Электр аккумуляторлар

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Электр аккумуляторлар

Кіріспе
Аккумулятор туралы жалпы түсінік.
Аккумулятор түрлері
Құрылысы, ақаулары
Аккумулятордың жұмыс істеу принципі.
Электр аккумуляторлардың автомобильдерде қолданылуы
Қорытынды
Пайдаланылған негізгі әдебиеттер

Кіріспе

Электр аккумуляторы - электр энергиясын жинап (химиялық энергияға айналдыру арқылы), қажет болғанда сыртқы тізбекке бере алатын химиялық ток көзі. Электр аккумуляторы ішінде электролит (қышқыл не сілті) және электродтары бар изоляциялық материалдан (эбонит, шыны, пластмасса) жасалған ыдыстан тұрады. Электродтарын сыртқы тізбекке қосқанда, онда химиялық энергияны электр энергиясына айналдыратын химиялық процесс жүреді. Тізбектен электр тогы өтіп, аккумулятор разрядталады. Разрядталған аккумуляторды басқа тұрақты ток көзіне қосып зарядтайды. Бұл жолы керісінше электр энергиясын химиялық энергияға түрлендіретін химиялық процесс жүреді. Сыртқы тізбекке берілетін электр мөлшері (А·сағ) аккумулятордың сыйымдылығы, ал аккумулятордың 1 кг салмағы не 1 дм3 көлемінен алынатын энергия мөлшері (Вт·сағ) оның салмақтық немесе көлемдік меншікті энергиясы деп аталады. Электр аккумуляторы сыйымдылығымен және энергия қайтымдылығымен (немесе пайдалы әсер коэффициентімен), сондай-ақ зарядтау және разрядтау кезіндегі токтың орташа кернеуімен (В) де сипатталады. Сыйымдылық қайтымдылығы деп разрядтық А·сағ-тың зарядтау кезінде алынған А·сағ-қа қатынасын, энергия қайтымдылығы деп разрядтық энергия мөлшерінің зарядтау кезінде жиналған энергияға қатынасын айтады.

Электр аккумуляторы стационарлы және тасымал болып бөлінеді. Стационарлы аккумулятор электр, радио, телефон және телеграф стационарларында тұрақты ток көзі ретінде, тасымал аккумуляторы көшпелі қондырғыларда (көшпелі радиоаппаратураларда, автомобильде, самолетте, электрокарда т. б. ) қолданылады. Электр аккумуляторы электролит түріне қарай қышқылды және сілтілі болып бөлінеді. Кең тарағаны - қорғасынды-қышқылды электр аккумуляторлары (негізінен стационар қондырғыларда) . Оларда электролит ретінде тығыздығы 1, 18-1, 29 г/см3 күкріт қышқылының (H2SO4) ерітіндісі, ал оң электрод ретінде қорғасынның қос тотығы (PbO2), теріс электрод ретінде металдық қорғасын (Pb) пайдаланылады. Қышқылды аккумулятор разрядталғанда, мынадай химиялық процесс жүреді:

PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O .

Соның нәтижесінде аккумулятор кернеуі мен электролит тығыздығы кемиді. Аккумулятордың разрядтау кезіндегі орташа кернеуі 1, 98 В , ал зарядтық кернеуі 2, 4 В.

Тасымал электр аккумуляторы ретінде көбінесе сілтілі аккумулятор пайдаланылады. Қышқылды аккумуляторларға қарағанда оның механикалық беріктігі жоғары, жұмыс үстінде зиянды газ бөлмейді, пайдалануға ыңғайлы. Сілтілі аккумуляторларға темірлі-никельді және кадмийлі-никельді электр аккумуляторларды қолданады.

Оларда электролит ретінде тығыздығы 1, 20 г/см3 ащы калийдің судағы ерітіндісі (калий сілтісі), оң электрод ретінде графит араласқан никель тотықтары, теріс электрод ретінде темір ұнтақтары немесе темір араласқан металдық кадмий пайдаланылады. Темірлі-никельді аккумуляторлардың орташа зарядтық кернеуі 1, 74 В, ал кадмийлі-никельді аккумуляторларда - 1, 65 В. Самолеттерде күмісті-мырышты және күмісті-кадмийлі сілтілі электр аккумуляторлар кеңінен қолданылады. Олардың меншікті энергиясы басқа аккумуляторларға қарағанда молырақ, герметизацияланған жабық ыдыстарда, температурасы және қысымы төмен биіктік жағдайында жұмыс істей береді. Бірақ олар қорғасынды-қышқылды электр аккумуляторларына қарағанда 4-10 есе қымбатқа түседі. Электр аккумуляторлар басқа да өндірістің көптеген салаларында қолданылады. Қуатты және жоғары кернеулі тұрақты ток көздерін жасау үшін электр аккумуляторларынан батареялар құрастырылады. Электр аккумуляторларын жасауда бірінші тәжірибені 19 ғасырдың бас кезінде В. В. Петров және И. Риттер жүргізді. Аккумуляторлардың конструкциясын жетілдіріп, оның қасиеттерін зерттеуде орыс ғалымдары Э. Х. Ленц, Д. А. Лачинов, Е. П. Тверитинов, Н. Н. Бенардос, П. Н. Яблочков, М. П. Авенариус, ағылшын физигі У. Гров, француз Р. Планте т. б. ғалымдар үлкен үлес қосты. Сілтілі аккумуляторларды 1900 жылы Т. А. Эдисон ойлап тапты.

Аккумулятор түрлері

Электр аккумуляторы - электр энергиясын жинап (химиялық энергияға айналдыру арқылы), қажет болғанда сыртқы тізбекке бере алатын химиялық ток көзі. Ол ішінде электролит (қышқыл не сілті) және электродтары бар оқшаулағыш материалдан (эбонит, шыны, пластмасса) жасалған ыдыстан тұрады. Электр аккумуляторы тұрғылықты және тасымалды болып бөлінеді.

Тұрғылықты аккумулятор электр, радио, телефон және телеграф стансасында тұрақты ток көзі ретінде, тасымал аккумулятор көшпелі қондырғыларда (көшпелі радиоаппаратураларда, автомобильдерде, ұшақтарда, электркарларда т. б. ) қолданылады.

Газды аккумулятор - қысымдағы газ энергияны сіңіріп сақтайтын аккумулятор.

Инерциялы аккумулятор - энергиясы айналымдагы серппеде сіңіріп сақталатын механикалық аккумулятор.

Қышқылды аккумулятор - қышқыл электролит құйылған аккумулятор.

Механикалық аккумулятор - энергияны механикалық тұрмен (мысалы, көтерілген жүк, қысылған серіппе, aйнaлымдағы серпер) сіңіріп сақтайтын қондырғы. [2]

Гидравликалық аккумулятор гидравликалық қондырғылардағы сұйық заттың шығыны мен қысымын реттеп отыруға арналады. Құрылымы цилиндр мен плунжерден тұрады. Ол сорғылардан (компрессорлардан) келетін артық сұйық затты (газды) өз қысымымен жинап, шығын көбейгенде оны жұмыс машиналарына беріп отырады. Мұндай аккумулятор гидравликалық және пневматикалық қондырғылардағы сұйық заттың қысымы мен шығынын реттеп отыруға пайдаланылады.

Пневматикалық аккумулятор пневматикалық қондырғылардағы ауа шығыны мен қысымын реттеу мақсатында сығылған ауа энергиясын жинауға арналады. Ол ауа құбырына жалғанған резервуардан тұрады. Артық ауа резервуарда жиналады да, шығын көбейгенде ауа таратқыш жүйеге беріліп отырылады. Пневматикалық аккумулятор ірі пневматикалық желілерде, жел электр станцияларында т. б. қолданылады.

Бу аккумуляторымен көбінесе пайдаланылған буды жинау үшін қуаты аз бу қозғалтқыштары жабдықталады. Одан бу әр түрлі технологиялық мақсаттарға (мысалы: кептіру камералары), сондай-ақ сантехника қондырғылар қажетіне жұмсалады.

Жылу аккумуляторы жылу қондырғыларында жылу жинауға арналған. Олар айнымалы қысымды және тұрақты қысымды болып бөлінеді. Көбінесе бу-сулы аккумулятор деп аталатын айнымалы қысымды жылу аккумуляторы қолданылады. Онымен бу шығыны тұтынуға байланысты күрт өзгеріп отыратын кішігірім және орташа қуатты жылу электр станциялары жабдықталады. Тұтыну кеміген кезде бу қазанынан жылу аккумуляторына жіберілген артық бу ондағы суға өзінің жылуын береді. Бу шығыны көбейгенде, жылу жүйесіндегі бу қысымының төмендеуі салдарынан қызған су буға айналады. Соның негізінде тұтынушылар буды жалғыз бу қазанынан емес, жылу аккумуляторынан да алады. Тұрақты қысымды жылу аккумуляторы резервуарындағы суды тікелей бу қазанының өзінде де және артылған бумен де қыздыра алады. Жылу аккумуляторы қазандағы бу қысымынан төмен қысымды бумен де жұмыс істей береді. Жылу аккумуляторы жылу қондырғыларының пайдалы әсер коэффициентін көбейтеді, өндіріс цехтарын бумен үзіліссіз бірқалыпты қамтамасыз етеді, ондағы еңбек өнімділігін арттыруға жағдай жасайды.

Инерциялық аккумулятор қызметін айналып тұратын маховик атқарады Маховик салмағы мен оның айналу жылдамдығы неғұрлым көп болса, онда жиналатын энергия мөлшері де соғұрлым мол келеді. Инерциялық аккумулятор жел электр станцияларында генератордың, сондай-ақ штамптау станогы, механикалық балға, поршеньді сорғы тағы басқа жұмыс қалпын тұрақтандыру мақсатында қолданылады.

Қорғасынды аккумулятор - қорғасын қалақшаларынан тұратын аккумулятор, арасы қорғасын оксидімен таятырылады.

Сілтілік аккумулятор - электролит ретінде сілті ерітіндісі қолданылатын аккумулятор.

Қазақстанда 1970 жылдан Талдықорған қаласында сілтілі және қорғасынды аккумулятор шығарылып келеді. 1975-1985 жылдары Талдықорған аккумулятор зауыты қайта жабдықталды. Бүгінде аккумуляторлар зауытта жартылай автоматты желімен құрастырылады.

Похожее изображение

Қышқылдық аккумуляторлар пластиналардан, пластина блогтарынан, электролиттерден және бактардан тұрады.

Пластина - қорғасыннан жасалынған торлар. Ол торларға активті заттар жабылған, оң пластиналардың активті заты ол - қоңыр түсті қорғасынның қос тотығы. Ал теріс пластиналардың активті заты ақшыл сұр түсті кеуекті қорғасыннан тұрады. Жұмыс істеу кезінде ол активті заттарға сіңіп тұрады.

Қышқылдық аккумуляторлардың оң және теріс пластиналары барсетка деп аталатын қыстырма арқылы өзара параллельді жалғанады.

Оң пластиналардың торын теріс платиналардың ортасына орналастырады. Олардың арасына қысқа тұйықталу болмау үшін изолятор орналастырады, оны сепараторлар деп атайды. Оларды кеуекті эбонидтен, пластмассалардан және басқа заттардан жасайды. Қышқылдық электрлік аккумуляторларда электролит ретінде күкірт қышқылының дистелденген судағы екртіндіс іпайдаланылады. Электролиттің негізгі сипаттамасы, бұл оның тығыздығы. Қышқылдық электрлік аккумуляторларда электролиттің тығыздығы 1, 2 ден 1, 3 - ке гр/см3 аралықта болады. Қышқылдық электрлік аккумуляторлар разрядталғанда оң пластиналардағы қорғасынның қос тотығы күкірт қышқылды қорғасынға айналып қалпына келеді. Ал таза кеуекті қорғасынның теріс пластиналары күкірт қышқылды қорғасынға айналады. Бұл реакция барысында күкірт қышқылы шығынданады және су пайда болады. Сол себепті электролиттің тығыздығы азаяды. Қышқылды электрлік аккумуляторлар зарядталу барысында кері процесс жүреді. Оң пластиналардың күкірт қышқылды қорғасыны оның қос тотығына тотыға алады. Ал теріс пластиналардың күкірт қышқылды пластиналары таза қорғасынға айналып қалпына келеді. Мұндағы жүретін электро - химиялық реакцияның түрі мынадай:

PbO2 + 2H2SO4 +Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4

(аккумулятор зарядталуы) (аккумулятор разрядталуы)

Қышқылды электрлік аккумуляторлардың орташа жұмыс істеу кернеуі 2 В. Зарядталу кернеуі 1, 2 ден 2, 7 - 2, 8 - ге дейін көтеріледі. Аккумуляторды зарядталу құрылғысынан ажыратқанда кернеу 2, 2 В дейін төмендейді. Разрядталу кезінде кернеу 1, 7 В - қа дейін төмендейді. 1, 7 В разрядталудың соңы болып табылады. Ары қарай разрядталу аккумулятор пластиналарының істен шығуына алып келеді. Қышқылды элекрлік аккумуляторлардың қайтымдылығы сыйымдылық бойынша ηс = 80 - 90%. Ал энергиялық қайтымдылығы ηw = 70 - 80%. Сонымен қатар қышқылдық электрлік аккумуляторлардың өздігінен разрядталу процессі жүреді. Оның шамасы тәулігіне 1 - 1, 5%. Қорғасын аккумуляторлары тор тәрізді етіп жасалған екі қорғасын пластинкадан тұрады. Бұл пластинкалардың торларының тесіктеріне қорғасын (ІІ) оксиді (PbO) толтырылған. Осындай пластинкалар тік бұрыштар қорапқа құйылған 25-30%, тығыздығы 1, 18-1, 20 г/см3 болатын күкірт қышқылының ерітіндісіне батырылады. Пластинкалардағы қорғасын оксидінің күкірт қышқылымен әрекеттесуі нәтижесінде екі пластинканың беті ерімейтін қорғасын (ІІ) сульфатымен қапталады:

PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O

Енді аккумулятор электр энергиясын химиялық энергияға айналдыру үшін оны зарядтау керек. Ол аккумулятордың бір пластинкасын тұрақты ток көзінің теріс, ал екінші пластинкасын оң полюсімен жалғайды. Осының нәтижесінде электролиз, яғни сыртқы тұрақты ток көзінің әсерінен электродтарда тотығу-тотықсыздану реакциясы жүріп электр энергиясы

химиялық энергияға айналады. Бұл процесті қорғасын аккумуляторының зарядталуы дейді және бұл кезде электродтарда мынадай тотығу-тотықсыздану реакциялары жүреді.

Катодта: Pb2 + SO4 + 2е = Pbо + SO42-

Анодта: Pb2 + SO4 - 2е + 2Н2О = Pb4 + О2 + 4Н+ + SO42-

Жиынтық теңдеуі: 2Pb2 + SO4 + 2Н2О = Pbо + Pb4 + О2 + 4Н+ + SO42-

Осы зарядталған аккумулятордың теріс және оң электродтарын өткізгішпен қосқанда электрондар теріс электродтан оң электродқа қарай жылжып химиялық энергия электр энергиясына айналады да сыртқы тізбек бойында электр тогы пайда болады. Мұны аккумулятордың зарядсыздануы дейді және бұл кезде электродтарда мынадай процестер жүреді:

Теріс электродта Pbо - 2е + SO42- = Pb2 + SO4

Оң электродта Pb4 + О2 + 2е + 4Н+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O

Жиынтық теңдеуі Pbо + Pb4 + О2 + 4Н+ + SO42- = 2Pb2 + SO4 + 2H2O

Құрылысы, жұмыс істеу технологиясы және ақаулары

Қарапайым қорғасын аккумулятор электролит құйылған ( тазартылған судағы күкірт қышқылының ерітіндісі) пластмассадан жасалған банкадан және екі қорғасын пластинадан тұрады. Электролиттегі пластиналардың беті күкірт қышқылды қорғасынмен басқаша айтқанда қорғасын сульфатымен жалатылған.

Похожее изображение

Аккумулятор жұмыс істеу үшін міндетті түрде зарядтау, яғни ол арқылы электр тогын өткізу керек. Тысқары көзден аккумулятор арқылы электр тогы өткен кезде химиялық реакцияның нәтижесінде, пластинада қорғасынның асқын тотығы, ток көзінің теріс полюсімен жалғастырылған пластинада борпылдақ кеуекті қорғасын пайда болады. Сонымен бірге электролитте оның тығыздығын арттыратын күкірт қышқылы бөлінеді. Пластиналарға қосылған шам зарядталғаннан кейін жанады. Олай болса, зарядталған кезде аккумуляторға жинақталған химиялық энергия, разрядталу кезінде электр энергиясына айналады. Аккумулятор пластиналары белсенді массамен - ұнтақ қорғасынмен толтырылған, темір тор түрінде жасалынады. Энергия қорын арттыру үшін жұп плстина санын көбейтеді. Токтың тұрақты күшімен белгілі бір түпкі кеонеуге дейін үздіксіз разрядталу кезінде, зарядталған аккумулятор толық беретін электр мөлшерін аккумулятор сыйымдылығы деп атайды. Аккумулятор сыйымдылығы ампер - сағатпен өлшенеді. Аккумулятор батареясы ішкі жағынан бөгеттермен бөлінген бактан тұрады. Әрбір бөлікке ( банкада ) бір аккумулятор орналастырылады. Бакты қышқылға төзімді пластмассадан немесе эбониттен жасайды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.