Конструктивное исполнение электродов в первичных химических источниках тока (стр. 5 из 9)

Поджиг пиротехнической ленты осуществляется с помощью пиропатрона, который, в свою очередь, запускается от внешнего источника тока. Ток, кратковременно использующийся для запуска пиропатрона, называется током срабатывания. Его минимальное значение обычно около 1А.

Электрическая коммутация первичных элементов. Для последовательного соединения элементов используются три способа: с помощью металлических проводников, продуктами сгорания пиросмеси и комбинированный способ. Последний, чаще используемый метод обычно реализуется так. Два токовых коллектора - металлические пластины круглой формы - соединяются перемычкой (гантель). На один коллектор наносится анодный материал, на другой - катодный. Электролит припрессовывается к одному из полюсов.

Токоотводы могут находиться на одном торце цилиндра, на разных (как показано на рис.3.4.3), иногда - на боковой поверхности.

Тепловые ХИТ могут работать на одного потребителя или на несколько, обычно - на два. При электроснабжении двух потребителей нужны три токоотвода, два - с конечных элементов и один промежуточный, чаще с середины сборки. Поскольку промежуточный токоотвод является для одной части сборки положительным полюсом, а для другой - отрицательным, то одно выходное напряжение обозначают знаком "+", а другое - знаком "-".

Батарея для одного потребителя называется односекционной, для двух - двухсекционной и т.д.

Механическое соединение элементов конструкции. Кроме уплотнения единичных элементов и пиросмеси с помощью стяжек и пружин имеются другие способы. Вместо одной стяжки в центре ТХИТ часто применяют несколько стяжек по периферии, а огневой канал располагают в центре.

Имеется много вариантов ТХИТ, в которых механическое соединение элементов не применяется, а сборка получается просто при прессовании всех ее компонентов.

3. Конструктивное исполнение электродов во вторичных химических источниках тока

3.1. Свинцовые аккумуляторы и батареи

Стартерные батареи. Конструкция и параметры. Конструктивно стартерные АБ различаются незначительно. Схема их устройства представлена на рис.4.2.6. Современные стартерные АБ изготовляются в эбонитовых или пластмассовых моноблоках. В качестве материала пластмассовых моноблоков используются полиэтилен, полипропилен, блоксополимер этилена с пропиленом. Блоки электродов в современных АБ соединяются между собой через стенки моноблока. Массогабаритные показатели стартерных батарей емкостью 55 А ч, изготовляемых рядом ведущих фирм мира. Кроме электрических и

эксплуатационных характеристик стартерных батарей представляют интерес их удельные характеристики.

Стационарные аккумуляторы и батареи

Характерной особенностью стационарных аккумуляторов является режим их эксплуатации. Эти аккумуляторы используются, как правило, в буферном режиме, т.е. находятся в полностью заряженном состоянии и готовы в любой момент принять на себя токовую нагрузку. Состояние полной заряженности поддерживается постоянным или периодическими подзарядами. Однако стационарные аккумуляторы могут эксплуатироваться и в режиме заряда-разряда.

В настоящее время стационарные аккумуляторы нашли широкое применение в системах телекоммуникаций для обеспечения бесперебойного электропитания. Перспективно применение стационарных аккумуляторов в энергетике для сглаживания колебаний нагрузки в энергосистемах в течение суток. Стационарные аккумуляторы широко используются на тепловых и атомных электростанциях, гидроэлектростанциях, электрических подстанциях, в ветровых и солнечных энергоустановках, в системах автоматизации управления. Используются также для электроснабжения отдельных зданий, метеорологических и ретрансляционных станций, буев, систем катодной защиты газопроводов. Наконец, имеется большая потребность в систе¬мах аварийного энергоснабжения больниц, отелей, почтамтов.

Основными требованиями, предъявляемыми к стационарным аккумуляторам, являются:

· высокая надежность и долговечность;

· низкий саморазряд;

· малое обслуживание;

· продолжительность разряда в установках бесперебойного питания от нескольких минут до нескольких часов;

· сравнительно низкая стоимость;

· высокие токи разряда в толчковых и импульсных режимах;

· высокая точность поддержания напряжения при постоянном подзаряде.

Существуют три основных типа свинцовых стационарных аккумуляторов, различающихся конструктивным исполнением электродов: поверхностно-коробчатые, панцирные и намазные.

