Главная  Катушки с ферромагнитным сердечником 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 [ 97 ] 98 99 100

Особенностью разрядных характеристик такого аккумулятора является резкий, но непродолжительный спад напряжения (ступенька, соответствующая примерно 20.% разряду). Связано это с изменением типа химических реакций, происходящих при разрядке аккумуляторов, сопровождающейся изменением плотности электролита. Однако если заряжать аккумулятор пульсирующим, а не постоянным током, то можно придать его разрядной характеристике вид, приближающийся к идеалу (см. рис. 14.3).

Эксплуатационно-технические характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов в остальном хуже, чем у никель-кадмиевых. Так, они выдерживают только 50-100 циклов перезарядки, что в общем мало. Саморазрядка их достигает 5-10% за месяц. Сохраняются они без электролита 5 лет, а с электролитом только 6 месяцев. Уход за серебряно-цинковыми аккумуляторами более сложен, чем за никель-кадмиевыми. При эксплуатации они создают наименьшую вредность. Стоимость их примерно раз в двадцать превышает стоимость марганцово-цинкового элемента той же емкости.

Работы, проведенные в последние годы, привели к заметному продлению срока службы такого аккумулятора. Один из его типов выдерживает в орбитальном режиме 2500 циклов перезарядки.

6. Кислотные (свинцовые) аккумуляторы имеют наименьшую механическую прочность и наибольшую вредность из всех названных типов химических источников. Испаряющаяся из аккумулятора серная кислота вредно влияет на окружающие его приборы и устройства. При зарядке свинцового аккумулятора выделяется водород, что повышает взрывоопасность. Срок службы авиационных кислотных аккумуляторов несколько больше, чем серебряно-цинковых, но все же невелик. Они выдерживают 60-70 циклов перезарядки. Однако низкая стоимость, немногим большая, чем у марганцево-цинковых элементов, пологая разрядная кривая заставляют предпочитать их во многих случаях. Саморазрядка кислотных аккумуляторов велика (20-30% за месяц) и это усложняет их эксплуатацию. Сохранность их без электролита не превышает двух лет.

Появившиеся в последнее время новые типы химических источников имеют очень высокие удельные характеристики. Так, воздушно-цинковые элементы обладают удельной энергией до 500 Вт-дм. Ими стремятся заменить двигатель внутреннего сгорания в автомобиле. Перезаряжаемый воздушно-цинковый генератор (при перезарядке меняется цинковый электрод) имеет удельную массовую характеристику порядка 120 Вт ч/кг и объёмную около 80 Вт ч/дм.

Элементы с расправляемым электролитом работают при повьшхен-ной температуре. Такой элемент с системой электродов Li-С1 и электролитом, расплавляемым при t = 609° С, имеет удельные характеристики 550 Вт ч/кг и 825 Вт ч/дм. В условиях невесомости его показатели несколько снижаются (400 Вт ч/кг и 555 Вт ч/дм.

Элементы с органическим электролитом (раствор LiC104 в этил-карбонате) и электродами NigSg, Ag2Cr04-Li дают э. д. с. большую 13 В. Поэтому их удельные характеристики высоки. Производятся элементы с qo = 320 470 Вт ч/кг и qv = 500 -v- 620 Вт ч/дм .



Широкое применение аккумуляторы получили в качестве буферных и аварийных источников питания. В этих случаях аккумулятор ставится параллельно какому-либо другому источнику питания, например электромашинному генератору. Мощность генератора примерно равна средней мощности, потребляемой нагрузкой. При максимумах тока нагрузки, вызванных включением каких-либо устройств, аккумулятор разряжается и тем самым сглаживает неравномерность тока, отдаваемого в сеть генератором. При малой нагрузке аккумулятор подзаряжается от генератора, восполняет свой заряд. При выходе первичного источника питания из строя аккумулятор становится резервным источником питания, его емкость должна. обеспечить работу всех аварийных устройств и приборов.

Топливо

§ 14.2. Топливные элементы

В топливном элементе осуществляется реакция, обратная электролизу. К пористым электродам, погруженным в электролит (рис. 14.7), подводят с одной стороны топливо, а с другой - окислитель. При окислении топлива на одном из электродов накапливаются положительные ионы, на другом - электроны. В на-* трузке протекает электриче-

ский ток.

Топливный элемент, использующий в качестве топлива водород, дает, как отход, воду, что является в некоторых случаях весьма важным обстоятельством. В других топливных элементах используется пропан, метан, керосин, а в качестве окислителя - воздух. Электролитом является раствор КОН.

Поскольку в элементах происходит беспламенное сгорание топлива, то они бесшумны, их работа не сопровождается выделением газа и дыма. К достоинствам топливного элемента относится довольно высокий к. п. д., достигающий 60-70%. Один элемент дает напряжение около 1 В. Объединив несколько элементов в батарею, можно получить и более высоковольтный источник напряжения.

Удельные характеристики кислородно-водородных топливых элементов, установленных, например, на американском космическом корабле Аполлон , не очень высоки (10 Вт/кг). Один элемент дает £ = 0,9 1,1 В, а батарея 20,5 В. С одной батареи весом 100 кг снималась мощность 563 1420 Вт. На корабле было установлено три таких батареи. В настоящее время у топливных элементов достигнуты более высокие показатели. Так, топливные элементы, предназначенные для питания радиорелейных станций, имеют мощность


Пористые электроды

Рис. 14.7. Схема устройства топливного элемента

Продукты окисления



100 Вт, удельные показатели Ро = 55 -ь 40 Вт/кг и pv = 50 70 Вт/л. Они могут работать в течение полугода без обслуживания. Созданы и более мощные топливные элементы (Р = 200 кВт). Их удельные показатели значительно выше ра = 200 Вт/кг и pv = 200 Вт/дм, а к. п. д. достигает 65%.

§ 14.3 Термоэлектрические генераторы

В термоэлектрическом генераторе для получения электричества используется эффект Зеебека. Нагревание контакта двух полупроводниковых материалов разного типа электропроводности приводит к появлению некоторой э. д. с. на их свободных (холодных) концах.

Полупроводниковые материалы, использующиеся в таких генераторах, должны иметь как можно больший коэффициент термо-э. д. с, хорошую электропроБОдность и

Нагрузка

\1.В

\\\\\

Теп/10

> 1

t

П 1?

Хо/1одная поверхность


малую теплопроводность. Последнее необходимо для того, чтобы получить значительный перепад температуры между холодными и горячими спаями кристаллов. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют сильно легированные полупроводниковые материалы (полуметаллы).

Поскольку для работы в термоэлектрическом генераторе не требуется высокая чистота применяемых материалов, то генераторы получаются относительно дешевыми и успешно работают в условиях проникающей радиации. Батарея термоэлементов собирается из кристаллов, размещенных между нагреваемой и охлаждаемой поверхностями (рис. 14.8, о).

Для разогрева может использоваться побочное тепло (солнечный свет, стенка разогревающейся при работе установки) и тепло от специального генератора (газовая или керосиновая горелка, атомный реактор). Большинство полупроводниковых материалов, применяемых в термоэлектрических генераторах, не позволяет повышать температуру горячих спаев выше 1000° С, ибо при высоких температурах термо-э. д. с. у них пропадает. Чаще всего температура горячих спаев лежит в пределах 500-700° С.

Несмтря на малый к. п. д., не превышающий 10%, термоэлектрические генераторы нашли широкое применение для питания переносных радиоустройств и радиоустройств космической связи. Объяс-

Грряая лоВерхнссть I Контакты Сч;;:;а изоляция

Рис. 14.8. Схема устройства термоэлектрического генератора (а) и его внешняя характеристика (б)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 [ 97 ] 98 99 100

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов