Аккумулятор батареясының құрастырылуы

Сабақтың тақырыбы: Аккумулятор батереясы, тапсырма түрлері.
Топтар
Аэл 9-191

Сабақ өтетін күн
02.12.2020

САБАҚ БАРЫСЫ
І Ұйымдастыру бөлімі:
А) <<Топтық>> ашылған чатқа кіру;
Б) Чатқа оқытушы өзінің пәнін кесте бойынша жариялау;
В) Оқушылардың чатқа қосылғанын тексеру, қадағалау;
Г) Өтетін сабақтың тақырыбын чатқа жазу;
ІІ Үй тапсырмасын тексеру
А) Өткен тақырып бойынша үй тапсырмасын сұрау;
Б) Орындалған үй тапсырмаларын чат арқылы электронды қабылдау
В) Студенттерге үй тапсырмасынан сұрақтар қою;
Электротехника дегеніміз не?
Электр энергиясын қолданудың неше бағыты бар?
Электротехникалық құрылғыларындағы процестерді сипаттауға қолданылатын модельдер қандай?
Электротехника білімін қолданатын ғылым мен техника салалары қандай?
Г) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
ІІІ Жаңа оқу материалын баяндау (Электронды түрде: мәтін, сурет, видео)
Аккумулятор батереясы, тапсырма түрлері.
Аккумулятор батареясының құрастырылуы. Аккумулятор батареясы 1 пластмасса тұрқысына ие (3.2, а суреті), ол жеке аккумуляторларды сипаттайтын алты бөлікке аралықтармен ажыратылған. Үстіңгі жақтан аккумуляторлар 2 жалпы пластмассақақпағымен жабылған, ол байланыс-жылулық дәнекерлеу электролитті құюға және батареяның екі полюстік өткізгіштерінің өтуіне (оң және теріс) арналған саңылаулар бар. Әрбір аккумулятор кезекара 9 оңды және 10 теріс электродтарының сәйкесінше екі жартылай блоктарынан тұрады. Электродтар белсенді салмақпен толтырылған тор (каркас) болып келеді. тор қорғасын қоспасынан құйылады, оған сүрме, кальций және оның құйылмалы сапасы мен төзімділігін арттыратын басқа да элементтер қосылады. Электродтардың торлары су ерітіндісінде даярланған белсенді салмақтың күкірт қышқылымен толтырылады, ол оң электродтарында қорғасын қышқылының қоспаларынан (қорғасын жосасы Pb3O4 және қорғасын тотығы PbO), ал теріс электродтарында қорғасын ұнтағының қоспасынан және қорғасын қышқылынан (қорғасын тотығы PbO) тұрады. Кептірілгеннен кейін, белсенді салмақ қатаяды және электродтардың торларында нық бекітіледі. Одан кейін электродтардың зауыттық қалпына келтірілуі іске асырылады - оларды электролитке орналастырады және электр тоғымен қуаттайды. Нәтижесінде электродтардың белсенді салмағы: қуатталған оң электродтарында ол негізінен қорғасынның қос тотығынан (PbO2) (85...90%) ал теріс электродтарда - кеуекті қорғасыннан Pb (80.90%) тұрады. Сонымен қатар, белсенді салмақ қалыпқа келтірілгеннен кейін кеуекті құрылымына ие болады. Ол өз кезегінде электролиті бар аккумулятор батареясындағы электродтар байланысының ауданын көп есе арттырады және сәйкесінше, оның сыйымдылығын арттыра түседі.

3.1 сурет. Аккумулятордың әрекет ету қағидасы: а -- қуат; б -- тоқтан айрылу; в -- оң және теріс электродтарының жартылай блоктары; 1 -- теріс электродтардың жартылай блоктарын өткізу; 2 -- теріс электродтардың жартылай блоктары; 3 -- оң электродтардың жартылай боктарын өткізу; 4 -- оң электродтардың жартылай блоктары; 5 -- сепараторлар

3.2 сурет. Аккумулятор батареясы: а -- жабдық; б -- батарея күйі индикаторының жұмыс сызбасы; 1 -- батарея тұрқысы; 2 -- батарея қақпағы; 3 және5 -- оң және теріс сәйкесінше полюстік өткізгіштер; 4 -- элементаралық байланыс (борн); 6 -- тығын; 7 -- электролит деңгейін тексеруге арналған индикатор (тубус); 8 -- сепаратор; 9 және10 -- оң және теріс сәйкесінше электродтар; 11 -- жартылай блок электродтарының жалғастырғышы (көпір); 12 -- автомобильде батареяны бекітуге арналған дөңес; 13 -- батареяны бекіту кронштейні; 14 -- бұранда; 15 -- қалтқы шары; 16 -- индикатор тұрқысы; 17 -- батарея қақпағындағы тетік; А -- батарея қуатталған (қуатталуы 65 % аса) -- тетіктің жасыл түсі; Б -- батарея қуаты таусылды (қуатталуы 65 % кем) -- тетіктіңқара (қоңыр) түсі; В -- электролиттің кеміген деңгейі - тетіктің ақ (сұр) түсі.

Белсенді салмақ байланыстырушы каркасының атқарымынан басқа электродтардың торлары тоқты бұру атқарымын да орындайды. Ол бойынша электродтардың белсенді салмағының химиялық реакциялары үдерісінде өндірілетін тоқ батареяның полюстік өткізгіштеріне беріледі. Жартылай блоктардың электродтар торлары дәнекерлеу көмегімен 11 қорғасын жалғастырғыштарымен (көпір) жалғанған. Жартылай блоктардың жалғастырғыштарына 4 қорғасын элементтер аралық жалғастырғыштар (борндар) дәнекерленеді. Олар көршілес аккумулятор батареяларының жартылай блоктарын өзара біріктереді. Шеткі аккумуляторлар жартылай блоктарының жалғастырғыштарына батареяның 3 және 5 қорғасын полюстік өткізгіштері дәнекерленеді. Аккумулутяор жартылай блоктарындағы электродтардың саны бірдей немесе бір бірлік мөлшерінде айрықша болуы мүмкін.
Полярлығы әртүрлі болып келетін электродтардың тұйықталуының алдын-алу үшін олардың арасында шағын кеуекті пластмассадан жасалған 8 сепараторлары орнатылады. Заманауи, қызмет көрсетілмейтін деп таныталын аккумулятор батареяларында сепараторлар жіңішке пластмассалық шағын кеуекті материалдан конверт түрінде дайындалады. Ол электродтардың өзара қысқа тұйықталуына жол бермейді. Ал кішігірім қалыңдығы және сепараторлардың ауқымды кеуекті болуы олардың бойымен электролиттің өтуін оңтайландырады. Батареяның ішкі кедергісін кемітеді және аса күшті қуатсыздандыру тоғын алуды қамтамасыз етіп отырады. Сонымен қатар, ол үлестірмелі белсенді салмақ пластинасының қысқа тұйықталуына жол бермейді. Ол пластиналардың блоктарын төменге, яғни, бактың тікелей түбіне орнатуға және батареяның тура сол биіктігіндегі электролиттің оның электродтарынан көлемін аса ұлғайтуға мүмкіндік береді. Осының көмегімен автокөлікті қолдану кезінде дистилденген суды құя түсудің кезеңділігі де ұлғаяды (жылына 1- 2 реттен көп емес). Электролиттің деңгейін тексеру оңтайлығы үшін әрбір аккумуляторда құйғыш саңылауларының астында 7 түтікшелі индикаторлар (тубустар) бар. Индикатордың төменгі қимасы электролиттің ең үлкен деңгейіне сәйкес келетін электродтар деңгейінен қажет етілген биіктікте орнатылған. Электролиттің деңгейі акумулятор ішінде тубустың саңылауына жеткенде, дистилденген суды құя түсу кезінде (электролиттің ең үлкен деңгейінде) оның ішінде құйғыш саңылау арқылы айқын көрінетін меникс (эллипс) түзіледі. Аккумулятор батареясының тұрқысында <> және <> белгілері болуы мүмкін. Олар арасында электролиттің деңгейі орналасуы керек.
Сонымен қатар, күңгірт пластмассалық көптеген отандық және шетел аккумулятор батареяларының өткізгіштері конус нысанына ие. Ол қолданыс кезінде клеммалардың тозуында олардың сымдармен сенімді жалғасуын қамтамасыз етеді және стандарттық өлшемді болып келеді. Батареяның оң өткізгіші диаметрі бойынша теріс өткізгішісінен үлкен, ол өз кезегінде автокөлікке батареяны орнату кезіндегі полярлықтың бұзылып кету ықтималдығын жоққа шығарады. Батареяның үстіңгі бетінде 6 тығындарымен жабылатын батареяның әрбір аккумуляторына электролитті құюға, сонымен қатар, оның деңгейі мен тығыздығын бақылауға арналған саңылаулар орналасқан. 6 тығындарында газдарды шығаруға арналған желдеткіш саңылаулары бар, ол газдар батареяның жұмыс үдерісінде қалыптасады. Жаңа құйылмаған батареяларында желдеткіш саңылаулары арнайы тұмшаланған күшейткіштермен жабылған. Олар батареяға электролитті құю кезінде жойылады. Қыс кезінде аккумулятр батареясын қолданғанда электролиттің мұздатылып кетуінің алдын-алу үшін оның тығыздығы қолданыстың климаттық талаптарына сай қарастырылады (3.1 кесте). Қажет етілген тығыздығы бар электролитті дайындау үшін тығыздығы 1,83 г/см3 болатын аккумуляторлық күкірт қышқылы немесе тығыздығы 1,40 г/см3 болатын шоғырландырылған электролит қолданылады, олар анықталған пропорцияларында дистилденген сумен араластырылады.
Қазіргі кезде көптеген шетел өндірушілері толықтай қызмет көрсетілмейтін аккумулятор батареяларын шығаруда. Электродтардың қорғасын - кальций тоқ бұрғыштарын қолданудың және басқа да құрастырушылық қасиеттерінің арқасында қоюландырылған (гель тәрізді) электролиттерді қолдану батареяға қызмет етудің бүкіл мерзімі ішінде суды құйып отыруда талап етпейді және сондықтан да құйғыш саңылауларынсыз тұмшаланған тұрқысына ие болып келеді. Бірақ та осындай батареяларды қолдану дәлдігі +- 0,1В болып келетін генератор қуаттау тоғының кернеуін реттеудің жоғарғы тұрақтылығын қарастырады және қуаттау талаптары бұзылған кезде істен тез арада шығады. Ол отандық автокөліктерде олардың қолдануын шектейді.
Аккумуляторлық батареялардың кейбір құрастырылымдарында аккумуляторлардың біреуінде орналастырылатын батарея күшінің индикаторы қолданылады. Индикатор түтікшелі тұрқысынан (3.2, б суреті) және оған орналастырылған 15 жасыл қалтқы шарынан және батарея қақпағында орнатылған 17 тетік терезесінен құрастырылған. Аккумулятордағы электролиттің тығыздығы оның қуатталуының 65 % асатын деңгейіне сәйкес аса жоғары болғанда 15 жасыл қалтқы шары қалқып шығады және 17 тетігі жасыл түске боялады (3.2, б, А суретін қараңыз). Батарея тоғынан айырылғанда және аккумулятрдың қуатталу дәрежесі 65 % кем болғанда және де ондағы электролиттің тығыздығы сәйкесінше төмендеген кезде қалтқу шары индикатор тұрқысының түбіне түседі және 17 тетік қара (қоңыр) түске боялады (3.2, б, Б суретін қараңыз). Осы жағдайда батареяның тоқтан айырылу себебін айқындап оны жою шарт. Ал тоқтан айрылған батареяны қуаттандыру құрылғысының көмегімен қуаттау тиіс. Аккумулятордағы электролиттің деңгейі рұқсат етілген шамасынан төмен болған кезде, 17 тетік ақ түске ие болады (32, б, суретін қараңыз), ол дистилденген суды құя түсу жолымен электролиттің қажетті деңгейін қалыпқа келтіру қажеттілігі туралы куәландырады. Қызмет көрсетілмейтін құйғыш саңылауларынсыз батареясындағы индикатордың ақ түсі оны алмастыру қажеттілігін білдіреді.

Аккумулятор батареясы қызметі мен қуатталу деңгейі.
Аккумулятор батареясы қуатталу деңгейі электролиттің тығыздығына да әсер етеді. Батареяны қуаттау кезінде электролиттің тығыздығы артады және батареяның сыйымдылығы оның толық қуатталуы кезіндегі ең үлкен мәндеріне жете отырып, ұлғаяды. Батареяның тоқтан айырылу тәртібі тоқтан айырылу күшімен және оның кідірмелігімен анықталады. Тоқтан айырылу ұлғайған сайын, аккумулятор батареясының сыйымдылығы кемиді. Мысалы, егер 6 СТ-55А батареясының сыйымдылығы электролиттің температурасы 25 °С болғанда оны 2,75 А тоғымен тоқтан айырған кезде С = 55 А - с (атаулы сыйымдылық) құраса, 250 А (4,6 С20) тоғымен тоқтан айыру кезінде сыйымдылығы екі реттен артық кемиді және 22АС (шашамен С2040 %) құрайтын болады. Кідірмелі тоқтан айыру кезінде аккумулятор батареясымен берілетін сыйымдылық Үзілмелі тоқтан айыру кезіндегі сыйымдылығынан аса үлкен, оны тоқтан айыру мөлшері аса жоғары болғанда, тоқтан айырудың стартерлік тәртібінде есепке алған аса маңызды (шамамен 2-5 С20). Аккумулятор батареяларының маңызды техникалық сипаттамаларына батареяның электр қозғаушы күші (ЭҚК) және оның кернеуі де жатқызылады. Батареяның ЭҚК - жүктемесіз оның полюстік өткізгіштеріндегі потенциалдарының айырмасы болып табылады (ашық сыртқы тізбегінде). Берілген сипаттама батареяның қуатталу дәрежесімен өзара байланысқан, оның көлемі және де электролиттің тығыздығы бойынша батареяның күйін және де оны қуаттау қажеттілігін бақылауға болады. Батареяның кернеуі - қуаттау және тоқтан айыру үдерістеріндегі оның полюстік өткізгіштеріндегі потенциалдарының айырмасы (сыртқы тізбекте тоқ болған кезде). Берілген сипаттама батареяның іске қосу қасиеттерін бағалауда қолданылады. Аккумулятор батареясының іске қосу қасиеттерін бағалау үшін қозғалтқышты қосу кезінде электролиттің температурасы -18 °С болғанда өлшенетін стартерлік тоқтан айырудың келесідей негізгі сипаттамаларын қолданады: стартерлік тоқтан айыру тоғы (суық айналым тоғы), А (батареяда өндірушімен көрсетіледі); стартерлік тоқтан айырылудың басындағы кернеу, В (батареяда көрсетілген стартерлік тоқтан айырылу кезіндегі 10-ы секунданың соңында өлшенеді, 7,5 В кем болмауы шарт); стартерлік тоқтан айырылудың ұзақтығы, с (батареяда көрсетілгеннен 0,6 тең болатын стартерлік тоқтан айырылу кезінде өлшенеді. Батареядағы соңғы кернеуге дейін 6В; кем дегенде 150 с болуы тиіс). Аккумулятор батареясының өз бетінше тоқтан айырылуы оның аса маңызды қасиеті болып келеді. Оны батареяның дұрыс қолданысы және оның қызмет ету мерзімін ұзарту үшін есепке алу қажет. Өз бетінше тоқтан айырылу - аккумулятор батареясынан тұтынушылары сөндірілген кезде оның сыйымдылығының өзбетінше кемуі болып табылады, яғни, оның әрекетсіздігінде. Батареяның өз бетінше тоқтан айырылу жылдамдығына электролиттің температурасы мен тығыздығы, электролит пен оған құйылатын судың құрамында қоспалардың болмауы, аккумулятор батареясының сыртындағы ластануы, сонымен қатар оны қолдану мерзімі әсер етеді. Электролиттің тығыздығы мен оның температурасы ұлғайған кезде батареяның өз бетінше тоқтан айырылу жылдамдығы артады, әсіресе оның қызмет ету мерзімін қарқынды арттыра отырып. Теріс температура кезінде аккумулятор батареясының өз бетінше тоқтан айырылуы кемиді, сол себепті төменгі температура кезінде (-30 °С дейін) оларды қуатталған күйнде сақтау керек Отандық аккумулятор батареяларының таңбалануы. Отандық аккумулятор батареяларының таңбалануы келесідей тәртіпте орналасқан әріп пен сандардан тұрады:
В) Студенттердің тапсырма жауаптары бойынша баға қою.
Сұрақтар мен тапсырмалар
Аккумулятор батареясының құрастырылуы қалай?
Аккумулятор батареясы қызметі?
Аккумулятор батареясы қуатталу деңгейі қандай?
В) Студенттердің тапсырма жауаптары бойынша баға қою.
V. Үй тапсырмасын беру
Үй тапсырмасы
Жаңа сабақты оқып, пысықтау.
Сұрақтар мен тапсырмаларға жазбаша және электронды түрде жауап беру.