Объем производства в мировой практике каждого из трех типов примерно одинаков и определяется требованиями потребителей: сроком службы, внутренним электрическим сопротивлением, объемом обслуживания, стоимостью.

Поверхностно-коробчатые аккумуляторы разработаны более 50 лет назад, производятся и в настоящее время, поскольку имеют срок службы 20 лет и более.

В указанных аккумуляторах используются поверхностные положительные и коробчатые отрицательные пластины (рис.4.2.7. и 4.2.8). Поверхностные пластины отливаются из чистого свинца в виде листов с рифленой поверхностью толщиной до 12 мм. Аккумуляторы изготавливаются в стеклянных, эбонитовых или деревянных, выложенных рольным свинцом, баках. Поверхностно-коробчатые аккумуляторы имеют открытое исполнение. Несмотря на большой срок службы, поверхностно-коробчатые аккумуляторы имеют существенные недостатки. Расход свинца для этих аккумуляторов, например СК-1, СК-5, СК-24, составляет 0,10 - 0,13 кг/(А ч), в то время как для аккумуляторов с намазными электродами эта величина не превышает 0,08 кг/(А ч). Открытое исполнение не позволяет размещать поверхностно-коробчатые аккумуляторы вблизи от аппаратуры.

Аккумуляторы с панцирными электродами. В аккумуляторах панцирной конструкции используются трубчатые положительные электроды (рис.4.2.9) и намазные отрицательные.

Панцирный электрод состоит из штыревой гребенки 1, отливаемой вместе с токоведущей рамкой 4 и ушком из свинцово-сурьмяного сплава. На штыри гребенки надеваются панцирные трубки 2 круглого или овального сечения из тканого материала. Пространство между штырями и трубкой заполнено активной массой 3. Для лучшей фиксации штырей последние имеют приливы 5 по всей высоте. Снизу панцирный электрод закрывается пластмассовой гребенкой 6. Толщина панцирных электродов обычно составляет примерно 8 мм. Отрицательные электроды аналогичны обычным намазным электродам.

Панцирные аккумуляторы изготавливаются в полипропиленовых, полистирольных или эбонитовых баках. Срок службы панцирных аккумуляторов составляет 15-20 лет. В России аккумуляторы аналогичной конструкции не производятся.

Аккумуляторы с намазными электродами. Стационарные аккумуляторы с намазными электродами отличаются от других аккумуляторов большей толщиной электродов. Аккумуляторы с намазными электродами, как и панцирные, имеют закрытое исполнение (рис.4.2.10). Такие аккумуляторы изготавливаются с двойными сепараторами: мипласт и стекловолокно, полиэтилен и стекломат и др.

Срок службы стационарных аккумуляторов с намазными электродами составляет 10-15 лет, т.е. уступает этой величине для поверхностно-коробчатых и панцирных аккумуляторов. Однако намазные аккумуляторы имеют наименьшее внутреннее сопротивление, что обеспечивает лучшие характеристики при толчковых и импульсных нагрузках и при коротких режимах разряда.

В России в Научно-техническом центре АОЗТ "Электротяга" (Санкт-Петербург) разработан и освоен промышленный выпуск серии стационарных аккумуляторов с намазными электродами.

Погружные аккумуляторы. Проблема освоения ресурсов мирового океана считается одной из важнейших проблем современности. Среди технических средств, созданных с этой целью, наибольшего внимания заслуживают глубоководные аппараты. В нашей стране успешно эксплуатировались аппараты "Тинро-2", "Бентос-300", "Осмотр", "Аргус" и др. Наибольшее распространение как за рубежом, так и в нашей стране получили энергетические установки со свинцовыми аккумуляторными батареями, располагающимися в прочном корпусе или вне его, из-за их исключительно высокой надежности. Интересно, что проникновение человека в океан с помощью автономных технических средств началось сразу с больших глубин. Начиная примерно с середины 60-х годов XX в., почти во всех развитых странах мира начали строить автономные подводные транспортные средства для доставки исследователей в глубь океана с целью проведения многочисленных океанологических исследований.

При размещении АБ непосредственно в морской воде возникает ряд проблем, основная из которых - компенсация наружного давления. При работе под водой необходимо предусматривать свободное выделение газа из аккумуляторов.

При этом вентиляционный клапан должен не только обеспечивать необходимую скорость выхода газа, но и препятствовать попаданию морской воды в аккумуляторы. Кроме того, необходимо обеспечить исключение токов утечки через мор¬скую воду от выводов батареи.