p
к зарядной емкости Q_з:nQ=Q_p/Q_з

Зарядной емкостью Q_з
называется количество электричест­ва,
затрачиваемое на заряд аккумулятора.
При постоянных значениях
зарядного и разрядного токов отдача по
емкости оп­ределяется
по формуле nQ
=I_Рt_Р/I_Зt_З,
где t_Р
и t_З
— длитель­ность разряда и заряда.
Отдача кадмиево-никелевого аккумуля­тора
по его емкости колеблется в пределах
65—70%.

Отдачей
по энергии или
к. п. д. nW
называют
отношение энергии
W_P,
полученной от аккумулятора при разряде,
к энер­гии
W_З,
затраченной на его заряд: nW=
W_P
/W_З=
V_РI_Рt_Р/V_ЗI_Зt_З,

где V_Р
и V_З
— средние
значения напряжений при разряде и
за­ряде.

Отдача
,по энергии меньше отдачи по емкости
V_Р<V_З
поэ­тому
nW<nQ.
Она колеблется в пределах 50—55%, так как
по­теря
энергии сильно зависит от разного рода
необратимых процессов,
например, в электролите и на электродах.
Если раз­ряд
аккумулятора вести предельным током,
то в соответствии с
этим отдача аккумулятора как по емкости,
так и по энер­гии
будет уменьшена из-за более интенсивных
химических ре­акций.

Срок
службы самолетных аккумуляторов невысок,
вследст­вие
тяжелых условий эксплуатации и
конструктивных особен­ностей,
вытекающих из стремления уменьшить
массу и габари­ты
батареи. Срок службы измеряется в циклах.
Циклом
назы­вается
процесс одного заряда батареи и ее
последующего раз­ряда.
Аккумуляторная батарея считается
вышедшей из строя, если
ее емкость менее 75% от номинальной. Срок
службы ак­кумулятора во многом зависит
от соблюдения правил его экс­плуатации.
Отклонение от правил эксплуатации
аккумуляторов, изложенных
в специальных инструкциях, приводит к
снижению срок
а службы.

Преимущества
и недостатки щелочного ак­кумулятора.
Основными достоинствами этих батарей
яв­ляются высокая
прочность и большой срок службы. Они
могут длительно
храниться с электролитом в разряженном
и полуза-ряженном состоянии и
нечувствительны к перезаряду. Недоста­ток
их в сравнительно большом внутреннем
сопротивлении (примерно
на 20% больше, чем у свинцовых аккумуляторов
со­ответствующей
емкости). Кроме того, они имеют большую
раз­ницу
между напряжениями заряда и разряда.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #