Отличительные особенности щелочных аккумуляторов

Щелочные АКБ находят применение во множестве областей — от запасных электрогенераторов и локомотивов до портативной техники и электроинструмента (здесь используются Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы). Входят туда и транспортные средства — трамваи, троллейбусы, грузовые автомобили, редко — легковые.

В корпус из никелированной стали алкалиновых батареек засыпан п орошкообразный цинк. Благодаря материалу тело батарейки заодно выполняет функцию токоотвода заряда «плюс». Внутрь полости, предназначенной для положительно заряженного электрода, ставится вымоченный в электролите сепаратор.

По оси элемента питания ставится токоотвод из латуни — это электрод с отрицательным зарядом. Все остальное место в промежутке между разделителем и токоотводом заполнено специальной пастой, которая представляет собой смесь порошка цинка и щелочного густого электролита.

Конструктивные особенности

Аккумулятор состоит из гидроокиси никеля, а также некоторых иных элементов. Из-за того, что в составе имеется графит, это оказывает положительное влияние на электрическую проводимость. Различные примеси осуществляют нормальную работоспособность и стабильность аппарата.

Чтобы подготовить отрицательный элемент, используют металлический сплав кадмия, никеля и определённого порошка. В каждом случае АКБ будет иметь свои особенности. Электролит включает в себя моногидрат лития. Благодаря этому элементу обеспечивается долгая деятельность агрегата.

В состав батареи входят следующие компоненты:

1. Изоляционный слой, изготовленный из качественного сырья.
2. Прокладка из пластика, которая дополняется специальным клапаном.
3. Корпус.
4. Выводы и контакты.

Это все основные элементы щелочного аккумулятора. Все компоненты выполнены из надёжных материалов, а потому проблем с работой не возникает.

Химические процессы

Принцип работы очень простой. Когда происходит полная разрядка, гидроокись никеля начинает взаимодействовать с щелочным раствором. В результате образовывается гидрат закиси никеля. На выводе с минусом будет происходить очень похожий процесс. Начинают формироваться определённые элементы.

Когда идёт процесс зарядки, проходит обратная реакция. В результате получится гидроокись никеля, которая восстанавливает минусовый электрод.

От кислотных агрегатов щелочный отличается тем, что субстанция, выработанная в ходе химической реакции, не будет растворяться. Она также не в состоянии реагировать с похожими компонентами. Если говорить проще — принцип действия источника питания зависит от определённых канонов.

Этот источник питания необходимо полностью заряжать. Если произойдёт неполный заряд батареи, то период использования сильно сократится. Но при этом нельзя перезаряжать устройство, поскольку это приведёт к сильному перегреву. В результате электроды просто разрушатся.

Замена электролита

Замену электролита необходимо производить через 100 и 150 циклов. До смены потребуется полностью разрядить АКБ и проследить, чтобы номинальный ток составлял до 1 В.

Электролит нужно предельно тщательно удалять из батареи. Чтобы осадок не остался, необходимо встряхнуть аккумулятор во время чистки.

После того, как электролит будет вылит, нужно хорошо промыть агрегат дистиллированной водой. А также можно применять раствор из щёлочи.

Когда процесс очистки завершится, можно сразу же залить новый электролит. После его потребуется оставить в залитом состоянии примерно на 3 часа. Только тогда можно проверить плотность нового вещества.

Следует знать, что электроды и пластины не должны находиться в сухом состоянии. Если пренебрегать этим правилом, то внутри появится коррозия.

Начиная с момента, когда аккумулятор начинает использоваться по назначению, то есть, к батарее подключается нагрузка, напряжение весьма быстро падает до 1,3 вольта, а затем продолжает снижаться уже медленно. В момент, когда оно уменьшается до 1 вольта, его работу необходимо останавливать.

Далее батарею эксплуатировать не следует, так как её использование при напряжении ниже 1 вольта, приводит к потере ёмкости аккумулятора. Уменьшится и срок его эксплуатации. Повседневный уход за щелочными аккумуляторами ничем не отличается от их кислотных аналогов. Необходима систематическая подзарядка и контроль уровня электролита.

Заряд аккумуляторов и батарей щелочного принципа действия

Для подключения на зарядку однотипные продукты соединяются последовательно. Их количество регламентируется напряжением тока, а также напряжением в конце заряда. Эти показатели у рабочей а/батареи при нормальном зарядном токе должны быть в соответствии:

• в начале заряда: 1,40В — 1.45 В;
• в конце заряда: 1,75В — 1,85 В.

Рекомендуется применять нижеуказанный режим заряда:

1. Нормальный вариант: заряжать 6 часов нормальным током;
2. Усиленный вариант:12 часов нормальным током.

Он сообщается при вводе в действие, а также:

• через каждые 10 циклов. При нерегулярной работе 1 раз в 30 дней;
• после замены электролита;
• после глубоких разрядов ниже допустимых конечных напряжений;
• после разрядов слабым током, с перерывами в 16 и более часов.

Важно! Перезаряды улучшают рабочий процесс щелочных АКБ.

Никель/кадмивые и никель/железные АКБ рекомендуется заряжать слабым током. При этом, постепенно повышая время зарядки, но понижать ток более чем в 2 раза нельзя.

На заметку. Зарядка с использованием слабого тока ухудшает рабочий процесс щелочных аккумуляторов. В данной ситуации рекомендуется использование этого варианта только при возникшей необходимости.

Кроме этого, никель/железные АКБ заряжать при t0 — 10°С и ниже не рекомендуется.

Виды щелочных аккумуляторов и области их применения

Ламельные щелочные АКБ, конструкция которых была рассмотрена выше, широко используются в качестве тяговых щелочных аккумуляторов. Кроме того, они используются и в качестве стартерных. Ниже приведены области применения таких аккумуляторных батарей:

• локомотивы и пассажирские вагоны;
• сигнализации и системы аварийного энергоснабжения;
• рудничные электровозы;
• всевозможная напольная электротехника (различные погрузчики на складах и производствах. Например, щелочной аккумулятор ТНЖ);
• для запуска двигателей внутреннего сгорания.

Аккумулятор для пассажирских вагонов

Аккумулятор для погрузчика

Что объединяет кислотный и щелочной аккумулятор

На вид, если не быть специалистом, разницу между щелочной и кислотной батареей увидеть практически невозможно. У них схожее строение – каждый аккумулятор состоит из множества небольших секций, соединённых между собой в единую сеть – на концах этой сети крепятся клеммы «+» и «-», замыкание которых и приводит в действие различные электрические устройства.

По размеру разницу определить также тяжело – батареи с одинаковыми характеристиками мощности и ёмкости будут минимально отличаться друг от друга размерами.

Оба вида батарей выделяют токсичные пары во время зарядки (кроме герметичных акб).

По всем остальным параметрам кислотные аккумуляторы сильно отличаются от щелочных.

Сравнение солевых и щелочных элементов

Благодаря такой конструкции, у щелочного элемента есть следующие особенности:

• Отсутствие расхода электролита, а значит меньшее его количество, необходимое для работы
• Анодом является порошкообразный цинк, а не цинковый стакан, поэтому реакция идёт на значительно большей поверхности.
• Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным.

Отсюда можно выделить следующие преимущества и недостатки:

Заряд производите от любого источника постоянного тока. Автоматический заряд без постоянного контроля параметров обеспечивают автоматические зарядные устройства серии УЗПС.
Для включения на заряд однотипные аккумуляторы или батареи соедините последовательно. Количество соединенных аккумуляторов определяется напряжением источника тока и напряжением аккумулятора в конце заряда. У исправного и правильно включенного аккумулятора напряжение при нормальном зарядном токе должно быть:

• в начале заряда 1,40 В. 1.45 В;
• в конце заряда 1,75 В — 1,85 В.

При эксплуатации аккумуляторов и батарей применяйте следующие режимы заряда:

• Нормальный — 6ч нормальным током;
• Усиленный — 12 ч нормальным током, он сообщается:

• при вводе в действие;
• через каждые 10 циклов, а при нерегулярной работе один раз в месяц;
• после смены электролита;
• после глубоких разрядов ниже допустимых конечных напряжений, а также после разрядов слабыми токами, чередующимися с перерывами в течение 16 и более часов.

Никель — кадмиевые и никель-железные аккумуляторы можно заряжать более слабым током, соответственно увеличивая время заряда, однако снижать ток более чем на половину не рекомендуется.

ВНИМАНИЕ! Заряды слабыми токами ухудшают работу щелочных аккумуляторов, а поэтому применяйте их в случае крайней необходимости.
Не допускайте повышение температуры электролита при заряде выше 45° С для составных электролитов, и выше 35° С для электролитов без добавки лития едкого. В случае повышения температуры выше указанной прервите заряд и дайте аккумуляторам остыть.
Заряд аккумуляторов зимой на открытом воздухе при температуре ниже минус 10° С (до минус 30° С) производите нормальной силой тока в течение 7 ч. В случае необходимости заряжать аккумуляторы ниже минус 30° С их утеплите, закрыв войлоком, брезентом или другим материалом.

Примечание. Никель — железные аккумуляторы заряжать при температуре ниже минус 10° С не рекомендуется.

Во время заряда не допускайте выплёскивания электролита. Перед зарядом через каждые 10 циклов проверьте и доведите уровень электролита до норм.Проверьте отсутствие замыкания между стенками соседних аккумуляторов в результате возможного раздутия корпусов. При наличии замыкания напряжение батарей будет значительно ниже номинального.Для обнаружения замкнутых аккумуляторов производите замер зазоров между ними и замер их напряжений. У соприкасающихся аккумуляторов немедленно отверните пробки. Если после устранения замыкания зазор между аккумуляторами меньше 3 мм, изолируйте их листом тонкого эбонита, винипласта или резины.После устранения замыкания аккумуляторов сообщите им усиленный заряд.

Зарядные устройства для тяговых аккумуляторов

Сравнение солевых и щелочных элементов

Благодаря такой конструкции, у щелочного элемента есть следующие особенности:

• Отсутствие расхода электролита, а значит меньшее его количество, необходимое для работы
• Анодом является порошкообразный цинк, а не цинковый стакан, поэтому реакция идёт на значительно большей поверхности.
• Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным.

Отсюда можно выделить следующие преимущества и недостатки: