Аккумуляторы

В настоящее время значительно возросло число различных устройств, предусматривающих
 использование встроенных систем энергообеспечения. Чтобы удовлетворить разнообразным
 требованиям, предъявляемым к этим системам, фирмы-изготовители разработали ряд вариантов каждого типа источников энергии. На протяжении многих лет были созданы конструкции батарей, обладающих такими
 преимуществами, как способность к многократной перезарядке, возможность длительного
 предэксплуатационного хранения, возможность дистанционного приведения в рабочее состояние,
 минимальные изменения напряжения при изменении величины нагрузочного тока, сохранение
 

работоспособности в экстремальных температурных условиях. Однако все эти характеристики
 нельзя обеспечить в какой-либо одной конструкции батареи, некоторые из них несовместимы и
 частью преимуществ приходится жертвовать ради других.

Скачать книгу бесплатно!

0  

...подождите пожалуйста, добавляется отзыв...


--------------- page: ; remove-txt -----------

--------------- page: 1 -----------
ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЕ
МАЛОГАБАРИТНЫЕ
АККУМУЛЯТОРЫ
В настоящее время значительно возросло число различных устройств, предусматривающих

использование встроенных систем энергообеспечения. Чтобы удовлетворить разнообразным

требованиям, предъявляемым к этим системам, фирмы-изготовители разработали ряд вариантов
каждого типа источников энергии.
На протяжении многих лет были созданы конструкции батарей, обладающих такими

преимуществами, как способность к многократной перезарядке, возможность длительного

предэксплуатационного хранения, возможность дистанционного приведения в рабочее состояние,

минимальные изменения напряжения при изменении величины нагрузочного тока, сохранение

работоспособности в экстремальных температурных условиях. Однако все эти характеристики

нельзя обеспечить в какой-либо одной конструкции батареи, некоторые из них несовместимы и

частью преимуществ приходится жертвовать ради других. Поэтому для достижения оптимального

сочетания технических характеристик автономного устройства необходимо направлять

конструирование системы его энергопитания по пути удовлетворения требований к устройству в
критических ситуациях.
К пяти основным типам перезаряжаемых источников тока относятся: свинцовые (кислотные),

никель-кадмиевые, серебряно-цинковые, серебряно-кадмиевые и никель-цинковые аккумуляторы..
1.1.
Среди перечисленных выше пяти типов наиболее широкое применение нашли свинцовые

(кислотные) аккумуляторы, главным образом на автомобилях и мотоциклах. Их преимущества

заключаются в дешевизне, высоком напряжении на элемент и большом сроке службы. К
недостаткам относятся:
--------------- page: 2 -----------
14
Глава 1
сравнительно большой вес, ухудшение эксилхатационных

характеристик при понижении температуры и невозможность

длительного хранения в разряженном состоянии без ущерба для

них.
С конца 1950-х гг. появились герметичные аккумуляторы на

основе пары свинец — двуокись свинца, и хотя они выпускаются

не в таких же количествах, как негерметичные аккумуляторы,

область их применения постоянно расширяется. Эти

аккумуляторы выпускают как европейские фирмы (например,

Accumulatorenfabrik Sonnenshein, ФРГ; Crompton Parkinson,

Великобритания), так и заокеанские (например, General

Electric, США).
1.2.
Никель-кадмиевые источники тока отличаются высокой

механической прочностью и долгим сроком службы. Кроме

того, они обладают отличными характеристиками при низких

температурах и могут иметь герметичную конструкцию. Однако

их стоимость высока как по сравнению со свинцовыми, так и с

никель-цинковыми аккумуляторами, а удельная энергоемкость

(выражаемая в ватт-часах на килограмм массы) ниже, чем у

никель-цинковых аккумуляторов.
Во многих случаях для питания обычной аппаратуры пока

еще выбирают или свинцовый, или никель-кадмиевый

аккумулятор, хотя уже имеются и другие недавно разработанные

источники тока, описываемые ниже.
Каждый из двух названных выше основных типов герметичных аккумуляторов имеет свои преимущества и выбор

между никель-кадмиевыми и свинцовыми аккумуляторами во

многом зависит от конкретного случая использования и

требуемых эксплуатационных характеристик.
Кроме этих двух типов герметичных аккумуляторов существуют и другие, которые из-за своей высокой стоимости

используются не так широко, однако вследствие очень хороших

технических характеристик находят применение в ряде

специальных устройств. Среди этих типов аккумуляторов

можно отметить серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые

аккумуляторы, обычно изготовляемые по лицензии фирмы

Yardney Corporation (США), которые в настоящее время

выпускаются в ряде стран.
1.3.
Работы по созданию серебряно-цинковых аккумуляторов

начались в 1942 г. Эти аккумуляторы обеспечивают разряд

большими токами, более высокое напряжение и имеют в

6 раз большую энергоемкость на единицу веса
15
(130 Вт-ч/кг) и объема по сравнению с никель-цинковыми и

никель-кадмиевыми аккумуляторами (25— 30 Вт-ч/кг).
Вследствие своей способности отдавать большую мощность

(время разряда менее 30 мин) серебряно-цинковые аккумуляторы широко используются в ракетах и на торпедах. Высокая удельная энергии делает их перспективными для использования в электронике, на спутниках и в различной

портативной аппаратуре, где на первый план выступает наличие малого веса, высоких характеристик и низкой стоимости. Эти аккумуляторы обладают высоким к. н. д. и механической прочностью, сохраняют работоспособность в

широком интервале температур и после длительного хранения; следует отметить еще два их замечательных свойства:

они -быстро приводятся в рабочее состояние и могут эксплуатироваться при пониженной температуре до —40°С без

внешнего обогрева. Эти аккумуляторы выпускаются в двух

вариантах: для больших и малых нагрузок. До настоящего

времени применение серебряно-цинковых батарей вследствие

их дороговизны, чувствительности к перезаряду и более короткого циклического срока службы по сравнению с обычными аккумуляторами ограничивалось теми областями, где

основными требованиями являются компактность и малый

вес. Однако уже разработаны серебряно-цинковые аккумуляторы с большим сроком службы, выдерживающие около

400 циклов заряд — разряд в течение 30 мес.
1.4.
Серебряно-кадмиевые аккумуляторы сочетают в себе высокую

энергию и превосходные объемные и весовые удельные

характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов и

большой срок службы, достаточную нечувствительность к

перезаряду и высокие технические показатели в режимах

разряда малыми токами, характерные для никель-кадмиевых

аккумуляторов. Эти аккумуляторы прекрасно работают после

продолжительного хранения как в заряженном, так и в

незаряженном состояниях, отличаются высоким уровнем напряжения и механической прочностью. Их удельная весовая и

объемная энергия в 2—3 раза выше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, кроме того, они лучше сохраняют

заряд. От использования серебряно-кадмиевых аккумуляторных

батарей следует ожидать большей экономии веса и занимаемого объема, а также более продолжительного срока

службы по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторными

батареями, используемыми в настоящее время в качестве

источников тока в большинстве программ по освоению космоса, следующим четырем основным правилам
--------------- page: 3 -----------
16
Наибольшая удельная энергия (выражаемая н Вт-ч/кг)

достигнута в настоящее время в источниках тока серебряноцинковой системы. 15 результате многолетней работы созданы

новые источники тока на основе так называемых пар с высокой

удельной энергией. Удельная энергоемкость многих из этих

систем обнаруживает тенденцию к снижению но мере их

разработки до практического использования. Кроме того,

постоянно сохраняющаяся проблема безопасного использования

уже вызвала серьезные трудности для литиевых систем,

большинство из которых является высокотемпературными

системами по отношению к используемым в них летучим

материалам. Применение серебра в качестве одного компонента

пары безусловно повышает первоначальную стоимость источника

тока (хотя затраты на серебро возместимы посредством его

регенерации после выработки ресурса аккумулятора) по

сравнению с аккумуляторами других существующих систем,

например, свинцовой (кислотной), никель-кадмиевой и т. д. Когда

в качестве ограничивающих факторов выступают объем и вес

источника тока, серебряно-цинковая система продолжает

оставаться очень привлекательной.
В настоящее время другими перспективными металлическими парами являются никель-водородные и никель-цинковые

системы. Они, вероятно, являясь пока аккумуляторами будущего,

станут применяться для выравнивания пиковых нагрузок и в

электромобилях, хотя никель-цинковые аккумуляторы уже сейчас

серийно выпускаются в США фирмами Уагёпеу и Еад1е-Р1спег.
1.5.
По мере разработки новых сепараторов и совершенствования

цинковых электродов никель-цинковые аккумуляторы стали

успешно конкурировать с хорошо известными аккумуляторными

системами. Они обладают большим циклическим сроком службы

и более высокими разрядными (нагрузка — напряжение)

характеристиками, чем аккумуляторы серебряно-цинковой

системы. Удельная энергия на единицу веса и на единицу

объема немного ниже, чем у серебряно-кадмиевой системы.

Незначительные потери емкости (в сроки до 6 мес) сделали

никель-цинковые аккумуляторы прямым конкурентом серебряноцинковой и серебряно-кадмиевой систем. Никель-цинковые

аккумуляторы в герметизированном виде пока еще не

выпускаются.
1.6.
Перезаряжаемые воздушно-кадмиевые и воздушно-цинковые

аккумуляторы в настоящее время находятся лишь в стадии

разработки и не могут(Выпускаться серийно в тече17
17
ние нескольких ближайших лет. Конечно, сухие варианты

таких аккумуляторных батареи можно считать,

перспективными. Теоретическая удел,ьная энергия воздушнокадмиевой системы составляем около 445 Вт *ч/кг.

Используемый кадмиевый анод продемонстрировал хорошую

стабильность и низкий саморазряд и других щелочных

системах. Выло найдено, что оптимальные характеристики

кадмиевого анода достигаются при применении электрода

губчатого типа, полученного из окиси кадмия, небольшого

количества порошка карбонильного никеля и окисей железа пли

титана1" в качестве расширителя, напрессованного на

никелевую решетку. Такой отрицательный электрод при

полном заряде имеет пористость около 60%. В качестве

сепараторов используют перлон, целлофан, полиэтилен и

неорганические материалы. Обычно в качестве электролита

используют примерно 30%-пый раствор едкого кали.

Воздушный катод аналогичен катоду, используемому в

механически
аккумуляторной батарее. Аккумулятор состоит из одного

анода и двух воздушных катодов, соединенных параллельно и

расположенных с двух сторон пластмассовой решетки.

Бифункциональные воздушные электроды используют как при

заряде, так и при разряде. При наилучшем сочетании

материалов аккумуляторы позволили достигнуть более 300

циклов заряд — разряд.
Существует несколько проблем, связанных с работой воз-

душно-кадмиевых аккумуляторных батарей. Одна из них

состоит в потере кадмия при циклировании, однако применение расширителя и воздуха, освобожденного от двуокиси

углерода, значительно снижает остроту этой проблемы.

Изъязвление кадмия составляет другую трудность, которую

можно минимизировать удалением карбоната из элемента,

применением соответствующих сепараторов между анодом и

катодом, а также ограничением избыточного заряда. Нако-:

нец, третья проблема состоит в отравлении воздушного электрода растворимым соединением кадмия (полагают, что это

Cd(OH)-3)'). мигрирующим в воздушный электрод. Добавление цинката или алюмината, как утверждают, снижает воздействие этого эффекта. В этот элемент необходимо периодически доливать воду, которая теряется с водяными парами

через воздушный электрод, что вообще характерно для всех

источников тока с воздушным электродом. Рабочее

напряжение элемента колеблется в пределах 0,70—0,85 В

при изменении тока разряда от значения, численно равного
11
являются ионы НСс. 10л, гидр-пизующиеся -с образованием нерастворимой

гидроокиси пли окиси: НСсЮТ, + Н20 ч=ь Сс1(ОН)2 + ОН~. —Прим. ред.
--------------- page: 4 -----------
18
Глапа I
0,5 номинальной емкости, ли 0.1 этой не.чнчины. В злом интервале скоростей разряда ирамическпе конструкции аккумуляторов производят удельную энергию 80—90 В! ■ ч/кг и

14— 4 Вт-ч/дм3.
1.7. ВОЗДУШНО-ЦИНКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Разработка воздушно-цинковой электрически перезаряжаемой аккумуляторном батареи идет полным ходом. Экспериментальные элементы

этого типа уже обладают

удельной энергией 155—

175 Вт-ч/кг при токе

разряда С/5. Эти значения удельной энергии

приблизительно в 2 раза

больше, чем у существующих перезаряжаемых систем, Однако через несколько циклов заряд—•

разряд возникают внутренние короткие замыкания в результате роста

цинковых дендритов. Эту

трудность в определенной

степени можно преодолеть выбором соответствующего материала сепаратора. Было также найдено, что воздушные электроды, содержащие платину в качестве катализатора и успешно используемые в механически перезаряжаемых воздушноцинковых источниках тока и в электрически перезаряжаемых воздушнокадмиевых аккумуляторах, не обеспечивают приемлемых эксплуатационных характеристик не

только в режиме заряда,

но и в режиме разряда.

Это происходит потому,

что платина, попадающая

результате анодной поляризации воздушного электрода

ри проведении заряда на поверхность цинкового анода.
Рис. 1.1. Сравнение удельных весовых

энергий различных перезаряжаемых аккумуляторных систем.
Серебряно-
цинкобая
Рис. 1.2. Сравнение удельных объемных

энергий различных перезаряжаемых аккумуляторных систем.
Таблица 1.1. Основпые параметры перезаряжаемых батарей
Hi у*-. тр.чжси'Мы^ ма
19
0. ГЧ

«Р '.71
и *
6 43
к 3
К рз
сц а
ю х
ills

11 ? 5 2
о ь t в.
rli£
о О О 'Л

о *- с? к
2
7
** *

£. Я
СО
■i
>> a J
СО is ■
о «
£з|з.а§
И У 5 >. С € ^
о У ии
« w _
2e*S
Ss
Я т I 41
: Z tc

; 5 ^
-5
2 о
* *■*
J2 ^
— сч

о к

о' X
Я 7

- a
О О О '«
С
Л О
о з
05
055
О- cf
«S3
h-
м
I I (й
ч
1
* J. 8
S о 21
с v
a:
* ж 5
: iS Kt y
r £9^ J

ф • «
' ^ J?

>аз



f I

IS— _ 1
о 2- :

" !=■& i

!=s'

It” '

a* 4» ^ •

4» О

Я x CL
« 5 S
aj v ^

a* 0
a
a.
0)
к
2
У о
* s

l| S

si 3
s f
Q, 03
О о*
X
% <a
См p.
О и
х :
О Я
5 "О
О ^
CHI'- О о
mII§
£ * у ^


Ий.
“ W я- р
2s* | £

S8
<3 я 1
--------------- page: 5 -----------
20
Г IrtrtfT 1
деис ruvei к 1к щб пи i i uimi мм m pi и iпрял t шк \i вы и н

ння водоро ы унмитя им i iMiia < шор i »ря i цннка и

снижая p шочу о (мкш и iiiihkoboi<> j кмро i t I ikiim обра

ЗОМ, ДО ГОН) MdMCII I I lltJh I III П>Де I p I фпбо'1 d 11 аДСКР I I IHilil

ВОЗД}ШН1 111 ICKlpI) I l 1Я II|) 11)1 u ИМЯ t ipti I I пуде i необходим

третий Djicivipni
Герметизированные перезаряжаемые никель кадмиевые,

свинцовые, серебряно цинковые, серебряно кадмиевые, никель-цинковые и другие типы источников тока детально обсуждаются в следующих I лавах
В табл 1 1 сравниваются некоторые важные параметры

пяти основных типов перезаряжаемых аккумуляторных систем Некоторые из представленных данных необходимо,

конечно, интерпретировать с осторожностью, особенно в отношении удельной энергии и разрядных характеристик

(рис 1 1 — 1 3)
Как видно из табл 1 2, удельная энергия, приведенная

по данным различных фирм — изготовителей аккумуляторов, \

колеблется в значительных пределах для каждого конкрет- ;

ного типа батарей, особенно это касается новых типов ак- |

кумуляторов, например никель цинковых, серебряно цинко- f

вых и серебряно кадмиевых конструкция которых еще пол- i|

ностью не оптимизирована Кроме конструкции аккумулято- |

ров необходимо учшываи* и некоторые дру| по факторы такие, как размер источника тока, а также то, относязся ли \
IГ If
I
f f
21
// * Ч 1 1 1
пц I I > Данные у л I иной iiiepi им перед 1[1Я же н ныл батарей,

pi h I 1мируем| к р I ( 1НЧНММН фирм пин ишцовшетямк
1
I I II Г Г II
1 ермеигпыя ни
кеЛЬ К 1ДМ11СН in
Срр1бряш> клико

вая
Серебряно кал

миевая
Свннцопая (кис

лотная)
11
1 I 1)|Н1Н
^ iritlll >
I igle Pielur

Чр>1 не m г ) тики
То же

NJ11 с
диск с пресс этекгр

цилиндр е пресс элсктр

цичиндр еч спеч электр

прямоуг е пресс элсктр

прямоуг ео спеч элентр

л.j>уI не источники

(neiiTinnpy< мая N'i/( il)
Iеорня

^ a rd icy

f ag!e Piclu г
Tagle Picher
Другие источники

Tо же
Теория

^ artiney
Yirdne у
1 agle Picller
raglc [-*icfif r
Др\гие источники

To же
Sonnenschein
(герметичная)
Другие источники
ИГ 1 Н!
И ^ 14

— —
}74
-1 t 77
7<J 1 14
29—75
52 126
он тот ь
1 И
до 66
67 134
3 5 -77
24 33
61 00
21—22
61 —62
22
69
27
78
18
37
21
52
26- 37
61 —85
26—44
61 -9П
440

70 120
1Ь0—250
55—209
80 415
(элемент)
55- 262
37- 1 14
(батарея)
220
123
130
80 — b 10
Ь5—220
310

48—75
91 165
(элемент)
18 — 51

{батарея)
40 171
24-73
(эпемент)
24 122
18—44
(батарея)
171
77
21—120
37—250
23—34
51 — 83
22—33
49—83
приводимые данные к одному элементу или батарее элемен

тов, в которых дополнительный вес или объем наружного

корпуса может повапять на расчет удельной энергии Это

видно, например, при сопоставлении удельной энергии сере

бряно цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторов в

Двух фирм шюговителем Различия в значениях этого пара

метра можно объяснить разным физическим содержанием

нредс!авляемой величины, когда удельную энергию рассчи

гываю!, относя се к элементу или к целой батарее Так,

фирма 'laiehuy приводит для разных типов серебряно цпи
--------------- page: 6 -----------
12
Г ниш
КП1ШЧ -i К'ЧОИТПН (11,1 ЧОИПЯ у (С II.Ill'll ЭШфТПИ 70 —

120 15 Г ч/]\[, I! ш И|ЦЛ1Я N.ib, ф[|[1М,| |.«lf4.lt Ph III! Мч.НЫПаСГ

пгачения 55 —209 Вт ч м ii.i jicmuii Д hi «мы рои -ич лих

мечен кж еледич олпл-пь более шпине пмченмя уделыюи

ailCpi ии 37 lit lii ч / к i па б.м: i j > l* н», ыь ык ) чпшваегся

riet дополшпе ш;ны\ koiicip\uiyioiniux j.Rnu'nU№i не прибавляющих Э ick[pu Net mui ov.koi i ;i Icopi i ичеекое шаченпе

удельной jiicpiнм серебряно-цннмжо! о племены (с учетом

веса лишь активных материалов, (ад jJicia ticca корпуса

батареи, сепараторов и выводов) ешмапляс! 440 Вт-ч/кг,

Для удельной энернш в расчете на единицу объема фирма

Yardney приводит значения 150-250 131 ■ ч/дм3, фирма

Eaglc-Picher 80—415 И г-ч/дм3 для элементе и 55 —

262 Вт -ч/дм3 для батареи. Сравнимые данные для серсб-

р я но-кадмиевой системы приводятся ниже.
Для э'юментоп
элементов
Теоретическое значение —
201} Вт ч/кг
Eagle-Picher/Yardney 48—75 Вт ■ ч/кг
Eagle Picher 24—73 Вт ■ ч/кг
Yardney 91 —165 Вт -ч/дм3
Eagle-Picher 40—171 Вт ■ ч/дм3
Таким образом, видно, что необходимо относиться с определенной осторожностью к рекламным сообщениям фирм —

изготовителей источников тока как по значениям удельной

энергии, так и по другим приводимым ими эксплуатационным параметрам элементов и батарей.
1.8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
В распоряжении инженера-разработчика в настоящее время

имеются разные серийные малогабаритные источники

энергопитания, выпускающиеся в большом количестве вариантов. Поэтому процесс выбора источника тока не может

быть чисто научным и в известной мере случаен. Очень

редко какая-нибудь система источника тока удовлетворяет

всем требованиям конкретного применения. Выбор аккумулятора усложняется еще тем, что эксплуатационные характеристики аккумулятора изменяются с изменением температуры, тока разряда, режима использования и т. д. Поэтому

процесс выбора обычно включает разумный компромисс между

требованиями к источникам и их характеристиками.
Аккумулятор или переносной источник питания является

составной частью электрической схемы и его необходимо

выбирать на возможно более ранней стадии процесса проектирования. При выборе аккумулятора нужно следовать
23.Определить требования предъявляемые к источнику

тока,включающие:
Ф и з иче с к и е - ограничения по размерам и весу, форму, ударо и

вибропрочность, рабочее положение, ускорения, эксплуатацию на

больших высотах;
электричесскис напряжение, ток, разряд (начальный и рабочий),

постоянную или прерывистую потребность ( н а г р у з к у), режим разряда;
условия окружающей среды — температуру хранения и

эксплуатации, факторы влажности и сырости,
специальные вопросы -стоимость, замену или перезарят,,

эксплуатационный срок службы, срок храпения, условия

эксплуатации, приведение в рабочее состояние (активацию),

тип выводов, напряжение в конце разряда (если аппаратура

перестанет работать при падении напряжения ниже определенного критического уровня).
2.
уяснить, какие из них обязательны, а какие — желательны.

Расположить требования в порядке важности.
3.
с требованиями, предъявляемыми к источнику энергопитания

устройства. По каждому требованию сгруппировать те

системы, которые им удовлетворяют.
4.
система должна обеспечивать выполнение обязательных

требований. От части желательных требований, начиная с

самых маловажных, можно отказаться.
Далее в соответствие с запросами пользователя выбирают

одну из следующих схем питания:
(А) автоматически активируемая система первичных источников

тока;(Б) вручную активируемая система первичных

источников тока; (В) перезаряжаемая система вторичных

источников тока. Схемы питания А и Б обсуждаются в другой

книге данного автора, а перезаряжаемые вторичные источники

тока - в следующих главах этой книги. При разработке любой

из указанных выше схем питания необходимо учитывать

следующие специальные условия для каждой системы.
АВТОМАТИЧЕСКИ АКТИВИРУЕМЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ

ИСТОЧНИКИ ТОКА
(1)
Время активирования, необходимое для распределения электролита.
--------------- page: 7 -----------
r.hlrt'fi i
(3) Время смачивания uoc.ie <■ кini;111 ()is.Min>i to iiu.ik iio-

ЧОПИЯ нагрузки.
(•I) Прострапсшенпое положение но время ак iпвпрова-

пня кверху крышкой, кверху дном и т. д
(5)
(6)
АКТИВИРУЕМЫЕ ВРУЧНУЮ ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
(1)
вания до начала эксплуатации.
(2)
димой выдержки в залитом состоянии после ашивнровапия.
(3)
ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЕ ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
(1)
бы — число циклов заряд — разряд.
(2)
ки в залитом состоянии после активирования.
(3)
первом цикле по сравнению с емкостью на последнем цикле.
(4)
заряженном состоянии.
(5)
(6)
Так как аккумуляторные батареи обладают разными

эксплуатационными характеристиками в различных условиях, практически невозможно выбрать источник тока, идеально отвечающий условиям конкретного случая его применения. При выборе соответствующего источника тока для

специального случая применения разработчик должен проконсультироваться со специалистом по источникам тока в

самом начале процесса проектирования. Так как источники

тока являются составной частью электрической системы,

можно избежать необоснованных и дорогостоящих компромиссов путем координирования выбора источника тока с

конструкцией изделия.
2.
ГЕРМЕТИЗИРОРАННЫЕ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ

АККУМУЛЯТОРЫ
Элементы, основанные на применении пары никель —

кадмий, можно разделить на две основные группы: элементы, содержащие толстые пластины, в которых активный материал запрессован в ламели трубчатой или коробчатой

формы, н изготовленные из перфорированной металлической

ленты; элементы с топкими спеченными пластинами, в которых активный материал находится в порах металлокерами-

ческой пластины. В настоящее время в основном выпускаются элементы второго типа п. Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются в разных странах мира с 1950 г. многими

фирмами-изготовителямн; продукция основных производителей рассматривается в дайной главе.
Аккумуляторы выпускаются в виде элементов негерметич-

иого или полугерметичного типа, из которых газы электролизного происхождения выходят через вентиляционное отверстие (что требует периодической доливки воды для пополнения электролита), □ также в виде герметизированных

аккумуляторов, которые сконструированы таким образом,

что выделения газа не происходит и, следовательно, доливки

воды для пополнения объема электролита не требуется.

В общем случае негерметпчные или полугерметичные аккумуляторы имеют более высокую емкость и используются в

качестве тяговых и больших аварийных энергетических установок. Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы,

обладающие более низкой емкостью (до 30 А-ч), находят

широкое применение в электронных, малогабаритных устрой-
11 Электр 1Д1НЛО пластины могут прессоваться из активной массы и

без применения ламе чей. с нспользппанисм металлической оствы, а иногда

ч связующих веществ При небольшой Т'.нцнпе таких пластин, используемых и условиях плотной сборки, аккумуляторы имеют показатели, средние

Между так itiiJMH с ламсльпымп и снеченнымп «.темродами. — Прим /п’О
--------------- page: 8 -----------
t in.iv \ii|>Munu\ Oi 111 in in it липки oot)|)\ acmaiiim оборонно! о и Mil i ч и i н и н i ik vi ii к * mi v nit к icm in них Они p н

с Mill pinv no к я и i union I 11 IK
Btl!l\U\ R МЫС ПИКС 11. К I IMIU НЫ1 1ККЛ M\ lHIOpl.1 имею г

IU1 lllll'tf>ll,lUK\IO ирямоии II ll\IO II ;|IU М)Щ III KOIIC I p\КЦН11
2.1.
Они вк uo'uiioi о себя /цк новые, ци шндричоскно л пря-

моую и.пыо Рюмины, iivкоIорыс 1Н которых используют

спеченные элекфоды Аккумупяторы со t печенными электродами обладаю! очень шпкпм внутренним сопротивлением

и высокой наI руаочпон способностью, коюрая улучшает со

отношения между мощностью и размерами, а также между

мощностью и весом
Элементы дисковою типа состоят m стаканчика (положительного полюса) и крышки (отрицательного полюса),

электроды-таблетки обернуты тонкой никелевой сеткой и

отделены тонким марлевым сепаратором Емкость элементов

данного типа составляет до 3 А-ч прн напряжении 1,24 В

Аккумулятор такой емкости имеет диаметр 50 мм, толщину

25 мм н массу 135 г, допустимый диапазон рабочих температур составляет от —20 до -f-45°C Эти аккумуляторы выпускаются также в сварном и покрытом пластмассой корпусе и имеют до 10 элементов
Цилиндрические аккумуляторные батареи хорошо подходят для работы при больших нагрузках и стабильном напряжении Их можно разряжать в непрерывном режиме током, в 20 раз превышающем номинальный ток разряда, а

в импульсном —током, в 40 рал превышающим номинальный

Кроме поддержания точного режима заряда, выдерживания

конечного напряжения и пределов температуры никаких

других специальных мероприятий при эксплуатации не требуется Жесткость конструкции позволяет ей хорошо выдерживать удары и вибрацию Эти аккумуляторы выпускаются

емкостью до G А-ч при напряжении 1,24 В, массой 240 г,

при диаметре 35,5 мм и высоте 94 мм, диапазон допустимых

рабочих температур от —40 до -|-45'>С
Прямоугольные (или призматические) аккумуляторы

имеют самую большую емкость, соответствуют принятому

для них ряду стандартов и конструктивно фактически мало

отличаются от более мощных (рассчитанных на большие

токи и тяжелые условия работы) ннкель-кадмиевых аккумуляторов Они обладат емкостью до 23 А ч при напряжении 1,22 В, весят 1,390 кг, именл ра шеры 51 Х91 X 125 мм

с таким же интервалом рабочих 1емпсратур, как и у дисковых аккумуляторов
I г ч г I I
1
Oltll ttHlll.il НО I Ii ((III UUKOlllli II М II II1II фН ll I KIK ill \
m\ t и юр 11, и и\ KomipxKiiiiii iipmuiHini «iuuiiiuh » ц ы po

ДЫ 11,1 HUM IL IK III U IKl II III IK рфорпроп IIHiOll il II КС U Hull

huh mm, Komp in iwpmu <н nom jKKipou формприпя

мафнца in мпкршшрт i но Mik it-ко iiiiki ih I lopn мои

MdipiliUJ ll|l(Jllll!lil[l<!|(l| аКППИЫМ I 11 К I po UII IM MlHpllllUM
разрядный пит, * Jщ

a
Рис 2 1 Пшяии» усовершенствования активного материала тастин за

период с 1950 х гт на рабочие характеристики (срметичного никепь кадмиевого аккумулятора емкостью 0 225 А ч фирмы Varla
о — отдаваемая емкость при 20 СС до усовершенствования материалов б — отдаваемая емкость при 20 вС при использовании усовсриленствованнмх материалов
после обработки глубоким вакуумом, что обеспечивает высокую степень использования пространства Сепараторы изготавливают из нетканых полиамидных материалов, и каждый элемент для безопасности снабжен предохранительным

клапаном (вентилем) Емкость дисковых элементов доетша-

ет 1,75 А ч при диаметре 50 мм, толщине 15 мм п массе

около 100 г Цилиндрические аккумуляторы выпускают or

крошечных элементов высотой 16 мм, диаметром 14 мм,

массой 8 I п емкостью 0,10 А-ч до больших элементов ем

костью 10 А ч, диаметром 42 мм, высотой 91 мм и массой 410 I
Miioihc фирмы друтх стран производят герметтированные ннкепь кадмиевые аккумуляюры, в данной главе буд\ г

paccMoipenu как уже >поминавшиеся ранее, ын и некою
рыс Дру I но
--------------- page: 9 -----------
■>8
/ ! 2
I L pMt 1 I! ill pun 111 III К llll hi lb I I I 1 lli 111 It
ВТК psbli ftiif 111 p 1 1 p И 1П I til I I 11 ИМ) l. I ! Ill t J lit (II Kpi I i 1 I

(имеющих IK II I 11 [NltllOlll IH OllitptllK) HUM II К I IM lit lib! X (IK

КуМу1Я|ОрОВ II t ft LDHIH.JII10, SKptlOII 14 I II 1U> В IIII\ 111 HO II
зоп.1 ill ic лче .lhiiimibK м mpua hi ii ixoniiit mi ai к ml hi

iiuc ком hoik ii i ы, Koi op 11 с tOK«H*i tn тою и |дели(к i ь в про

нзводеiвс п jkch ly'tn-miin Поско1Ы\\ н к i'iu пи ,ik i iibhoi о

материала в вс п i luinpjeMux аккуму ппорах ik по п> швал.к ь

дисперсная порошковая масса, бы ю кннчпо ii i p iiniiix на

дпя\ выпуска iермстнзнроваиных акь) тшров nt.iiorii.jo

вать те же самые ма1срналы С их пор маюрналы и мст-

ды производства бы чн шачпте н.ио усрвсршеис! вованы, чю

позволило повысить экси iyai ацншшые характеристики t ер-

метичиых аккумуляторов за счет оптимизации акшвных материалов Эти изменения активною вещества, незначительно

улучшив характеристики при медленных скоростях разряда

(5 или 10 ч), повысили характерные разрядные напряжения при больших скоростях разряда Пример такою усовершенствования элемента фирмы Varta емкостью 0,225 Л ч

(нормированное время разряда 10 ч, при этом ток разряда

22 мА) представлен на рис 2 L при сравнении характеристик с использованием привычных (а) и усовершенствованных (б) материалов пластин Улучшение разрядной характеристики достигнуто без ущерба хорошей сохраняемости

заряда или увеличения габаритов.
2.3. ПРИМЕНЕНИЕ АККУМУЛЯТОРОВ
Различные случаи применения герметизированных ни-

кель-кадмиевых аккумуляторов обсуждаются по всей книге,

однако, чтобы дать представление о широкой и все растущей области применения данного типа аккумуляторов, в

этом разделе приведены примеры их использования в электронных и малогабаритных устройствах
Многие факторы влияют на правильный выбор типа аккумулятора для частного случая применения. Наиболее

важными среди них являются

номинальное напряжение,

верхние и нижние пределы напряжения,

ток и длительность разряда,
рабочий режим (заряд, разряд, резервный и т д);

требования к температурному режиму,
требования к токоогводам и соединительным кош актам,
ограничения, касающиеся веса и !абаригов,
вибро- и(или) ударопрочность,
срок храш.н.'я,
требуемый срок сл\жбы
I
it i inn 1 1 I Mil 1
1 ) ► К I I pi >11111 I I II Ml I I I in
IK H I KIIO 1 И Mil I It lij 11] IIIII I { I )
t l\ III (III III llll IUIII > 11 I I 1 О II I 11 mi
J) In 11obi к ч к i i ptit к i mi ii n 11 i ф и hi it t. 4v i 'ini ii

yi i ниш к uni к к him i\ mum и i«ii
?) ) кмроишк il l llll\pollill ll I It I I ) К К I pll К ChlR HI

1111 i 11 ьк и in дрм ik «illinium чкп (nt it коюрыс прост

p кии noi oi ikk>m\ niiopi i ik к и cioiiMotn -момента ю

p I 1 U> HI 1111С ) H KOI up 11 \ IK lit) lb H)B llllll IH jpillllioto -i теме in a

iipc Д01 Dp аник i hois lopnv Ю yti шовку и jih\ck часов нос le

BpcMi Htioi о oik I la inuaioiiK и u in
4)
часы охранноп пина инации у 11 анов к нш к на заданное
время замки сейфов и i д
5)
стемы в трамваях, автобусах и ваюиах метро
Ь) Электронные авюма на выдачи денс! по карточкам
7)
цией банкнот
8)
верений личности
9)
устройства охраппоп сшналтацни и т д
10)
мых обрабатывающих станков с памятью, которые необходимо перепрограммировав после отказа питающей
сети
11)
12)
или тросоперебрасывепощих)
13)
мощи и реанимационных машин, портативные электрокар-

дишрафы для машин скорой помощи, прецизионные насосы

для аппаратов переливания крови, насосы выпускаются двух

типов высокопрецизионные с электронным управлением и

портативные, используемые в машинах скорой помощи
14)
ника в парках, на клумбах и на лужайках, бескабельные
ручные инструменты
15)
16)
менгнпя по своим харакюрт тикам бо 1ьше подходят уномя-

пуиле аккумуляторы чем с) хие эюменш
Радиоприемники с бо imiihm потреб теплом тока и/тп с

>HHBt реальным шпатам (<п аккумуляторов и oi сои
--------------- page: 10 -----------
I
переменного тока), nil i'ii n.\ e11iiiM<к'11* o\
лики; imp i ;i i iiiiiu.K1 uvieiui шры. дпктфопы,
пор тати внос нлевп (iit)iiinii' пГшцу/ниминс
KU II IK’HOTIITIVIH.
17)
18)
ры — регистра горы, оецплло! рафы, толщиномеры, счетчики

Гейгера и т. д.
19)
20)
21)
22)
и т. д.
23)
ники для автомобильных стоянок и т. д.
24)
25)
оборудование — питание двигателей.
26)
аккумуляторные инкубаторы для цыплят.
27)
28)
мощностей.
29)
30)
31)
жилых людей; подогреваемые шарфы для прикрытия рта и

носа у лиц, страдающих бронхитом, астмой и другими легочными заболеваниями.
32)
33)
34)
35)
36)
37)
38)
39)
металла.
40)
41)
42)
или инфракрасного типа.
43)
ного назначения.
44)
45)
вентиляцией для защиты операторов, работающих е инсек-
Г гмЬ’П/ 'j. f ■
I III! НДПЫМII И Ml II Ml"," VIII . НИИ.! Л'И .i »,m .и 1ЯМ11 II 11 IYII-.
ц.\‘|Ы1ЫЧ Ы)1Ь I р\ I-. IS lt>* \
■Hi) l г, lla'K" .11 tH 111- J li' I < • 11.1 ;m pHUn 111.1 • p. li 111.!, lit If.'111 c
i ifK i pii'icfKitM мае<м ом
-17) Аварийное nilianiu- для >,ifKipn4i i-kii управляемых
клапанов i идрав.шчосьнх ничем.
4N) Приборы эко.ки пческого апллта воды и воздуха.
49)
50)
51)
52)
53)
54)
55)
56)
57)
58)
Широкое применение и выпуск широкого ассортимента

герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов связаны с их

замечательными эксплуатационными качествами (характеристиками), некоторые из которых перечислены ниже:
1)
2)
3)
го заряда.
4)
и стабильности характеристик независимо от степени заря-

женности, в этом отношении аккумуляторы одних фирм

лучше, чем других; если прием заряда значительно ухудшается после нескольких месяцев хранения, то емкость можно

восстановить повторным циклированием.
5)
силы.
6)
7)
высоких скоростях разряда.
8)
ским повреждениям (персполюсовке прн сверхразряде).
9)
—40 до + 50°С.
Применение герметизированных пикель-кадмиевых аккумуляторов можно подразделить на четыре основные категории, которые обсуждаются ниже: штатные (встроенные) источники питания; аварийные источники питания; вспомогательные (буферные) источники питания и, наконец, стартер-

ные и тяговые источники питания.
--------------- page: 11 -----------
Ш1А1МЫЁ (ВСТРОЕН! Tl>lf) ИСКЧЧМ.ЖИ 11И1АПИЯ
I I рМе1 II iИринa lllli.le illu.i 11 ■ i i i in 14 ill' .11,I-. \ 'I ’■ ,я 11)(V1 ,| 1;
k;i чес i не иг l pm'i i in и n m i очи и i. a j a ь i j н ■ ни | ■ nil liei ч i 11, i \ n 11

in i! ОСНОВНОМ H li«)|tl.l I 1ПИИ.1Л Vi IJMHli ill.lX. J 11> ] IM t>| i;IM 11 1 .11% П \

yCTpOHCIH ЯВЛНЮ1СЯ I ранеши'ри, Opll I ISI.r. Ilnp I a I lllllu»1 t >Г>| > p ч ■

допиши’ и и I if i p\\ieii i u, с.чечы uir i ;i ititin ими ii 11 pa inn п уль

трачвукоиоп» управления. ntpviri кп, кинокамеры, k;i 'ii.kj

лягоры, исии г.тмыки’ и koim рол иное ooopv дона ит; В дан

ны.\ случаях применения герметизированные никг. п. кадмне

вые аккумуляторы ин.шиисн плел, чьим мм шаи'пшмми

энергии, обеспечивающими средние тпр^тцчаи и сморгни

при НИЗКОЙ скорости потребления II еНоОоДПЫМП OI неудобств

источник;) интапия переменного тка. I ак, при работе электронной нспышкп аккумулятор способен nepi (арядпп, конденсатор за несколько секунд при юке К) -20 <’-г, Д. Повторный

заряд батареи аккумуляторов занимает 30 мин (режим быстрого заряда) или 3 ч (режим ускоренного заряда).
Например, в конструкции игрушечного электромобили используют батарею емкостью 0,1 А-ч, которая мажа выдавать разрядный ток 100 мА (4Сй А). Заряд батареи занимает 90 с при сверхвысокой скорости, причем при этих условиях аккумулятор выдерживает более 5000 циклов.
АВАРИЙНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
В течение последних нескольких лет значительно возросла

потребность в аварийных источниках в электронике и охранном оборудовании, необходимых при периодическом отказе

системы подачи переменного напряжения. Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы при наличии переменного напряжения в сети находятся и состоянии непрерывного подзаряда и включены в цепи, которые должны продолжать функционировать при отказе сети переменного тока.

Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы особенно хорошо подходят для таких случаев применения, поскольку

хорошо выдерживают избыточный заряд, не требуют ухода и

обладают высокой надежностью. Основными устройствами и

процессами, в которых требуются такие аварийные источники,

являются следующие:
1)
2)
3)
охранной сигнализации;
4)
5)
I , .-•« -Г
О) ер.i I' s 11I ■
У ) I > 14 II I . ! .. ..
M) ! nl ' I. PI I 1 lil! '■! Пере I :
if) Jipepbl lill |.1 ■ I a 111 - и M ( P J < : > 11 III III i ■ ! (I J;
JO) прочая i'll! ti in сити.
Примером l':D П inilol • 1 I • I \ • I IVI llplIMt Ht'limi может служи 111

a HI OIHJM II Ы II Г*. Jc! ;! ua pilil III II о i н-МПЦеННН ЗДаЦИЯ, 1 j It) К имеет

•аридную Hell i I 1II я I III i;: 11 i. j Ь j 111 \ iii lie 11 pep 1.1ВIIЫ ii «лрИД ilKKy -

M} ЛЯ lupuuii б Л I a pi' 11 при 11 live 0,0Г><’<. A, lld.uil.lii заряд аккумулятора занимает 2-1 ч. Когда происходиi отказ системы

пикши)! переменным ютом, da та рея посредством реле со-

едиииетея е лампами; При носе I .чнонленни иптання переменным Током 'ьтмиы выключаются и аккумулятор подзаряжается.
Рассмотрим еше одни пример элек гро.11111нппи блока памяти в системе обработки данных Чшбы не потерять данные в случае отключения сети переменного тока, некоторые

системы обрабшки данных оборудуются автономными аварийными источниками питания относительно низкой мощности. Системы обработки данных обычно питаются от сети

переменного тока и особенно чувствительны даже к очень

кратковременным нарушениям подачи энергии и переходным

кратковременным изменениям напряжения Для преодоления

этого недостатка питающей сети переменного тока созданы

различные типы приспособлений, в частности ипвенторы, за-

питываемые комбинированным источником, состоящим нз

аккумулятора н зарядного устройства. При наличии напряжения переменного тока инвертор запптывается от выпрямителя, а при его отсутствии — от аккумулятора.
В этих системах аккумуляторная батарея служит также фильтром для коммутируемого тока, потребляемого от

инвертора при подключении и отключении нагрузки. Например, задержку выключения па 300 мс инвертора мощностью

5 кВА, питаемого от сети напряжением 110 В,__можно осуществить аккумулятором типа 110 VR 4D фирмы Saft емкостью 4 А-ч. Пиковый ток разряда составляет 65 А

(16С5 А), а аккумулятор заряжается при постоянной скорости 0,02Cs А и надежно выдерживает этот режим. Теоретический срок службы этого блока составляет 9 лет.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ (БУФЕРНЫЕ) ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
В тех случаях, когда мощность, необходимая для питания устройства, превышает выходные возможности источника, необходима местная аккумули iорпая батарея. Никель-

кпдмноныо герметизированные аккумуляторы со спеченными
И 3141 178
--------------- page: 12 -----------
/' 5
ii. i.101 iiii.imи no rimiiM 'iKi'n n ;i i:11;■ t<111111-iм \.i p:i к i epno i икам
(lljlll ра.фЯ.Че (1П.1ЫИММП UlK.’IMll) MIUIHIO I I'M <l|.ГИЧНЫ Mil lU'MU-

мога l o.'ii.iiымa источникаMu jiiepi пи
(} ДШШОМ случае акКумулитр игр,км роль, сходную с

рол|>к> конденса тора, используемого Дли накопления aiiopi iih,

но с тем различием, чтоi он можо !ра.фяжа i ь1*и и течение

уда.1хислыю борое дли нм .ныл периодом нременр. За исключен! ем -л их и&рнодов -разряда, батгшея аккумуля юроп на*

холится и режиме liciipcpiншого поднаряда. Примером такФ-

го случая применения мол ет служивспомогательное питание Указателей(поворотов па легком (мотоцикле, (этот случар

иллюстрирует высокие предельные возможности некоптролм-
цилппдрпчеекпх герметнзнроваи-

ррей. Если! на мотоцикле испольь

типа «магнето», то при иизкч х оборотах

торможения (перед поворотом) для сиаб-

новорота необходим дополнн-

При тг|ком применении аккумуляторов
руем)рго быстрого разряда

ных никель-кадмиевых бат

зуетсю генерато

цвигцтеля после
.■KCHiiii—энергией! указателе)"!
тельн -л
трудн

как в!

ротов

ил и II

можне!

л я гор г]
:ают толькф

пряжение
tl ОТ ТОГО,
рторых МО.
DCTI1 возник

входное на|

двигателя

ет. В нек

изменять

емкостью! 0,5

хорошее решение так как

ряд при токе 2С5 А (1 Л).

Другой пр имеЬ_11С110ль;
при осущ.

^магнето» ;

включены л

елях макс
и
предела

А ‘ч
иснЫ> аккумуляторов

ника питания ка<

которое позволяет

при на тичии лиш

сигнал модулируе
ДемодуЛнруется в
в ка

ается обор

подключит

ь одной

ся, переда

приемнике
\ 0,1 — 1 А

(представля

Н может е
03
>ания^герм|етичиых
рствленин :

ависит от

и приборы]

шальный
Применение аккуму-

-Т собой достаточно
: аряда, так

числа обо-

освещепня

ток заряда
ыдержива'пь сверхза-
нркель-кад-
,чествК вспомогательного источ-

удов^ия с несущей 1 частотой,

ь вто$§го телефонного* абонента
лцнни. СМа центрально^

гся 3? единственной

абонента. Аккумулят'
_
янно подзаряжается от телефонной) линии при
Г\ Г\С\Г^ к 1S
наб
работы, зв^нпга, jg передачи.' Дне|в
•кшгбк6""1| и л л it§ м п eJ

иснользуртся Аккумулятор
0,02С5 л. Когда абонент

дает энергию для

грузка 11рир.пи-ка—^

качестве источник;

фирмы Jaft. Типщная верояТност

этого тнг а аккумул5 тора состапляет
m
О
стартерн^е и тягоаыфчг-точники пига|30я
фаетЧюме}}, аккумул)
станции

.линии и

рр посто-

Ке около

|ятор вы-

. . пая на

часов), поэтому i
то
Герме!

батареи с

и силовы*
Й'изирова пн

|собепно хо]

агрегатов
сопротивлению они
Не никель

)ОШИ да я з

БлагоДар

Могут обесп
TI
за час
па VBE

работы
|-кад^цевы0.

р пуска 11 сбрлБПГнх^щ!
очень
^чнвать
ни-
бо.
аккумул
рториые-

гагелей
ко^^^-ЛенцвуЯ:
1ыяие токи разря-
/ ep%irrti^ttp,rrutt'r^tr nu'xt
•, If и ТЧТГ'Р'
И ТСЧеПИе коро! КИЧ

|1,-| рлссмо! рпм 1:1 II VC I-

4.1. П.1НИЧ) loll.'! .4(1 ■ *0
^кольк^их секунд jiioijiv
нр.

'-! и 1
'М nil

, .! I 111-. I'

К1.1П|
2и 2,
и
К;|'|;V> 1 Не I.j’llМ.0

ii% I jм fiyi-'iiiiiii 11• I
1.1 \1 И li^U'ltlU' 11^

Л при lioMHiia.ib
ном Ышряжеппп

ч тобы ем кос и

II поездки корош

цюряют гн
0
ikii:
ряжение в
1
энтролируе
I'-'

вфгд.1
удовле

чипа 1

черпет

ИЛ!#
20°С: 1

пек
в течение

логичным
|цнй осуществить

гателя

Анг

аккум}

ром тс

димую

(напр!
J.4. ПРИ
В
протек
никель|-кадмиевоЦ
2NiO(<
(П ОЛОЖИТс-П ь н ы Л

электрод)
Пр^
масса


13<3‘(У&М*
ток и
8*
'11“ •1'‘
.114 J.1! \
Л. 1U

п. !i]i' | i-Я
IV llii,[ia|)il,l 1до.1ЖсН быть быстрым,

была юс I a loHiioii, поскольку запуски

и и нерегулярны.)Всом атим требованиям

жумуляюры смкос|1Ы<» 0,Г) А-ч (например,

фирмы Safi), имеющие следующие харак-
I
конце работы сгрртера при температуре

мпературе —10" С л 9 В;
мып быстрый заряд током 0,8 А, позволяю-

иодзаряд аккумулятора после запуска двп-

короткош времени!: менее чем за 3 мин.
„ ... шл у чаучч
лятор в у|троп§ве^ля подстрижки газонов, в кото-
к запуска

энергию о|
ДВШ iilfle.L?!.
респетшаат акк^дулятор емкостью 1,2 л - i
ЭНерШЮ UfJVL.lVTJ.™
мер, типа VR 1.2^1§1>чрмь^
НЦИП ДЕЙСТВИЯ
герметизир'

ают те же!
р сконстру

и в обьН
мулятс

вания,

время

делять

долива!
замены- Элемент
содер»

щества

кадмив!

электр

электр (ческую

ное ур 1внение хн
pH)
+ Сс
(Отр
разряде

NiO(OH)
случаем применен
двиг^целж мож^г.
Достигать 75 А. Необхо-

га
оо
СЗ
рванедх £}1ИкельеКс

х и м Q е с^ I enf> е

aKKiJEMygyiT^le. rf'
^ровай та®, >gofS0

ных усл^и^ щ

как из негёрмет^н^вгй^но^

:я газы, Ы
связи (Г3 ЧС&1
электрол! та,
Элемент состсЙг Йз Л^ух^!

ит гндроо!:нсь |^к(йя 3&л§:

положительно!^ эдак-^ода^)
(для поли.,....-,.
рда), разделеннспх (Э-'п|]|>а @р'

■■‘олянйю '' ‘

(тческих
кГ Ралиядг' ^
+ 2НЙ
- * З^фяд *
*
щательШЛЛ

ектрод)(—|
(ри(^2.2,б) 3a.I)L
[ревр^тается в Ni(pHb;

[i Cd окисляется /Ц>
электролита^^т^и^ается вода. Процс
нор, пока течет з|
присл^о!и’|Г наличия доступных для превра1деш^
И).
дмневых аккумуляторах

пп, что н в «открытом»

грметизированный акку-

10 требовалось обслужп-

выделялис!. газы, в то

аккумулятора могут вытребует периодического

: случаях и полной его

истин, одна из которых

юлучения активного ве-

а другая — гидроокись

^ченнй^айун«florid пещества отрицательного
эм, обеспечивающим их

руга. Аппрокснмирован-
и^гпнводптся ниже.
2Ni(OH)a Ч- Cd(OH5)
{Положительны ft

1 электрод)
(Отрицательный
электрод)
Иженная положительная

в то вре^я как от-

Cd (ОН )г, при этом из

ссы протекают по этому

рряднып или разрядный
--------------- page: 13 -----------
ЯП
7
1
Ni(OH>2

h" -Г *
1
1
т:н
mmj
CI
НИ
2Hi(0H)z +20Н'-- cd( ОН)г+гР-

?шеон*гнго+гв- Cd + 20H'
а
+ СВррьза/ з —
Petгол ОинироВаич' j 07
20Н~ -*■ Н2о

+ 2°2 + 2е'
нгО + ^02 + ге“

2 ОН'
+ Разряд life
/j /.•' .!■

Ni(OH).
■{.¥'h
СверЩзряд Рекомбинация q.
J
] 11 i. i i »
\ | | ( ) I j ) ill) IO/KI 11 11 I
(, \)( X )S I 1
ш К I Hi Ю1
iutni н 1>0 1якя » < и p \» ipH/м imo i vin.iОЯ11ПП !t и i и in
ylu Vt. 1ШИ1Я U) i I I t i \ OlplllllH IblXtll II I ILllllill II ll ' HI 1 К

1Я1Ы.Я ПОДО [JO I li HCKpMC I Il'Iiimi IIOIUIU J и M iuiiiiii

Cn L) I iQ VUlBtf 1 bt Я I! InOHIU K.I/IvIOIU ырНДНОЮ El IIК 11 II u\

,K l UpOlRXO. UIlli |)<H tOyftt U1U 11(1 tbl Мри ргнря U U III О Щ11

ii { j имродов iitronweuH а шк pa ip яда но иерживаекя

i! шряженж м iipyi п\ >Kwunon, пидор ид вылете пи на но

ioAiiicibHo.il п истце, <i кислород- на отрицательной

И по Iнос Iыо ра фнженпом ккюшшн может даже произойти

inptiio носонка нпкчкпис па иротниоио южное, почярносги

Э'кктродов (н выводов) аккумулятора
В современных юрметпзнрованных ипкель-кадмневых

аккумуляторах активная масса модифицирована таким образом, что аккумулятор беюнасеп при избыточном заряде и

защищен от порчи при снерхразрядс Эго достишуто благодаря юму, что как при свсрхзарядс, так и при сверхразряде

внутри аккумулятора выделяется только кислород В режиме сверхзаряда это достигается тем, что отрицательная ила-

стниа имеет избыточное количество гидроокиси кадмия,

вкпюченнон в ее структуру, что обеспечивает лишь частичный заряд отрицательного электрода к тому времени, когда

положительный электрод полностью заряжен н на нем начинается выделение кислорода, этот избыток массы называют «резерв заряда» (рис 2 3) Схема, изображенная на

рис 2 2,в, покашваег также, что кислород, образованный на

положительном электроде, реагирует па от рпцатетьном электроде Эта электрохимическая реакция приводш к образованию тепла внутри аккумулятора в противоположность аккумулятору негерметичного типа, в последнем газы уходят

в атмосферу через вентиляционные отверстия С т сдует

отметить, что результирующее увеличение температуры не

вызывается внутренним сопротивлением акк\мутятора
Рис 2 2 Электрохимические процессы и 1ерметичном инкеть качмиегюм

элементе
а заряд hi положит cm ном электроде иыэгш.кп о6р«и<>» ник тфошп н NiOQH

трехвало-итного никеля, б-- разряд па положительном этсктроде вызыиют образо

ванне. 1 идрешкиси Ni(OH)i двухвалентного никеля а — заряд на отрнц its.jjj к м

электроде прннодыт к обратванию металлического кадмия Cd г -рпряа ил - т

ри нательном члектро ic приводит к образованию гидроокиси кадмия Cd(Oin ч. фяд

п;и т< каст но реакции 2N (ОПЬ 4 С<1(ОН ь 2MOOI1 -I- Cd f 2Н О pV-фи 1 и ре

акции 2КЮОИ i Crl I °П О -* 2Mi(Oil); t Cd(OII)2
I 1С1)М1|И1Д ■) , n , г | ( |[ Q _ ( ] (OH)
Электролитом слуд нт разведенная, гидроокись ьлня ЛИД — антимоляртя ! Олик i

РЭ Ьозвро заряда, РР — резерв разряда,
--------------- page: 14 -----------
яя
I i 2
кмкосп. i ормопппровапнот акьумуляюря попышаеки иро-

iiopmion.i ii.no ciо объему, а п ющпдь внешней nonep\noci и

лккумулн mpa, oi ислгшпы ылороп laintcm увеличение 1ем-

перапры, не увелпчпваски в кжоп значиmunition степени,

как объем. Позтму н отличие от пккумуляюрой, меньших

емкостей, больше внимания необходимо удели п> iоперированию и отводу тепла при тбыточном заряде герметпзиро-

ванпых аккумуляторов больших емкостей, при эюм в каче-
Микропористый
О;
§
j <гМ
■Пашителыыб
\0тдо6аемая ^
iftmdotiaeMQfT'Резерб

емкость iWfmfa
I р - COflSt ]
©
0
Продуцирование

■^Поглощение 02
Рис. 2.3. Схема процесса заряда

герметичных никель-кадмиевих аккумуляторов с резервом заряда по

отрицательному электроду.
йаВление
газа
Рис. 2 4. Схема процесса разряда

герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов с антиполярной добавкой

на положительном электроде.
стве границы раздела на большие и малые емкости следует

считать емкость 2 А-ч.
Когда прекращается ток избыточного заряда, свободный

кислород продолжает реагировать на отрицательном электроде. Собственно отрицательный электрод поставляет необходимые электроды, и некоторое количество металлического

кадмия окисляется до Cd(OH)2- Следовательно, давление

кислорода снижается и через небольшой отрезок времени

может создаться даже отрицательный перепад давления

(вакуум).
Способность отрицательной пластины электрода потреблять кислород, вырабатываемый при избыточном заряде на

положительной пластине электрода, обусловлена следующими конструктивными особенностями герметизированных аккумуляторов:
— меньшей емкостью положительной нласшны электрода

по сравнению с отрицательной:
/’(/>« Г I I / I ) I I I М I'
небо n.siiii ,i р ч 1 iniini'i и mi' I I > н к I |>(i i iMb (041,141 <>

OKIJ |t) 0 2 MM ),
- no 11 • 11U • 11
— KD.III'lu I HUM ) K’Kl po.JII 1.1, t OOI BCI i T b\iOlllllM OI p ,1IIII41. II
ному, iieiiojiinMv нгк ытеишо нор ii.uiunii меМро imt и юна

pa юра.
Для j.imiiiu i ерме! niiip<jii.iiiiii»i\ акк\му чн i oj»t>ii ot сверч-

pa (ряда к по.южпкмыюму элеыроду добаи ihioi определен

иое количество массы вещества, нсполыуемою тля oi-

рнца 1ельио1 о j.ick i рода, мнорое нашито! «ап i иполярная

добавка» (чю, насколько известно авюру, является ново

введением, используемым лишь фирмой Varta) (рис 2 4)

«Дптпполя])иая добавка» не Hapjuiaei нормальною ф\нк-

ционироиании положительною электро; а при шряде и разряде, поскольку она предсчаплена ^леюрохимическн ноф-

фективной шдроокисыо кадмия (эта реакция показана па

рис. 2.2, г).
Следует отметить, что гидроокись калия в качестве электролита не указана в уравнении реакции и на рис. 2.2. Однако при заряде образуется вода, а при разряде она потребляется; если электролит взят в точной пропорции, то участие

воды в процессе не оказывает существенного влияния на работу элемента.
Таким образом, при использовании «резерва заряда» и

«антиполярной добавки» герметичные аккумуляторы в обычных условиях эксплуатации можно сделать сравнительно

безопасными.
2.5. ЕМКОСТЬ
Количество электрической энергии, которую элемент или

аккумулятор способен отдать в нагрузку, называют емкостью

или разрядной емкостью. Она определяется произведением

тока разряда (А) на время разряда (ч) и указывается в ам-

нер-часах (А-ч). Разрядная емкость является также функцией скорости заряда и температуры.
Количество или запас энергии приводят в ватт-часах

(Вт-ч); оно является произведением емкости на среднее

разрядное напряжение. Величина разрядной емкости зависит

от скорости разряда, температуры аккумулятора, номинального и конечного напряжений при разряде, количества предварительных циклов заряд — разряд.
Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы

обычно нормируют на 5- или 10-часовую длительность разряда, т. е. указываю! ток разряда, при котором обеспечивается их полный разряд за 5 или 10 ч. Элементы со спеченными электродами обычно нормируются на 5-часовой разряд
--------------- page: 15 -----------
40
/ I ltifj 2
(Is), но миги да (особенно у элемент» фирм ii iioromiitMui

С111Л) - II.i 1 ir.U OHOll p.прял < 11) , .1 i 11 МОП 11.1 u ItpiH.lOB.m-

ПЫМИ элскiродами — на 10 часовой разряд (Im) Помина н»-

нос напряжение под пгпрузкой одною помета нпммь-кад-

миеиого аккумулятора составлжч 1,2 В, jto напряжение

считается средним значением за весь период рафнда Напряжение полностью заряженного и iienai ружешиио племени,

измеренное через 24 ч после окончания <аряда, може: изменяться в пределах 1,35—1,40 В Разрядная хараыернаика

напряжения является плоской для большинства режнмои,

даже при сравнительно высоких скороаях разряда, поэтому

напряжение разряда не может служить показателем степени

зараженности элемента. При скоростях разряда, вплоть до

десятикратно превышающих значение 1 ю, элемент разряжается до напряжения 0,9 В. При дальнейшем разряде напряжение быстро падает до нуля, а в некоторых случаях возможна переполюсовка отдельных элементов батареи аккумуляторов. При условии, что токи разряда равны или меньше

Iю, эта переполюсовка не вредна иикель-кадмиевому источнику тока, однако если хотят достичь максимального срока

службы, то стараются избегать таких глубоких разрядов.
2.6.
Элементы или аккумуляторы можно заряжать, разряжать или хранить в широком диапазоне температур окружающей среды. Для работы при пониженных температурах

(0°С или ниже) рекомендуются элементы со спеченными

электродами. При таких температурах внутреннее сопротивление элемента повышается и это может значительно повлиять на разрядную характеристику напряжения при высоких

скоростях разряда. Кроме того, при низких температурах способность элемента к рекомбинации кислорода при избыточном заряде снижается. Следовательно, в обычных условиях

заряд аккумулятора при низких температурах проводить не

рекомендуется. Кроме того, при отрицательной температуре

может вызываться выделение водорода (катодный сверхзаряд), приводящее к прорыву газа в атмосферу и обусловленной этим потере электролита. Элементы имеют отрицательный температурный коэффициент около 4 мВ/элемент/°С.

При выборе элементов для эксплуатации в условиях низких

температур необходимо учитывать как снижение их емкости,

так и изменение напряжения элемента.
2.7.
Герметншрованные инксль-клдмиовые элементы l прессованными из аыпвпой массы элск (родами имеют 01дачу по
ГГ1>чпп I I)
Ц1 1 .’II ipn
емкое ill окон» Г 2 . п in время как j.ic\teim.i ю леченными > lob I po I.IM н иною 8]"„ прн 20 Г, (и шяипг и-мнера-

1)ры блин p.inMui [кпо ниже} 11о лои прпчпие ко .рффицпен i

превышения imkoiiii заряда для акк)м\ляюро» t нрек.овинными электродами соствляс! 1,4, для споем u> спечс1|пыми

электродами—1,2, т. е для иряда полносп.ю рафяжен-

HOIO аккумул я тор а необходимо ввести на 40 % (прессованные элск 1 роды) или на 20 % (спеченные элск I роды) больше емкости, чем было получено при полном разряде.
Энергетическая эффективность определяется отношением

энергии, полученной при разряде, к энергии, необходимой

для полной зарядки элемента. Сравнение средних значений

разрядного и зарядного напряжений подтверждает величины,

составляющие 61 % для элемента с прессованнымп электродами п 73 % для элемента со спеченными электродами при

токе разряда 1щ и температуре около 20°С.
2.8.
Герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы могут храниться в разряженном состоянии неограниченно дол-

/о. лучше в незагрязненной сухой атмосфере, в противопо-

ложность свинцовым кислотным аккумуляторам, в которых в

разряженном состоянии начинается процесс так называемой

сульфацип (постепенного перехода мелкокристаллического

сульфата свинца в плотный твердый слой крупнокристаллического сульфата). Никель-кадмиевые аккумуляторы можно

хранить без существенного снижения срока службы в состоянии любой степени заряженности.
Подзарядки при хранении не требуется. Однако после

длительного хранения может потребоваться до тпох запялно-

^разрядных циклов, чтобы достичь номинальной емкости аккумулятора. Рекомендуется, чтобы первый после хранения

зарядный цикл продолжался 24 ч при нормированном

токе I к,.
Во время эксплуатации и хранения в зоне герметизации

между положительным и отрицательным полюсами возможно образование кристаллов. Это обусловлено наличием мнк-

ропор в герметизирующем кольце, через которые проступает

электролит, образующий при соединении с двуокисью углерода воздуха кристаллы карбоната калия. Эта кристаллизация

не оказывает вредного воздействия на электрические характеристики пли ожидаемый срок службы аккумулятора, хотя

эстетически по совсем приемлема.
Kpuciаллы удаляются сухой ветошью, а слой силиконовой itiaiKii npiiocrauau.inuaei дальнейшее образование кри-

сгал, юн.
--------------- page: 16 -----------
42
Г лапа 2
3.9.
В противоположность негермегичпым аккумуляторам, у

которых внутреннее сопротивление уменьшается линейно с

увеличением емкости, внутреннее сопротивлению герметизированных никель-кадмиевых вторичных источников тока зависит в основном от площади поверхности пластины, расстояния между пластинами, сопротивления сепаратора, количества и плотности электролита и температуры. Внутреннее

сопротивление будет также изменяться в зависимости от зарядового состояния аккумулятора. В качестве примера приведем следующие значения внутреннего сопротивления постоянному току типичных полностью заряженных герметичных

элементов емкостью 1 А-ч:
Стандартный дисковый элемент
Дисковый элемент для тяжелых условий разряда (работы)
Элемент с прокатанными между вальцами спеченными

пластинами
1 10 мОм на элемент

50 мОм на элемент
19 мОм на элемент
В некоторых случаях применения важно знать внутреннее сопротивление переменному току. Для сравнения укажем
следующие значения внутреннего сопротивления на частоте

1000 Гц:
Стандартный дисковый элемент
Дисковый элемент для тяжелых условий разряда (работы)
Элемент с прокатанными между вальцами спеченными

пластинами
42 мОм на элемент

14 мОм на элемент
17 мОм на элемент
2.10.
Срок службы герметизированных аккумуляторов зависит

от условий их эксплуатации. В принципе на него влияет глубина разряда (разрядная емкость/номинальная емкость)

прн эксплуатации в режиме циклирования заряд-разряд или

ампер-часовая емкость сверхзаряда при эксплуатации в режиме непрерывного компенсационного поднаряда. На срок

службы влияет также температура; в меньшей степени это

заметно в области высоких температур. Характеристика надежности герметизированных никель-кадмиевых аккумуляторов соответствует кривой надежности компонентов электронных устройств. При использовании в режиме цитирования, что имеет место в портативных трансиверах, эксплуата-
Ггрмгтч'шр- -пличчг
иконным срок службы очень удойно выражшь числом (лрял

но-рп.чрядных ЦИКЛОН, а IScpOH I ИОСТЬ О) К.ПО» • - числом 41!,.1
зов на цикл.
При использовании аккумуляторов в режиме непрерывного компенсационного подзаряди срок службы выражаю)

штатным Со числом ампер часов избыточного заряда или

числом отработанных часов, а вероятность отказов-— числом отказов за

час эксплуатации. В качестве примера на рис. 2.5

представлена зависимость

рассчитанной наработки

при 20°С от глубины разряда герметизированных

никель-кадмиевых аккумуляторов фирмы Saft.
При температуре 20°С

были получены следующие результаты: период
лятора
продолжается не-
сколько
циклов или це£КОЛЬКО
лее ятков Cs А-ч
избыточного заряда] ве-

роятность отказов—порядка 10~5 на цикл при

быстром заряде токами

2Cs А и последующем

разряде в течение нескольких часов; при непрерывном компенсацией 1 2 3 * s

Число циклов, * 103
Рис. 2.5. Наработка аккумуляторов прн

20 "С в зависимости от глубины разряда (герметичных никель-кадмиевых

аккумуляторов фирмы Saft).
онном подзаряде токами ниже 0,05Cs А вероятность отказов
такая же, т. е. 10^5 на цикл.
Во время эксплуатационного срока службы герметичных

никель-кадмиевых аккумуляторов известных фирм-изготови-

телей практически не наблюдалось отказов из-за потери работоспособности (внезапных отказов) н очень вероятно, что

закон их выхода из строя имеет экспоненциальный характер

параметрических отказов. Эти данные были получены при

следующих условиях эксплуатации:

ного разряда в течение нескольких часов;

50 % их емкости в течение нескольких часов;

2Сь А и разрядом в течение нескольких часов; в таком режиме
--------------- page: 17 -----------
I
МПМ1Ч1ПН нсройщ и m.i н и inn i к in nun i | i i
10
0,05 Lr Л м i hi им i ii in in срок i ij/кбп couiBwti S iu (при

cKopocin 0 02( j Л), 2U00C А ч t ooibc icinyioi 100000 ч | > t

ЙОТЫ II HI TCOpeIИЧ( СhOMy t pOK\ i ]\жбп про 10 I жни II III)

l ILK! II Ж I
ДруЮИ НЛЛЮСТраЦНСП ОЖ11 Idl мою срока службы Нр\1с

1ичны\ никель кадммсвыч аккумулятров фирмы \ nil как

у!всрждаюг предаавше ш фирмы явжеия ю, чш мч при

дукцпя не подвержена побочным тмепшинм при очень им

юлыюм хранении, и ш поддерживался pci чамичпрон ш

п ып диапазон leMiiepaiyp (or —40 до -| 50°С) I а к при .чра

пении в течение 2 лег при температуре — 20°(, аккумуляю

ры теряют менее 20% своей емкости, при температуре

-|-20°С за 10—12 мес — 40% емкости, потери емкости про

порциоиально возрастают при более высоких темпера!урах

Сели н ходе использования батарей аккумуляторов с прессо

ванными электродами режим работы носит лишь цик шчс-

ский характер (т. е зарядно разрядные цик ты), то они вы

держпвают 300 10-часовых циклов с сохранением 80 % помп

нальнон емкости. Частичные разряды значительно увелича!

общее достижимое число рабочих циклов Г ту бонам или

очень быстрый разряд приведет к снижению ожидаемою

срока службы батарей аккумуляторов
Аккумуляторы фирмы Varla со спеченными плаиинами

при непрерывном компенсационном подзаряде токами

1/5—1 /2 10 часового номинального тока показывают типич

ную долювечность работы 5 лет при сохранении 60—70 %

номинальной емкости
При быстром заряде батарей со спеченными и lacriniaMii

максимальными токами, равными 20-110, с окончанием цикла заряда при достижении 80 % емкости достигают такого

же срока службы, как и при номинальных токах заряда дтя

этою типа аккумуляторов
1.11.
АККУМУЛЯТОРОВ ФИРМЫ SA1T
Фирма SAFT (Societe des Aecumulateurs Fixes et de

Traction) является основным изготовителем щелочных аккумуляторов и выпускает широкую номенклатуру никель-кад-

миевых аккумутяторов, которая объединяет неюрметпчные

и иолугерметнчные аккумуляторы большой емкости, а также

герметизированные аккумуляторы и батареи пктючая баночные прямоугольные цпчнндрические и дисковые, которые

рассматривания ниже (ишов VB, VR и VY).
i
< I
III I И I I I I I
111 I м I м
III III I I II II
I ИЛИ II \ I I
I
Mi Illicit Ii 114(11 II
llllopi i ill 1ПНЯЯЧ1 HIM I llll! ll II III! 11 Ml 1(1 II lllpll/lulllll
I ’ В В IMiMl III I I !\ pi II ll
jiy I Hllll 1.1 I , (11 ll 1 уму IH Mlpi It
llll ii ii ipii iii i in uivM in | и ipc in mu I'ltHi i IH bii

HO lilt 1111У lillipoi III II I I >4 I | III ipc6\K)|IUIX 60 11 шон емко

tin и mi noiii't liiiiu Cm iiaiinio t pot a t ижбп По своим раз

мерам пип пинки к ирпнншм (i ниаршым ра «мерам tyxnx

ik 1 очпикон юк I Kont 1 р\кипя со шечениимп меыродамп

содржш ciinp.i паю iahp\ ченпио п i ic пшчат у ю сборку, ко-

юрая и ил но тишина н см пион корм v t Ike аккуму isno-

ры iimcioi спспил и ii\ in всн 1 илI ну ю сис тему с автомагичес

ким к lanancM срабаiываюмим при пзбьпочном давлении

iajj КопеIр\кння отвечаем требованиям Британского cian-

дарта 1973 i BS 3456, раз i 2 3(> по всем позициям, включая

безопасность мешчника юна при его неправильном (обратном) включении в цепь заря та Ьмкость составляет 10 А ч,

напряжение 1,2 В, диаметр 417 мм, высок! 90 мм и масса 100 I Вып\склк)1ся ыкже модупьные покрытые пчастиком аккуму !яюры i общим напряжением до 12 В при сохра

пеним юн же емкоеш
\ккуму 1яюры серии \ К’ фирмы Saft используют в тех

С1учаяч к0|да |ребуются быстрые заряд и разряд Может

допусками я разря i нмпу п.сным током до ПО А, а время их

быстрою иряча из разряженною состояния может состав

ляп. всею Г> 60 мин при нспочьзовании соответствующего

заряшою yeipoiicun имеющего сииему ок 1еживання тем

шрапри 1ккум\|яюр1 пзпряженпя и времени заряда Мак

енмачыпя cmkociii лом серии акк\мучяюров доспнаег в

настояние время 10 \ ч Д oi неконтролируемою бымрого

заряда фирма Saft разработана ряд элементов run a VY
ДИСКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ТИПА VB ФИРМЫ S А Г1
31 и июрнчные негочппкн юка имею! форму щек а различною uiiMcipt п Ш.К01Ы сосюя! in naKcia (сюпкн) сне

чениыч танин тисков и сеиар iторов помещенных в по

крыпн ипко нм ( ia н.ш.ц 1 ники, cooi веги пующне друг дру

iy по р нм( ру и (onMt с I пи за пресс о» шные через пзошрую

щую ксиьцсвую прикидку (рис 2 Ь) Имеекя 1акже
--------------- page: 18 -----------
41
! : '.i ‘J
типичная вероятное! i, отказов имеет но.шчши порн-ii-..i

10 7 па цикл;
— при L'OOUCr, А-ч и ioi.i loti ною иодзаряда юном sumiw.

0,05 Сг, Д, максимальный срок службы составляет Н ,км (мри

скорости 0,02CS А); 2000Сг, А-ч еоотвекчвуюг 100(100 ч работы или теоретическому сроку службы продолжительностью 11 лет.
Другой иллюстрацией ожидаемого срока службы герметичных ннксль-кадмнсных аккумуляторов фирмы \ aria, как

утверждают представители фирмы, является то, что их продукция не подвержена побочным изменениям прн очень длительном хранении, если поддерживается регламентированный диапазон температур (от —-10 до -f50°C), Так, при храпении в течение 2 лет при температуре —20°С аккумуляторы теряют менее 20 % своей емкости, при температуре

+ 20°С за 10—12 мес — 40 % емкости; потери емкости пропорционально возрастают при более высоких температурах.

Если в ходе использования батарей аккумуляторов с прессованными электродами режим работы носит лишь циклический характер (т. е. зарядно-разрядные циклы), то они выдерживают 300 10-часовых циклов с сохранением 80 % номинальной емкости. Частичные разряды значительно увеличат

общее достижимое число рабочих циклон. Глубокий или

очень быстрый разряд приведет к снижению ожидаемого

срока службы батарей аккумуляторов.
Аккумуляторы фирмы Varla со спеченными пластинами

при непрерывном компенсационном подзаряде токами

1/5—1/2 10-часового номинального тока показывают типичную долговечность работы 5 лет прн сохранении 60—70 %

номинальной емкости.
Прн быстром заряде батарей со спеченными пластинами

максимальными токами, равными 20-1ю, с окончанием цикла заряда при достижении 80 % емкости достигают такого

же срока службы, как и при номинальных токах заряда для

этого типа аккумуляторов.
3.11.
АККУМУЛЯТОРОВ ФИРМЫ SAFT
Фирма SAFT (Societe ties Accumulateurs Fixes et de

Traction) является основным изготовителем щелочных аккумуляторов и выпускает широкую номенклатуру никель-кад-

миевых аккумуляторов, которая объединяет негерметичные

и полугерметпчные аккумуляторы большой емкости, а также

герметизированные аккумуляторы и батареи, включая баночные прямоугольные, цилиндрические и дисковые, которые

рассматриваются ниже (типов VB, VR и VY).
■ I 1 ■ I. Iiliii i|ii . j 1. н 1 , .
in. I \П.i'.i lojn.i , o.icp,;.,i | in. 111111., . , in 'h'iiI1I.U• i." 'hi/Ml I, . Н,-
m.h' и tiipiir iir.d.m.H1 it. iiir 111 н i ,i . i [i i| inf i ы v> eeimpa юром, по

ДНЧНСППЫе I. Till' eia. 1Ы11, le 'I 111 IK 11 iloivpb! 1NC li HI. <■ IC\I. Hm-

l.o, 11, Jill' n 1. К \ му.пмирик i t H' i III .11 iinti M A -1 i напряжение

IВ, диаметр око.in i•.i Vim, ni unu 1(1 мм и млееа 100 г, Выну» каются 1акже покрытые и.ia>-1икпным руканом элементы,

Koiopi.li', соединяясь после,юна i ельно, имею! напряжение
12
рукции сборок аккуму.тяюрин.
Ци.типлрпчеент аккумyoiюры предназначены дли выполнения широкого круга <алач, ipeoyionuix большой емко-

сI и и исключи дельно большого срока службы. По своим размерам они близки к принятым стандартным размерам сухих

источников юка. Конструкция со спеченными электродами

содержит спирально закрученную пластинчатую сборку, которая плотно вставлена и cia.ibiioii корпус. Все аккумуляторы имеют специальную вентильную систему с автоматическим клапаном, срабатывающим прн избыточном давлении

газа. Конструкция отвечает требованиям Британского стандарта 1973 г. BS 3456, разд. 2.36 по всем позициям, включая

безопасность источника тока при его неправильном (обратном) включении в цепь заряда. Емкость составляет 10А-ч,

напряжение 1,2 В, диаметр 41,7 мм, высота 90 мм и масса 100 г. Выпускаются также модульные покрытые пластиком аккумуляторы е общим напряжением до 12 В прн сохранении той же емкости.
Аккумуляторы серии VR фирмы Saft используют в тех

случаях, когда требуются быстрые заряд и разряд. Может

допускаться разряд импульсным током до 130 А, а время их

быстрого заряда из разряженного состояния может составлять всего 15 60 мин при использовании соответствующего

зарядною устройства, имеющего систему отслеживания температуры аккумулятора, напряжения и времени заряда. Максимальная емкость этой серии аккумуляторов достигает в

настоящее время 10 А-ч. Для неконтролируемого быстрого

заряда фирма Saft разработала ряд элементов типа VY.
ДИСКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ТИПА V5 ФИРМЫ SAFT
Эти вторичные источники тока имеют форму диска различного диаметра и высоты, состоят из пакета (стопки) спеченных пластин - дисков и сепараторов, помещенных в покрытые никелем стальные чашки, соответствующие друг другу по размеру и совместно запрессованные через изолирующую кольцевую прокладку (рис. 2.6). Имеется также
--------------- page: 19 -----------
19
/
Я K OI nil I к I III III I» l|>l!1H I UK I '1

\ I [> JK H |)IK llll Dll II [КЛ11\ I I IU Ij’i
Рис 2 6 Герметичный никель кадмиевый

дисковый элемент типа VB22 фирмы

Saft в разобранном виде

1 — чашка положительного электрода 2— по

ложнтельиый токовьтод (приварен н чашке/}
3
4
ног© электрода 3 — пористый сепаратор 6 —

отрицательная пластина 7 — отрицательный

гоковывод $ — пружина, 9 — чашка отрнця

тельного электрода (покрыта никелем)
кость в ампер часах, отданная

юком 0,2Сб А до конечного
К) ) кчипч I. \ IVIIIKMiKHi

|\ |> I |>И 101! При О и III llll I
кич KMiiqUijpax (i и

мины mm VI5I ) Они
ИМ UOT К №1 |>UiNK|)|l II

(. МЫ К 1 И, 410 |< (I 111Д I р 1
iii.it. эпемипи ним \ В н

nptднаiHti4LHbi д in ны-

дсржшшшя более аш

кич уиюгшй
НИН У ЛИХ <1КК\ 4J„IH!0

[ЮН ) [учшспы \ l|)JKTt

р 11с 111КП Н.ШрЯ/МННЯ при

низких TiMiupai)]) IX они

допускают разряды бо и,

шими токами, М1хаииче

ски более прочны и н i

дежны
Выпускаются 5 типо

размеров элементов тши

VB емкостью 40—600

мА-ч, все они пропз

водятся и в варианте

VBE
Дисковые аккумуляю

ры типа VB имеют помп

нальное напряжение раз

ряда 1,2 В на элемент

Нормированная емкость

С5 при температуре 20°С

определяется как ем

при 5 часовом разряде

напряжения 1,10 В на
? 100
^ 30

£
so
140
I 20
Uj о
OJC
o,?e
Cjfl

A
/
-20 -га О Ю 20 30 40 50

Температура при разряде, °С
Рис 27 U мошне температуры на отдаваемую емкоиь в лншазоне от

—20 до +50°С герметичны* дисковых нике ib 1 алмиевых »к ментов фир

ми Saft со спеченными пластинами при различных скоростях ри

ряда
'/> rj fj Pi

Отдают при
VS 22 \

!20С,(мЩ
ц ss щ m uu

On данная при pcif Ф шост, мЛ ч
1 °
| {г

%’■'

VS JO I W

300С{(Мч)| /??
lo,s
I '

—ч
In
A
rs*m
mA
iff >SA
SO 120 M 240 300

Оплаты я при payiA емкость, мАч
\В60 £

да^/Wvi*

S-
Put, 28 Phi цшн ipmnt ним и \ мгпнпч цкнжпх in чип к

\ li J»if|>Mt I Sift (Hi it|H | Mi in iif pup 11 ft | h it intjjrjiK 20 ±5 t)

Чначенни tMKocut и напршения прпиецепы pi разл i ишх скор етях pa^i
I nil i
--------------- page: 20 -----------
iB
г- I ?
МЛС'Ч’Я r IHXVie ПОЛИС» О ЗЛрИД.Г! ТОКОМ 0,1 Г А ц |nHHiI, I I Ч.

Скорости (токи) заряда и разряда чнслсн.Щ} мыражаются

□ долях нормированной емкости С-,, тнк чт>> 0,2(1-, Д сосин-

ляет 20 мА для элемент» с нормированной емкостью

С5 = 100 мА-ч. Ток 5Cj А для дачною элемента составит

500 мА,
Влияние температуры на характеристики разряда элементов типа VB иллюстрируется па рис. '2.7.
Максимальная мщносш б мнут-» vr dftttPicXL -

ипстью Л, .7с 7 Jim {V* 0,6SB; I = //А)
Максимальный допустимей импульенш ЮвХ НА
Ч
I?
VBSO

100 С} (мА ч)
Длительность импульса, с
Максимальная мощность имм/пьса длительностью 0.3 с 15 Пт (V-8M Н: !-?ЗА)

Максимальный допустимый импульсный тон 2.1 А
Ч
5С

£
VE30

ЖСй(*)Ач) 5
Длительность ицпурьсв, с
Рнс. 2.9. Кривые импульсного разряда никель-кадм левых дисковых элементов типа VB фирмы Saft при температуре 20 ± 5 СС, исходном

100 %-ном эаряде и различных минимальных напряжениях элемента для

импульсов тока данной длительности.
Срок службы элементов типа VB и VBE превышает

10 лет, однако он зависит от условий эксплуатации, и в особенности от глубины разряда (выражаемой отношением разрядной емкости к номинальной) лрн циклическом режиме

работы и от количества ампер-часов компенсационного под-

заряда при работе в режиме непрерывного заряда. Большая

надежность элементов типа VB и VBE делает сопоставимым

срок их службы со сроком службы большинства компонентов электронных устройств. Прн ииклироваиии достигают

около 500 циклоп при 100 %-иои глубине разряда и около

2000 циклов гри 50 %-ной глубине разряда. После 5 лет постоянной работы в режиме заряда током 0,05Са мА вероятность отказа элементов типа VB составляла не более 5 па
! Щс. В тех же самых ус.юлнях :п<?|и-нЩ типа VBE были

н 10 р-из надежнее: отмечено .шить 5 oi качин на 10 !ыс.
Ряд кривых разряда дисковых племен пт пша VB представлен на рис. 2,8if (режим Непрерывного разряда) и па

рис. 2.9 (режим импульсного разряда). Элементы тина YB

н батареи из пих допускают непрерывный разряд токами величиной Г] -ЮСе А в зам

нисимос гн от их размера.
Они могут выдавать кратковременные ники величиной 10 50С5.
Ватареи а ккумудято-

ров типа VB выпускаются также в стандартных

п л а стм а с с он ы х корпусам

составленных ил п идентичных дисковых элементов типа VB, вплоть до

/1 = 24. Такие батареи

собирают из элементов

типов VB 4, VB 10, VB 22,
VB 30 и VB 60, имеющих емкости соответственно 40, 100, 220, 300

и 600 мА-ч. Эти сборки,

конечно, имеют ту же

номинальную емкость,

что и отдельные элементы, но различаются напряжением разряда, которое составляет от 2,4 В

(2 элемента) до 28,8 В

(24 элемента).
Выпускают также сборки, защищенные от воздействия окружающей среды, в которых соединенные между собой элементы залиты смолой в пластмассовом контейнере

(рис. 2.10, бив). Преимущество сборок дисковых элементов

заключается в том, что Они могут работать как очень компактные конденсаторы на низкое напряжение, обеспечивая

значительно большее накопление энергии при значительно

меньшем объеме. Сборки из элементов серии VB могут отдавать очень большие токи, максимальный ток разряда
11
(VH 30) II [VB GO]; кысоти. мм, 5,3, (SJj). (9.8); диаметр, мм. 23.0 (34,7),

134.7]; нес, i, 7, (IR), [31); ток непрерьшннч* разряда. А. I. (3). ffi); ток

HMny.4i.nioi и р:прндп, Д. 11, (S3), |^Ч]; шииность, В г, 7, (IG), [15]
If рам ред.
Рис. 2.10. Полностью герметизированные

дисковые батареи аккумуляторов серии

VB фирмы Saft со спеченными пластинами в пластмассовых корпусах*
о—баночная батарея VB60E для печатного

монтажа’ б — баночная батарея VB60E со

специальными токовыводамн: в — стандартная

батарея VBG0.
--------------- page: 21 -----------
Глава 2
может достшать 10С%мЛ Однако необходимо стедпп. t.i мм,
Разрядная емкость, % С.ъ (А-ч)
Рис. 2.11. Разрядные кривые сборок никель-кадмиевых полностью герметизированных дисковых аккумуляторов серии VB фирмы Saft со спеченными пластинами.
Отдаваемая емкость при различных скоростях разряда после нормального заряда

При 20 ВС. Номинальной емкостью Q нА ч считается емкость, отданная при 6-ча-

Совоы разряде при 20 °С до конечного напряжения 1,1 В после нормального заряда,
1 В на элемент. Пиковые разрядные токи короткой длительности могут достигать не менее 50— 100С5 мА при напряжениях 0,8 В на элемент (рис. 2.11 и 2.13).
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ТИПА VR ФИРМЫ SAFT
Никель-кадмиевые цилиндрические элементы предназначены для широкого спектра применении, где необходимы

компактные вторичные источники тока с высокой разрядной

емкостью и исключительно большим сроком службы. Их конструктивные размеры аналогичны цилиндрическим первичным элементам, соответствующим международным стандартам; при их сборке используют рабочие элементы в виде тонких спеченных пластин. Плотно закрученные в рулон пластины туго вставляются в стальной корпус, образуя элемент.

Корпус закрыт крышкой, для безопасности снабженной автоматическим клапаном, срабатывающим при высоком давлении {9—14-105 Н/м2) для сброса газов, причиной появления которых являются нарушения правил эксплуатации.
Эти элементы отвечают требованиям Британского стандарта BS 3456, разд. 2.36 : 1973 по защите от разрушения при

реверсии заряда. Контакт между пластинами и крышкой или

корпусом осуществляется с помощью специального соединения, электрически приваренного к краям пластин. Такой метод сборки, принятый на заводах фирмы Saft, улучшает характеристики батареи при заряде и разряде Элементы серии

VR обладают емкостью в пределах 0,1 — 10 А-ч. Они харак-
Г-ep-Mi
51
крппюин шлпш I 1ЫИ i\t н шриже mu м 1.2 В и i >kmchi, а

и\ мощной], пошош I, например «и ык.пь iuh 77 А при напряжении I) (Г> В и iv 4i пи» 0, i i Ци иппричс с кии эчемеш

выпускаю! и и парили к- тжышентж ил и'жпосш (серия

VRB) У >IiIч лк'моиит крышк\ приварив.noi т.посредственно к корпусчю viymiaei 11 p\iet и jatmio Группы илаепш

имеют допочите п.ную опору ч iя повышения усюйчнвосчп

к воданешию механических ><пл1ш И нотовтяются 4 размера племенюв серии VRC, коюрыо охватывают значения

емкое] п 1 - (> А ч Выиучкасчся также специальный вариант

элеменгов серии VRE для использования в ракетах
Элементы серии VR при нормальной температуре в режиме непрерывною рафяда дают токи следующих порядков:
Элемент
Ток, А
VR 1.2 RR
12
VR 2 С
14
VR 4 D
28
VR 7 F
35
VR 10
80
Кратковременные пики тока (максимальная мощность)

при длительности 300 мс и напряжении 0,65 В на элемент могут достигать следующих типичных величин для разных элементов:
Элемент
Пик тока. А
VR 1.2 RR
77
VR 2 С
93
VR 4 D
145
VR 7 F
170
VR 10
200
Элементы серии VR и батареи из них предназначены для

использования в таких случаях, в которых требуются высокие разрядные характеристики (в непрерывном и пиковом

режимах). Благодаря низкому внутреннему сопротивлению

они могут обеспечивать разряд более высокими токами при

существенно больших напряжениях, чем в случае элементов,

выпускавшихся несколько лет назад. В режиме непрерывного разряда от аккумуляторов серии VR можно получить tokiu

в 10 pa 1 превышающие значения номинальных емкостей

(табл. 2.1). При кратковременных пиковых разрядах можно
--------------- page: 22 -----------
32
in т 2
достичь Юкон n 100 pm iiponuni.itoiitnv ти'чши humhii.i in

iibix СМКОСЮИ при наирнлетш 0,(i5 H u.i мечет
м
13
41
till
g
| II
4)
& 9
I
|S
Емкость, отдаваемая при различных сыростях разряда
О 0.2 44 0.6 0.8

Разрядная емкость, А ■ я
I
\,2А при
*20°С
V.

-J.2/I при 20°С
\
J2Anpu+20si''^^
BAl
ДО -20°С'
\
ч ~

\
\
Л
\
1
12
Рнс 2.12, Характеристики непрерывного разряда батареи типа VR1 2RR

фирмы Salt, состоящей из 10 иикель-кадмневых элементов емкостью

1,2 А -ч при -{-20 и —-20°С
Ток, А
Рис. 2.13. Характеристики разряда импульсами длительностью 0,3 с для

батареи типа VR1 2RR фирмы Sail, состоящей из 10 ннкель-кадмиевых

элементов емкостью 1,2 А-ч при +20 и — 20 °С
В табл. 2.2 приведены параметры режима разряда различных элементов серии VR для импульсов длительностью

0,3 с при температуре 20°С.
Л/Ч I I///1 Л1Ш1Ш lltth 1> *•!гЯчшнЧ iltH/Ч I
iuh tui{ ( Ч X и |Mh [ 1"|>нл i и к и (и* ж им.1 ш рмлиш и ра*|нп4

-j.it'моиIон сери» VR при и*мпераг\р1 '2(1 (
Jim
31 Ml 1ИИ
111 Mlltu 1Ы1ЛМ
t Ml OL ((j
t А ч
M,jhi и м i ii

ими vmu

ГIIMl US

TDK A
1 Jl Him M H! tun v lb

\\ jj ; ini м n i им i n*il *u

г л (h^Miim яаирнжс
fill! t 1 1 (* I4 11 1
V kMtllTJ
VR 0 1

1/МА
0,1
1,0
0,002
VR u 45

1/M
0,15
4,5
0,21
VR I) .

.M
0,5
5,0
0,18
VR 0.8

AF
0,8
8,0
0,35
VR 12

RR
1,2
12,0
0,65
V R 2.0

С
2.0
14,0
0,8/
VR 2.5

2/3D
2,5
20,0
1,20
VR 4

D
4,0
28,0
1,90
VR 7

F
7,0
35,0
3,5
VR 10

SF
10,0
80,0
6,0
При низких температурах элементы серии VR и батареи также имеют неплохие рабочие характеристики. На рис. 2 1211

и 2.13 приведены характеристики непрерывного разряда

и разряда в импульсном режиме (при длительности пиков

0,3 с) при температурах +20 и —20°С для батареи аккумуляторов емкостью 1,2 А-ч, состоящей из 10 элементов серии

VR 1.2 RR, емкостью 1,2 А-ч, соединенных последовательно.
Аккумуляторы серии VR выпускаются в стандартных аккумуляторных корпусах (напряжением 2,2—28,8 В, рис. 2.14)

и в виде модулей (12 и 24 В) с рядом значений емкостей. Стандартные сборки аккумуляторов серии VR производятся для таких случаев применений, где требуются высокие характеристики при разряде большими токами в непрерывном и импульсном режимах с короткими длительностями пиков нагрузки. Модульные конструкции аккумулятор-
11
типа 120 1ЧУ, мм, длина 114, ширина 48, высота 40, нес 539 г Выпускания такле нна югнчная батареи и модульном исполнении, ее размеры,

мм длина 132 ширина 51. высота 53, вес 000 г Максимлл'ИЫЙ ток разряда обеих батареи 12,0 А — Прим. ред.
--------------- page: 23 -----------
I Ill'll! 2
Рис. 2.14. Стандартный блок герметичных ннкель-кадмиевых аккумуляторов типа VR фирмы Saft
пых батарей поставляются в пластмассовых корпусах в диапазоне емкостей 0,5—10 А-ч при напряжениях 12 и 24 В
Таблица 2.2. Разрядные характеристики элементов типа VR

при температуре 20i5°C для кратковременных

пиковых нагрузок (0,3 с)
Тип
элемента
Номинальная

емкость

С,, А-ч
Максимальная

мощность (Вт

при 0,65 В на

элемент
Ток (А) при

максимальной
МОЩНОСТИ И

0,6Г> В на

элсмецт
Ток (А) при

напряжении

1 В на

элемент
VR 0.1
1/3 ДА
0,1
10
15,4
7,5
VR 0.45

1/2 А
0,45
18
28
12
VR 0.5

АА
0,5
16
25
14
VR 1.2

RR
1.2
50
77
32
VR 2.0

С
2,8
60
92
42
VR 2.5

2/3D
2,5
78
120
56
VR 4

D
4,0
95
146
70
VR 7

F
7,0
МО
170
80
VR 10

SF
10,0
130
200
100
Г rpMi'THVt г I1!' г i ■ '' ’ . ^ 1 ■ , r< |J I ННЧ 1 Тг ,,'1‘ I
(|U>MIIII,I.II,I1,U [t<1 >[1Я UI.IH (ММИП. Н'фМИри’И >1 II') > 'I.ICUBOMV
рафЯ'П ii | >п leMm |>ci i\pe ‘J0(. до конечною напряжения

1,1 В ИЛ Ч Н Men I JH НО. НИК 11,10 ЦфМЖСННШ О I 14 10Я1ШЯ, I с

при токе ('*)- -\кк\ тли трпие сборки мол по р.прнж.пь и

непрерывном режиме* до поучения oi них помни,i.ii.iioii емкое иг, оин напираил свою номинальную зарядщю емыхчь

при постоянном по величине зарядном юке 0,1С5 за 1-1 ч

независимо oi исходной ечеиенн заряжснпосш Кроме того,

их можно заряжайI. молодом быстрого или ускоренного заря-

да Аккумуляторы будут выдерживать непрерывный компенсационный подзаряд токами до 0,05С5 и работать в диапазоне температур от — 40 до -J- 50°С. В этом диапазоне их можно храшпь неопределенно долгое время в любом состоянии

заряженности без риска последующего ухудшения эксплуатационных характеристик.
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ СЕРИИ VY ФИРМЫ SAFT
Основные характеристики этой серии элементов аналогичны характеристикам аккумуляторов серии VR, однако пластины аккумуляторов этой серии обладают новым дополнительным свойством: способность к рекомбинации кислорода, образующегося при избыточном заряде, у них значительно

улучшена, так что их можно заряжать или избыточно заряжать при больших скоростях, чем это возможно для аккумуляторов серии VR. Элементы серии VY имеют меньшую

емкость по сравнению с соответствующими элементами серии

VR, однако обладают улучшенными характеристиками по

мощности.
ЗАРЯД НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ ГЕРМЕТИЧНЫХ

АККУМУЛЯТОРОВ ФИРМЫ SAFT
Существует много методов, позволяющих удовлетворительно заряжать герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы. Они отличаются друг от друга временем заряда, сложностью используемых схемотехнических и режимных решений, обеспечивающих максимальную безопасность и надежность. Необходимо упомянуть следующие способы и схемы

заряда (табл. 2.3):
нормальная скорость заряда;

ускоренный заряд;
контролируемый бысчрын заряд при контроле времени,

напряжения и времени, напряжения и температуры;

сверхбыстрый заряд,

некой I ротируемы и бысiрым заряд;

заряд при поешянпом потенциале;
--------------- page: 24 -----------
5G
Г тип 2
1 аГ>.шца 2-1. Сводные данные, касающиеся различных
режимов наряда, рекомендуемых фирмой Salt для ее герметичных
никель-кадмиевых батарей
Метод
заряда
Длительность, *i
Диапазон тем

ператур

заряда,

«С
Тип и

батарей
Состояние

ОэтарсА

до заряда
Принимаемая

(отдаваемая

сразу

после

заряду)

см кость
m
норм It*

роп энная

для 20 “С
Дппус ГЦ-
MUt. ТЬ
лепрегша-
лога
С1К|>Х'
ЧЭрНД.)
Нормальный
И
5-40
VB - VI?
Любое
100
20 тыс • ч
Ускоренный
Быстрый
3
7
5-40
VR0.I -

VR 2.0

VR 2.5 -

VR 7
Любое
100
10 дней

непрерывно
контролируемый по вре( 5/6
10-40
VB
Разряженное
80
Не допускается
мени
1 1
10-40
VR 0.1 -

VR 2.0
Любое
80-100
То же
по напряжению

и времени
1
VR (за

искл юче-

ниеи

VR (10)
Любое
80—100
»
по напряжению

и темпера*

туре
i/1-i
от —20

до +40
VR
Любое
80—100
»
Сверхбыстрый
1/60-1/4
15-30
VR
Разряженное
10-80
»
Быстрый неконтролируемый
1
0-30
VY
Любое
100
Несколько дней
низкотемпературный заряд;

непрерывный заряд.
Максимальный ток для каждого конкретного способа и

схемы заряда определяется способностью батареи принять

этот ток при избыточном заряде. Эти максимальные токи

различны для разных серий элементов или батарей аккумуляторов и даже могут зависеть от размера источника для

одной и той же серии.
Изучение основных зарядных параметров (скорости,

внутреннего давления, температуры, напряжения, зарядной

емкости) показывает предельные возможности процесса заряда герметичных элементов и батарей. На рис. 2 15 на примере заряда током 0,ЗС5 А (ускоренного заряда) п С5 А
Ггр «с fit шр ' и" 'V I • I ' • ->Ч
(duciponi ьаридл) iiui„i мни пни шипения ме,м\ сюнепмо

lapiiAi'itiiuci п, и'\шс]ы I) рои н давлением внмрн глечепы

Влияние pa i Lii4in.lv. ir.ip.nu-i рои обе^ждаекн ini/M п cikiui-

альпых ра(де,1.1\, и Koiopi.ix приводя юн данные, клсаюникч я

аккумуляторов фирмы Safi.
В юченле бочыпеи части периода протекания процесса

заряда BHyipeiiiirr давление очень низкое if ) велпчнваеюя
Рис. 2Л5. Влияние скоростей заряда при С5 А (
(
кадмиеиых элементии.
при достижении полного заряда. В этот момент почти вся

вводимая энергия расходуется на производство кислорода.

Рост давления приостанавливается и достигается равновесие,

когда скорости образования и поглощения кислорода уравниваются. Давление возрастает при увеличении скорости заряда, снижается при увеличении температуры; его величина

неодинакова для различных типов элементов. Скорость заряда (и максимальная его длительность), которую необходимо

рассматривать индивидуально для каждого типа элемента,

соответствует равновесному давлению, которое может механически выдержать конструкция элемента. Например, для

элементов серий VR и VY равновесное давление должно быть

ниже значения, при котором срабатывает предохранительный

клапан. Для элементов серии VB оно должно быть ниже давления, деформирующего элемент, независимо от того, собраны ли они в бакфею или используются индивидуально.
--------------- page: 25 -----------
f 1 7 2
Температура остони upai тчеоки not титюи no ii|h'Mh

большей чает период.i iijxin. k.hiii.i iipoimia ipn м l\oi la

лосин aciot состяппе no mom t.ipi! c,i п ш и (бы i o'inoi и ыря-

да, тепло, обра чующееся и pi !\ n.iaie реакции рекомбинации,

вьпынаег poei темпераi\ры Мое юдимм отбили шр\ек'я на

уровне, зависящем oi скороеш щря ia и тилообмеппыч характеристик элемент или б.пареи Максима гьнаи i коросгi>

заряда элемента или Gaiapen должна сорте (стоишь ciaCit-

лнзацнн температуры па приемлемом уровне; обычно температура не должна ((ревышать величины ( ВО’С
Напряжение элемента повышается и конце процесса заряда, затем подъем температуры, обусловленный нзбыючным

зарядом, вызывает снижение напряжения. Повышение напряжения в конце заряда зависит oi скороеш заряда и температуры. Исследование этой характеристики позволило разработать систему быстрого контролируемою заряда.
Различные методы заряда герметичных никель кадмиевых элементов и батареи кратко описываются ниже в специальной колонке табл. 2.3.
Нормальный заряд
Этот режим заряда проводят токами 0,1С5А в течение
14
элементов серий VR и VB и собранных из них батарей в диапазоне температур 5—40°С независимо от исходной степени

заряженности. Аккумуляторы переносят избыточный заряд

таким током очень длительное время (более 20 000 ч).
Ускоренный заряд
Этот метод применим лишь для элементов серии VY при

следующих параметрах: температура 5—40°С, ток 0,4С5 А

в течение 3 ч или 0,2С5 А в течение 7 ч в зависимости

от типа элемента; переносимость избыточного заряда должна

ограничиваться примерно 10 дн., чтобы не произошло сокращения срока службы аккумулятора. Для элементов серии

VR ускоренный режим заряда соответствует максимальному

допустимому току длительного сверхзаряда для этих элементов при температуре 5—40°С. Этим способом элементы серии VR 10 (емкостью 10 А-ч) заряжать не следует.
Контролируемый быстрый заряд
Этот режим предусматривает сокращенный период заряда

(не более 1 ч.если длиюлыюсть заряда сокращаю! до 15 мин,

то такой метод называют сверхбыи рым). Кош ролнруемын
П/Н' 7г If Vilit '
бы и рык <а p-я i •)it-Mp.fi Mi И ц I iia in tiii i ai ]i мы ои< х ik 'Ц И(Iя

нрекрлщгпня прот < каппм ( ipn mom mba до mm, как > u

Meiii ii lit tuitap-ia ,ioi i in ik i юстиции t Bi рч. iapH la, i.oiupoi

МОЖ1 i и pi iiiiii и 11> iijn ил МЧ mi Nanii'ii’i ki hi прочти i ii (i i

ны ilia 11. n pop ми к laiiaiia)
Ромшопдчемые mcioiu кошроля доданы учшывагь диапазон рабочих icMik'paijp, а также способное п. элсменкт

или бшарсн прнпяп, определенный избыючпын заряд при

высокой скорое in ею поеччпленпя.
Быстрый заряд в течение ограниченного времени

элементов н батарей серии VB
Элемешы и батареи шла VB не могут принимать избыточные заряды при высокой скорости их поступления, так

как в их конеIрукцип нег предохранигельного клапана, срабатывающею при чрезмерном возрастная внутреннего давления. Быстрый заряд предварительно полностью разряженных батарей осущесшлнюг токами С5 А в течение 50 мин.

Диапазон температур этого метода заряда охватывает 10—

40"С. Это единственный метод быстрого заряда, который

можно применять для батареи типа VB. Полностью разряженные (до напряжения 1,1 В на элемент) батареи типа VB

при температуре 10—40°С хорошо выдерживают зарядные

токи выше ОДС5 А; заряд током С5 А в течение 50 мии

восстанавливает 80 % емкости.
Упрощенный одночасовой способ заряда элементов

н стандартных батарей типа VR
Этот способ применим к стандартным батареям типа VB,

но отличается от способа быстрого заряда с контролем напряжения и температуры, который рассчитан на специально

приспособленные для него батареи. В зависимости от того,

сможет ли элемент VR при своих размерах принять избыточный заряд со скоростью С5 А или нет, выбирается один из

этих двух метдов с граничением по времени заряда (оба

метода могут применяться для аккумуляторов с неизвестной

первоначальной степенью заряженности). Элементы тина

VR 0,1 1/3 А А емкостью 0,1 А-ч и батареи из них выдерживают удвоенный заряд при величине тока С5 А (т. е. 0,1 А).

Внутреннее давление в них при этом еще не достигает предела срабатывания предохранительного клапана, а температура при сверхзаряде повышается не более чем на 20°С.
Эти батареи и элементы можно заряжать током Cs А

независимо от исходной степени заряженности; зарядные

устройства для них имеют простую конструкцию, таймерные

ycipoHcma прерываю! заряд по истечении 1 ч.
--------------- page: 26 -----------
Г ыпп ?
Элементы и стандартные ба i арен пиит VR М.-15 1/2 Л

(емкое!ыо 0,45 А-ч), VR 0,5 АД (0,5 А-ч), VR i,2 RR

(1,2 Л-ч) и VR 1.8 С (1,8 Л-ч) и^ могу) ирннимаiи джимни!

заряд током Cs А, так как ниуiрспиее давление и и\мпера-

Jура при избыточном заряде превышают донусшмыг пределы. Сверхзаряд небольшой длительное! м нее же возможен е

соблюдением полной безопасности при эксплуатации. Показано, что эти элементы п батареи могут Припять том ючпый

заряд током Cs А с 0,4-кратным превышением их номинальной емкости без риска подъема внутреннего давления и температуры до опасных для эксплуатации границ. При необходимости можно поставить на заряд полностью заряженные

батареи и элементы, однако при этом требуется некоторый

предварительный разряд. Одночасовые зарядные устройства

для стандартных элементов и батарей, выпускаемые фирмой

Saft, обладают следующими преимуществами: предварительный разряд на постоянное сопротивление, рассчитанное на

разряд максимальной емкости, равной 0,6С5 А-ч; заряд в

течение 1 ч током Cs А.
Быстрый заряд с ограничением по времени элементов

типа VR и стандартных батарей применим лишь в диапазоне

температур 10—40°С. Для элементов типа VR и стандартных

аккумуляторов емкостью более 2 А-ч неприемлем даже очень

кратковременный избыточный заряд током Cs А, поэтому для

обеспечения безопасности при быстром заряде элементов и

батарей с неизвестной исходной степенью заряженности необходимо учитывать не время, а какой-то другой параметр.
Быстрый заряд элементов VR при одновременном
контроле напряжения н времени или напряжения и температуры
На характеристике зарядного напряжения герметичных

никель-кадмиевых элементов и батарей имеет место максимум вблизи состояния полной заряженности. На рис. 2.16

показано, что при низких скоростях заряда (0,1 Cs А) наблюдается очень небольшой подскок напряжения в конце заряда;

однако при высоких скоростях заряда (например, С5 —-

2Cs А) этот подскок напряжения довольно значителен, Принято считать, что необходимы токи заряда, равные по крайней мере Cs А, для того чтобы подскок напряжения в конце

заряда был достаточно резким и воспроизводимым, пригодным в качестве сигнала момента окончания заряда. Характеристики зарядного напряжения меняются с изменением
11
да VI? 1,2 RU (С5 1,2 Л-ч): высота, мм, 42,1; диаметр, мм, 22,7; нос, г, 51;

ток непрерывного разряда, А, 12; ток импульсного разряда, Л, 77; мощность, Вт. 50. — Прим. pei5,
Гг/11* 7Г.Ч ./• Ч.1ЧН1'-:' <•••:• :>■ v.iif;. • V
темпера!\ ри н скормеi м заряда ц t\ tuiytиеппо зависят oi

масш I .ifjiioi о фактора (физической* ра (мера j.tcmciitob 111-

n;i VR). Для каждою Iнпоразмерп j.tcmchioii н заданной

скорости »аря ia можно поегропп. n ope i ическу ю зависимое)!, напряжения огеечкп тока в конце заряда or температуры -ьчемешл. Пример приведен на рис. 2.17, и для ба тареи

нз 10 элемент» мша VR 1 - RR, заряжаемых при токах С5

и 2С;, А. При каждой icMiieparype выбранные напряжения

отсечки тока определяются последующим признакам:
рнс. 2.1G Зарядные кривые отдельного герметичного шшель-кадмиевого

элемента типа VR1.2RR (1,2 А-ч) фирмы Salt при комнатной темпера-

туре +25 °С и различных скоростях заряда,

заряда;

плоской части характеристики и ниже максимального значения конечного напряжения заряда.
В зависимости от диапазона рабочих температур можно

использовать два метода контроля: 1) контроль напряжения

и времени; 2) контроль напряжения и температуры.
1) Контроль напряжения и времени используют в тех

случаях, когда рабочая температура находится вблизи 20°С

(интервал 10—40°С). Зарядные устройства, предназначенные

для осуществления этого метода заряда, автоматически прерывают процесс заряда тогда, когда напряжение батареи достигает предварительно установленного значения. Это значение соответствует напряжению отсечки при температуре

40°С (наименьшее напряжение отсечки в рассматриваемом

интервале температур). В данной конструкции используют

дополнительно еще и реле времени, причем с преимуществом

срабатывания, —для предупреждения чрезмерного возрастания внутреннего давления в тех случаях, когда температура

аккумулятора превысит 40СС или конечное зарядное напряжение отклонится от своего нормального значения.
Эта система контроля не требует применения специальных батарей и может использоваться для заряда всех стан-
--------------- page: 28 -----------
i,2
ДарТНЫХ ОЛТЛреЙ, ВКЛЮЧЛЯ llllll.l VR 1 II VR 7 (i'MI.ch I !,|n | и

7 Л • ч coin неге i m iinu), i;i|ih,-k:ii-mi.!\ ihk.imii i- \ Реле ире

ме'ИН HO BCt*\ t’.'iy'HI Я.\ Upcpi.lltael H)Hl||*vr за рЯ. 1,1 ’It'|*i’ I I ч

Зарядная емкос1ь б.инка к номинальной гмтк'Ш при icuiie.-

рa typo в пределах 120 10 н.ш чиже номинальной емкоои
при (М1ЛОО 1111 >KII\ leMIIO-
ратурах
2) Kumpo.li. напряжении и температуры низ

волне i определить момент окончания быстрого

заряда благодаря зависимости напряжения отсечки тока заряда от температуры батареи. Г1о

экономическим соображениям при конструировании зарядного устройства

нецелесообразно точно

повторять в его выходной

характеристике теоретическую зависимость напряжения отсечки тока

от температуры (рис.

2.17, а). Эти характеристики можно линеаризовать при сохранении достаточной надежности отсечки. На рис 2.17, б приведены практически используемые выходные характеристики зарядного

устройства при заряде батареи элементов емкостью 1,2А-ч

(типа 10 VR 1.2 RR) токами Cs и 2Cs А.
Емкости, сообщаемые аккумуляторам прн использовании

этого принципа, остаются удовлетворительными в диапазоне

температур от —20 до -f-40°С. Большая часть систем быстрого заряда с контролем напряжения и температуры после

отсечки скоростного заряда большими токами продолжает

заряд малым током. Причиной такого решения является

стремление достичь 100 %-ного заряда по емкости. Для обеспечения максимальной безопасности при заряде батареи

снабжают температурной зашитой, прерывающей заряд в

случае неполадок и отклонений от нормального режима как

в аккумуляторах, так и в зарядном устройстве. Защита срабатывает и отключает зарядный ток при подъеме температуры батареи до аномальных значений в диапазоне 55—60°С.
Си
Рис. 2.17.
а — зависимость требуемою напряжения отсечки тока в копие заряда от температуры

для батареи типа 10VRL2RR фирмы Saft, состоящей л» 10 элементов емкостью 1,2 А-ч,

при быстрых режимах заряда токами С.,Л

(1,2 А) и 2С5А (2,4 А); 6 — зависимость напряжения автоматической отсечки тока зарядного устройства от температуры при тех же

условиях и для той же батареи.
b 1 1 -I \п И, 1 О I

Mi >1 и .1 [>Н ! .1

ИМ (ПА I I- iK'li
г К «Ж I • I
[ 111441 М Н'М
!»• Ш1 ,1 I VI ; ’Ч Л. 1.1 И -Ivliriv our 1 -

V: li.l:iij»VUv-имя. U 11 V ii> j‘.l I V|>U. Д‘>,ы:

n l».i i \jun.iM i t i • 1 i<i.«1M 1.1 vi уH|»;iи/ii'ftiни
элементы iuihib VR n VB п бата-
напряж* ппем iiitv'iKii зири.пнно тока. а раоочее моею

lepMoera И)М ДЛЯ обеспечения ;:illllM!>l ill llrpt'l реИЛИИЯ,
Сверхбыстрый заряд
Если t)i рлнпчп 11.ся использованием части номинальной

гмкосгн элемеша пли батареи аккумуляторов, то можно заряжай. никель кадмиевые ■
реи очень большими ю-

ками и, таким образом,

проводить кратковременный заряд при длительности процесса всего в несколько минут. Доля поминальной емкости, кото

рую можно сообщить ак- 259

кумуляторам таким сио- Я-

собом, определяется допустимым уровнем повышения внутреннего давления, еще не вызывающим

срабатывания предохранительного клапана у

.лементов и батарей типа

>R или не вызывающим деформации внутреннего содержимого элементов и батарей тина

VR. Сверхбыстрый заряд

требует предварительного

можно сократить до 30 с.
На рис. 2.18 ч представлены различные по длительности

сверхбыстрые заряды, которыми можно пользоваться прн заряде элементов тина VR 0.5 АА (емкостью 0,5 А-ч), а также

опасные пределы, соответствующие срабатыванию предохранительного клапана при температуре 20°С. Разновидностью

метода сверхбыстрого заряда является одномоментный заряд, предназначенный для применения в случае одного единственного цикла работы, например при использовании в военных целях, когда батарея заряжается всего один раз, а за-
*> Максимальные значения параметр*!» цилиндрического аккумулятора

VR 0.» АД |ч0 i.iEia'iciiiic размера l?(> (А\.->К). 310 (СССР)] (Cs 500 мА-ч):

высота, мм 50.2, шаметр. мм. 1-1,5. нес, г, 24; ток непрерывного разряда,

А. 5,0; тон мм1!).'И>сш>г<> разряда, Л, 24,5; мощность, Вт. 16.—Прим. род.
4320 то
580 200 80 502817

Время заряда, С
Рис. 2.18. Зависимость длительности

сверхбыстрого заряда ог силы зарядного тока для цилиндрических герметичных ннкель-кадмиеиых аккумуляторов

типа VR0.5AA фирмы Saft.
разряда, длительность которого
--------------- page: 29 -----------
ги
/ г,.-.' :*
тем уППЧТожаОЧЧ'Н ilMVi* 11* С УI |>i »lK I I :< I'! Il.'l r<4t»|*»>M
гананлннаек'Я. Ill) ■jIm'ii. i\;i I ;nuiun и i.i м
рею необходим» офядии- .ia тч-кольы» ич• i-.\ 11 i, ч ю iwiMii.tim

!!J)II ОЧеНЬ бОЛЫННХ скоростях ОфЯДЛ, При конррых Mi р VI, t М Г) я

емкость ограничена всего hock«j.ii.khmм ироцешами <и номинальной емкости. Этот метод применим и широком шапаюне

I емперачур or —40 до ffiOC без риска пар'.шпм,

оиаспость работы. В случае одпомомешhoi о ьар.яча с.оо'бшае

мая аккумулятору емкое п. мала, однако по выходная мощность на короткие интервалы времени оскнчси высокой 1ак,

полностью разряженный элемент тина VB при юмиера ivpe

от —40 до -f- 60°С ограниченное время можп принимал,

зарядный ток величиной до 2 ОС г, мА
Неконтролируемый быстрый заряд
Этот метод заряда применим для элементов пит УЛ и

батарей. Данный тип элементов выдерживает более высокие

токи заряда и еверхзаряда по сравнению с элементами тина

VR. Это стало возможным благодаря использованию в их

конструкции высокоиористых пластин, что улучшило условии

рекомбинации кислорода на отрицательном электроде. Следствием этого является некоторое снижение отдаваемой (разрядной) емкости на единицу объема в элементах типа VY

по сравнению с элементами типа VR. Тем не менее удельная

мощность на единицу объема остается высокой. Избыточный

заряд большими токами может продолжаться несколько дней

без какого-либо сокращения срока службы аккумуляторов.

Их способность выдерживать избыточный заряд большими

токами позволяет проводить неконтролируемый быстрый заряд элементов с неизвестной степенью разряженноегн простыми и относительно дешевыми зарядными устройствами.

Время неконтролируемого быстрого заряда элементов типа

VY составляет 60 мин в диапазоне температур 20—30°С.
Заряд при постоянном потенциале
Метод заряда при постоянном потенциале всегда использовался как метод быстрого заряда открытых (негерметичных) и полуоткрытых ннкель-кадмиевых аккумуляторов.

Применение этого вида заряда на герметичных ннкель-кадмиевых ’элементах без мер предосторожности почти всегда

приводило к их разрушению. В самом деле, напряжение герметичного элемента в конце заряда снижается, поэтому r режиме заряда при постоянном значении потенциала в этот

период (конец заряда) ток заряда возрастает до таких значений, какие батарея не выдерживает. Однако можно все же

проводить заряд герметичных элементов от источника посго-
Г.■ г,. Т.. .. . .... •• < • •
га Кос Же повеление нам Яо,|
plJHIIO находи И >1 II.I Мрч.че, II
(используется I одни никл раарн ia
тареям чинов СП 1.8 н С.П2.2).
Рис. 2.38 Занисимосп. нормально отданагмой после непрерывного сиерх-

заряда емкости от длительности свсрхзармла iсрмсгпчиых цилиндрических

иикель-кадмнепых элементом тина Evt ready Oil 2
Разряд при скорости 1 С (1,2 А>; норимП рллрмд после кпждих i мп после непрерывного сверхзаряда
Эффект памяти особенно характерен для никель кадмиевых элементов и состоит в том, что элемент сохраняет характеристики длительного предыдущего циклирования. Так,

например, после повторных неглубоких разрядов элемент не
1,4

1.3
- ft г
§ 1,0
I °-д\
I-0.8'
^0,7
oelJZ^—л
0
Минуты
Рис. 2.39. Первоначальная разрядная кривая и разрядные кривые после

длительного неглубокого циклирования герметичных ци.ипирическнх ннкель-кадмиевых элементов Eveready.
I разряд на полную глубину

после 100 циклов разряда на 40%

-номинальной емкости (С/5/ШмА/в

течение 2 ч)
IIразряд на полную глубину после 100 циклов

~разряда на 40% номинальной емкости

дает удовлетворительного разряда всей емкости. Цилиндрические никель-кадмиепые элементы Eveready отличаются отсутствием у них эффекта памяти. На рис. 2.39 приведены

характеристики первоначального и последующих циклов

после повторных неглубоких разрядов. В частности, па этом

рисунке показана первоначальная разрядная кривая, а также первая и вторая разрядные кривые после 100 разрядных
--------------- page: 30 -----------
I uuui 2
ЦИКЛОВ 40 % IK ill l.ivfillliu II, им, I \ i* 11 il!! i 11-i-TllUO |i.'l фЦДЫ

лают uo'ira такую >ki uikv.i , i., k.ik i<i-1i>ii:i• t.i.11>11 ;>>i крикам,

но при несколько сниженных уровнях напряжения (ни по

относится к элементам тиной (Jli.M и ( .112.2).
-L g 110
£ | ■§ too
*4% so
Р II 80
70
й S бо
50
_
_
_
]

Дисковые зпемш.пь
.LLU.l.i .1
-20 -Ю
% 110

* ,(Ю

* ° Щ 90
I 80

« I ! 70

■Й ^ | 60

| §-1 50

* 40
1 10 70 30

Температура, °с
40 45



Цилиндрические элементы
1 1 1
-20 -Ю
0 10 20

Температурп, °С
30
40 45
Рис. 2.40. Влияние температуры разряда на отдаваемую при температурах

в интервале между —20 и -(-45 °С емкость герметичных ннкель-кадмиевых

элементов Evercady. (Разряд после первоначального заряда при комнатной температуре в течение 14 ч десятичасовым током.)
Герметичные никель-кадмкевые элементы и батареи

Eveready отличаются относительно небольшим изменением

разрядной емкости в широком диапазоне рабочих температур. Тем не менее заряд необходимо производить в значительно более узком интервале температур. Температурные

диапазоны, характерные для работы этих батарей, приведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5. Гранины рабочих температур герметичных

Никель-кадмиевых элементов фирмы Union Carbide
Тип
элемента
Нормированное

время

заряда, ч
Допустимая

температура

разряда. *С
Допустимая

температура

зарядл. “С
Допустимая
температура

хранения, "С
В
10
0—45
ОТ —20 до +45
от —40 до +60
вн
10
0—45
от —20 до +45
от —40 до +60
CF
1—3
15,6—45
от —20 до +45
от —40 до +60
CF
10
0—45
от —20 до +45
от —40 до +60
сн
10
0—45
от —20 до +45
от —40 до +60
Зависимость емкости дисковых и цилиндрических элементов Eveready от температуры представлена на рис. 2.40.
Г г/i«»• ги.ч«/><-титы
IV
у I 11 • ’/’и
0'.‘
Фирма Union ( ,11 bide При.IH.I.lit МфиН.Т 1.1 I; 11! vt 11110 llll IKIIN

Ii ВЫСОКИХ leMllvp.l f \ p II» Xp.THl'liliC, |>Ц<|»1.| 11 -11 ‘>1 i » IO-MOH-
TiJit ll oaiapeii Г! s 111 %■; |Ч1\лы;пи ана.пн» Ире-ьч анлепи

ii та (м. 2.b
Tiifi ищи l'в Нлниине nut'OKiix и iiK.ikiix температур хранении,

разряда к заряда нике 1ь-кааппеиы.\ этеченюв и fin г а рей Lveremly
Хранение (всех

типоп элементов)
Разряд (всех типов элементов)
Заряд элементов

типов CF и СИ

(10-часовая

скорость)
Заряд элементов

типа Cf7 (I- н

3-часовая скорость)
Заряд дисковых

элементов
! ipii 40 "С никакого

пред ною влияния
I
батареи перед зарядом

еле. 15l‘i довести до комнатой гемнерагуры
При —20 “"С никакого

вредного влияния, но

емкость снижается в

соответствии с приведенными выше кривыми

При 0°С
При температуре ниже

О“С элементы и батареи не следует заряжать iO-часовым зарядным током

При 15.6 °С
1-часовл! зарядный ток

не следует п[ вменять

Нрп температуре ниже

15,6 °С, а 3 часовой зарядный ток не следует

применять при температуре ниже 10° С

При 0°С
При температуре ниже
0
дить заряд 10-часовым

зарядным током
При + 60 “С никакою Вредного 1Ш1Я1ЩЯ
Тем не минее при 32 С

становится Ощутимым

саморазряд, который еще

больше ускоряется при

дальнейшем подъеме

температуры

При + 45,,0 никакого вредного влияния
При + 45 °С

элементы и батареи обладают 50%-ным приемом заряда
При 45 °С элементы и батареи обладают примерно 90 %-ным приемом

заряда
При 45 °С элементы и батареи обладают примерно 60 %-ным приемом

заряда Возможно также сохранение числа

циклов наработки
Герметичные никель-кадмиевые элементы Eveready с

прессованными пластинами имеют высокую отдачу по емкости и в некоторых отношениях сходны с имеющими спеченные пластины аккумуляторами других фирм. Так же как н

у последних, их импеданс так мал, что элементы даже в

состоянии непрерывного сверхзаряда представляют собой

отличные фильтры для сглаживания пульсаций. Импеданс

элемента зависит от частоты, на которой проводят измерения, и степени заряженности. Он ниже у заряженных эле-
4'
--------------- page: 31 -----------
Г I i.",7 ?
ментов no сравнению с разряженными Значение пмпе.мн'.ч

и нну 1 репного сопротивлении элгмон ьж 1 {\4‘ro:iils' обычно

приводятся и индивидуальных паспортах на каждый улеме нт.
100
Гг
90
1
80
70
1
Б0
I
S0
40
С
N
1,0, В -

1
1,1В
О 10 20 30 40 SO 60 70 80 90 100 110 120 НОШ

Ток разряда, М/1
Рис. 2.4!. Разрядные параметры прн 21,1 °С герметичных никель-кадмне-

вых элементов типов Eveready ОВЭО н ОВЭОТ напряжением 1,2 В и емкостью 90 мАч.
Пример. Если требуется ток разряда величиной 36 мА и конечное напряжение

1,1 D. пользуясь нижннм графиком, находим, что элемент оВуо (пли ОВЭОТ) в зтих

условиях отдает емкость 70 мА • ч, что обеспечивает время разряда 2 ч.
Наработка никель-кадмиевых герметичных элементов зависит как от их конструкции, так и от режима эксплуатации. Если исключить грубейшие нарушения правил эксплуатации, то больше всего на ожидаемый срок службы влияют

следующие факторы режима эксплуатации:
1)
тока сверхзаряда нежелательно);
Гс[‘Чг I ■> * ф* "J !*■ ’ '' '■ flttl.l Г-> М-' Г Nlf'
2) |емпера I j ра при .-три.!- it p.i .p. .U (нежс-ла re.u.iiu i n.

r.-tiui!k"M ni,h 4i.:i i, i:i. и i miiiii.."''I шнчаи ii-Milv-p.i iуры),
Л) IV 'i. > • ■ t«-
Температура, °c
Pur 2.42 Заншимж’Ть омкчаи in температуры герметичных кнкель-кал-

мненых «'UMOirrnu Tiiiii'ii Pvnit'ady (‘>1500 н GB90T напряжением 1,2 В и

емкостью 90 мА-ч
Допустимые жеплу л .JHii'jiiiiijio лилин.'ны гемператур элемента rune ОШЮ или
013У01:
заряд: 0 15
разряд-, от —20 д<- -+46'С;

хранение: от —40 до Ч 60 °С.
Разрядный ток 9 мЛ
3)
разряда с учетом их скорости и емкости (результатом режима неглубоких разрядов обычно бывает увеличение пара

ботки).
Любое воздействие, приводящее к самооткрыванию вентиля, клапана или другого аналогичного по назначению
Врет наряда (ч) для полностью раз-

рржешюсп элемента
Рис. 2.43. Зарядные параметры герметичных никель кадмиеных элементов

типов Eveready ОВОО и ОВЭОТ напряжением 1,2 В и емкостью 90 мА-ч.

Зарядное напряжение 1,35—1,50 В; для не полностью разряженных элементов еле-

дует пропорционально снизить время или ток разряда.
устройства, вредно для элемента. Частые или продолжительные периоды открывания даже тех элементов, которые имеют соответствующие устройства, в конце концов приводят к

пх разрушению. При нормированном цнклнровашш окончанием срока службы герметичных никель-кадмиевых элемен-
--------------- page: 32 -----------
IU2
’Л
А.<
г-
~

1
11
ЗОнА
Nr
\
1 р
\
04
\
С
г
А
в
ю
12
W
^
Время разряда, v
Рис. 2.44
/’•7м
....
е
"N
N
J
....
if, (М
VI
W
Ц
о со мп пю

Тремя разряда, мш<
ПО
I щ
>,Ч
t.3
12
и
КО
0.3

1.1 А
40 60 во 100
бремя разряда, мин
20 40 бо ео юо

вре*я разряда, /чин
Рис. 2 44 Продолжение. Разрядные кривые (21 °С) никель-кадмиевых
цилиндрических элементна Eveready (1,2 В; 0,15—4,0 А-ч),
а м О — CFISO. CFliiOT, СН1Я0. СЖЙ0Г, Hercules HS4133(Q.I5 А-ч). в и е Cilia.

СИ 1.8Т (1.3 А ч); г и ж — СИ2 2. СН2.2Т<2,2 А.и); в и з — CF4. CF4T. СН4. С114Т(4.0 А ч)
тов считают тот момент, когда они не могут отдать больше

80 % своей номинальной емкости. Разрядные токи, используемые для определения окончания срока службы и приведенные выше, включают 10-часо .ой нормированный разряд

для дисковых элементов и 1-часовой разряд для цилиндрических. Прекращение пропускания зарядного тока производят после введения около 140 % предварительно отобранной

емкости. Если условия применения позволяют считать элемент годным к дальнейшей работе и при отдаче им менее

установленного значения (tf0%) емкости его средняя оценочная наработка будет составлять более 1000 циклов для

цилиндрических элементов типов СН и CF (300 циклов для

СН1.8 и СН2.2) и более 300 циклов для дисковых элементов типов В и ВН. Эти данные получены для .эксплуатационной температуры 21.1°С.
Фирма Union Carbide снабжает каждый типоразмер герметичных никель кадмиевых элементов и батарей из них
--------------- page: 33 -----------
mi
f Hint] 2
Гtifi.nmn '!.? Пример спецификации на герметичные никель-ка:^мнение

элементы фирмы I ii oi Carbide, тшш llverpady НЛО и H2I1T

(напряжением Ir2 15, емкостыо 2(1 мА • ч)
ТоКЙЙицодь!
;бредим раГн'И.г/ fiMniijSpti при

разряде ли l.l Ii. норинрчндп-
иый t;ik 2 мЛ
Конструкции тик' дымине
ренных лепестка столбика
Средняя масса
Объем (но замещению)
Элемент*
!ЙЙЙ MiiTJiH‘iILIJ1- Э/Н'КТрО;ш)
Средине рабочие характеристики при 21,) rC: SpiieiHia 1520 н Н20Т следует разряжать токами не Долее 2 мА. При раарпднфм токе 2 чЛ Элемент

лает следующие напряжения:
Начальное напряжение
(напряжение под нагрузкой после того, как полностью заряженный элемент отдал емкость 1 мА-ч)
Среднее напряжение
(напряженке под нагрузкой п середине процесса разряда, т. е. после

того, как полностью заряженный элемент отдал 10 мА-ч)
Конечное напряжение
(напряжение под нагрузкой в конце процесса разряда, т. е после того,

как полностью заряженный элемент отдал 20 м А ■ ч)
Температурные характеристики: границы рабочих температур дли элементов В20 и В20Т следующие:
Заряд
Разряд
Хранение
Скорость заряда — полностью

разряженные элементы заряжать 14 ч током 2 мА
Зарядное напряжение от 1,35 до

1,50 В. Для частично разряженных элементов время или

ток следует пропорционально

снизить
Компенсационный подзаряд
Внутреннее сопротивление
В20 н В20Т зависит от состояния
заряженности и составляет для:
заряженного наполовину разряженного элемента 7800 мОм

элемента
1000 мОм
5340 мОм
(Допустим разброс величиной ±20% от указанных выше значений)
Импеданс элементов В20 и В20Т зависит от степени заряженности ^

частоты и изменяется а следующих границах:
ftym'rn in!' ■ ' (|Й'| а
h.li)
11(3
HmHI’.IIIIII
Части i i 11 n)
fill

1110

nil

10 000
11:4.1 py 'KJl 1
HHi.ll)

i: I I'M1. I I

2i№
HiiH'
1 an1

i-j'iii
Щ/'пдч i »i.
■. 'I :EITC
S J !
jf : i;rJI4!.li: 'l.I'fMi'll Г
■J4i: к 1
j$tH>
I «ft
I■i
(J 1,1111 у ci им pa'.tupni mviirii [1111Й :i;20>11 i 1 111 i: 1.1 л hmiiu . t j r, shchilh)
Пайка
(.iv.M',:ETciii 1)2(1; 1ЛЯ этих целей hc-

: 1 iiinvmr элементы I320T
uoiiimii спецификацией. I[рпмер гаюш Ййецмфнкацни ирнне-

деи в табл. 2.7‘К Кроме того, ни каждому типоразмеру эле-
3 10 12 Щ 16 18 20 14 24 26 28

Время рцзряда.Ч
Рис. 2.45. Типичные разрядные криоые при 21 “С герметичных ипкс.и.-

кадмневЫх дисковых элементов Eveready типон В225, В225Т напряжением

1,2 В н емкостью 0,225 А-ч,
ментов приводятся разрядные кривые (рис. 2.4]> а>, графики

зависимости емкости от температуры (рис. 2,42), а также
11
отдельном листе); па нем приводятся размеры в дюймах и таблица пересчета в метрическую систему. — Прим. рл>,
2> OB9Q и OB9GT имеют олп<кне размеры и следующие характеристики: Gw =» 50 мА-ч; т<н; 10 ч разряда 9 мА; ток 14-'l заряда 9 мА;

нанйяженнс заряда от 1 .45 ,н > 1,5 Н: паярмжеим oi.; • ji'j . 1111;: I разряда

1,1 В; нес 5,7 г; ,1 щи.] ■■ i, ширина 11,2 мм, высота, ММ( 5,!5У (OBSO)

И 0,25 (ОВЬОТ), Прим pet).
--------------- page: 34 -----------
lOli
! jwita 2
1,2 ;,я 2,4
Разрядный тк, А
tk-
1,1
в 4 6 8 10

Разрядный ток, А
12 П
Рис. 2.46. Зависимость отдаваемая емкость — [>::;[]ялпин ток иикель-клд-

миевых цилиндрических элементов Evoready различный тнпон

С$ерху вниз- CFI.2 CFI.2T, СН1Д C.HL.2T. Ci 1 (,2/С, СШ -ID (U А*ч); CHI.U, СШ.ИГ

И,а Л-ч): CF4. CF4T (4,0 А-ч); CF1, CF1T, СШ, СИП (1.0 А-ч); СШ.4, СШ.4Т

[1,4 А-Ч); СШ.2, СНЗ.Л (2,2 А ч),
Ггрм1'Ти:и,г шиЧг 'i/i'.. г ■ .- > ■ '1 11 > ч ■ . П’-рм
107
!0 20 30 40 50 ВО 70 ВО 90 100 ПО 120 ПОМ

Разрядный шок, мА
•1
300
250
200
150
100
50
Ч
г
N
S
S
ч
0,9 В

1,06

ив
ш
50 Ю0 150 700 2S0

Разрядный тон, мА
300 350
Рис. 2 47, Типичные зависимости емкости иг разрядного тока дмекопмх

герметичных элементов Evcready напряжением 1,2 В

а - ОБЯО, ОВИТ (0.00 А-ч); о - В225, ВЗЯТ (0.525 А.ч).
Допустимые температурные предели для различных режимов следующие: эарид.:

0—45'С; разряд: от —S0 до + 45 ГС; хранение; от —40 до +60'С.
Б00
500
«с
400

£
300
ъ
Cl
V
200
а
100
0
-?3 -Ш -12 7 -1 4 10 16 21 27 32 Зв 43 49 54

Температура, °С
Рис. 2.48 Влияние температуры на емкость герметичны* никель-кядмне-

вых диск пых элементен iivercaily напряжением 1.2 И ма примере элемента емкостно 0,5 А ч (разрядный ток 50 мЛ) (ВН500, BHS00T).
--------------- page: 35 -----------
108

K:iX; ‘2 I 1*1 ii 2.1;r; .•
ва
Рис, 2.49. Типичные разрядные кривые при 20 “С герметичных никель-

кадмиевых цилиндрических батарей аккумуляторов Lveready на примере

батареи напряжением 12 В и емкостью О.Б А-ч.
вые для цилиндрических и дисковых элементов Eveready о

интервале емкостей 0,09—4,0 А-ч, На рисунках 2.46 8> и
Аккумуляторы CF150 и CF15QT (С: = 150 мА-ч) рассчитаны на

4-ч заряд током 50 мА (напряжение заряда от 1,5 до 1,6 li}; СН150,

СН150Т н HS4I33 — на 14-ч ааряд током 15 мА (напряженке заряда от
1.35
значительно и примерно составляют: диаметр 12 нм, высота 29,2 мм,

вес 11,3 г. Аккумуляторы CF4 я CF4T (CL = 4 А-ч) рассчитаны па 4-ч

заряд током 1400 мА (напряжение заряда от 1,5 до 1,6 В); СН4 и

СН4Т — на 14-ч заряд током 400 мА (напряжение заряда от 1,35 до

1,45 В); диаметр осех этих аккумуляторов 33.2 мм. высота 58,7—59,2 мм,

вес 153 г. —Прим. ред.
!> В225 и В225Т имеют Сю = 225 мА-ч, ток 14 ч заряда 22 мА {от
1.35
Прим. ред.
s> Аккумуляторы СН225 и СН225Т имеют С, — 225 мА-ч, ток Н-ч

заряда 22 мА. диаметр 17,2 мм, ьысоту 1 (3,4—16,7 мм, иес 11,3 г; CF450

и CF450T имеют Ct ~ 450 мА-ч. ток 4-ч заряда 150 мА (напряжение заряда от 1,5 до 1,6 В), диаметр 17,2 мм, высоту 28,4 -28,7 мм, вес 20,1 г:

CF500 и CF500T имеют С = 500 мА-ч, ток 4-ч заряда 175 мА (от 1,5

до 1,6 В), диаметр 14,1 мм, высоту 50 --50.3 мм, нес 22,7 г; CHI.S н

СН1.5Т имеют Ci = 1,5 мА-ч, диаметр 22,9 мм, высоту 42,7—43,! мм,

нес 55,0 г. — Прим. ред.
It i' Н, t и т f'l nbiHMf/lt'
2.-17 ■' iipoiiji.’iHH ipiijiuu:*.. .мвиепмнгн, щ .пн ii-м.,il |p:i <;•>■ i

noii) I'MMii'iii hi 11i t.: l<11!i.1 \ ii'> ntviit'ijiiii' ра.фщщых ыкпп

Ttl l.'l III lj'l|) 1! 'Ill' К11 Ii 'MU’ I-.; I|tl J 4 aM-.V«|$VlHJ'i|><>» ! '■ i‘l 4'4.tly. Ij.lllH-

iiiк- -юмперигуры Iia #1 im)CTf> дш'койих jjicMnimu Hvi.-n';i<ly
1,2
pне. 2.4г^ai.
Зависимости напряжений разряда н разрядных емк&стей

от величины разрядных токов для этих батарей представлены на рисунках 2.493) и 2.50 J*).
ЗАРЯД ЭЛЕМЕНТОВ И БАТАРЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ФИРМЫ
UNION CARBIDE
Фирма Union Carbide рекомендует применять для заряда

режим постоянного по величине тока. Обычно 10-часовую

величину тока не превышают, если только специально не

хотят предпринять некоторый сверхзаряд. 14-часовой заряд

таким током обеспечивает полный заряд батареи. Как известно, необходимо ввести после разряда 140 % отобранной

при разряде ампер-часовой емкости. Эффективность повторной зарядки аккумуляторов зависит от нескольких факторов. В общем случае процесс заряда проходит труднее при

повышении температуры и снижении скорости заряда.
В определенных условиях становится возможным заряд

при более высоких, чем 10-часовая, скоростях. Однако это

требует осторожности, а в ряде случаев может возникнуть

необходимость установки контролирующих приспособлении

для предотвращения сверхзаряда с высокой скоростью {элементы, рассчитанные на заряд с большой скоростью, обсуждаются ниже в данном разделе}.
Никель кадмиевые батареи можно использовать также п

в режиме подзаряда малым током или компенсационного

подзаряда, однако все методы заряда постоянным по величине напряжением и компенсационным «плавающим» напряжением для них не рекомендуются. Для обеспечения максимального срока службы вторичных источников тока при

продолжительном компенсационном нодзаряде величину за-
п ВН225 и SH225T имеют Сю = 225 мА-ч, ток 14-ч заряда 22 мА,

диаметр 25,2 мм, высоту 9—9,4 мм. вес 13,3 г. — Прим ред.
!> ВН500 и ВН500Т имеют Сю = 500 мА-ч, ток Н-ч заряда 50 мА,

диаметр 34,5 мм, высоту 10—10,3 мм, вес 28,4 г, — Прин. ред.
•> Батареи с емкостью Cj = 0,5 А-ч и напряжением 12 В HS415I (для

4 ч заряда топом 175 мА) п HS4153 (для М-ч заряда током 50 мА)

имеют длину 63,6 мм, ширину 16,5 мм, высоту 144,0 мм и вес 241 —

255 г. — Прим. ред.
Батарея с емкостью С] = 1,2 А-ч, напряжением 12 В, для Н-ч заряда током 120 мА. имеющая длину 128,0 мм, ширину 51,6 мм, высоту

62,3 мм и вес Б37 г, — Прим. ред.
--------------- page: 36 -----------
по
I
рядного тока г л ел vet снижать ли минимума. Ток компенсационного поднаряда, обеспечивающий полный ларяд аккумулятора, должен couTueu'Tiuma п, с у м м v .40 50-ч а со но го зарядного тока н тока, необходимого для компенсации периодического потребления энергии. Меньшие юки компенсационного иодзаряда поддерживают аккумулятор на некотором

1,41
1.S 2А 3,2 4,0

Разрядный ток, л
41
4,
ь,за
•-
7,78
Разрядный ток, ми
800 поо т 2000 2т гто

Разрядный ток, Mfi
г 3 4 5

Разрядный ток, /I
S-50D,
лЩ

1350

$300

2501
4
N
10
' 12
SB
В
N
'v
S
13,28
200 600
woo та
Piimei ?г
2600
то 2200
Рис. 2 50. Зависимость отдаваемая емкость — разрядный ток

ных никель-кадмиевых цилиндрических элементов Pveready.
Сверху вниз. N* 91 (6 В. 1.2 А.ч); 88 (8,4 В. 0.09 А ч). IIS4151 (12 В. 0.5 Ач); .Ni 65

(13,2 В. I А ч); HS4I25 {14.4 В. 0,45 А Ч).
герметич*
‘I
£ {

I '
^ о
;\ч :i[Fj им \Н>0 1Ш HO'l

Ралрхд): i дач’, мА
“1
■Ij I
7.2‘tt
Mi
1 i


0,0
г 4
10
разрядный тон, А
12 П
Разрядный ток, л(А
&
700
COO
*Ci
500
A 00
3
300
200
■*10
,88
'12S ,
-13,?^
0 W
600 1200 1600 2000 2200 2W

Разрядный ток, мА
w.'sb




П7
13.
гв
разрядный шок, Л
Рис 2 ПП Продолжение.
Сосцх,, am.-. № 70 <>■ II. 1.5 Л-ч>; № 1007 (9.Г, 13. 4 Л-ч); Ki SO (12 D. 1,2 А О. HSII.ill

(14.4 U. 0,225 Л ■!); IISIUM (14.4 B. 0,5 A.4); HS1073 (14,4 B, 4 А ч).
--------------- page: 37 -----------
112
Г men 2
более низком уровне заряда, В тех случаях-, когда применения методов заряда плавающим (шшелнюишмен) иди постоянным по величине напряжением избежать невозможно,

и схему необходимо включить датчик температуры аккумулятора и выключатель, срабатывающий от сигнала термо-

датчика. Перегрев аккумулятора при любых нарушениях в

системе контроля напряжения п тока может привести к

норче аккумулятора, зарядного устройства или и того и

другого вместе.
Беетрансформаторные схемы зарядных устройств
Несмотря на то что трансформаторные схемы зарядных

устройств обеспечивают универсальность и требуемую изоляцию клемм аккумулятора от сети переменого тока, применяется ряд практических схем и без использования трансформатора, Требуемое снижение напряжения зарядного источника и выбор различных значений зарядного тока можно

обеспечить применением реактивных или резистивных компонентов и цепей. Использование реактивных цепей обеспечивает то преимущество, что в них не происходит выделения тепла. Схема зарядного устройства с реактивной цепью,

представленная на рис. 2.51,в обеспечивает заряд постоянным током аккумулятора, состоящего из 1—5 последовательно соединенных элементов. Схема хороша тем, что проста,

варядное устройство на ее основе мало весит, при работе

она не выделяет тепла и ее можно использовать для заряда

различного числа элементов. Она широко применяется в тех

случаях, когда батареи и зарядное устройство встроены в

какой-либо аппарат и недоступны потребителю. Обычно такая схема имеет вид двухполупериодного мостового выпрямителя. Мостовая схема на рис. 2.51, а для заряда батареи

аккумуляторов дает ток около 40 мА на 1 мкФ емкости

конденсатора.
Значение резистора Ri на рис. 2.51, а некритично, поскольку в его задачу входит ограничение тока первого импульса при включении устройства в сеть. Величина резистора Ri может колебаться в пределах 25—250 Ом. Этот резистор часто опускают при использовании современных усовершенствованных компонентов. Сопротивление утечки R2

обеспечивает разряд конденсатора, устраняя опасность разряда конденсатора на оператора через сетевую вилку при

ее выключении из розетки сети переменного тока. В зарядных устройствах с большими значениями емкости конденсатора (для больших токов заряда) выпрямитель может выйти из строя при отключении батареи аккумуляторов, если

схема подключена к сети переменного то:саг напряжением
Гг/пЬ’пгтг" 'f.-ii/rfiM.r hit/
120 М. PiMHi i'.-pm Ю i
M'ifkii" i а к же K(.4iojiii.4i4t>tTii дли .inpsi;ia шнтняиним no mvin-

члпи шм>М Gain ре н п.; iioe.'ii'.l' 'Г. ч i ivi ьно ок‘Д4Ш>1Ш 14.4 j.'ic-
. ■ '(I;; ■
£ :
I .v.v/w
D ’У-

■ \ ■
6
■у—
■ те
/|*’г

U IV,
К-?50О.ч С
—а
ff!
.i::
/ДОА1
N!-Ct(
dampen
'1208
-r~j-
7 К
7 К
1,5*
m
. H'k
52 последй&зтгпь-
ш>. J.KH
тйпз BS
2 жмеит

Hvsreaaij/
Одно или бопее

зарядньа, енеэЗ
Рис. 2.5!. Схемы зарядных устройств для герметичны* никель-кадмйевых

элементов и батарей типа Hveready.
а — трансформатор и одиоиолупериодЕшй выпрямитель; б — трансформатор и длук-

пол у периодный выпрямитель; в*-зарядное устройство с использованием токоогра*

пичнвающего конденсатора; г—зарядное устройство ка резисторах (D — кремниевый диод 1N2069 нли эквивалент)*, д — заряд от батарей гальванических элементов.
ментов. Номинальные значения элементов этой схемы обеспечивают зарядный ток около 4,5 мА для двух последовательно соединенных элементов В50. Это зарядное устройство

не пострадает, если будет включено в сеть переменного тока
--------------- page: 38 -----------
Ill
I Hill, 1 2
при iH'iiDSK.'ini'iciiiniii батарее лккумули|п|н|!1. 11 лимит значения резисторов. можно iipih n.K'ufjim, ai"jy д. in .«apядa I,

■i и Г) последовательно ««шкчшых ■ослоипш вторичных

источником тока. Болос высокие значении юкл потребуют

применения резисторов большой мощности, и схема перестанет быть практичной из-за избыточного выделения тепла па

се элементах. Малые дисковые элементы, например для

слуховых аппаратов, могут быть заряжены просто от элементов карманного фонарика или батарей фонаря большего

размера. На рис. 2.51,d показана в качестве примера схема

такого зарядного устройства для одного элемента типа И ПО

с током около 5 мА. По этой схеме можно также одновременно заряжать еще один элемент, подключив его, как показано штриховой линией.
Конструкции трансформаторных зарядных устройств
Стандартные схемы для заряда вторичных источников

тока и сетевые источники питания постоянного тока, предназначенные для заряда аккумуляторов, содержат совершенные трансформаторы и выпрямители. Зачастую в них не

предусмотрено включение последовательного резистивного

элемента, ограничивающего ток и предотвращающего большие колебания зарядного тока при колебаниях напряжения

в сети переменного тока. Для устранения этих нежелательных явлений используют следующие схемы и соответствующие уравнения расчета.
Обычная схема однополупернодного зарядного устройства

и уравнения ее расчета представлены па рис. 2.52, Прежде

чем провести анализ других схем, рассмотрим условные обозначения, принятые в этих уравнениях. Значение Edc, или

напряжения на батарее, изменяется в зависимости от степени заряженности, температуры, типа конструкции ннкель-

кадмиевого элемента и скорости его заряда. Эти изменения

не вызывают заметных осложнений при использовании режима заряда постоянным по величине током, чего нельзя

сказать о других методах заряда. Значение Edc полностью

заряженной никель-кадмиевой батареи находится в пределах

1,35—1,45 В на один элемент для 10-часовой скорости заряда при комнатной температуре. Однако для расчета зарядных устройств можно принять значение 1,5 В на один элемент. Зарядный ток Idc должен быть выбран в строгом соответствии с конкретными условиями применения. В зависимости от особенностей рабочего цикла, времени заряда и

времени разряда, обусловленных данным устройством, выбирают и соответствующую скорость заряда (или зарядный

ток). Самой лучшей скоростью заряда наиболее часто угю-
Гг/чч-т.шг ■•мнцне мнке.н- мн1 ««#••«•< “
I
ток»! пи. I ‘ло i i':i I И 4;iroit;iM п;и]н и* 11. 4'обы и iMrliuiihi л ;i рядного I <) л«1 И]Ч1 КО. K‘Oil ИМ Л ,\ П.'ПфЯЖПШЯ li ГГП1 f)U ЛII MII1IM-
м;1лы1ымк, нужно, ч гоГн-i oi попнчпн' L;l£- к 1',.ь было бы

шк>можно большим. Эго, одн.мчО, нриноди! к относительно

большим но I ерям МОЩНОСТИ И рпегочншо 1Г11. КТ ИЛ ИОС’ЛРДО-

ватсл 1>ио ш< лишенном токоогрпи и ч и майнцем (балластном)
Рис. 2.52. Схемы и уравнения расчета трансформаторных зарядных

устройств для герметичных ннкель-кадмиепых элементов н батарей Eve ready
Обозначения П.^ - напряжение батареи во время заряда; — средни/! заряд-

ныА ток (A), R;H. — э. л. с. вторичной обмотки трансформатора; R — суммарное сопротивление цепи; Rt — приведенное сопротивление вторичной обмотки трансформатора; Rfi — динамическое сопротивление выпрямителя; Rs — сопротивление токо-

ограничивающего {балластного) резистора; V<j — прямое падение напряжения па

выпрямителе; п — число последовательно включенных диодов в одном плече; К —

коэффициент уравнении, зависящий от выпрямленного тока (рис. 2.53); М — коэффициент уравнении, зависящий от выпрямленного тока (рис. 2,53); Г — фактор

тока, равный отношению среднеквадратичного значения тока 1rmfs к значению среднего зарядного тока 1^с {рис. 2.53): материалы и характеристики выпрямителя

германиевый, R {i = О, V ^ ■= 0.35; кремниевый; R,j — 0, V ^ 0.80.
резисторе. Для практических целей удовлетворительным

можно считать значение этого отношения в диапазоне 1,5 —

2,5, причем меньшие значения рекомендуются для двухполу-

периодных выпрямителей и при токе выше 1 А.
Из уравнений 2, 5 н 8 рис. 2.52 видно, что значение со-

противлепия цепи R является суммой трех различных сопротивлений. Значение приведенного выходного сопротивления
--------------- page: 39 -----------
I '2
11)
moi iiiuiil (спецификации it.uct* r.nit-.i-.si u.iii п ;\iepein> linn"

средетвенпи iiа представите,ij<nы ■< tmp,i ща\, л (шимин1 ли

намическиго сопротивления иьшримше.и R,i приведено в

подписи к рис. 2.52. Значении бал л а с i mini последовательно

включенного резистора |4S можно определить по формулам

рис. 2.52. Его назначение — ограничивать ток через батарею

аккумуляторов. Значение R5 обычно велико по сравнению с

сопротивлением других участков цени и по существу оно п

определяет значение тока, так как является основной па-

грузкой источника питания. Мощность, рассеиваемая па резисторе Rs, пропорциональна квадрату эффективного значения протекающего тока. Для расчета мощности, рассеиваемой на Rs, используют уравнения 3, б и 10 рис. 2.52, дающие соотношения между lrms в Нетипичные значения прямого падения напряжения на выпрямителе V(! и динамического сопротивления выпрямителя

Rd для расчетных уравнений рис. 2.52 даны в подрисуиоч-

ной подписи. Для надежного функционирования схемы величины прямого тока в братиого напряжения выпрямителя

должны соответствовать этим параметрам используемых в

схеме диодов.
Коэффициенты К, М и F в. этих уравнениях являются

функциями формы токов. Их значения зависят от отношения Еас, т. е. эффективного значения напряжения разомкнутой цепи (э.д. с) вторичной обмотки трансформатора к

сумме постоянных напряжений на батарее аккумуляторов

при заряде и прямого падения напряжения на выпрямителе.

Вначале по формуле необходимо вычислить отношение переменного напряжения к постоянному, а затем найти по

графику (рис. 2.53) значения коэффициентов К, М и F.
Однополупериодные схемы выпрямителей (расчетные

уравнения 1, 2 и 3 рис. 2.52) в основном используются

только для слаботочных режимов работы, т. е. токов порядка

0,5 А и меньше. При больш"х токах эффективность работы

трансформатора становится малой и требуется применение

специальных конфигураций сердечника в связи с чрезмерно

большим намагничивающим действием выпрямленного тока.
Двухполупериодные выпрямители могут создаваться по

мостовой схеме или с отводом от средней точки вторичной

обмотки. Мостовые схемы очень привлекательны благодаря

гибкости функционирования, простоты и возможности использования более экономичной конструкции трансформатора. Однако экономические соображения могут повлиять на

выбор между стоимостью трансформатора и обшей стоимостью выпрямителя, поскольку мостовая схема требует

применения двух дополнительных диодов.
Др\т in f.niiipa ■ ' нпя, г.п тижпк-г I мшфт vpnimn схемы

заряда, вь.пичаю i -л;си iva i aniiuiiin.iii пик.I, расположение

зарядною м'фоГнчка, дпееппаппю к’нла, мощность ipanc-

форМаторл, общий размер, стоимость и т. д. Одвоиолунери-

одная схема выделяет дополнительное тепло в сердечнике

трансформатора из-за эффекта насыщения, обусловленного
Отношение переменного тока к постоянному

[уравнения (0 и (2) ниже]
Рис. 2.53. Зависимость коэффициентов уравнений oi отношения переменного тока к постоянному.
М — коэффициент, зависящий от выпрямленного тока; F— формфактор тока; К —

коэффициент, зависящий от выпрямленного напряжения,
Отношения переменного напряжения к выпрямленному
Тип схемы
Однополупериодная и двухполупериодная
мостовая со средней точкой во вторичной —=
обмотке
Fac
Диухпол у периодная
с tic • *rl ' d
чрезмерным выпрямленным током. Поэтому физические размеры трансформатора, используемого в схеме однополупе-

рподного выпрямителя, могут оказаться больше размеров

трансформатора для зарядного устройства той же мощности,

но с двухполупериодным мостовым выпрямителем. На следующих примерах будет показано, как пользоваться уравнениями, таблицами и графиками при выборе и расчете зарядных устройств для реализации режима заряда постоянным по величине током,
--------------- page: 40 -----------
Глипа 2
Пример 1.1
Допустим, что нам необходимо выбрать н рассчитать

схему для 10-часового режима заряд» двух последовательно

соединенных пикель-кадмпевых элементов типа 01500 фирмы Union Carbide. Предполагается, что это будет экспериментальное устройство и что приобретение специального

трансформатора не оправдано. Элемент типа С11500 представляет собой цилиндрический элемент емкостью 0,5 А-ч и

рассчитан на высокоскоростной заряд. Отсюда ток наряда
/ = Ar = lF==0'Q5A(/^)-
По оценке конечное зарядное напряжение при 10-часовом

заряде составляет 1,45 В на один элемент, а па два 2Х

X 1,45 — 2,90 (£dc).
Поэтому надо взять отношение переменного напряжения

к постоянному, равное 2. Выбирается накальный трансформатор с вторичной обмоткой на 6,3 В и 0,6 А. Измерения напряжения разомкнутой цепи на вторичной обмотке и

ее сопротивления дают следующие значения:
При входном напряжении переменного тока на первичной обмотке 120 ТС переменное эффективное напряжение

разомкнутой цепи вторичной обмотки составляет 7,5 В.
Коэффициент трансформации К — = 4^= 16.
Сопротивление обмоток в «холодном» состоянии — первичной обмотки (/?i) = 195 Ом, вторичной (/?ц)=1,3 Ом.

Приведенное (полное) сопротивление вторичной обмотки в

«холодном» состоя}! и и составляет
/?* —Лп + -^-=1.3 + ™ = 2,1 Ом.
Дтр
Выходное сопротивление номинально нагруженного силового трансформатора в «горячем» состоянии будет примерно

на 10^ выше, чем в «холодном» состоянии. Однако данный

трансформатор не будет нагружен до номинальной мощности и поэтому примем за основу 5 %-ный прирост выходного

сопротивления. Тогда для «горячего» состояния имеем Rt —

= 2,1 • 1,05 =■ 2,2 Ом.
Так как зарядный ток мал, выберем однополуперподную

схему. Подходящим выпрямителем является дешевый кремниевый диод IN2069 с номинальным прямым током 0,75 Л

и предельным значением обратного напряжения 200 В, Диод

может быть любого типа, обладающего подходящими значениями прямого тока и обратного напряжения. Его обратное
IrpMvi ti.Hil»' чины!
и гЩря /Кеи не iii1 .41 Vi л. им > *:а I ь v г\ммм м а кснмальщии

а м и, I in y.Tiii II н напр .-мч.-гя Ji i< 'ркй'шои unmih mi силоипго

трансформатора п
муляторов, T, С. full- 1 П"ДШН'11 h рНС. 2.52 ДЛЯ

кремниевою выпрями и.’л я берем значения V ( = 0,й0 13 н

R, = 0.
Из уравнения (1) (рас. 2,53) получим значение отношения переменного напряжения к постоянному. Была выбрана

однополупернодная схема, поэтому попользуется один диод,

т. е. ft = I.

fi'U + nVlt ?,У0 | (1 -(1,8)
По графику (рис. 2.53J находим значение коэффициентов

К = 0,92, М = 2,40, F — 1,76.
Преобразуя уравнение 1 (рис. 2.52), решаем его относительно R:
Еа, - К (Edc+ nVd) 7,5 - 0,92 (2,90 + I - 0,8) „, ,
К~' мТГ^с
И RS=*R -R, — n/?a = 34,l —2,2-0 = 31,9 Ом.
Из уравнения (3) (рис. 2.52) находим эффективный

ток вторичной обмотки трансформатора
lrms = f ■ ld0 = l ,76 • 0,05 = 0,088 А.
Пример 2.2
Пусть необходимо выбрать и рассчитать схему для заряда четырех соединенных последовательно цилиндрических

никель-кадмиевых аккумуляторов типа СЫ 1,2 с 10-часовой

скоростью заряда или током /dc = 0,i2 А. Ейс составит

около 6 В. Для этого примера будет использован двухполу-

периодный выпрямитель со средней точкой во вторичной обмотке трансформатора, Для специальных случаев применения лучшей может оказаться и другая схема зарядного

устройства.
Как и в предыдущем примере, для расчета напряжения

на вторичной обмотке трансформатора примем отношение

переменного напряжения к постоянному, равным 2. Это означает, что потребуются дне вторичные обмотки с напряжением примерно по 12 В (2-6= 12 В) каждая или одна

24-вольтовая обмотка со средней точкой. Предварительно

будем ориентироваться на применение стандартных диодов.

Далее следует выбрать величину тока, чтобы обеспечить

безопасную температуру при работе (могут потребоваться
--------------- page: 41 -----------
120
Г -шип 1
радиаторы). Пн непроводящее и данный момент плечи выпрямителя будут деГа-шинать пиковые обратные напряжения,

равные пиковым значениям напряжении шей вторичной обмотки за вычетом прямого падения напряжения на прополите м плече выпрямители. 1£слн не учитывать прямое падение

напряжения па проводящем плече выпрямителя, то пиковое

обратное напряжениесоставит2Яас д/2 ~2- 12 • д/2=33,94 В.
Выпрямительные диоды широкого применения имеют

значительно большие значения допустимого обратного напряжения, чем расчетное значение, полученное выше.
Из подписи к рис. 2.52 для кремниевого выпрямителя

выбираем значения Vd = 0,8 В и /<?,/ = 0. Из уравнения (1)

рис. 2.53 находим отношение переменного напряжения к постоянному

Ede+nVd 6+ (1-0.8) l,'D‘
Из рис. 2.53 следует /( = 0,90, М — 2,42 и F =1,80. Преобразуя уравнение (7) (рис. 2.52), решаем его относительно R
Eac-K(Edc+nVd) 12-0,9(6+ I -0,8) _ . _

(M/2)-ldc
Преобразуя уравнение (8) (рис. 2.52), получаем

Rs = R — nRd — /?* = 41 — 1-0 — = (41 — Rt) Ом.
Общее сопротивление Rt можно определить из коэффициента трансформации и сопротивления первичной и половины

вторичной обмоток, приведенных в паспортных данных на

трансформатор или непосредственным измерением конкретного трансформатора. При необходимости измеренные значения необходимо скорректировать для предполагаемой рабочей температуры.
Из уравнения (10) (рис. 2.52) найдем эффективный ток

через среднюю точку вторичной обмотки
Irms - 0,707FIdc = 0,707 • 1,8 - 0,12 = 0,153 А.
Мощность последовательно включенного резистора должна быть не меньше l2R или (0.153)2-(41 — R,). Мощность

вторичной обмотки составляет примерно Еас • I,ms — 12 X

X 0,153= 1,84 Вт.
Лучшие параметры можно обеспечить мостовой схемой

двухполупернодного выпрямителя. И хотя число необходимых диодов при этом удваивается, в зарядном устройстве

может быть использован менее дорогой трансформатор немного меньших размеров,
Пример 2.3
Допустим, необходимо выбрать и рассчитать схему зарядного устройства л л я четырех последовательно соединенных цилиндрических нпке.п,-кадмиевых аккумуляторов типа

CF1.2 с 1-часовой скоростью заряда или током /,(г=1,2 А.

В,1С состави т около (5,4 В.
И в этом случае целесообразен выбор от ношения переменного напряжения па вторичной обмотке трансформатора

к постоянному напряжению, действующему па батарею но

время заряда, равного 2. Это значит, что необходимы две

вторичные обмотки примерно по 12 В (2-0,4 = 12,8 В) или

одна обмотка на 24 В со средней точкой. Будем ориентироваться на применение стандартных диодов. Как и в предыдущем случае, чтобы обеспечить нормальные температурные

условия работы, необходимо правильно выбрать значение

тока (могут потребоваться радиаторы). На непрозодящее в

данный момент плечо выпрямителя будут действовать пиковые обратные напряжения, равные пиковым значениям напряжения всей вторичной обмотки за вычетом прямого падения напряжения на проводящем плече выпрямителя. Если

не учитывать прямое падение напряжения на проводящем

плече выпрямителя, то пиковое обратное напряжение составит примерно 2Еас д/2 = 2 • 12 • д/2 = 34 В. Обычные выпрямительные диоды имеют значительно большее допустимое

обратное напряжение, чем эта расчетная величина.
Из подписи к рис. 2.52 для кремниевого выпрямителя

выбираем значения Уй = 0,8 В, Rd = 0. Из уравнения (1)

рис. 2.53 находим отношение переменного напряжения к постоянному
Eg с
Edc + nVa 6.4 + (1 -0,8) “
Из рис. 2.53 следует /( = 0,90, М = 2,42 и F» 1,80. Преобразуя уравнение (7) (рис. 2.52), решаем его относительно

R, пользуясь приближенным значением Еас-
О Еде — К (F-ac + nvtt) 12-0,90(6,4+1.0,8) п ап
(М/2)-/„с
Преобразуя уравнение (8) (рис. 2.52), получаем

R, = R - nRd - R, = 3,8 - 1 • 0— Rt=(3,8 — Rt) Ом.
Полное приведенное сопротивление Rt можно определить из

коэффициента трансформации и сопротивлений первичной и

половины вторичной обмоток, указанных в паспортных данных на трансформатор, или же прямым измерением параметров конкретного трансформатора. При необходимости из-
--------------- page: 42 -----------
I ;:ua 2
.MCpetl МЫС ГЧ! :i') ■' 11 I1M ■'! .('>40 III',!.. tpp.-l ■!'[!.. I'. I I. .41! 11111 ■ Л

имиij&ifioMen i ем:n■ |»,11 \ |>i .
1b уравнения (ИМ (11 ,!,• •> Г11? > -дрфек M! m i i.iii id к чс|км
СрСДНЮЮ точку BTop It'!] I( HI 0<">MO|K1) f< >CT; I III IT
hms ----- !Л7'17/7!Й - It,7117 ■ I ,K ■ I ,!.? I ,r>:s A.
Мощность балластного резистора должка пип, по менее

PR пли (1,53)э (3,9—Rt). Мощностл тритии: обмотки

составляет приблизительно
/4- • W - 12 ■ 1.г> 1« П г.
Лучшие параметры могут бьш, обеспечены moctqlsoh схемой двухполупернодного выпрямителя. И хотя при этом

число необходимых диодов удваивается, трансформатор будет дешевле и немного меньше по размерам.
НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ EVEREADY

ДЛЯ БЫСТРОГО ЗАРЯДА
Конструкция никель-кадмиевых элементов Eveready

для быстрого заряда обеспечивает практическое выполнение

процесса заряда большими токами при Сохранении минимальной стоимости и массы контролирующих этот процесс

устройств. Концепция работы контролирующих устройств

основана на том, что в никель-кадмиевой системе происходит нагрев элементов при продолжении пропускания тока

после того, как электроды получили полный заряд. Элементы сконструированы таким образом, чтобы было удобно

фиксировать подъем температуры без значительного изменения рабочего давления, В элементах серии Eveready для

быстрого заряда обеспечивается необходимый подъем температуры; благодаря своим конструктивным особенностям

они могут без физического повреждения или потери емкости

выдерживать кратковременные сверхзаряды при величинах

тока до 1-часового значения. Конструкция ячеек обеспечивает также их устойчивость к току сверхзаряда, равного 3-ча-

совому, без специальных приспособлений, контролирующих

процесс заряда. Однако, если избыточный заряд продолжается дольше разумно допустимого периода времени, внутри

элемента может выделиться значительное количество тепла.

Для предупреждения постепенного разрушения элемента повышенным тепловыделением рекомендуется, чтобы во время

длительного избыточного заряда его температура не превышала 4б°С, а сам элемент отсоединялся от зарядного

устройства не позднее 2—3 дн после достижения состояния

полной зараженности.
/■/■/Ml- ; .,4,1 .fir .,
i
Ди ми) i..Iк iji-ii|Im&m Си Itiiie mi-- ipir.'ni .iv hu.m
pVMtlllU II II | К
j.MilV I py Ktuni 3 -JliU uliUM
r i pii/3 ilor ):: МЩйг ipyKl’UU OI.U-1 ]>o.);i])!i Жнсмы \ племен и hi
1
СИейриСШК ДОС I'M I O'I in I -I..: 114.1, чтобы И 1.Ы iia II li blii ИМ 110.11.CM

температуры был tgl-inружей простыми средствами копт j)г>,'iм

Подъем Iе.мнературы при яиц очень значителен, iiro Обеспечивает надежное ерабаiываипе устройства прекращения

заряда. 11олому к<Штрольные устройства и датчики могут

быть небольшими, легкими и Недорогими,
Герметичные вторичные никель-кадмневые элементы выпускались в течение многих лет на основе так называемою

принципа рекомбинации кислорода, уже описанного ранее.

Зарядная емкость отрицательного электрода, так же как и

в никель-кадмиевых элементах других фирм, делается большей, чем зарядная емкость положительного электрода;. При

заряде положительный электрод достигает состояния полной

заряженности значительно раньше отрицательного и на положительном электроде начинается выделение кислорода.

Газообразный кислород реагирует (соединяется) с активным

металлическим кадмием на поверхности отрицательного

электрода. Таким образом, рекомбинация кислорода предотвращает накопление газа и избыточное повышение внутреннего давления.
При заряде никель-кадмнеьых элементов для достижения

состояния полной заряженности необходимо обеспечить

определенный сверхзаряд, т. е. избыточный ампер-часовой

ввод энергии сверх той, которая была использована при

разряде. Если сверхзаряд продолжается при высокой скорости (или, что одно и то же, большим током), образующийся

газообразный кислород может не полностью рекомбинировать и приводить к накоплению таза и избыточному повышению внутреннего давления. Для ограничения избыточного

роста давления и обеспечения безопасности эксплуатации

конструкция снабжена вентильным клапаном многократного

действия. Выбор соответствующего объема электролита обеспечивает ограничение давления кислорода для рекомбинации

ниже уровня открывания предохранительного клапана. Скорость безопасного заряда герметичных вторичных никель-

кадмиевых элементов во время продолжительных периодов

заряда соответствует 10-часовой скорости или току С/10.

И этом случай ёмкость С представляет собой нормированную емкость элемента (в Л-ч), а число 10 —время (в ч),

необходимое для эффективною проведения процесса заряда

полностью разряженного элемента до состояния полного

заряда. При i0-часовых к меньших токах в элементе под
--------------- page: 43 -----------
1 'А\
Г ына 7
держи пается равновесное состояние, вслед1 пше чем о н нем
пи ПРОИСХОДИ! ПЗбЫ ТОЧ llul u poVTH 111! у I реп IIC1 О ДМНЛеНИЯ lil.lfe,
В настоящее- isperni iерметпчные ппкель-каДЙиеньш элементы Evereudy н батареи ил них широко ^пользуются и

качестве многократно заряжаемых источников питания но

МНОП1Х портативных н беекнйел.пых устройствах. Та ряд при

безопасной рекомендуемой скорости С/10 оказался удовлетворительным для повторного заряда элементов и батареи,

используемых во многих устройствах, например зубные щетки, электробритвы и т. д., при эксплуатации которых возможны относительно продолжительные перерывы. Однако в

настоящее время существует потребность в герметичных никель-кадмиевых элементах п батареях для таких устройств,

как цепные пилы, электронные вспышки, портативные дрели,

профессиональные щипцы для завивки волос и т. д., при

эксплуатации которых перерывы в работе значительно короче, вследствие чего требуется сократить время повторного

заряда с 3 ч примерно до 1 ч и соответственно увеличить

скорость и ток заряда с С/3 до С/1.
Для заряда герметичных вторичных никель-кадмиевых

элементов и батарей были предложены различные способы

быстрого заряда с минимизацией сверхзаряда. Например,

был предложен управляемый повышенным давлением выключатель, прерывающий пропускание зарядного тока в том

случае, когда внутреннее давление газа в элементе достигало заранее определенного уровня. Второе предложение состояло в том, что рекомендовали включать в конструкцию

элемента вспомогательный кислородопотребляющий электрод, который бы поглощал газообразный кислород по мере

его образования и таким образом предупреждал избыточный

рост внутреннего давления. Для осуществления этих предложений требуется введение значительных изменений в

конструкцию вторичных элементов, что связано с большими

затратами и общим их удорожанием.
Другой подход, не требующий изменения конструкции

элементов, состоит в использовании наружного датчика

определения напряжения «на заряде». Требуется только дополнительная цепь для прерывания зарядного тока по сигналу датчика напряжения. Трудность правильной оценки

степени за ряжен ноет и в этом случае объясняется тем, что

напряжение герметичного никель-кадмиевого элемента изменяется при повторном цнклированин и может варьировать в

зависимости от температуры и скорости заряда.
Применяли также контролирований процесса заряда посредством определения подъема температуры вторичного

элемента и использования этого подъема п качестве сигнала

управления. Герметичные ннкель-кадмиевые элементы при
СВСрХЗарЯЛ' unliltMO Ч;И [>vi■ ; :<> 1 ГЯ tipuilupmii'lKS.iblt'i CliopravTl]

pi1 i м б ни a I! 1111 и i.tvii ij ■■ ■ i;s i.-i i >) ]i 1111 ■ 11 e. IUIom 'i :r:< i p< д.\
К соЖн мимо, fii1 д-iifiiH.H'sfclj большшсri'.'i ci-piHUH» выпускаемых пи lie. м.-ка дмпсиыл здете'Ш Щ к рекомоншщни газообразного кислорода iuiso.iiыи» oiр.'.ничем л, и чем свидетельствует восприимчивое !ь свсрхзаряда npii величине тика не

более С/10. Элементы могут, конечно, переносил, и сверх-

заряды с несколько большими скоростями, по при этом рекомбинирует с генерированием тепла только часть образующегося кислорода. 11|>п этом изменение температуры происходит постепенно п его трудно уловить. Нарастание количества пере ко м б I п 111 роа ан нога молекулярного (газообразного)

кислорода приводит к увеличению внутреннего давления и

принудительному срабатыванию клапана. Частое срабатывание вентиля может привести к снижению полезной емкости.
Чтобы с помощью метода термоконтроля безопасно и надежно прекращать процесс низкоскоростного заряда после

его завершения, требуется быстродействующее прецизионное

и дорогое оборудование. Из-за размера, стоимости и слож*

ностп такой системы практическое использование способа

термоконтроля избыточного заряда серийных никель-кадмие-

вых элементов, рассчитанных па применение в портативных

устройствах и приспособлениях, было до последнего времени

неприемлемым. Для преодоления этой трудности были разработаны специальные быстрозаряжаемые элементы Evere-

ady; они могут выдерживать сверхзаряд большими токами,

до 1-часовых включительно,
Быстрозаряжаемые элементы Eveready характеризуются

относительно резким подъемом температуры при высокоскоростном сверхзаряде. В совокупности с таким элементом или

батареей необходимо использовать специальный тип термодатчика; причем параметры зарядного устройства являются

некритичными. Пан лучшим образом для этого подошло бы

универсальное (для отдельных элементов и батарей) контрольное устройство с простым быстро срабатывающим термостатическим выключателем, которое объединяло бы функции термодатчика и прерывателя цепи в одном небольшом

и недорогом приборе, который можно легко присоединить ко

вторичному элементу или батарее.
Для этой цели можно использовать твердотельный тер-

мисторный датчик. Термистор также недорог и очень компактен, хотя он может выполнять только функции датчика,

и необходимы вспомогательные цепи и средства для прерывания зарядного тока по сигналу, вырабатываемому термистором, Среди серийно выпускаемых типов термисторов наиболее предпочтителен тип с положительным температурным

коэффициентом, так как такой термистор резко изменяет свие
--------------- page: 44 -----------
120
Г in.'iii ,v
сопротивление при определенной темпераiype, I Ipn iiwi iicim-

могательные цепи yiipoinaiou'i n • y\\ мнении паи-i.im, m.
При конструировании оiдельных j/H'Moirmii пли fiaiapeii

не важно, помещается ли 1епу,ода гчик itiiyipn элсмста пли

находится в физическом контакте с ним, хотя последнее бо-

лес предпочтительно. Отдельные элементы можно изготовить

с включением в их конструкцию малогабаритного термостатического выключателя плоского дискового типа, например

приваренного ко дну элемента. Аналогичные батареи элементов можно конструировать вместе с небольшим термистором или биметаллическим выключателем, расположенным

в пространстве между соседними элементами. Любое расположение термодатчнча будет удовлетворительным при условии, что он хорошо воспринимает тепло, генерируемое отдельным элементом или одним или несколькими элементами

батареи. Применение средств интенсивного охлаждения, например помещение батареи целиком в водяную баню, не

рекомендуется, так как это может вообще предотвратить

нагрев, уменьшить скорость рекомбинации кислорода внутри

элементов и привести к нх разгерметизации еще до того,

как произойдет достаточный подъем температуры. Выводы

термодатчика можно подсоединить к дополнительным наружным контактам или вывести их из элемента или батареи и непосредственно подсоединить к схеме. Когда датчик-

выключатель используется с последовательно соединенными

элементами в батарее, предпочтительно включить его между

двумя последовательно соединенными элементами, чтобы таким образом избежать дополнительных внешних соединений

и наружных контактов. Практичность такого соединения зависит от значения разрядного тока и величины номинального

тока, коммутируемого датчиком-выключателем. Преимущество

может обеспечиваться тем, что будет также иметь место прерывание (выключение) разрядного тока, если по тем или

иным причинам аккумулятор разогреется. Требования к зарядным устройствам и схемам для заряда таких индивидуально сконструированных ячеек или батарей элементарны.

Рекомендуется заряд постоянным по величине током с должным учетом рассеяния тепла и мощности всех компонентов.
Может представить определенный интерес рассмотрение

и обсуждение влияния факторов и принципов, приведших к

концепции быстрого заряда.
Применение термовыключателей для контроля быстрого

заряда возможно при нескольких способах работы: процесс

заряда можно прервать и прекратить; зарядный ток можно

уменьшить до компенсационного значения, а его пропускание

продолжить; при соответствующем выборе элементов контроля
/
|"К • j -I.! и ■ iii'i'.o.iii'i'-' i a 111 н!.. ■: i .ни м поч.щ. п выключи I ь,

учД.-И'р.л- шы-и и.парсю ь ''ii." ь>‘Л1пы п< мниц .стрыженшн ill.
1 It'iio.n/uniaidk- tvpMH.ia i 'l.IKitii не ново. В разлпчште время такие сисп-ми расгма i рпналнеь различными фирмами

изготовителями втрнчиых источников ижа. Так, фирма

Union Carbide посIавля.ia специальные аккумуляюры для

военных целен, использующие температурный контроль заряда. Одпако схемотехническое решение было сложным, дорогим п было рассчитано на заряд 10-часовым током. В настоящее время повой и но существу неожиданной является способность элементов выдерживать I-часовую скорость сверхзаряда и развивать резкий подъем температуры, коюрый

можно легко обнаружить простыми устройствами.
Ci
о
*3
1
XI;
43
5f
Cl]
ti-
Pi
38
£32
--Vi
У"
27
&
21
/
/11рсдполагеемоя

/ точка отсечки
Л
/
1*.
/
/
/
—\ -

' г
1,8

i,61
J.5 Э
1,4
О 15 X
45 W 75 90 105

Время заряда, мин
f,3
I
Рис. 2.54. Типичные зависимости напряжения (
(—
жаемых элементов Eveready CFI при одночасовой скорости заряда.
Применение любых многократно заряжаемых источников

тока требует тщательного рассмотрения зарядных систем и

зарядного устройства, которое предполагается применять.

Для обеспечения максимальной работоспособности аккумуляторов все компоненты системы должны соответствовать

предполагаемому режиму работы. Возможные ошибки в применении необходимо тщательно учитывать и предусмотреть

все меры безопасности. Фирма Union Carbide обеспечивает

также выпуск специальных типов батарей, в которых учитываются любые специфические требования, касающиеся высоких скоростей заряда.
На рис. 2.54') приведены типичные характеристики напряжения и температуры быстрозаряжаемых элементов типа

Eveready CF1 при 1-час.овой скорости заряда. Следует отмстить, что температура элемента остается почти неизменной

до того момента, пока он не достигнет состояния полной зараженности. В этой точке начинается резкий подъем темпе-
11 Аккумулятор CF1 с емкостью С| = I А-ч. ток 4-ч заряда 350 мА

диаметр 20.5 мм, высота 2!),5 мм. вес 51,0 г.-—Прим, ред.
--------------- page: 45 -----------
I Ut,„l ?
ратуры, придотжгношпГи'я дп -юны онч;чки тика мри к’.ми«-

ратурс 43 НГС.
Д\о!'ут использоваться как механические, так и электронные методы прекращения заряда при достижении необходимой температуры. В экспериментальной работе с успехом применили быстродействующие механические или биметаллические

термовыключатели, которые широко используются в газовых н

жидкостных нагревателях, пер-

коляторах, детекторах возгорания пожарных сигнализаторов,

сушилках для одежды и тому подобных устройствах. На рис. 2.55

представлены три возможные

схемы применения подобных

устройств
Схема, представленная на рисунке 2.55, а, включает быстродействующее неблокируемое термореле с нормально замкнутыми контактами, размыкающее

контакты в интервале температуры 43—49°С и автоматически

замыкающее контакты в интервале температуры 35—41°С; вывод
2
реи, используемый для разряда;

вывод 3 положительного полюса

батареи, используемый как для

заряда, так и для разряда. Эта


цип icxeMa) II содержит блокнрув-
ный быстродействующий термоиы* ДОСТуПНЫХ СИСТ6М КОНТрОЛЯ. Од-
пГЧ»дсЛрж„т3 Механически б”“и- НаК0 УСТРОЙСТВО НО ЭТОЙ CXeMe MO-

руемый быстродейстаующиft термо- ЖбТ привести К ЗИаЧНТеЛЬНОМу И3-

ЙКТнЖ. (ynpa“IJfl нажа- быточному заряду, если батарея
останется подсоединенной к зарядному устройству на длительное время, так как она будет

снова включаться на заряд каждый раз, как только температура батареи упадет ниже 35°С. Определенное преимущество

такой схемы состоит в том, что если батарея в процессе работы разогреется до высокой температуры, то она автоматически включится на заряд только после того, как остынет.
Схема, представленная на рис. 2.55, б, включает блокируемый быстродействующий термовыключатель, размыкающий контакты при температуре 43—49°С; вывод 2 отрица-
к
Рмс. 2.55. Схематическое изображение различных концепций

(принципов) быстрого заряда

герметичных никель-кадмиевых

быстрозаряжаемых элементов

Eveready.
а—принцип (схема) I; 6 — прнн-
!'■ /пь-гп «. ,1.г;.
ie.м.Mini) iio.iuh.i ■ > <i i, i [ it - ii, Hcim.'ti, см i.ta ■■ i-,i р.прячл; вывод ,‘i no. m.'Kll 11-. is,hoi о по,нога
ДЛЯ ! л ря l.i. ihk и тля paipn.i.i 111 > к 111 р I ■ I] 11111. - (аридного

юка nai рег.аюшимся m'Mninni, находящимся в (еп.ювом

котлкте с i ермовык лю'1,1 u-лем, удержинне i (ерминыключа-

чель в разомкнутом положении кощакт.н до ге.\ пор, пока

батарея не будет отсоединена os зарядною устройства. В результате предотвращается протекание снерхзарядмого тока

слишком большой силы в том случае, когда батарея оказывается подеоедппенной к зарядному устройству а течение длительного времени. Если же требуется обеспечить продолжительный зарядный гои, то параллельно контактам термостата

(как показано на рисунке) устанавливают резистор подходящего номинала. Недостаток эгой схемы состоит в возможном

досрочном срабатывании термовыключателя, если к зарядному устройству была подключена батарея, еще не успевшая

остыть после разряда большими токами.
Схема, представленная на рис, 2.55, в, включает механически блокируемый быстродействующий термовыключатель,

размыкающий контакты при температуре 43—49°С (блокировка снимается с помощью кнопки); вывод 2 отрицательного полюса батареи, используемый для разряда; вывод 3 положительного полюса батареи, используемый как для заряда, так и для разряда. Термовыключатель при срабатывании полностью прекращает протекание зарядного тока. Такая

схема может быть полезной в тех случаях, когда высокоскоростной заряд используется нерегулярно, а может потребоваться только изредка. Зарядное устройство может

обеспечивать более или менее умеренные зарядные токи, например соответствующие скорости С/10, до тех пор пока

при необходимости быстрого заряда не будет нажата кнопка

снятия механической блокировки термовыключателя (как показано на рисунке). При использовании этой схемы также

необходимо предварительно дать остыть разогретому при

разряде аккумулятору, прежде чем снимать механическую

блокировку термовыключателн посредством нажатия кнопки.
Другой способ прерывания процесса заряда батареи при

достижении заданной температуры состоит в использовании

электронных термочувствительных цепей и схем. По существу в таких схемах происходит электронное выключение зарядного тока (прекращение процесса заряда) при достижении

аккумулятором заданной температуры, что осуществляется с

помощью чувствительных элементен и выключающих устройств. Принципиальная электрическая схема устройства

контроля заряда такого тина представлена па рис. 2.56. Вре-

мя достижения момента отключения зарядного тока и частота периодического его включения и выключения зависят от
5 Зек.
--------------- page: 46 -----------
no
скорости заряда, конструкции кирпус.т п.пзреи и темпераry-

ры окружающей среды
Быстрозаряжаемые Цементы тяиа Hveivjitly и шпарен па

них нее же ие должны продолжительное время осыпаться ил

сверхзаряде большими токами. Могут произойти нежелательные ухудшение качества пли тепловое повреждение элементов
Рис. 2.56. Принцип (схема) быстрого заряда герметичных никель-кадмне*

вых быстрозвряжаемых элементов Evcready.
Схема рассчитана на отключение заряда прн температуре 13-49'С. Большое преимущество этого решения — в малом размере термистора (Hi), вмонтированного н

корпус батареи. Схема должна быть специально рассчитана и настроена для каждого конкретного применения, а ее стабильность проверена » диапазоне температур, в котором будет эксплуатироваться батарея.
и батарей, если они будут оставлены (забыты) в режиме высокоскоростного сверхзаряда. Необходимо иметь эго в виду

и никогда не забывать следующие рекомендации.
Компенсационный подзаряд
Для поддержания элементов и батарей в полностью заряженном состоянии при использовании в качестве аварийных

(резервных) источников тока компенсационный подзаряд

следует проводить 30—50-часовым током.
Нормальный заряд
Для нормального заряда и поддержания батарей в полностью заряженном состоянии при минимальном ухудшении

качества элементов необходимо использовать 10—30-часовую

скорость заряда.
Высокоскоростной заряд
При неотложной эксплуатации заряд быетрозаряжаемых

элементов типа Eveready проводят при 3-10-часовых скоростях. Случайные однократные избыточные заряды прн таких

скоростях в течение времени вплоть до 3 дн. не влияют отрицательным образом на работоспособность элементов и не

приводят к необратимым последствиям.
r,'pai'tli:nil' наймы» 1'
Высокоскоростной контролируемый заряд
При необходимости проведения очень быстрого заряда

бькчрозаряжаемых элементов тина i-\eroatly можно использовать I З-часончо скорость заряда при условии применения соответствующего устройства, контролирующего окончание заряда, которое предотвратит длиiельный вредный для

элемента еверхзарнд таким током. Эти аккумуляторы можно

заряжать также 15-мин током, но при условии применении

специальных способов контроля процесса заряда.
2.14. ГЕРМЕТИЧНЫЕ НИКЕЛЬ КАДМИЕВЫЕ БАТАРЕИ

ДРУГИХ ФИРМ-ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ
ЭЛЕМЕНТЫ ФИРМЫ NIFF. JUNGNliR SpA (ИТАЛИЯ)
Эта фирма производит ряд вторичных герметичных ни-

кель-кадмневых элементов с номинальной емкостью 0,4—
5,6
дов: НИ, НИ и CF (рис. 2.57).
Номинальное напряжение всех

элементов составляет 1,25 В. Батареи собирают последовательным соединением различного числа элементов, что определяет их

напряжение. Простейший способ

соединения состоит в установке

их друг на друга, как в обычном

карманном фонаре (токовывод

типа C.F, рис. 2.57). Однако такой метод можно использовать

лишь при небольших нагрузочных токах. При больших нагрузочных токах или при обеспечении высокой надежности батареи

выводы элементов рекомендуют

припаивать или приваривать контактной сваркой.
Выпускаются батарейные блоки, содержащие 2—20 элементов. Эти элементы отличаются исключительно низким саморазрядом (рис. 2.58, а). Саморазряд очень сильно зависит

от температуры и быстро растет при ее повышении. При

очень низких температурах скорость саморазряда очень мала

н приближается к нулю при —20°С (рис. 2.58,6). Эти элементы и батареи из них можно длительно хранить как в заряженном, так и разряженном состоянии. Требуется осторожное обращение с батареями в заряженном состоянии,
6*
Рис. 2,57. Различные конструкции токоиыоодои герметичных

ннкель-кадмиевых элементов

Nile Jungner серии KR.
Элементы выпускаются с тремя

различными токовыводами: НН. НВ

н CF. Как показано на рисунке,

элементы снабжены полосками для

припайки: типа НН — головная

часть одного элемента к головной

части другого элемента и НВ —

головная часть одного элемента к

хвостовоП части другого элемента.

Элементы типа CF (свободное соединение) оснащены контактным

диском сверху, так же как и сухие

элементы.
--------------- page: 47 -----------
132
Глппп 2
чтобы избежать короткого замыкания, I ;1 к к и к ток при атом

очень большом. При \p.Tiiciimi свыше о siee изготовители рекомендуют поддерживать и помещении температуру ниже

15°С.
На рис. 2.59 11 показано влияние двух (фактором, наиболее

сильно воздействующих па отдаваемую емкость элементов
в
-4
—/
L
/

-2° -го о ю го зо 40 so°c
Рис. 2.58. Саморазряд при температуре 25 "С (а) и коэффициент умножения (б) для расчета саморазряда при других температурах в диапа-

злш от —20 до +50 °С для герметичных никель-кадмневых элементов

Nile Jungner Nica.
серии KR, а именно разрядного тока и температуры. Их разрядная емкость уменьшается при высоких токах и (или)

низких температурах. Это видно из типичных разрядных

кривых при 25, 0 и —18°С. Максимальные рекомендуемые

токи непрерывного разряда различны для элементов разных

размеров; они изменяются в пределах 3,5—5С А. Значительно большие токи могут использоваться при коротких разрядах.
11
ток (14 — 16)-ч заряда 50 [600] мА; максимальный ток непрерывного разряда 1.5 [20] Л; внутреннее сопротивление в полностью заряженном и

затем разряженном па 10% (емкости) состоянии 00 [II] мОм; диаметр

14,5 [33.2] мм, высота 50,3 [89] мм, пес 20 [2!0j с.—Прим. ред.
13.)
Р,5 А-Ч
Рис. 2.59. Разрядные- кривые при различных заданных температурах

и разрядных токах герметичных николь-кадмиевых элементов Nife Jungner

типа KR 15/51, емкостью 0,4 А-ч.
1.0

0,9

О,В

0.7
IKR 35/97 5.6 А ч
ч
\
й
S
т
—■=
10
15
20
25 30 А
Рис, 2.60 Зависимость отдаваемой емкости (я) и конечного напряжения

(б) от тока разряда герметичного нпкель-кадмиевого элемента Nifc Jungner типа KR 35/92, емкостью 5,6 А-ч,
--------------- page: 48 -----------
131
Г .ап па 2
На рис. 2,60 представлено соотношение между разрядным
током, емкостью и конечным напряжением для элементен серии KR.
Заряд
Изготовители рекомендуют, чтобы заряд элементов серии

KR проводился всегда постоянным по величине (конечно, в

разумных пределах) током. Не следует использовать метод
Рис. 2.61. Зависимость отдаваемой емкости от времени и тока заряда

герметичных ннкель-кадмиевых элементов Nife Jungner типа KR при 25“С.
Зарядные токи
Емкость, А-ч
KR
KR
KR
КЯ
KR
0,40
1.10
1,60
3.60
5.60
Нормальная
16-часовая
скорость
Непрерывный зарядный ток. мА
повышенный
50
120
200
400
600
25
65
100
200
340
малый
20
42
75
150
250
заряда постоянным по величине напряжением (потенциалом), хорошо известный и часто применяемый для вентильных ннкель-кадмиевых элементов. Однако указывается, что в

некоторых случаях, например при заряде в условиях низких

температур, метод заряда постоянным по величине током

можно комбинировать с ограничением напряжения. При нормальных зарядных токах, составляющих примерно 0,1С А, со-
irpiU’Tti т/чнишныг пи'ч-п. мл I itr.vrififi- iim. ч ш,' нп‘/’н
сюяпие полной «аряжеинос i и при компагнон гомт рат \ ре

достигается t.i ,11 -16 ч, Мсныпне токи, порядка 0,01

0,05<' А, часто псполь.чуют как непрерывный «аридный го к

нрп самых различных применениях данных аккумуляторов.

Эффективность процесса заряда в таких случаях несколько

ниже п «-за того, что пропорционально больше энергии потребляется па выделение кислорода. Это показано па

рис. 2.61. Эффективность заряда зависит также от температуры, понижаясь при увеличении температуры.
Нормальный заряд проводят при комнатной температуре

в течение 14 — 16 ч токами, величины которых отличаются от

токов, рекомендуемых для нормального заряда аккумуляторов иикель-кадмневой системы других фирм, тем, что существенно превышают величину 0,1С. Превышение зависит от
2 4 6 8 Ю П N 16 4
Рис. 2.62. Зависимость зарядного напряжения от времени заряда при

постоянном по величине токе 0,6 А и температуре 25 °С герметичного ни-

кель-кадмиевого элемента Nife Jungner типа KR 35/92, емкостью 5,0 А-ч.
величины С® аккумулятора и изменяется от 25 % для ячеек с

Cs, равной 05, А-ч, до 7 % Для ячеек с С5, равной 5,6 А ч.

Конечное напряжение разряда данных аккумуляторов I В.

В процессе заряда напряжение элемента увеличивается примерно от 1,30 В до максимума (около 1,45 В) в состоянии

почти полного заряда... Наконец, напряжение стабилизируется

на уровне около 1,43 В. Уменьшение напряжения в конце

процесса заряда происходит из-за увеличения температуры

элемента. Последнее вызвано взаимодействием кислорода на

отрицательном электроде элемента. Такая вольтовая характеристика с постепенным и относительно умеренным ростом

напряжения с последующей стабилизацией на уровне, несколько меньшем максимума, вообще обычна для герметичных ннкель-кадмиевых элементов. Типичные зарядные кривые элементов серии KR представлены на рис. 2.62.
Вместо нормального зарядного тока можно использовать

как более низкие, так и более высокие его значения. Конечное напряжение зависит от зарядного тока и повышается с

его увеличением. Зарядные кривые показывают типичные

для пикель-кадмиевых аккумуляторов зависимости конечных

зарядных напряжений or зарядного тока, причем из-за низкой эффективности заряда при пропускании слишком малых
--------------- page: 49 -----------
Гита 2
зарядных токов конечное напряжение, оощтчпнуюшсе зарядным токам ниже 0,1C. Л, не предс1лилнсм собой еостиппя

полного заряда (рис. 2.<> 1). Процесс наряда может осуществляться и диапазоне температур О Ю <'„ однако предпочтительнее проводить ei > при компании"! температуре, Следует заметить, что типичные значения «аридных напряжении

меньше при температурах выше комнатной и больше при

температурах ниже комнатной. Типичные зарядные кривые

при температуре 0°С представлены на рне. 2.63. 1Цготоннте-

лн утверждают, что случайные (нерегулярные) избыточные
В г ~| "I—Т 1 IT Г1
1,6
15
— — ,
7,3
2
Рис. 2.63. Зависимость заряднога напряжения от временя заряда при постоянном по величине токе 0,6 А и температуре О “С герметичного ни-

кель-кадмиевого элемента Nile Jungner типа KR 35/!>2. емкостью 5,6 Л ч,
заряды в течение нескольких недель нрп нормальных рекомендуемых зарядных токах не оказывают вредного воздействия на аккумуляторы и не сокращают срок их службы.
Быстрый заряд элементов серии KR можно проводить

различными способами. При зарядном токе, примерно равном 0,2С А, элемент можно полностью зарядить за 7 ч. При

этом температура окружающей среды должна приближаться

к нормальной. Избыточные заряды таким током в течение

нескольких часов не повредят аккумулятору. Аккумуляторы

не следует полностью заряжать токами, превышающими значение 0,2С А. Полностью разряженные элементы могут быть

заряжены при нормальной температуре до 80 % своей емкости в течение 1 ч при использовании семикратного повышения нормального зарядного тока, указанного на рис. 2.61.

Продолжать заряд до достижения состояния полной заряженное™ следует не столь большими токами, а нормальными в соответствии с указанными на рис. 2.61. Это все равно

потребует нескольких часов (рис. 2.61) и такой способ, предполагающий дозаряд до 100 % емкости, не обладает существенными преимуществами. Однако в срочных случаях, когда

от элемента не потребуется полной номинальной емкости, он

может оказаться полезным.
Компенсационный подзаряд можно применить в тех случаях, когда элемент должен постоянно находиться в полностью заряженном состоянии. Для этого режима рекомендуют
пеио.Н' u'l-.aii, трялиЫп ык не меньше шлчепий, приведенных н правой колонке Молины на рпг. 2.61, гак как полностью заряженное состояние можо поддерживаться только

нрп юье, не меньше необходимого для сообщения аккумулятор) неси его номинальной емкости. После 2*! ч непрерывного заряда степень зарижепности достигает приблизительно

НО %, а после 1Н ч 95%. Для достижения полного заряда
требуется около 1 нед.
I» тех случаях, когда вторичные источники тока при

-зкеилуатанин располагаются вблизи от зарядных или других

тепловыделяющих устройств, подъем температуры может

быть значительным. Однако долговечность вторичных элементов снижается при повышении температуры. Таким образом, когда элемент используют в режиме компенсационного

поднаряда рекомендованными выше токами в течение 1 года

при температуре 40иС, его емкость снижается до значения,

равного 75 % номинальной. Поэтому элементы необходимо

экранировать от теплового излучения, а батарейный отсек

хорошо вентилировать. Напряжение элемента лишь немного

снижается при разряде и даже у полностью разряженного

элемента при разрыве цепи быстро восстанавливается значение около 1,2 В. Поэтому напряжение, как и для аккумуляторов никель-кадмиевой системы других фирм, не может

быть иснользоваио для определения степени заряженности.

Элементы с неизвестной степенью заряженности следует

считать разряженными, однако нх не следует заряжать токами быстрых зарядов.
Фирма Nifc Jungner рекомендует заряжать выпускаемые
ею элементы серии KR постоянным током, а элементы соединять последовательно. В тех случаях, когда для получения

больших емкостей используют параллельное соединение, в

зарядных устройствах необходимо предусмотреть меры по

выравниванию токов всех аккумуляторов. Параллельное соединение при последующем заряде необходимо устранить.

Большая часть режимов использования требует заряда от

стандартной сети переменного тока напряжением 220 или

110 В. Хотя зарядное оборудование может быть очень простым, оно должно выдавать достаточно постоянный по величине ток. На рис. 2.64 представлены две схемы двухполупе-

риодпых выпрямителей, рекомендуемых для заряда данных

герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов.
Фирма Nile Jungner выпускает зарядное устройство типа

NUC-6I2, которое в режиме заряда постоянным током может

заряжать 1 12 последовательно соединенных аккумуляторов

серии KR (любой емкости). В нем сначала комбинированным

галет hi,1м переключателем (функции включение — выключение и выбор типа элементов) выбирают необходимое
--------------- page: 50 -----------
138
Глппа 2
положение, а зятем для поддержания постоянного гока

заряда автоматически устанавливается зыходное напряжение в соответствии с числом заряжаемых элементом. Зарядное устройство имеет плавкий предохранитель и индикатор на светоизлучающем диоде (СИД), однако нз-за наличия
-W-
Вариант I
R
-d>
Udc
а
I
t
1
Вариант Л
Рис. 2.64. Обычные схемы зарядных устройств для элементов Nife Jung-

пег серии K.R.
Напряжение U dc выпрямителя должно бы.ть примерно в 3 раза больше зарядного

напряжения батареи; величину сопротивления и допустимую мощность рассеивания

резистора R выбирают для ограничения тока до значений, соответствующих номн-

нальному зарядному току того типоразмера элементов, для заряда которых поед-
наэначено зарядное устройство.
автоматической системы установку других органов управления или амперметра сочли нецелесообразной. Технические

характеристики этого зарядного устройства приведены ниже.
Напряжение питания:
Частота питающей сети:

Выходные токи для элементов:
Выходное напряжение:

Приблизительные размеры:
Масса:
однофазная стандартная сеть

220 В ± 10 % (другие напряжения питания—по заказу);

50 Гц;
KR 15/51; 0,05 А;
KR 23/43; 0,12 А;
KR 27/50; 0,20 А;
KR 35/62; 0,40 А;
KR 35/92; 0,00 А;
0—17,4 В;
170 X 150 X 60 мм;
около 1600 г.
ЭЛЕМЕНТЫ ФИРМЫ MARATHON (США)
Эта фирма выпускает ряд вторичных никель-кадмиевых

герметичных элементов с вентиляционным клапаном на напряжение 1,25 В с различной емкостью вплоть до 63 А-ч,

а также батареи из них по заказу потребителей. Эти батареи'
пике 11,-к(1г)мИс11Ыг йк.м/.*■« пи ры
139
оснащены клапаном, срабатывающим при значительном повышении давления. Как .заявляет фирма Marathon, зги элементы можно заряжать простым устройством, имеющим

трансформатор и выпрямитель; при необходимости их можно
•" "
Рис, 2.05, Разрядные характеристики герметичного» никелькадмневого

элемента Marathon S102, емкостью 0,8 А-ч, при токах 2,5 А (а) и

120 мА (б).
на несколько месяцев ставить на избыточный заряд без каких-либо опасений; их срок службы исчисляется тысячами

часов.
Типичная разрядная характеристика этих батарей приведена на рис. 2.65
ЭЛЕМЕНТЫ ФИРМЫ GENERAL ELECTRIC CORPORATION (США)
Фирма General Electric производит широкий спектр герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, включая цилиндрические, овальные и прямоугольные, а также Perma-

cell, предлагаемые в качестве альтернативы первичным

источникам тока. Каждый конструктивный тин элементов

имеет собственные преимущества и особенности применения

(табл. 2.8). Цилиндрические, прямоугольные и овальные элементы рекомендуются для применения в портативных приборах и инструментах, фотографическом оборудовании, в оборудовании связи, игрушках, обогревательных и осветительных устройствах; элементы Perma-cell рекомендуются для

калькуляторов, магнитофонов, игрушек, вспышек, фотооборудования и т. д. Фирма General Electric производит также

специальные элементы для применения в аэрокосмическом

оборудовании.
11 Аккумулятор S102 с емкостью С| =0,7 А-ч; С5 = 0.8 А-ч; для

14-ч заряда током 80 мА (или 4,5 ч заряда током 200 мА), внутренний

импеданс после 1000 циклэн 17 мОм, 1/2 R14 (1/2 343), диаметр 25,4 мм,

высота 22.8 мм, нес 33,6 г. — Прим. ред.
--------------- page: 51 -----------
МО
Гшл'й 2
Таблица U.S. Герметичные ннкель-кадмлевие (п-ереэиряжлемыс)

элементы фирмы General Hlecfric Company
Харлктерт гики
Цилин п рн чес-

кие элементы
1 { ри М«>УГПЛ1.М hull ОИЛЛМШ13

jлсмещти
itj
IV Г1114 чч* И
Диапазон емкости (А-ч) для
0.1-5,6
■1.0
0,-15 4,0
Одном лсояого разряда С
|д с,ч„, © ISJS8 Q_J О
I
Вид сбоку
Герметичность конструкции

Клапан высокого давления

Удобство сборки в батареи

Характеристики прн высокоскоростном разряде (его переносимость)
Характеристики при низкоскоростном разряде (его переносим ость)
Уход
Чувствительность к пространственной ориентации

Заряд при постоянном потенциале
Заряд прн постоянном токе
Имеется
Имеется
Хорошая
Отличная
Имеется
Имеется
Отличная
Отличная
Имеется

И меетс я

Хорошая

Отличиая
Хорошая
Хорошая
Хорошая
Не нужен

Нет
Не нужен

Нет
Не нужен

Нет
Не испольНе испольНе используется
Используется
зуется
Используется
зуется

Испол ьзуется
Кроме того, выпускаются три типа вторичных элементов с

расширенными возможностями и улучшенным качеством.

Элементы Goldtop предназначены для нормальных скоростей

заряда и могут работать при температурах элемента до

65°С. Эти элементы удобны для применения в тех случаях,

когда требуется большой срок службы при высокой температуре окружающей среды и (или) когда повышенная температура элемента обусловлена непрерывным продолжительным сверхзарядом. Другой тип элементов Goldtop разработан для использования при больших зарядных токах, когда

скорость продолжительного сверхзаряда составляет 0,ЗС и

сочетается с высокой рабочей температурой.
Элементы Power-Up-15 выпускаются для быстрых режимов заряда; при использовании совместно с зарядным устройством заряд элементов или батарей из них проводят токами 1,0—4,ОС. Эти элементы имеют такие характеристики

зависимости напряжения и температуры от степени заряжен-
Г*'р\ига tup>
141
ik.h'ih, Kmujn.it.' Hntitn. ihioi оиччи чьи, л|)<|и'К i итгыи контроль

процесса cipHjp, нпнмьлуя схгынк'хппчеекие решения, регистрирующие однинремеппо кап гемнгра гуру:* так и памря-

жепне Ш1 rupeih Шфнд и -лил: е. . ч;и- *,:i .,1нч;н‘:к’гея по достижении предельного значения, либо и,трижйпщ, либо тем-

Псратуры, что позволяет надежно проводить процесс

быстрого наряда.
Типичные разрядные кривые элементен фирмы General i L1 ect lie Corporation

приведены на рис. 2.00
Овальные элементы выпускаются с нормированной

при 1-ч разряде емкостью,

равной 4 А-ч при 25иС. Их

и р одол жнгельный сверхзаряд возможен током, значения которого лежат в диапазоне 200—400 мА, а их

внутреннее сопротивление

составляет 5 мкОм. Эти элементы выпускаются либо в

виде стандартных элементов для нормальных режимов заряда (Мод. G04.0J,

либо в качестве одного из

типов элемента Goldtop для

нормальных зарядных токов (Мод. G04.0ST). Прямоугольные элементы VO-4

(Мод. GR4.0) имеют нормированную емкость 4,0 А-ч при

25°С и 1-часовом режиме разряда; максимальный и минимальный токи сверхзаряда составляют 400 и 200 мА соответственно; внутреннее сопротивление 4 мкОм.
Торговую марку Perma-cell носит система из герметичного никель-кадмиевого цилиндрического аккумулятора и зарядного устройства, которую потребители могут использовать как замену широкоиспользуемых типоразмеров первичных

источников тока. Оборудование для корректного проведения

перезаряда герметичных элементов обычно не всегда доступно в тех случаях, где и когда применяли элементы одноразового пользования, поэтому фирма General Electric поставляет заряжаемые элементы как часть системы Perma-cell,
% номинальной емкости


0
А-ч (стандартные элементы)

О 0,180 0,350 0,540 0,720 0,900 1,080 1,260

А-ч (элемент Gold top/ Power- Up -15 )
Рис. 2,66. Типичные разрядные кривые герметичного микель-калмнового

элемента фирмы General Electric

(тип 2/3 С, емкостью 1 А-ч).
11 Аккумулятор 2/3 С с емкостью С, = I А■ ч. выдерживающий длительный сверхзарлд током 55—X10 мА; икс 45.4 г, — Прим, ред.
--------------- page: 52 -----------
142
t'.i.ma 2
которая включает в <.тГн! сибгтценшю щряднос ycipoi'ieino

для этих пнкель-кадмириил битарон.
Система Репин-щИ является п«;Щ‘1 комплектной гернцжш

Зарядной системой, В номенклатуре Реппа-сс!! выпускаются

наиболее общепринятые размеры багнрей: ДА, С n I). При

использовании зарядного устройства Мод, ВС-1 (зарядное

устройство па 4 элемента) эти элементы обычно выдерживают 1000 или больше зарядных циклон.
Выпускается также 3 типа полос крупных зарядных устройств для промышленного применения. Зарядное устройство Мод. В С-48 заряжает 1 —18 стандартных элементов Рег-

ma-cell размера D Мод. GC-3 с нормированной емкостью

1,2 А'Ч. Зарядное устройство Мод. ВС-48 В может заряжать

до 48 элементов РеппасеП Мод. GC-2 размера С. Зарядное

устройство Мод, ВС-448 предназначено для заряда 1—48 элементов Perma-cell Мод. GC-4, производимых для работы в

тяжелых условиях.
Зарядные системы разработаны для обеспечения экономки, удобств и долговечности работы герметичных никель-

кадмиевых элементов в широком диапазоне применения в качестве замены иеперезаряжаемых (первичных) элементов.

Эти зарядные устройства для обеспечения надежности и безопасности должны работать в оптимальных условиях (т. е. в

отсутствии повышенного давления или повышенной температуры). Дополнительная характеристика трех выпускаемых

моделей зарядных устройств приведена в табл. 2.9.
Таблица 2.9. Зарядные устройства фирмы

General Electric
Модель
источника
Типоразмер
элемента
Емкость (А-ч)

при 1*4
скорости
Максимальнаи

скорость

заряда. мА
Модель зарядного

устройства
G-C1
АЛ
0,5
50
ВС-)
G-C2
С
1,0
100
ВС-1. ВС-48В
G-C3
D
1,2
100
ВС-1, ВС-48
G-G4
D
3,5
350
ВС-448
ПРОДУКЦИЯ ФИРМЫ EVER READY (BEREC)
Эта фирма выпускает ряд цилиндрических элементов со

спеченными электродами и дисковых элементов с прессованными электродами (рис. 2.67). Она также поставляет по заказу потреби гелей батареи, изготовленные из стандартных

элементов; при этом при небольших дополнительных затратах создаются батареи, отвечающие специальным требованиям.
ч'/ьн •: ■ \< ■ I мг w-v. ■ Г/J, I, им;.
'.к-жчии сохраняют работрспосооиисть п широком

диапазоне ivMHi'paiyp и необычных условиях окружающей

с роды, например невесомость или накуум; пх можно нсно.-п,-

зишпь п знриж.нъ н любом пространственном положении.

Для чрдеМоипж со спеченными электродами рабочий диапазон темперагур припирается от —30 до -j-50'С (при заряде

п разряде), л д.мя дисковых элементов с прессованными электродами - от 0 до 45Г'С (при заряде) и от —20 до +45°С (при

разряде). Элементы обладают хорошими характеристиками
КрыШки элемента

Ктшмтя пружина

Инлотнительная прок/х,

Корпус элемента

(чашка)

Отрицательный

электрод

Положительный

электрод
Сетт из никелебзй
пробо/юки

Сепаратор
Донный б/iоадш
Предохранительный клапан

многоразобою дейапбин

Покрытая никелем 5ер*н?ы

стальная пластина (пол.
таковыШ )

Нейлоновая уплотняющая

фигурная прокладка

Соединительные штатные-

положительные паласки

Ырытый никелем сталь-

-votf корпус - стакан (отр. "

токобыбод)
Подложка, несущая часть

алетрода

Спеченный отрицательный

электрод

Сепаратор
Спеченный положительный

электрод

Соединительная полоска

Отр* пюкобыбода
Рис. 2 67. Конструкция герметичного иикель-кадмиевого элемента фирмы

Ever Ready,
но сохраняемости заряда, удерживая 70 % емкости после хранения в течение 1 мес при температуре 20°С. Показатели сохраняемости заряда у элементов с прессованными электродами значительно лучше, чем у элементов со спеченными электродами, Сохраняемость заряда и тех и других элементов

улучшается при более низких температурах.
В общем случае и в соответствии с рекомендациями других фирм — изготовителей герметичных никель-кадмиевых

батарей, фирма Ever Ready для этих элементов также рекомендует метод заряда постоянным по величине током. Заряд

этих элементов постоянным по величине напряжением из-за

их очень низкого внутреннего сопротивления может привести

к протеканию слишком больших токов с опасностью перегрева или термического разрушения. Эти элементы поддаются быстрому заряду; при необходимости можно использовать

методы непрерывного заряда.
ПРОДУКЦИЯ ФИРМЫ YUASA (ЯПОНИЯ)
Фирма Yuasa давно выпускает герметичные заряжаемые

никель-кадмневые щелочные батареи двух типов: дисковые с

прессованными электродами и цилиндрические со спеченными
--------------- page: 53 -----------
Г тм 2
электродами Зги элеШеНгы

[in а и pa фяд без кнк'й! к .гнби
Емкость, %

а
Величина заряда, %

б
Время У!р9да, ч

в
Рис. 2.68. Стандартные разрядные и зарядные характеристики дисковых герметичных

никель-кадмиевых элементов типа F2 фирмы Yuasa.
п— заряд TOjfOM 0.1С мЛ • IS ч, температура при

заряде н разряде 20—35 “С; и — заряд током

0,1C мА ■ 15 ч; д — напряжение заряда при различных темгтература:х (чярядный ток 0.1С мА>-
[II.! чержиишп г и ini.uo4iii.ir j;i-

. у\ линч in я рабочих \ii-piK ri'p п-

с 1 if к <]> I ip м a Yiui*a
ре К Л а М НрЧЧ' Г С.,К‘Л\ЧО-
щне характеристики

оноич батареи;
ЛОПОД 11 ИТСЛ Ы101 о

введения электролита

в процесса эксплуатации не требуется, герметизации 6а гарей

превосходная;
допускаются нее виды быстрых режа.мои

заряда;
В связи с тем что

батареи отлично загерметизированы, они могут но желанию потребителя находиться в

любом необходимом

для специального применения пространственном положении;
батареи могут использоваться многократно, их ресурс в зависимости от условий

заряда и разряда может составить 300—

3000 циклов;
они обладают отличными электрическими характеристиками;

от них можно получить

непрерывный постоянный ток с высокой эффективностью отдачи

благодаря их почти

нулевому значению

внутреннего сопротивления;
они подходят для

всех видов аварийного

в состоянии лодзаряда
применения, когда батареи оставлены

малым током;
они хорошо переносят избыточные заряд в разряд.
Г1Г 1 I <ир. 11ИЧЧ.'-
fit r,r u.'f ; г' I ,n>‘f
Дисковые i.U'Mrii, и у}пл !■ фирмы 'mi.is.i сj>ni <>,чны для

п.чндаршы.ч ус.luiii.ii ра «ряда, н н> время ьак дисковые эле-

м 14мы мша FZ рарчнтаны на разряд большими токами (зарядник* и рЛзрмдньи* харакгуристки приведены на ряс. 2.68).

Цилиндрические элементы пша RS предназначены для высокоскоростных ра (рядов, типа NR~U -для компенсационного

подзаряди при высокой температуре, а элементы типа

RST -для быстрого заряда. Некоторые гнпичные области

использования различных типов аккумуляторов перечислены

ниже:
космические исследования, ракетная техника (в передатчиках

и приемниках, которыми оборудуются ракеты, и т. д.) (элементы

типов FZ, RS и RSF);
некоторые изделия

промышленности, например компоненты

электронных калькуляторов, приемопередатчиков, измерительных приборов, беспроводных телеграфных

аппаратов, счетчиков радиоактивного излучения и т. д. (элементы типов F, FZ, RS и RSF);
аварийное освещение в зданиях, индикаторные лампы,

сигнализаторы пожара, оборудование вещательных радиостанций, охранные и сигнализирующие устройства н т, д.

(элементы типов RS и RSH);
устройства регулировки движения: сигнальные огни, огни

безопасности для транспортных средств и т. д, (элементы типов F, FZ и RS);
применение в быту: электробритвы, радиоприемники,транзисторные телевизоры, магнитофоны, радиокомпасы, электрические игрушки, вспышки, фото- и кинокамеры, слуховые

аппараты и т. д. (элементы типов F, FZ, RS, RSF);
промышленное применение в исследованиях океана:

устройства поиска косяков рыб, измерительная и регистрирующая аппаратура для судов и т. д. (элементы типов F,

FZ, RS);
медицинские приборы и медицинская электронная аппаратура.
Элементы типа RS обеспечивают стабильное напряжение

тогда, когда допуск па величину внутреннего сопротивления

снижается, а разрядный ток возрастает {рис, 2,69). Эти
Емкость, %
Рис. 2 69. Стандартные разрядные характеристики герметичных никель-кадмиевых

батарей элементов тина R5 фирмы Yuasa.
Заряд током 0.1C мЛ ■ 15 ч, температура при за-

рйЬ,е и разряде 2Q— 25 °С.
--------------- page: 54 -----------
UG
Г ищи 2
1.4
Г
&
J3
1.0
\
\ .
Чд
\
S
ч
\
\
\
ч
\
С ,. 1
Э.1С..1СНТЫ С успехам МОЖНО НСПОЛЬНЩ;!! .1, ВМСГГО ( \ \ И\ Ш'р-

ВИЧНЫ.Ч батареи (рис. 2.70).
Элементы тина NR-П сохраняюi спою номинальную емкость даже при высоких температурах и очень хорошо выдерживают даже продол жнтелиные компенса ц I ю 1111 ы е поднаряды

при высоких температурах, Вследствие этого их рекомендуют использовать для аварийного освещения и в качестве источника питания индикаторных

ламп в запасных аварийных силовых генераторах. Этим элементам присущи высокая

отдача по заряду даже

при высоких температурах и отличные разрядные характеристики. Сравнение разрядных характеристик элементов типов PS и

NR-Н приведено на

рис. 2.71 и 2.72.
Элементы типа RSF

весьма пригодны для

быстрого заряда благодаря специальным

пластинам, используемым в их конструкции.

Для элементов типа

RSF возможно снижение времени заряда

по сравнению с элементами типа RS в

три раза. Методы заряда просты. Эти элементы можно е успехом
2 3 4 5

Время разряда, ч
Рис. 2.70. Сравнение разрядных характеристик герметичного ннкель-кадмневого щелочного аккумулятора типа 450RS (размер

АА) фирмы Yuasa (
мента типа UM-3 (—
Заряд током 0,1C ыА • 15 ч, разряд, непрерывный

на сопротивление 10 Ом, температура при заряде и разряде 20—25 °С.
1.1
£Ь0
Ч
N
■—-
---
\
ч
N
т
О 10 20 30
АО 50 60 70

Емкость, %
ВО 90 100
Рис. 2.71. Сравнительные разрядные характеристики герметичных никель-кадмиевых
элементов типов RS (
(—
температуре.
Заряд током 1/ЗОС мА-48_ч, разряд током 1C мЛ,

температура при заряде 45 ± 2 °С.
использовать вместо первичных сухих батарей, так как они

обладают большей эффективностью и надежностью при высокоскоростном разряде. Стандартные зарядные характеристики напряжения элементов типа RSF приведены на

рис. 2.73; а па рис. 2.74 сравниваются зависимости внутреннего давления от количества пропущенного в зарядном на-
I i'l'.\n'ni.tii[Hit<tr>iiirtiL it::/.. .1 Wianiu
и in-. vii 1ч
Pni\ 2 72 Срашппелппые хараки'рнстикп при пониженных гомш-ратурпх
герметичных никелв- к а дм иены х элементом пиши NR-II (—
(
Заряд элемента KS током 0.1С мД • 15 ч, элемента NR II током 1/ЗОС мЛ • 48 ч,

разряд элементов RS u NHTI током 0.2С мЛ До конечного напряжения l,U Н.

Замечания: 1, Температура при заряде и разряде одпнаиопа.
2. Емкость, отданная при разряде током 0.2С (20 °С), принята за
I
I
_ :

1
Г
0 20 АО 60 80 100 120 W 160

Количество Введенного заряда, °/а
Рис. 2.73. Стандартные зарядные характеристики герметичных никель-

кадмиевых элементов типов RS (/) и RSF (2) фирмы Yuasa.
Заряд элемента RS током 0.1С мА ■ 15 ч. элемента RSF током 1/ЗС мА*4,5 ч,
элемента RS током

температура при заряде того
мА •
и другого элемента 20—25 °С.
I-
И
li
I
Зона упра

жимом, за

мента т

достихет

необходим

заряднш
Вления ре

ряда злела RS, по

jit которой

о снизить i

ток /
V
,-3(
зп
t
А
гряд обои*,

ементоб /
типов

том 1/ЗС
^1
У
—к
150
Количество введенного заряда, %
Длительность

заряда, дни
Рис. 2.74. Сравнительные зависимости внутреннего давления от количества введенного при заряде электричества и длительности сверхзаряда

для герметичных никель-кадмиевых элементов типов RS (/) и RSF (2)

фирмы Yuasa.
--------------- page: 55 -----------
ta
1
§
4 6 8

Время разряда t ч
Ю
100
\$0

В 60
I АО
Зависимость отдаваемой при разныхтемне-

ратрах емкости и напряжения разряда при

0°С от величины разрядного тока
Cmpwodoe 'напряжение f cptizu
к
н
jyp и и- /
1

N
...
о,гс о,4с о,sc и,я; к \гс i,мс tec г.зс г:
разрядный ток, мА
Стартовое напряжение

'(сразу после тана разряда)
_Средт напр я кеше
Начальное 'напряжение |_-1

pociie разряда 10% гдавч | I

—И М [КонЬчнок напряхение

I I I I Г~М—1—1—4

0,2С OfiC 0,6C0.se .К 1.2С Щ Ш Щ 2С

Разрядный ток, мА
Зависимость отдаваемой емкости

и напряжения разряда от величины
разрядного тока
Температура 20-25°,

Ток разряда 0,2С мА
о,2с№о,ес о,8с 1с цс 1И щ 1$с гс

Разрядный ток, мК
-20°С
Стартовое напряжение]

[сразу после начала разряда)
' Начальное напряжение, после

разряда 10% емкости

Среднее напряжение
0?С Q,4CDfCQ,8C К 12С ЩС IjSC 1,дС2С

Разрядный так; ыА
Зарядные характеристики (кривые’) гри

разных температурах
Время разряда, ч

Стандартная зарядная характеристика
CU
<5
I
а
а;
1 i
: "i
Температура 20- 25 ° С,

ток заряда Й 1C мА
!
1 1
8 10 12
15
Время заряда, ч
Рис, 2.75, Зарядные и разрядные параметры герметичных цилиндрических никель-кадмиевых элементов типа RS

фирмы Yuasa.
--------------- page: 56 -----------
Напряжение, В Напряжение, В
100
80
60
40
70
Температура, емкость и напряжение при

разряде элементов типа F
Емкость и напряжение при-разряде элемен-
\
Ток заряда 'O.ICmA 1
: . i i _.J
o°c
Дпител
ьнос
пь 31
7РЯ01
1Ьч
\
-1O’
с
0,7 С 0,4С О,ВС О, ВС

Разрядный ток, мА

ОХ
К
со ЮО
<и“
Щ 80
St
I 60
| 40

20
Ток заряда 0,1 С/

Длительность за
чА
ряда 15 ч
0°с
~Ю°С~
0.2С 0.4С 0,6С О,ВС

Разрядный ток, мА
-ю°с
~юас
ОМС 0,6 0,8С

Разрядный ток, мА
после
1 1 ! 1
i
т
VAC 0,5С С,SC

Разрядный ток, м.К

Типовые значения емкости и напряжений

при разряде элементов типа F
Рис. 2.76. Разрядные параметры герметичных днскпвых никель-кадмневых

элементов типов F (слева) и FZ (справа) фирмы Yuasa.
0.2С OfiC 0.6С 0,8С 1C

Разрядный ток, мА
--------------- page: 57 -----------
Таблица 2.10. Основные характеристики герметичных никель-кадмиевых элементов фирмы Yuasa
Дисковые элементы
Тип
Обозначение
Сухой
элемент-
аналог
Номинальная емкость-.

мА*я
Напряжение

разряда, В
среднее
конечное
Стандартный
ток

заряда,

м А
Размеры, мм
диаметр
При близи те л ь-
ный
вес, г
Для стандартного разряда
10 F
10 разряд 0.1 С
1,20
1,10
1
11,6
3,3
0.8
30 F
30 то же
1,20
1,10
3
15,6
<1,8
2,0
50 F
50 »
1,20
1,10
5
15.6
6.2
3,5
100 F
100 »
1.20
1,10
10
25,2
6,3
9,0
150 F
150 »
1,20
1,10
15
25.2
6.9
11.0
225 F
225 »
1.20
1.10
22
25.2
8.9
12.5
Для ускоренного разряда
225 FZ
225 разряд 0.2 С
1.22
1.00
22
25,2
9.2
13.0
500 FZ
500 то же
1,22
1,00
50
34,5
9.9
26.U
Цилиндрические элементы
Для ускоренного разря•
да
140 RS
140 разряд 0,2 С
U25
1,00
14
17,0
16,5
225 RS
NR2/3AA
225 то же
1,25
1,00
22
14,5
30.0
270 RS
NR2/3AA
270 »
1.25
1,00
27
14,5
30.0
450 RS
NR-AA
UM-3
450 »
1,25
1.00
45
14,5
50.0
500 RS
MR-AA
UM-3
500 »
1,25
1,00
50
14,5
50.0
600 RS
600 »
1,25
1,00
60
23.0
26.5
1000 RS
1200 RS

1500 RS

1650 RS

3500 RS
Для быстрого заряда

450 SF

800 SF
Для работы в буферном

режиме при повышенной температуре

NR-SCH

NR-CH

NR-DH
1000
1,25
1,00
100
26,0
30,0
48
NR-SC
1200
1,25
1,00
120
23.0
43.0
50
UM-2
1500
1,25
1,00
150
26,0
50.0
7;l
(NR-C)
1650
1,25
1.00
165
26.0
50.0
73
(N'R-D)
UM-1
3500
1,25
1,00
350
33.0
61.0
155
UM-3
450
1.25
1.00
150
14.5
5ft,0
800
*
1,25
1.0
267
23.0
43.0
лО
(NR-SCH)
1200
разряд 0,2 С
1,25
1,Ю
40
23,0
43.' ■

(NR-CH)
UM-2
1650
то же
1,25
1.10
55
26,0
50.0
so
(NR-DH)
UM-1
3500
>
1.25
1.10
113
33,0
61.5

Дисковые элементы
Для стандартного раз1
ряда
10 F
10 прн токе разряда
1.20
1.Ю
!
11.6
3.3 ' и.*
0,1 С
1
30 F
30 то же
1,20
1,10
3
15.5
4.8 ! ■
50 F
50 »
1,20
1.10
5
15.6
6.2 | О
100 F
100 >
1,20
1,10
10
25,2
6.3 | У.' 1
150 F
150 »
1,20
1,10
15
25.2
6.9 I ll.'J
225 F
225 »
1,20
1.10
22
25.2
8.9 I 12.0
Для ускоренного разря1
|
да
225 FZ
225 при токе разряда
1.22
1.00
22
25.2
9.2 ' 13.0
0.2 С
500 FZ
500 то же
1.22
1.00
50
34.5
9.9 26.0
’omrtmnsMt/ .н аи/т*п ,пчшч>и< ulm nj-.nal.ij
--------------- page: 58 -----------
Г.mail 2
правлении электричества и от длшелч.ностн сверх.наряда при

заряде и элементах пшив 1<S и Кь1 ■ Дополнительные зарядно-разрядные данные но цилиндрическим элементам мша

RS и д не коп ы м элементов чинов I н 1Z приводятся соответственно па рис. 2.75 н 2.76 и к табл. 2.10.
НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
Кроме полностью герметизированных и не требующих никакого ухода никель-кадмневых элементов н Оита рей из них

различные фирмы-изготовители выпускают небольшие по габаритам элементы и батареи, требующие незначительного

ухода (малоуходные аккумуляторы).
Е.в
Рис. 2 77 Разрядные кривые сдвоенных элементов типа DTN фирмы

Varta, показывающие зависимость отдаваемой при 20 “С емкости от скорости разряде.
Фирма Varta, например, выпускает негерметичные сдвоенные аккумуляторы (типа DTN) для переносных ламп-светильников. Ряд этих элементов включает источники емкостью 4,5—11 А-ч; их рекомендуют применять для переносных светильников, поскольку там их преимущества, а именно

небольшой пес, стабильный уровень напряжения, хорошая

емкость, большой срок службы, отсутствие необходимости в

сложном специальном уходе и большая сохранность заряда,

могут использоваться в полном объеме. Разрядные кривые

батарей типа DTN приведены на рисунке 2 77 1).
Фирма Chloride Alkad выпускает ряд щелочных аккумуляторов Unibloc содержащих по 5 элементов в одном
° Например, батарея DTN7K имеет номинальную емкость С5 = 7 А-ч

при 5-ч разряде током 1.4 А; среднее напряжение разряда 2,4 В; номинальный ток 7-ч заряда 1.4 А: напряжение заряда возрастает от 2.7

до 3.6 В' пес о залнтоу, состоянии 0,75 кг; количество электролита

0,14 дм3. — Прим. ред.
1 ер чет н j/н h<t I it чг< t' nui.e ih I ч.-л'о'ч*’
блоке, которые хотя н иеч ермлч нзнроваиы, что ухода не требуют (pile. 2.7К). (л-рня Unihloc пк.почаеч в себя батареи

элементом четырех чипов, которые обеспечивают режим медленного разряда; тип 5LP7 (7.5 А-ч); гни 5LPI2

(12.5 А-ч); тип 5LP15 (15 А-ч), чин 5LP27 (27 А-ч).
В один жесткий пластиковый корпус этих батарей входит

но 5 элементов, в них содержится достаточное дополнительное количество электролита, приготовленного из гидроокиси калия, что позволяет довести интервалы между периодическими дозалнвкамп электролита до максимального сро-
Прость'С накидные и пи'
3 аЗинчибаюциесй тоновыбоды
Извыточный резерв

электролита, обеепечи-

Сюющий безумдную

эксплуатацию
Конструкция из 5

элементов

Легко очищаемая поверх

ность обеспечивает

максимальную ■защиту

от коррозии и грязи
Рис. 2.78. Моноблочная конструкция батарей элементов Unibloc фирмы

Chloride Alkad.
ка в 20 лет (при идеальных условиях), хотя в обычных условиях это требуется делать один раз в 7—10 лет.
Батареи Unibloc рекомендуется применять для систем

автоматических выключателей запоров, аварийного освещения и пожарной сигнализации.
Для большей части возможных применений этих аккумуляторов фирма рекомендует метод заряда постоянным по величине напряжением для уменьшения потерь электролита,

которые зависят от напряжения подзаряда, емкости батареи

и частоты ускоренных зарядов. Интервалы между очередными процедурами обслуживания батарей серии Unibloc зависят

от их емкости, способа заряда Ч1 напряжения подзаряда !>.

Во многих случаях этот интервал между обслуживанием
11 Для увеличения периодов времени между обслуживанием этих аккумуляторов чаще всего применяют один из следующих режимов эксплуатации. 1) полностью автоматический режим заряда без повышения

напряжения выше его значении при поднаряде 1.47 В па элемент; 2) строгий контроль напряжегшя при заряде, подзарнд напряжением 1,42 В на

элемент, регулярная «продувка* (форсаж) через каждые 6 мес при повышенном напряжении 1.65—1,70 В па элемент; во втором случае период

между обслуживанием возрастает в 1,5—2 раза. — Прим. ред.
--------------- page: 59 -----------
Глапа 2
можно продлить до максимального значения (около 20 лет

для батарей емкостью 7,Г> Л-ч) при заряде постоянным напряжением 1,42 В на одни элемент без применения каких-

либо ускоренных зарядов.
2 345 1015 30451 2 34 5 10 1570


Рис. 2.79. Разрядные кривые никель-кадмиевых батарей Unibloc фирмы

Chloride Alkad при температуре 25 °С.
Разрядные характеристики батарей Unibloc представлены на рис. 2.79.
2.15.
ЭЛЕМЕНТОВ И БАТАРЕИ
Эффект «памяти» у элементов состоит в тенденции элемента приспосабливать свои электрические свойства к определенному рабочему циклу, по которому он использовался

длительный период времени. Например, если аккумулятор

циклически разряжался до определенной глубины много раз,

то в последующем, при попытке проведения нормального разряда он не отдаст большей емкости, чем при предыдущем режиме циклирования.
Эффект памяти был впервые обнаружен сотрудниками

фирмы Nife Jungner у используемых на спутниках герметичных аккумуляторов со спеченными электродами. По про-

1рамме работы спутника элементы подвергали точно запрограммированным зарядно-разрядным циклам. Когда после

таких испытаний с 25 %-ным уровнем разряда попытались

определить их емкость обычным способом, оказалось, что

элементы работают в соответствии с характеристиками,

представленными на рис. 2.80. Емкость, которую они отдавали до снижения напряжения до нормального конечного значения в 1,0 В, составила всего 25 % от номинальной, а

остальную часть емкости они отдали при более низком напряжении, достигшем уровня 0,6 В после отдачи 100 % емкости. Таким образом, разрядная емкость ие уменьшилась, по

отдача ее происходила при значительно более низком па-
Гёрмгтиэирртннн* кмпма кшХчШ'яые икн ч tip OtropM
157
иршкгпип, чем н нормальных yivioumix. В соответствии с

этим эффект можно описать как кажущееся снижение емкости, отдаваемой элемеиюм до заранее определенного напряжения отсечки, возникшее в результате многократно повторявшеюся режима использовании.
Эффект памяти постепенно возрастает по мере увеличения числа зарядно-разрядных циклов. Повышенная вероятность его возникновения наблюдается тогда, когда величина

избыточного заряда в каждом цикле мала, а скорость разряда высока. Проявление эффекта памяти ускоряется также
Рис. 2.80. Эффект памяти у герметичных никель-кадмиевых батарей —

тестирование при 25 %-ном уровне разряда.
при работе в условиях повышенной температуры. Эффект памяти обычно может быть «стерт» полным разрядом и последующим полным зарядом, так что он имеет временный характер. Эффект памяти не проявляет себя в тех случаях, когда элементы работают в режиме заряда — разряда нерегулярно, что характерно для большинства видов применения.

Важно отметить, что эффект памяти наблюдают только у

никель-кадмиевых элементов со спеченными электродами.

Его отмечали как у герметичных, так и открытых снабженных клапаном элементов со спеченными электродами. У никель-кадмиевых аккумуляторов с ламельными электродами

ни при каких обстоятельствах эффект памяти не развивается.
Хотя не совсем понятно, чем обусловлен эффект памяти,

есть сведения, что этот эффект связан в основном с физическими изменениями на отрицательном электроде, заключающимися в образовании интерметаллических соединений никеля и кадмия, благодаря взаимодействию заряженного активного вещества отрицательного электрода с развитой

(большой) поверхностью спеченной никелевой пластины.

Микрофотографии, полученные с помощью сканирующего

электронного микроскопа, показали, что отрицательный
--------------- page: 60 -----------
158
r.i,, „i г
электрод с «памятью» содержит большее число больших частиц гидроокиси кадмии по сравнению с «нормальными» от-

рицатслышмн электродами. При разряде электродные реакции протекают одинаково гогда, когда активный материал

кадмия состоит из очень маленьких части, что наблюдается

в электроде элемента, ие обнаруживающею эффекта памяти.

С другой стороны, в тех случаях, когда материал кадмия содержит как мелкие, так и большие кристаллы, что наблюдается в электродах элементов с эффектом памяти, в первую

очередь реагируют малые частицы (они разряжаются при

нормальных напряжениях), а затем в процесс разряда

включаются частицы большого размера. Так как плотность

тока оказывается больше при разряде больших частиц, поляризация увеличивается и наблюдается снижение напряжения работающего элемента. В соответствии с этим на разрядной кривой наблюдается два пологих участка.
Причины, то которым в активной массе кадмия изменяется распределение частиц по размерам во время неглубокого

циклирования, приводящего к эффекту памяти, до конца не

ясны. Хорошо известно, что при глубоком (полном) цитировании кадмиевых электродов спеченного типа не проявляется одновременного конкурирующего роста кристаллов и перераспределения кадмия в наружные зоны электрода. Однако такой механизм кажется неприменимым к данному случаю. Вместо этого современная теория утверждает, что при

возникновении эффекта памяти происходит потеря контакта

между активными частицами и проводящим материалом

электрода при неглубоком циклировании, ведущем к этому

эффекту, в результате чего происходит особый рост кристаллов, рассмотренный выше.
Различие между элементами со спеченными электродами

и ламельными элементами в отношении эффекта памяти может быть связано с тем фактом, что активная масса кадмия

в коробочках содержит добавку тонкоизмельченного соединения железа. Эту добавку применяют для продления долговечности путем предотвращения рекристаллизации и агломерации частиц кадмия. Кажется правдоподобным, что добавка

железа не только предупреждает «нормальную» тенденцию к росту кристаллов кадмия, но также устраняет перераспределение частиц по размеру, обусловливающее эффект

памяти.
2.16.
С ПОКРЫТЫМИ ПОРИСТОЙ ТЕФЛОНОВОЙ МЕМБРАНОЙ

ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
В последние годы фирма Eagle-Picher разработала технологию создания покрытых тефлоновой мембраной отрнца-
Г'Ч' iif I и iii,"
15'.)
тельных >Л1Ч\I родии i.-tii гермеi ичиы\ ник-ель кадмиевых аккумулятором. .-Ни исследования были направлены на устранение ишжсипя потенциала и повышение надежности никель-кадмиевой системы в батареях, которые предполагалось

использован, па спутниках. Присутствие тонкого слоя пористой тефлоновой пленки на поверхности отрицательного

электрода (котором он был оберну)) как полагают дает то

преимущество что при этом снижается или полностью прекращается миграция кадмия, которая, как известно, происходит со временем в существующих системах. При испытаниях таких тефлоннрованных элементов были получены

очень обнадеживающие результаты. Тефлоновая пленка не

влияет на рабочее напряжение элемента при заряде или разряде, но значительно повышает скорость рекомбинации газообразного кислорода.
Таблица 2.11. Последовательность циклических испытаний
пористых тефлоновых мембран в герметичных никель-кадмиевых

батареях нз элементов тина RSN-50 (емкостью 50 А ч>

фирмы Eagle-Piclter
Цикл
Напряжение

элемента

при заряде, В
Давление в элементе

при заряде, кПэ
Конечное напряжение

разряда, В
Цгклироваш

Цик.г 45 мн

Температура
1
640
1270
1920
2650
е на околоземной

н (23 мин заряд

4,4 'С
1.458

1,463

1,460
1.459

1,462
орбите
током 14 А, 22 мин р
—6.72

— 5.97

-6.22

—6.22

—6.22
азрпд током 14 Л)
1,232
1,242
1.238
1,236
1,235
Синхронный орбитальный цикл

Цикл: 24 ч (22.8 ч заряд тог-ом 5 А

Температура: 26.6°С
1.2 ч разряд током 25 А)
3
1,405
-3,48
1,217
14
1,412
—0,49
1,194
27
1,413
13,7
1,199
44
1,383
68,6
1,197
110
1,396
68,6
1,190
Ускоренный синхронный орбитальный цикл
Цикл: 12 ч (10,8 ч зарял током 5 А, 1 2 ч разряд током 25 А)
Температура: 4,4 ”С
156

162
185
1,174
— 1.25
1,206
1,480
—2,50
1,200
1,480
—2,50
1,202
--------------- page: 61 -----------
160
Г пни i 2
Поело проведения около .4001) циклом мa низкой около (ем-

noii орбите и следующих <;* ними примерно И00 синхронных

орбитальных циклон (гибл. 2.11) чш акк\муляюры были

вскрыты, и было обнаружено, что пн нетканом нейлоновом

сепараторе (Pol Ion 25ОЙ) пет каких-либо признаков миграции кадмия.
1.17.
НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Чтобы проиллюстрировать возможные перспективы дальнейших разработок новых конструкций герметичных ннкель-

кадмиевых элементов, кратко обсудим одну новую разработку фирмы Eagle-Picher (США). В элементе реализовано такое же конструктивное решение проблемы рекомбинации

газа, как и в никель-водородной системе (гл. 7), Совершенствование этой гибридной пары металл — газ привело к разработке некоторых весьма интересных и успешно действующих

конструктивных и технологических новинок во внутреннем

устройстве элементов. Эту новую технологию можно легко

применить в герметичной никель-кадмиевой системе.
Конструкционное обеспечение рекомбинации газа, аналогичное используемому в никель-водородном элементе, снимает необходимость в применении высокопористого материала

для сепаратора в герметичном пнкель-кадмиевом элементе.

Неорганические материалы, имеющие ряд замечательных

свойств, например титанат калин и асбест, можно использовать для изготовления сепараторов, хорошо удерживающих

большое количество электролита и не подверженных температурной или временной (зависящей от наработки) деградации. Эта же конструкция системы рекомбинации газа делает

герметичные никель-кадмиевые элементы менее чувствительными к объему электролита. В результате система хорошо

переносит 50,%-ное повышение уровня электролита, устраняя необходимость работы элемента в фактически «голодных» по электролиту условиях. И наконец, включение в конструкцию небольшого по размеру никель-водородного газового электрода, имеющего прямой электрический контакт с выводом положительного электрода элемента, обеспечивает

возможность реализации механизма рекомбинации газообразного водорода {при зарядах и сверхзарядах). Если при

работе в составе батареи элемент перегружается до такой

степени, что на отрицательном (кадмиевом) электроде достигается потенциал выделения газообразного водорода, выделяющийся газ быстро рекомбинирует при низком равновесном давлении, и таким образом разрешается одна из наиболее серьезных трудностей в обеспечении безопасной работы герметичной пикель-кадмневои системы.
Г»Ч< «<• Iи »!'«пииw<’ mimv it Mi'bni - ы, «iM.ii «и.
I
ни
В модифицированном нике и кадмионом i.'ks\Wiiie фирмы

I ia^le-Picher невольтомана ■ растен/плтая ■ конструкции ui

рица телыюю электрода, и котроп одни огрнцаи'.н>нып (кпд

мнений) электрод шмеиен двумя кадмиевыми ->лек!родами,

толщина каждого п.! которых eoeraniHci примерно половши

толщины исходного электрода. Латем оба о!рнцателплих

электрода (расположенные задними ноиерхносгимн друг к

другу) разделяют пористой диафрагмой для

улучшения доступа газа

таким же образом, как

это делается в пикель-во-

дородном элементе. Для

дальнейшего ускорения

рекомбинации газообразного кислорода на заднюю поверхность каждого нз отрицательных электродов можно нанести

тонкую пористую пленку

тефлона (рис. 2.81).
Для придания конструкции способности рекомбинировать газообразный водород в нее

включают секцию каталитического диффузионного электрода никель-

водородной системы. Полоску такого материала

приблизительно такой же ширины как узкий край элемента

сворачивают П-образно вокруг края электродного блока и

электрически соединяют с положительным токовыводом элемента.
Фирма Eagle-Picher испытала несколько различных конструкций элементов, в частности:
конструкции А имела в качестве сепаратора нетканый

нейлон (Pellon 2505);
конструкция Б включала нетканый нейлоновый (Pellon 2505) сепаратор н газовый (газодиффузионный) электрод;
конструкция В включала асбестовый мат (для топливных элементов) в качестве материала сепаратора и газового

электрода;
конструкция Г включала асбестовый мат (для топливных

элементов) в качестве материала сепаратора;
конструкция Л включала нетканый (Pellon 2505) материал в качестве сепаратора и тефлоновую пленку;
Гюпояшпельный
Рис. 2.81. Конструкции «расщепленного»

отрицательного электрода герметичных

кикель-кадмпевых элементов фирмы

Eagle-Picher.
(5 Зак, 47Й
--------------- page: 62 -----------
1Г)2
Г лини 2
конструкция I: включала асбееитын мат {для топливных

элементов) в качество сепаратора и тефлоновую пленку.
Примерные размеры корпуса п.! нержавеющей стали,

включающего две металлокерампческие заглушки, составляли 114,3 мм в высоту (без учета размера токовыводов),

76,2 мм в ширину и 22,9 мм в толщину. Для моделирования
Рис. 2.82. Характеристика величин давления при сверхзаряде герметичных

ннкель-кадмиевых элементов фирмы Eagle-Picher с «расщепленным» отрицательным электродом различных конструктивных модификаций {заряд

200 %, скорость заряда С/5, температура 20 °С).
гонких отрицательных электродов в конструкции были использованы обычные материалы, а положительные электроды состояли из двух электродоз толщиной 0,0064 мм, прижатых задними плоскостями друг к другу, что соответствовало

одному положительному электроду толщиной 0,0127 мм.

Каждый опытный элемент включал пять положительных

электродов толщиной 0,0127 мм и десять отрицательных

электродов толщиной 0,0064 мм (рис. 2.81). Емкость элемента составила около 20 А-ч, а отношение емкостей отрицательного и положительного электродов составляло около

1,3: 1. Все элементы заполнили электролитом, который вводили исходя из соотношения 3,5 смя/А-ч.
Влияние конструктивных особенностей элемента на величину внутреннего давления при избыточном заряде, т. е.

потенциальное улучшение скорости рекомбинации кислорода,

представлено на рис. 2.82.
Ге/пи'тн.чцччшт. чi/v ■ it ктТмипч-!? а\кц uu.vnop/-:
163
За нсклинипи-м конструкции /, элементы всех дрмп.ч

конструкции, включая конструкцию с введением асбеста, обладаю! у доил е т imp и юльн ы ми способное гим и рекомбинировать rajoo6pa.iiu.iii кислород ппн данной скорости заряда.

Высокое зарядное напряжение в конструкции Г могло привести к превышению потенциала выделения газообразного водорода

и таким образом способствовать повышению давления. Значение перенапряжения

выделения газообразного водорода могло

быть также превышено

и в конструкции В, однако в этом случае в

конструкцию был введен газовый электрод,

который способствовал

рекомбинации газообразного водорода. Относительно низкое зарядное напряжение,

наблюдаемое у элемента конструкции Е может быть результатом

использования тефлоновой пленки, которая

ускоряет рекомбинацию газообразного кислорода и поддерживает

отрицательный электрод в состоянии более

низкой степени заряженности. Общее высокое зарядное напряжение у конструкций элементов с асбестовым сепаратором связано с очень неплотной сборкой электродных блоков, поскольку были использованы доступные компоненты, а не изготовленные специально. Нейлоновый сепаратор по толщине не обеспечивал

плотного размещения электродного блока в корпусе элемента, а асбест был вдвое тоньше нейлона. Для обеспечения выделения газообразного водорода при оценке конструкции

газового электрода элементы с нейлоновым сепаратором конструкций А, Б и Д подвергали избыточному заряду со скоростью С/10 при температуре около 0°С. Результаты этого

испытания представлены на рис. 2.83.
Максимальное напряжение 3 мо/чен

прекращения зарцда В
Конструктивные модификации
Рис. 2.83. Давление в герметичном никель-

кадмиевэм элементе фирмы Eagle-Picher с

«расщепленным» отрицательным электродом

в сочетании с газовым электродом или без

него (заряд 200 %, скорость С/10, температура 0'С).
--------------- page: 63 -----------
Г лат 2
I
, 7,0-
^ -',3

§ 5,5-
I W-
4s 4,2-
I ^
| 1А
If'L

1 W1
^ 07-
£!
Л
!
!

45; to
2 I
S'!
§
§
'ti
I
иэ tt

5
Высокое -)Л]УЯД1Ю1’ ИЛ и |1Я Л\0|| КО, ИНбЛЮДПШШЧ’СЯ в этих

трех элементах, показывно:!,, что кроил шлется значение перенапряжения выделения газообрзйого водорода; тем не менее элемент конструкции Б, включающей газовый электрод,

был способен к рекомбинации газообразного водорода и стабилизировался при низком давлении. Высокое давление, раз-
Услобт 6 момент прекращения заряда пинаемое в элементах конструкций А и Д, существенно не снижалось за

несколько дней выдерживания элементов в разомкнутом состоянии.
Чувствительность к количеству электролита

различных вариантов

конструкций с нейлоновым сепаратором (конструкции А, В и Д) оценивали путем дробного

многократного постепенного увеличения объема

электролита в каждом

элементе из расчета за

один раз около 0,5 см3/

/А-ч и воздействия избыточным зарядом током

С/10 при температуре

20 °С. Затем повторяли

предыдущие стадии до

тех пор, пока давление в

элементе при избыточном

/-л ,г, о л
6,9-103 Н/ма. Результаты этих испытаний представлены на

рис. 2.84.
Как видно из рисунка, все элементы способны переносить

первое добавление электролита без существенного снижения

скорости рекомбинации газа. Однако после добавления второй порции электролита в элементах без тефлонового покрытия отрицательного электрода (конструкции А к Б) отмечено

значительное повышение давления, вероятно, в результате

заливания отрицательного электрода. После добавления

третьей порции электролита, наконец, и в конструкциях с

тефлоновой пленкой (конструкция Д) произошло превышение давления 6,9- Ш5 Н/м2, по даже и в этом случае скорость рекомбинации была достаточной для перенесения длительного избыточного заряда, который потребовался для достижения этой границы давления.
3,8
4,3
4,3
Количество .электролита, смУА-ч
Рис, 2.84. Давление в герметичных нн-

кель-кадмиевых элементах фирмы Eagle-

Picher с «расщепленным» отрицатель-

ным электродом при избыточном заряде и различном количестве электролита

(заряд 250 %, скорость С/10, температура 20 °С).
/V'*ц*гн.шиные мп® и, ктТ'т- яы$ пккимцлятры
\. > ем регулы a i !,i испытании новых Конструкций члометои

нельзя счптагй исчерпывающим и, перспективы улучшения их

рабочих >; а рак терпит пк стали реально ощутимыми. «Расщепленная» конструкция отрицательного электрода познодпла успешно использовать ма,шпорпстые материалы в качестве сепаратора, что значительно расширило перечет, потенциально применимых материалов. Кроме того, «расщепление» отрицательного электрода приводит к увеличению скорости рекомбинации газообразного кислорода (в данном случае при

скоростях сиерхзаряда до С/5). Включение в конструкцию

элемента газового электрода также оказалось успешным в

рекомбинации газообразного водорода (по крайней мере при

скоростях сверхзаряда до С/10 включительно), Применение

тонкой тефлоновой пленки для покрытия задней плоскости

«расщепленных» отрицательных электродов оказывает положительное влияние во всех конструкциях, особенно в отношении увеличения переносимого количества электролита.

Хотя все элементы переносят ббльшне количества электролита по сравнению с обычными элементами в обычных условиях, введение в конструкцию элемента тефлоновой пленки позволяет еще больше увеличить нечувствительность элементов

к избыточным количествам электролита.
Дальнейшая разработка этого типа никель-кадмневых

элементов обещает в будущем еще более значительное улучшение их характеристик. В частном примере конструкционного совершенствования вторичных источников тока, обсуждавшемся выше, вероятно, даже минимальные дополнительные доработки приведут к созданию такой системы, которая

будет обладать большей надежностью и значительно улучшенной долговечностью и работоспособностью при циклиро-

вани и.
--------------- page: 64 -----------
3
ГЕРМЕТИЧНЫЕ
СВИНЦОВЫЕ
АККУМУЛЯТОРЫ
Существуют две разновидности герметичных свинцовых

аккумуляторов. Они представляют собой аккумуляторы без-

рекомбинационного типа, изготовляемые фирмами Sonnenschein и Crompton Parkinson Ltd (разд. 3.1 и 3.2), и аккумуляторы полностью рекомбинационного типа, которые изготавливаются фирмами General Electric (разд. 3.3) и Gates

Rubber Company. Аккумуляторы последнего типа производятся в Великобритании по лицензии фирмой Cbloride-Gates

Energy Ltd под торговой маркой Cyclon (разд. 3.3).
3.1.
СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ТИПА DRYFIT

ФИРМЫ SONNENSCHEIN
Прежде чем детально обсуждать особенности герметичных свинцовых аккумуляторов и элементов, целесообразно сравнить между собой характеристики герметичных свинцовых и никель-кадмиевых аккумуляторов, приведенных в

табл. 3.1. Хотя эта информация окажет помощь конструктору

в выборе свинцового или никель-кадмиевого аккумулятора

для конкретных условий применения, тем не менее настоятельно рекомендуется, чтобы окончательный выбор был сделан лишь после консультаций с изготовителями аккумуляторов обоих типов.
Свинцовые аккумуляторы, указанные в этой таблице, относятся к типу Dryfit, поставляемому фирмой Accumulato-

renfabrik Sonnenschein (ФРГ), хотя, без сомнения, во многих

отношениях это сравнение будет таким же благоприятным

для герметичных свинцовых аккумуляторов, изготовляемых и

другими фирмами.
Герметичные Мишрчиы? imstifMu iхп.г/'Ы
107
'/ i/б
а к ку мул in о, ров
CiJoTi с-т на
( шпимжыг сухи с*

,4 К К V M V J U {4J jllJ
: 1||!.ОД1. ЮЛМ Иl■ It 11 г. ,1П1чу TIA1X1J
Диапазон емкостей
Серии ЛЗОО, в резервном режиме

1—9,5 Л ч; серии

Д200, в режиме

непрерывного пик-

лировэшш 1—36

Лч
Элементы с прессованными

электродами 0,01—21) А-ч;

элементы со спеченными

электродам и 0.1 — 15 А ч
Напряжение эле1,25
мента. В
2.1
Число элементов

в аккумуляторной

батарее м:i пряже10
нием 12 В
б
Материал корпуса
Пластмасса
Никелированная сталь
Стабильность размеров корпуса

при зарядке
Не изменяются
Высота дисковых элементов

возрастает до 3 % от первоначальной
Стабилизация электролита
С гелеобразной

кислотой
Газовыделение
Практически отсутствует
Практически отсутствует
Изоляция
Самоза мыкающий

предохранительный клапан
Пластмассовое уплотнение,

или самоза мыкающий многократного действия предохранительный клапан
Удельная энергия
Одного и того же порядка у сухих свинцовых (дисковых) никель-кадмиевых элементов, цилиндрических никель-кадмиевых элементов со спечен-

нымн электродами и никель-кадмиевых элементов

со спеченными электродами в пластмассовых корпусах. Прямоугольные ннкель-кадмиевце элементы с л а мольными и спеченными электродами

в стальных корпусах обладают более низкой

удельной энергией
Зависимость емкости от тока
Средняя
*
Средняя у дисковых элементов; выше средней у цилиндрических элементов со спеченными электродами; ниже

средней у прямоугольных

элементов со спеченными

электродами
Отдача емкости при

непрерывном разряде
Очень хорошая
Хорошая и очень хорошая у

элементов со спеченными

электродами; плохая у элементов с ирессзиаинымн

электродами
--------------- page: 65 -----------
!Г>8
Г ьтп Л

Пfh И Ь>.1 {Уши}
Свойства
Гиишмшс сухие

аккумуляторы
I IllKiML-Krl чмиоиие JKKJ МУ 'Ы HJIHJ
Саморазряд
Последовательное
соединение
Параллельное соединение
Срок годности в

разряженном состоянии
Диапазон температур заряда
Диапазон температур разряда
Диапазон температур быстрого заряда
Методы заряда
Время заряда
Кратчайшее время

заряда
Зарядные устройства
Устройство для быстрого заряда
Очень низкий
Допустимо
Допустимо
От нескольких недель до 1 г. в зависимости от температуры
От -30 до +50 °С
От —45 до +50 °С
От —30 до +50 °С
С ограниченней по

напряжению
Не ограничено
Требуется стабилизация напряжения
Обычные, но с более высокими требованиями к ха

рактеристлкям
У э.гементои с прессованными

электродами немного выше,

чем у сухнх сииицових;

очень высокий у элементов

со спечешшмн электродами
Недопустимо для аккумуляторов шалой емкости, не рекомендуется для аккумуляторов большой емкости
Допустимо
От нескольких недель до 1 г.

в зависимости от температуры
Элементы с прессованными

электродами: 0—45°С; элементы со спеченными электродами: от —30 до +50 “С
Элеменш с прессованными

электродами: от —20 до

+45 °С; элементы со спеченными электроламп: от

-45 до +50 °С
Не рекомендуется для обычных аккумуляторов; аккумуляторы со спеченными электродами: от —30 до +50 °С
С ограничением по току
При токе заряда выше [jo зависит от тока
Элементы с прессованными

электродами; 3 ч с дополнительным контролем напряжения; элементы сэ спеченными электродами:

15 мин с контролем напряжения и температуры (неполный заряд)
Не требуется стабилизации

напряжения при цитировании обоих типов элементов
ГI'pMi-tiiiiitJt' 1 'не iiMty.1l» I •Пиры
• лицщчиие сухиу
С Do ft С ИЮ
аккумуляюри
Компенсационный
подзаряд
1 [осТониный
Циклический ерик
Вплоть до 500 цикслужбы (ресурс)
лон при глубоком

разряде и до

1000 циклов при

неглубоких разрядах
Срок службы в условиях компенсационного иодза-

ряда
5 лет
IG9
///lnfJu.IWffUJi?
I f 11К f-L L-К 3 Л М Н С!}1 J С ;1 К К у М V - I И J'O JIJJ
»,'1сме>пы с прессованны ми

электроламп могут заряжаться токами вплоть до

0,Ы2о; элементы со спеченными электродами — постоянным током, ограниченным адекватной величиной

Элементы с прессованными

электродами имеют около

300 циклон при неглубоких

разрядах; элементы со спеченными электродами 500—

1000 циклоп при глубоких

разрядах и вплоть до

15 000 циклов при неглубо.

ких разрядах

Элементы с прессованными

электродами 4—5 лет прн

токах вплоть до 0,1 -1 ю; элементы со спеченными электродами около 10 лет
Сухие аккумуляторы имеют некоторые конструктивные

особенности, благодаря которым они не требуют обслуживания и не нуждаются в сверхзарядке для обеспечения полной

зарядной емкости. В самом деле, аккумуляторы не требуют

никакой доливки воды в течение всего срока их службы.

Если вследствие неправильного проведения заряда или больших колебаний температуры в аккумуляторе все же возникает давление газа, то предохранительные клапаны (вентили) обеспечивают незамедлительный выход газа наружу.

После этого предохранительные клапаны вновь изолируют

пространство с электролитом от окружающей атмосферы.

Если предположить удовлетворительными условия эксплуатации и условия окружающей среды, то сухие аккумуляторы

герметичны и не выделяют газов. Они удовлетворяют требованию западногерманского федерального ведомства, касающегося их использования в опасных зонах, содержащих горючие вещества в пределах диапазона воспламеняемости

Gl—Q5. Технология изготовления этих аккумуляторов также

удовлетворяет требованиям VDE D171/I.69,
Одной из характерных особенностей сухого аккумулятора

является то, что электролит на основе серной кислоты делается неподвижным (фиксируется) тиксотропной кремниевой

кислотой. Регенерация тиксотропной структуры геля пропс-
--------------- page: 66 -----------
170
Гаппп 3
ходит постоянно при всех объемных изменениях и образовании мельчайших газовых пузырьков в порах электрода, приводящих к возрастанию слабого механического перемещения

геля. При этом обеспечивается постоянство контакта между

электролитом и пластинами. Кроме того, электролит содержит добавки фосфорной кислоты, улучшающей стабильность

отдачи заряда в течение срока службы аккумуляторной батареи. Свинцовые аккумуляторы характеризуются наличием

относительно большого объема свободного электролита или

(в случае сухих аккумуляторов) геля. В никель-кадмиевых

аккумуляторах, наоборот, содержится гораздо меньше электролита (раствора гидрата окиси калия), мало изменяющего

свой объем при циклировании. В щелочном аккумуляторе

пористые электроды и пористый пластмассовый сепаратор

(обычно териленовый) абсорбируют и, следовательно, делают неподвижной большую часть электролита. В щелочных

дисковых элементах образование опасных пустот предотвращается использованием пружинного механизма, поджимающего электроды. Эта пружина одновременно обеспечивает

электрический контакт и необходимый свободный объем для

газа у отрицательного электрода.
Сухие свинцовые аккумуляторы, так же как и герметичные никель-кадмиевые элементы, благодаря гелеобразному

состоянию электролита работоспособны в любом положении.

Поэтому их можно хранить, заряжать или разряжать в любом положении, даже в перевернутом. Это позволяет использовать их для энергопитания ручного инструмента, переносных радиоприемников, мощных осветительных ламп и т. д.
Электролитическое разложение электролита свинцового

аккумулятора на водород и кислород, обусловленное сверхзарядом, не является единственной проблемой. Химические

реакции, сопровождающие заряд и саморазряд, вызывают

выделение газа на электродах всех известных свинцовых аккумуляторных систем. Эта потеря воды вредна для аккумулятора, так как приводит к снижению уровня электролита и

увеличению его концентрации. Ущерб обусловлен также и

увеличенной коррозией положительной пластины из-за высокого окислительного действия образующегося атомарного

кислорода. Другой причиной выделения кислорода и коррозии являются анодные окислительные процессы при высоких

потенциалах. И наконец, при всем этом еще существует определенная опасность взрыва, поскольку образующаяся водо-

род-кислородная смесь может воспламениться при относительно низких концентрациях и температурах.
При разработке аккумуляторов типа Dryfit были приняты меры с целью снизить до минимума газовыделеиие в

них. За счет использования сплава свинец-кальций. содер-
!'i'p\tt4tl44htP
171
N

1 .
Предохранитель*
Ный клапан
Адсорбент (для

защиты предохранительного

клапана on попадании капепь

ЭЛекгрролитя)
Т' Элементы
жатсю всею 6,08 "I, кальция. ока in л ось возможным снизить

саморазряд и связанное с ним iазонидслеипе в 5 раз по

сравнению с более привычным сплавом 4 б % сурьмы со

свинцом. Кроме того, использование свинцово-кальциевою

силана позволим ограничить зарядное напряжение в пределах 2,25 —2,30 В на элемеш и при этом достигнуть полного

заряда при температурах

20X. Эти значения на- Шр

пряжения меньше значе- ’

ний, при которых начинается выделение газа. При

температуре 40°С требуемое зарядное напряжение находится в диапазоне 2,20—2,25 В. Эги

значения также ниже напряжения, при котором

происходит выделение газа. При нормальной эксплуатации аккумулятора

или при длительном его

подключении к зарядному устройству в нем не

создается такого высокого давления, которое могло бы привести к срабатыванию предохранительного клапана, встроенного в каждый элемент.
При хранении отключенного от внешней цепи
элемента в нем происходит снижение давления газа. Это

снижение объясняется «холодным» сгоранием малых количеств газа, находящегося внутри аккумулятора, и проявляется до некоторой степени на отрицательном электроде свинцового аккумулятора. В противоположность обычным свинцовым аккумуляторам с жидким электролитом тиксотроппо неподвижный «сухой» электролит аккумуляторов типа Dryfit

позволяет газу контактировать с отрицательным электродом,

на котором происходит рекомбинация кислорода, и таким образом достигать упомянутого выше снижения давления.
Эти важные свойства позволяют, например, аккумулятору типа Dryfit напряжением 12 В и емкостью 36 А-ч работать в течение более 4 лет с обычным зарядным напряжением 14 В (2,33 В на элемент). В течение этого времени, включающего сверхзарядку, возникающую при летней температуре, аккумуляторная батарея теряет лишь около 25 г воды, да
1
W\44W4WW
WWW''
Рис. 3.1. Разрез герметичного евннцо-

вэго аккумулятора типа Dryfit фирмы

Sonnenschein.
--------------- page: 67 -----------
172
Г uinii .1
и то фактически большая часть со теряется н течение ы-щкчп

года эксплуатации.
Аккумуляторные батареи типа Dryfit нычускати-я

двух типов: А300 с диапазоном емкости I —9,Г> А-ч для

эксплуатации и аварийном (резервном) режиме и А200 с диапазоном емкости 1—36 А'Ч для длительного цпклнрованпн.
Конструкция аккумулятора типа Dryfit представлена на

рис. 3.1 Наибольшая емкость выпускаемых и настоящее вре-
Вт ■ ч/кг
Рис. 3.2, Сопоставление удельной энергии (Вт-ч/кг) аккумулятора типа

Dryfit II различных типов герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов

напряжением 6 В.
М + ML — призматические элементы со спеченными электродами а пластмассовых

корпусах;
RS—цилиндрические элементы со спеченными электродами фирмы Varta;
VR — цилиндрические элементы со спеченными электродами фирмы Saft;
SD — призматические элементы со спеченными электродами фирмы Varta:
DK— призматические элементы с обычными электродами фирмы Varta.
мя сухих аккумуляторов составляет 36 А'Ч, герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов — около 30 А-ч. Это ограничение по емкости связано с эксплуатационными трудностями, возникающими при выборе концепций современной

конструкции. Поэтому герметичные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в первую очередь в тех случаях, когда требуются малые емкости в диапазоне 0,01—5 А-ч, которому соответствуют дисковые (пуговичные) {0,01 -—
3
(1,6—30 А-ч) элементы.
На рис. 3.2 представлена зависимость удельной энергии

(Вт'Ч/кг) от емкости аккумуляторов типа Dryfit и никель-

кадмиевых аккумуляторов, поставляемых фирмами Varta и

Saft, при 20-часовом разряде. Можно видеть, что удельная

энергия прямоугольных никель-кадмиевых аккумуляторов с

прессованными и со спеченными электродами ниже, чём у аккумуляторов типа Dryfit и у цилиндрических никель-кадмиевых аккумуляторов со спеченными электродами. При построении кривых рис. 3.2 не принималось в расчет некоторое

увеличение емкости и удельной энергии, типичное для акку-
Гсрметиччн,' ('iiiiii.. .•< -.и чч i<u .;■>
17:1
■ ■otiU‘1 н l

.чеМИЙ hiii
му.'пгшроп I НИ Л On ill nnc.lf IkVbi

He учи i Una UK’i. i акже некем opor
l&li№llll IIIIII ,11111(1, IH II I '■ 11.1101 (

mill 1ГЯТ 11 IItlK.', lb <MIH‘I'|.|X
м\;ляторн\1|} Оатрещ I'iikiim

образом, обычные батареи

нз цилиндрических элементов со епечепиымп электродами, большие дисковые

никель кадмиевые элементы, а также аккумуляторы

типа Dryfit имеют примерно

один и тот же диапазон

удельной энергии, вёлнчина

которого определяется конкретным типом вариантов

аккумуляторов.
На рис. 3.3 представлена

зависимость доли отдаваемой емкости (в %) от номинального разрядного тока

аккумуляторов типа Dryfil

и никель кадмиевых аккумуляторов. Значения разрядного тока отложены на

оси абсцисс в виде произведения разрядного тока при

20-часовом режиме разряда

на числа, указанные по этой

оси (2 I2o, 4-lin.,. и т. д.).

Ширина по оси ординат заштрихованной на рисунке

области представляет собой

диапазон колебаний емкости

аккумуляторов типа Dryfit,

разряжаемых разными токами в пределах <I — 140) /го.
Низкие значения отдаваемой емкости заштрихованной

свежих аккумуляторов после
*. : i IК 11 \ i,i рН,:НЫ.\ Щ1К.НП1.

У Нг. ! И'КЧИК' ШЧ'Л При Ц£-
upiiu';) при пн'дпис*

и (мш/нлщзую аккч-
Jm\
Проиъ Ведение номинального тока

при 20 - на сабом разря def * I20
3.3. Зависимость отдаваемой

емкости от разрядного тока, для аккумуляторов типа Dryfit и никель-

кадмиевых аккумуляторов.
Штриховка соответствует аккумуляторам

типа Dryfil; NS4-—7 — цилиндрические элементы со спеченными электродами емкостью 4—7 А-ч фирмы Varta; RSJ —12 —

цилиндрические элементы со спеченными

электродами емкостью 1—12 А • ч фирмы

Varta; VR — цилиндрические элементы со

спеченными электродами фирмы Salt;

SDJ.G—7 — призматические элементы со

спеченными электродами емкостью 1.0—

7 А’Ч фирмы Varta; SD8—15 — призматические элементы со спеченными электродами емкостью &—15 А»ч фирмы

Varta; D — призматические элементы с

обычными прессованными электродами

фирмы Varta, DKIQ0Q—3000 — дисковые

элементы с прессованными электродами

фирмы Varta; ML 4- М -- призматические

элементы со спеченными электродами

фирмы Varta.
части рисунка характерны для

их перезаряда, а после 30—50

зарядных циклов или нескольких месяцев компенсационного

подзаряда значения отдаваемой емкости возрастают и соответствуют верхней кривой рисунка. По сравнению с аккумуляторами типа Dryfit различные типы никель-кадмиевых аккумуляторов со спеченными электродами в режиме заряда

токами (1—40) !ж имеют большую отдачу по емкости, а дисковые никель-кадмненые аккумуляторы с прессованными
--------------- page: 68 -----------
17Г,
Г ш.. I Я
влияй ип скорость £?Л&МрааряДа. Зга скпроеп, саморазряда

аккумуляторов со спеченными т>лекIрпдами (рIк. .4.7) ни

много раз шшс Higgc б иод при ю^юригуре 20 С половина

их см кос I н уже потеряна. В Й шчпо о г свинцовых (кис

лотпых) аккумуляторов дальнейшее хранение глубоко разряженных {из-за саморазряда) ппкель-кадмиевых аккумуляторов не наносит нм никакого вреда, и то время как подобное обращение со свинцовыми аккумуляторами приводит к

необратимому снижению их емкости. Однако цикель-кадмновые аккумуляторы нельзя использовать без непрерывного
Время хранения, мес
Рис. 3.7. Саморазряд герметичных нпкелк-кадмиемн* элементов со спеченными электродами при различных температурах.
подзаряда в случаях, требующих постоянной готовности источника, и поэтому эксплуатационные расходы для них

выше,
Свинцовые аккумуляторы типа Dгуfit можно заряжать и

разряжать в диапазоне температур окружающей среды от

—20 до +50 °С. Если требуется непрерывная эксплуатация аккумулятора при одном или более экстремальных значениях температуры, то для оптимизации зарядки необходимо использовать датчик температуры. Однако, если аккумулятор в течение своего срока службы при экстремальных

температурах используется редко, можно обойтись и без

датчика. Сверхзарядка при высоких температурах и зарядка,

которая не может быть полностью закончена в течение обычного периода времени при низких температурах из-за отсутствия температурной компенсации режима заряда, на качестве аккумулятора сказываются лишь в незначительной

степени. Кратковременно аккумулятор может работать при

температурах до +75°С. Me требуется принимать никаких

мер против воздействия низких температур вплоть до значения около —50°С, поскольку гелеобразный электролит в

заряженном состоянии аккумулятора до твердого состояния

не замерзает.
Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея также пан

лучшим образом работает, только когда ее заряд пронзво-
Ггрттич' и,-
ДГПеи при Ге мпер а I у ре ~0 ( члн мн<>1 их ПИК® а км мул ширин допустимый irMHt'p.-iiypliUu лиана‘.пн трича жестко

ограничен пбласн.ю le.uiH p.i :yp I) 15 (. Варидка до дости

Жеиня определенно!о лроцеша полной емкое гн в области

температур замерзании, а также при температурах выше

15°0 возможна лишь для специальных типов батарей со

спеченными электродными пластинами. В отличие от свинцовых зарядка ннкель-кадмпсиых аккумуляторов в диапазоне температур 40 50 ( возможна лишь при заметных

потерях их емкоети. Аккумуляторы с прессованными

электродами при экстремальных температурах претерпевают

еще большие изменения напряжения, что особенно характерно для области низких температур. Поэтому нпкель-кадмие-

вые элементы со спеченными электродами, несмотря на их

повышенным саморазряд при экстремальных температурах,

все же предпочтительнее. Однако зарядка аккумуляторов

даже со спеченными электродами при низких температурах

требует снижения зарядных токов по сравнению с их величиной в обычных условиях, что в свою очередь ведет к увеличению ее продолжительности.
Свинцовые аккумуляторы типа Dry fit должны, насколько

это возможно, храниться в полностью заряженном состоянии. Если средняя температура хранения составляет 20°С,

то необходимо осуществить дополнительный заряд не позднее, чем через 16 мес или раньше, если аккумуляторы

хранятся при более высоких температурах. В общем случае

целесообразно производить дополнительный заряд после

периодов хранения аккумулятора, соответствующих 25%-hoi"l

потере емкости за счет самозаряда (рис. 3.8).
Кривые на рис. 3.9 дают информацию зависимости отбираемой емкости (в %) от температуры в диапазоне от —30''

до +50°С при непрерывном разряде при трех различных

значениях нагрузки до соответствующего конечного напряжения. Верхние значения процента отдаваемой емкости на кривых соответствуют заряду аккумуляторов при температуре

окружающей среды 20°С с ограничением по напряжению
2,3
емкости соответствуют зарядке аккумуляторов при той же

низкой температуре, при которой производился их разряд;

в этом случае условия зарядки были менее благоприятными.

Кривые показывают поведение батареи уже после проведения нескольких зарядных циклов. При оценке верхних и нижних значений кривых на рис. 3.9 для более высоких разрядных токов необходимо также принимать во внимание влияние нагрузки, что уже учтено при построении кривых. Чтобы

предотвратить непрерывную потерю емкости аккумуляторов,

необходимо избегать низких температур, соответствующие
--------------- page: 69 -----------
178
Г until -5
Рис. 3.8. Влияние температуры на величины потерь емкости евнкцовых

аккумуляторов типа Dryfit.
Рис. 3.9. Процент отбираемой емкости аккумуляторов типа Dryfit при

различных температурах и трех различных токах разряда.
/ r’/npt'/}:44hlr
17!)
:^ашrpux<>Haiiiiust у»вг*‘iьам кривых на pis.. H.'l Д.шюлышя

pafit и а при очень высоких темпера i\ pa.\ oipuna кммш ска <u

иаетея iiа ероко службы нсч’Х шпон аккуму 1 яr<>|><>nv .мни н

течение нескольких часов аккумуллюры Muryi работу м. lipii

томмерагурах вплоть до максимального значения 80‘С: при

более длительных периодах необходима принять но ими-

манне, что потерн емкоеiи постоянно накапливаются

(рис. 3.10). Ненрерыii-

ной работы аккумуляторов при температурах выше + 50°С следует вообще избегать.
Свинцовые аккумулятор!)! типа Dryfit могут разряжаться очень

большими токами. Площадь серебрёных контактов полюсов аккумуляторов или свинцовых клемм некоторых

типов аккумуляторов

позволяет снимать с

них токи вплоть до
0,95—1,8 А. Для аккумуляторов, обладающих емкостью до 3 А ■ ч,

максимальный разрядный ток является также и током короткого

замыкания этих аккумуляторов. Однако необходимо следить

за надежностью подсоединения к питаемой схеме либо с помощью прочных пружинных контактов, либо посредством надежной пайкн или болтового соединения, поскольку серийно

выпускаемые соединители диаметром 4,8 мм рассчитаны лишь

на постоянный ток до 16 А, а соединители типов SR диаметром 6,3 мм —на постоянный ток до 25 А. В течение

времени до 1 ч соединители могут нагружаться токами, превосходящими допустимый в 1,5 раза, а в течение времени до

1 мин — в 3 раза.
3.2. ГЕРМЕТИЧНЫЕ СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

ФИРМЫ CROMPTON PARKINSON
Фирма Crompton Parkinson производит герметичные свинцовые безуходные устойчивые к сверхзаряду аккумуляторы

в диапазоне емкостей 1,5—4,5 А-ч (Сщ — емкость, соответствующая 10-часпвому разряду). Эти аккумуляторы пригодны
Рис. 3 10. Зависимость оптимального конечного зарядного напряжения, необходимого

для достижения молило заряда свинцовых

аккумуляторов типа Dryfit от экстремальных значений температуры окружающей

среды.

ные пиковые значения напряжения, например

при наложении импульсов переменного тока.
--------------- page: 70 -----------
180
Г ii i пи .4
в качестве источников питания для охранном сигнализации

и аварийного оспещснпн, для переносной члектроипон аппаратуры на траншеюрах, iicuo.'iь:*уоM*»ii н оцту, а )акже и

медицине и связи. Эш аккумуляторы содержат (етеоОра шмм

электролит и герметизированы таким образом, что никаких

выделений кислоты или газон при их заряде или эксплуатации не происходит. Никакой долинки электролита не требуется в течение всего срока службы этих аккумуляторов.

При непрерывном буферном нодзаряде с рекомендуемыми

ограничениями режима аккумуляторы способны бе.ч сметного ущерба выдерживать сверхзаряд в течение нескольких
Период хранении, мес
Рис. 3.11. Зависимость потери емкости от времени герметичных с и им новых

аккумуляторов фирмы Crompton Parkinson.
лет. При циклированин аккумулятора с глубоким разрядом

обычно достигают по крайней мере 200 циклов (отдаваемая

емкость к концу 200-го цикла составляет 80 % первоначальной). При отборе лишь 30% емкости от номинальной обычно достигают по крайней мере 1500 циклов.
Эти аккумуляторы обладают низким внутренним сопротивлением и, следовательно, могут разряжаться большими

токами. Аккумуляторы можно использовать в любом положении и они эксплуатируются с полной отдачей даже в

перевернутом виде, хотя не следует злоупотреблять этим

свойством.
Благодаря использованию специальных сплавов, аккумуляторы имеют очень низкую скорость саморазряда и, следовательно, могут храниться в течение длительного времени

без частых зарядов. На рис. 3.11 представлена зависимость

потери емкости от времени. При хранении аккумуляторов

при температуре ниже 20°С требуется не более одного

перезаряда в год. Аккумуляторы будут удовлетворительно

эксплуатироваться в диапазоне температур от —20 до

+40 °С.
Основные данные герметичных свинцовых аккумуляторов

фирмы Crompton Parkinson представлены в табл. 3.2.
На рис. 3.12 показаны разрядные кривые этих аккумуляторов. В качестве примера использования этих кривых
/ 1 р.ЧгЩц
1' г г.7,.'|
1 1111 ШЦ,1 .Т.
J. Оси
СИИ К ЦОНЫV
.IKK VM
1 I11S.EI
1 (t[l
tl.1 ,'lbi
H .1 M]i
ih L'J[ Iti,'
.s‘i. Ao-i.fi
о
SLAO-3.2
о
S L АО-4.8
ii
S 1.A6-6.4
<i
SI.A6-8.0
li
SLA12-1.6
12
SLAI2-1.8
12
'• 'И' '<•••<’ пкки 41/ <;•<
18!
1'PMl‘J ичных
[ I',Mil
1'Mhni
!**■'( :u’m

noli

p.l 11И1Д
.1.Л.1,.,Ч

i., ^
'l;n ,.

»n1

|f;t и?ид
!
t Mm,

Vi M
Ш.1

1'iirr.i.

M M
1,5
l.ti
fid
33
3,(1
3,2
66
33
•1.5
4,8
94
33
6,0
6,4
0!
■111
7,5
8,0
I 15
40
1,5
1,6
66
60
4,5
4,8
94
66
рассмотрим аккумулятор типа

ток 1,5 А при номинальной

режиме), равной 6.4 А ч. Тогда /2о

вателыю (1,5/0,32) -/20 « 5 /м-
SI.A6-6.4

ем кост и
1
4lh fin
Itu
11-!,
it К К V M
CliTU,
Л Я r.jp, ,it
M M
н идноГи
у iiaK.nu,>
85
380
24
125
660
24
125
020
24
115
1 120
24
115
1500
12
85
760
12
125
1840
12
, который
выдает
(-го
(20-
i асовом
20 = 0
,32 A
следо-
,
Рис. 3.12. Разрядные кривые герметичных свинцовых аккумуляторов фирмы Crompton Parkinson, полученные при температуре 20 °С.
Кривые демонстрируют изменение напряжения на клеммах аккумулятора при pai-

личных скоростях его разряда постоянным током. Ток представляется в виде

величины кратной /2о. поэтому для всех размеров аккумуляторов можно нспользо*

аать одна семейство кривых. /™ — разрядный ток, при котором будет отбираться

номинальная емкость Сг& при 20-часовом разряде. Величина этого тока (я А) составляет 1/20 емкости аккумулятора (Сю). Конечная точка каждой разрядной кривой представляет собой рекомендуемое минимальное напряжение на клеммах аккумулятора для данной скорости разряда, т. с. напряжение, при достижении которого разряд необходимо прекратить.
Кривая 5-Ii0 на рис, 3.12 дает конечное разрядное напряжение около 5,1 В после разряда в течение примерно 3,5 ч.
Как правило, когда начальный зарядный ток ограничен

величиной не более шестикратного значения номинального

тока 6-/*o, рекомендуется проводить заряд этих аккумуляторов в режиме заданного напряжения. Если аккумуляторная
--------------- page: 71 -----------
182
Г ьнщ 3
батарея iu'[!0.;:,.4vei4ii н резонном режиме, то П'СОбходпип

ограничить зарядное напряжешь ке.шчппои 2,27 В на элемент. Для fiimipvii, р ;iTu * га н лил1 ii к циклическим режиму

могут быть допущены Mi* нос жесткие I [н'ион;п:ик к ограничению нанряжшшн, составляющей) н ним случай величину

около 2,4(i 15 на элемент, Эти данные Соответствуют температуре окружающей среды 21t Г,. При других темпер:!'] урах

зарядное напряжение необходимо соответствующим образом скорректировать.
Кроме того, постоянный поднаряд аккумулятора рекомендуется также проводить постоянным током величиной около

0,02-До.
3.J. ГЕРМЕТИЧНЫЕ СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

ФИРМ GENERAL ELECTRIC И CHLORIDE — GATES
Фирма General Electric разрабатывает ряд герметичных

цилиндрических перезаряжаемых свинцовых элементов па-

пряжением 2 В, а также аккумуляторные батареи. Первым
Предохранительное
самозакрывоющееся^
Вентипяционное устройстбо
Рис. 3 13. Герметичный свинцовый элемент типа D фирмы General Electric.
п пока единственным элементом этого ряда, относительно

которого имеются данные, является элемент тппа D, обладающий при ГО-часовом разряде емкостью 2,5 А-ч. Он

имеет высоту 6i мм, диаметр 34 мм (рис, 3.13).
Герметичные питч-цтп-чг■ ’pii
Конструкция /П>11) -1. К'МСЦТП аналогична конструкции

стандартных цилиндрических иинель-ка iumtU.\ у.тементоп.

Он герметичен, имеет предохранительный клапан, и нем попользованы свернутые к цплпнг'рпческую спирали электроды

для обеспечении высоком \дельном энергии и низкого внутреннего импеданса. Элемент можно заряжать и разряжать в

любой ориентации. Эти элементы обладают способностью к

газовой рекомбинации, которая обеспечивает большой срок

службы н полностью исключает необходимость В обслуживании. Наиболее важные преимущества этих элементов заключаются в следующем.
Свинцовые элементы со спиральными электродами обладают малой скоростью саморазряда: как утверждают,

скорость саморазряда уменьшена вплоть до 30 % по сравнению с другими свинцовыми (кислотными) системами.
Стабильные емкость и напряжение при длительном сверхзаряде делают элементы особенно удобными для резервного

использования.
Применение электродных решеток из специальных сплавов и эффективная рекомбинация кислорода увеличивают

срок службы элементов в режиме сверхзаряда. При этом не

возникает проблем, связанных с потерей воды.
Благодаря применению в герметичном свинцовом элементе со спиральными электродами системы с недостатком

электролита, пористого сепаратора и рекомбинации кислорода удалось более эффективно использовать объем, предназначенный для активных материалов, и увеличить удельную объемную энергию на 15—50 % по сравнению с системами, использующими гелеобразный электролит.
Низкий импеданс достигнут за счет плотного сворачивания электродного рулона, имеющего многочисленные лепестковые отводные контакты. Кроме того, спиральная конструкция лучше сохраняет расстояние между электроламп, чем

конструкции с плоскими электродами; следовательно, импеданс остается более постоянным в течение всего срока

службы {до 10 мОм против 23,5 мОм для сухого свинцового

аккумулятора с гелеобразным электролитом).
Электродный рулон, свернутый в спираль, механически

достаточно прочен, чтобы предотвратить относительное смещение электродов, обнаруженное в конструкции с плоскими

электродами.
Герметичная конструкция со сварным корпусом, само-

закрывающимся предохрани тел ьным клапаном и рекомбинацией кислорода исключает необходимость доливки воды.

Рекомбинация кислорода предотвращает потерю воды

электролита при сверхзаряде, Эта конструкция нрн нормальной эксплуатации не выделяет ни водорода, ни кислорода.
--------------- page: 72 -----------
186
Г tana 3
разряжен, лпнеГшо зависит как or разрядного тока, так н н-м-

пературы, а наклон кривых увеличивается по мере уменьшения темпера гуры.
Разрядная емкость элемента типа I) изменяется от

2,5 А-ч при разрядном токе около 0,4 А (IО-часовой разряд) до 1,75 А-ч при разрядном токе около 3 Л (1-часовой
Рис. 3.16. Зависимость напряжения в средней точке разряда элемента

типа D фирмы General Electric от скорости разряда и температуры.

Стандартные условия: температура 23 “С; заряд в течение 16 ч {2,45 В); разряд

до напряжения 1,4 В.
разряд) при условии, что заряд осуществляется в течение
16
ряд— при температуре 23°С до конечного напряжения
1,4
В тех случаях, когда разряд элемента постоянным током

не обязателен, целесообразно разряжать элемент типа D

прерывистым или импульсным током, при этом благодаря

перерывам между разрядными импульсами увеличивается

суммарная разрядная емкость элемента. Это увеличение

емкости аккумулятора при прерывистом или импульсном

разряде по сравнению с нормальным разрядом достигается

благодаря предотвращению истощения кислоты у поверхности

электродов (концентрационной поляризации).
На рис. 3.17 показано влияние температуры на емкость

аккумуляторов типа D (номинальная емкость 2,5 А-ч при

10 часовом режиме разряда). Влияние времени хранения и

температуры на скорость саморазряда полностью заряженного аккумулятора типа D показано на рис. 3.18. Из рисунка
I Г[>М{'П1ЧЧЫ1 I .fll'iljl ." ,J.- ,1П!Н I'll пч
[R7
видно, например, чго после приблп.шк'льип 300 иг хранения

при температуре 25ГС емкость еиижнек-и дп ы) % емкости

полностью зарнженио!о элемента.
Рис. 3.17. Зависимость разрядной емкости элемента типа D фирмы General

Electric от температуры,
Стандартные условия: заряд и течение 16 ч при температуре 23 °С (2,45 В); разряд

при токе 250 мА до напряжения 1,4 В.
Одним из методов перезарядки элементов типа D является зарядка током постоянной величины. Типичные профили
Рис. 3.18. Зависимость сохраняемой емкости элемента типа D фирмы

General Electric от времени хранения при различных температурах
Заряд: в течение 16 ч при температуре 23 °С. (2.45 В): хранение: как указано в

тексте; разряд при температуре 23 “С до напряжения 1,4 В гоком 0,25 Л.
зависимостей зарядного напряжения от процента возвращенной емкости представлены на рис. 3,19 при нескольких

режимах заряда током постоянной величины. При любой

скорости заряда по мере приближения к состоянию полного

заряда напряжение элемента увеличивается быстрее; в

ЭТОТ момент гораздо большая часть зарядного тока тратится
--------------- page: 73 -----------
188
Г лапа 3
на процесс газообразования. Если гюс.по достижения состояния полного заряда заряд током постоянной величины но

заканчивается, то весь зарядный ток будет идти на сверхзаряд, что является недостатком данного метода заряда.
Рис. 3.19. Типичные кривые изменения напряжения элемента типа D

фирмы General Electric, заряжаемого при температуре 23 °С различными

токами постоянной величины.
Разряд при температуре 23 °С до напряжения 1,4 В при токе 250 мА.
Можно также использовать заряд при постоянном потенциале. Типичные профили зависимости зарядного тока от

времени элементов типа D для нескольких значений постоянного потенциала показаны на рис. 3.20. При заряде этим

методом наблюдается большой начальный ток, который

уменьшается до относительно малого значения по мере того,

как аккумулятор приближается к состоянию полной заряжен-

ностн. Эксплуатация аккумуляторов в переносных устройствах (инструментах, игрушках и т. д.) по своей природе

носит периодический характер. В этих случаях применения
ГгрМГШЧНЫе miinifOilhll’ IIKKI/.UI/ )ятпры
18!)
желательно, для обеспечения необходимой частоты использования того ил и иного устройства, заряжать аккумуляторную батарею и относительно короткий период времени. Для

этих целей пригодно зарядное устройство с постоянным
Рис. 3.20. Зависимость от времени тока заряда прн постоянном потенциале

элемента типа D фирмы General Electric.
Стандартные условия: температура окружающей среды 23 “С; разряд до напряжения 1,4 В током 250 ыА; фактические значения времени и тока перезаряда зависят

от используемой схемы. —.— 2,5 В;
напряжением заряда 2,45 В на элемент при температуре

25 °С; аккумулятор можно оставить включенным на ночь,

и он выдерживает ток сверхзаряда в том случае, если время

заряда ограничивается в разумных пределах. В тех случаях,

когда допустимы более длительные сроки зарядки аккумуляторов, можно использовать зарядные устройства, обеспечивающие заряд током постоянной величины, постепенно

уменьшающимся током, или же зарядные устройства, обеспечивающие смену режима заряда.
--------------- page: 74 -----------
190
Г,ми,i .?
АККУМУЛЯТОРЫ ФИРМЫ с.) II OR ID!-'—OATHS ENERGY LTD

(ВЕЛИКОБРИТАНИЯ)
Свинцовые аккумуляторы гшщ Cyckm фирмы Chloride —

Gates Energy со спиральной комбинацией электродов, выпускаемые в Великобритании, аналогичны рассмотренным

выше аккумуляторам и поэтому подробно обсуждаться не

будут.
Аккумуляторы типа Cyclon фирмы Chloride имеют полипропиленовый корпус с внешней металлической оболочкой и

выпускаются как в виде отдельных элементов, так и в виде

аккумуляторных батарей, включая батареи для фонарей.

Для удовлетворения требований потребителей будут специально разработаны и изготовлены батареи новых типов.
Полностью герметичная конструкция аккумуляторов исключает доливку воды и предотвращает выделение паров

кислоты или ее вытекание. Для предотвращения увеличения

давления в аккумуляторе в условиях жесткого сверхзаряда

он снабжен самозакрывающимся клапаном.
К стандартным типам аккумуляторов Cyclori относятся

элементы типа D, X и ВС.
D
X
ВС
Номинальное напряжение,

В
Номинальная емкость, А-ч
2,0
2,0
2,0
при 10-часовом разряде
2.5
5,0
25
(250 мА)
(500 мА)
(2,5 А)
прн 1-часовом разряде
2,8
3,2
20
(2,5 А)
(5 А)
(25 А)
Пиковая мощность, Вт
135
200
600
(при 135 А)
(при 200 А)
(при 600 А)
Внутреннее сопротивление,
10
6
2,2
Х10~3Ом ,
Диаметр, мм
34,2
44,4
65,7
Высота, мм
67,6
80,6
176,5
Масса, кг
0,181
0,369
1,67
Диапазоны допустимых температур хранения и разряда

составляют от —65 до +65°С, заряда — от —40 до +65°С.

Сроки хранения полностью заряженных аккумуляторов составляют при температурах 40, 25 и 0°С соответственно
1,
в пределах 300—2000 циклов, а срок службы при буферном

режиме — в пределах 8—10 лет. Заряд обеспечивается самыми обычными методами, включающими заряд током постоянной величины, заряд при постоянном напряжении,

заряд постоянно уменьшающимся током, заряд импульсным

током и т. д. в зависимости от случаев применения. Саморазряд при комнатной температуре обычно составляет

6—8 % в месяц.
Гермп
I'M
Согласно i-noumeiuttiM фирми-н:п‘йтош! голи, элемент типа

I) может рл »ряжа I ься однократными импульсами до 100 А

и выдерживать длительные разрядные м»кн до 31) Л, Удвоенных значений упомянутых гоков можно достичь использованием элемента типа X, а значения тока вплоть до 800 А—

использованием элемента тина ВС.
Выпускаются также аккумуляторные батареи напряжением 6 II 12 В, имеющие емкость в диапазонах 2,7—52 А-ч

(прн 20-часовом режиме разряда) и 2,5-50 А-ч (прн 10-часовом режиме разряда).
3.4.
АККУМУЛЯТОРЫ ФИРМЫ EAGLE-PICHtR
Фирма Eagle-Picher предлагает свою серию Carefree

аккумуляторов, не требующих обслуживания, испытанных на

отсутствие вытекания электролита и обладающих емкостью
Клемма
Гърметиэирукщий шо8-
Внутренняя крышка

А бсордеит - сепара

/пер (служит для

иммобилизации

электролита)

Электродный /

ракет
Корпус аккумулятора из

ударопрочного полистирола
Наружная крыш на (при дарена ультразвуком)
Вентиляционное атдерстие

диаметром 1мм

/ Г^рметизирующий

материал: черны и ~

для стр. г красный -

для полет, полюса
Клапан для cipocct

давленая с кольцевым

уплотнением
Полупроницаемый
мембранный
сепаратор
Рис. 3.21 Конструкция безуходного свинцового аккумулятора типа Carefree фирмы Eagle Picher.
0,9—44 А-ч. Эти аккумуляторы (рис. 3.21) 11 в каждом

элементе оснащены самозакрывающимся клапаном с целью

замедления саморазряда, облегчения рекомбинации (до

воды) кислорода и водорода, выделяющихся при саморазряде, и обеспечения безопасности в случае нарушения
<> Например, батареи CF6V1, CF12V2.5, CF6V15 и CFI2V30 имеют,

соответственно, следующие характеристики: нормальное напряжение, В;

6, 12, 6, 12: Сзи, А-ч: 0.9, 2,6, 15.0, 28,0; ширина, мм: 50,8, [[6,8. 91.4,

170,7- глубина мм: 41,9, 79.2, 84,8, 158,7, высота, мм: 50.0, 60,0. 164,8,

165,1; вес, кг: 0.25, 1,27, 2,90, ЮМ —Прим. ред.
--------------- page: 75 -----------
Г шеи -7
работы зарядного устройства Аккумуляторные решетки

отливаются из силам синица с кальцием, не содержащего

сурьмы. Исключение к;; сплава сурьмы и других металлических примесей повышаем способность аккумулятора удерживать заряд в отсутствие эксплуатации и обеспечивает срок

хранения (рис. 3.22) приблизительно в пять раз длиннее но

сравнению с обычными аккумуляторами, содержащими сплав

свинца с сурьмой. Даже при повышенных температурах срок
Рнс. 3.22. Типичные характеристики ■ саморазряда безуходного аккумулятора типа Carefree фирмы Eagle-Pieher в диапазоне температур 4—38°С.
хранения аккумуляторов со сплавом свинца и кальция превосходит срок хранения аккумуляторов с обычними сплавами.
Чтобы обеспечить должную эксплуатацию, свинцово-

кальциевый (кислотный) аккумулятор необходимо заряжать

от зарядного устройства, работающего в режиме постоянного

потенциала, т. е. в таком режиме, когда зарядный ток является функцией противо-э. д. с. аккумулятора. Необходимо,

чтобы аккумулятор с самого качала и в течение всего срока

службы заряжался в режиме постоянного напряжения.
В любом аккумуляторе при сверхзаряде в результате

разложения воды будет выделяться водород и кислород.

В аккумуляторах, не требующих обслуживания, необходимо

замедлить газовыделение, иначе при длительном сверхзаряде произойдет преждевременное истощение электролита

аккумулятора. Во время зарядки при постоянном потенциале

свинцово-кальциевых аккумуляторов, не требующих обслуживания, они будут принимать относительно высокие зарядные токи в начале, когда система наиболее эффективна.

За этой стадией следует вторая, когда рост противо-э д. с.

батареи приводит к уменьшению величины зарядного тока.
При по.том щриде и прапилын и\ уетаипнке зарядного па-

ирнженнн принимаемы!! входной зари шын сок будет снижен

до нескольких миллиампер, ш раничнпая тем самым величину

сверхзаряда л зашитая аккумулятор от избыточных потерь

электролита.
Рлце большее снижение токов в конце заряда достигается

в аккумуляторах фирмы Нaglo-Picher за счеi того, что их

электроды отличаются очень высокими значениями перенапряжения выделения водорода и кислорода, что способно
щ
V
->
S
6Еи
\
V
ищ
' 0
I7C
0,9
1C
с
53
°.к
И
м
55
fa
Sf
31
34
м
s я
ину!Г
3
ы
150
|0 2
<
Юс
У
1
время разряда
Рнс. 3.23. Типичные разрядные кривые свинцовых безуходных аккумуляторов типа Carefree фирмы Eagle-Picher при различных режимах разряда

и температуре 21°С.
Чтобы определить ток разряда различных аккумуляторов, необходимо умножить

значение его номинальной емкости (С) на множитель, указанный на кривых. Например. тоя разряда, которым можно разрядить аккумулятор емкостью 8 А-ч

в течение 10 ч. составляет 0.096С или 0,096 ■ 8 А-ч - 0,77 А.
ствует повышению эффективности пребразоваиия и обеспечивает резкий и воспроизводимый подъем зарядного напряжения в процессе заряда и позволяет наилучшим образом

регулировать зарядный ток.
Полная рекомбинация кислорода и водорода достигается

лишь в замкнутом объеме, в котором газы находятся при

относительно высоком давлении. В такой системе достигается

равновесие, при котором электрохимически образующийся на

положительных пластинах кислород химически взаимодействует с губчатым свинцом до образования оксида свинца,

который затем взаимодействует с серной кислотой до образования сульфата свинца и воды. Кислород возвращается в

электролит в форме воды, а постоянный зарядный ток расходуется на то, чтобы превратить сульфат свинца обратно в

губчатый свинец. Без ущерба для системы этот цикл может

многократно повторяться.
Влияние процесса полной рекомбинации может создать

проблему. Было показано, что герметичные свинцовые
7 3u, ill
--------------- page: 76 -----------
I'll
I' in "I
(кислотные) аккумуляторы мо; vr. тли же как п гфме1! ii'iii i.iti

пиксль-кадыисные аккушлишры, itMiiiii п.ч-нод кармического

контрол». Выход п.ч-иид термического контроля |;1!§.'|Ц)л;ю Гец

Тогда, кшда но нреми заряда при рщулнроиаИ|1н напряжения

аккумуля тор иачапао нрнш1ма1й. в си большие зарядпью

тики в результате виделсиня избыточного нцутришшго тепла.
Как рекомбинация, чай

и повышенная температура снижают прглчшо-

э. д. с. аккумулятора,

что допускает постоянное возрастание принимаемого тока. 13 результате возникает не-

контрол и р ус м а я си с те-

ма, которая может

стать опасном.
В аккумуляторе, не

требующем обслуживания п оборудован-

ном предохранительным клапаном низкого

давления, например в

аккумуляторе типа Carefree фирмы Eagle-
Рис. 3.24. Зависимость емкости свинцовых
аккумуляторов тппа Carefree фирмы Eagle-
Picher от температуры при различных ре-
ж,шах разряда.
степень рекомбинации

не является полной, поэтому, исходя из соображений безопасности, специалисты фирмы Eagle-Picher не советуют

работать с аккумуляторами при очень высоких давлениях

газа.
Аккумуляторы типа Carefree могут эксплуатироваться в

любом положении без утечки электролита. Это достигается

за счет уменьшения подвижности электролита.
Значения номинальной емкости этой аккумуляторной

батареи, разряженной до различных конечных напряжений,

выраженные в процентах от емкости, достигнутой при разряде до напряжения 1,75 В на элемент, приведены ниже.
20-часовой разряд: 100% номинальной емкости,

конечное напряжение 1,75 В на элемент.
10 -часовой разряд: около 97 % номинальной емкости,

конечное напряжение 1,70 В на элемент.
5-часовоЙ разряд: около 88% номинальной емкости,

конечное напряжение 1,65 В на элемент.
Г&р^и’’H'l'IMl' rl ■/■■■((
|ЧГ>
I -часовой pa.ip яд: около G2 ;i> номинальной емко», i и,

конечное напряжение 1,50 В н.ч -*'и чи.нт.
0,5-ч aciwoii |>а:ц>яд: около Номинальной ем sot i и,

конечное напряжение 1,01) В на .смет.
На рис. 3.23 представлены типичные разрядные кривые

безуходпых аккумуляторов riiua Carefree при различных

токах разряда. Влияние

температуры на емкость и напряжение показаны соответственно

на рнс. 3.24 н 3.25.
Аккумулятор и ы е

безуходные батареи типа Carefree одинаковой

емкости могут эксплуатироваться при последовательном или параллельном соединении. Для заряда последовательно соединенных аккумуляторов

требуется источник высокого напряжения и

малого тока, и наоборот, для заряда параллельно соединенных

аккумуляторов необходим источник малого

напряжения и большого тока. Во время заряда при постоянном

потенциале аккумуляторов, соединенных последовательно, необходимо зарядное напряжение, равное сумме напряжений,

рассчитанных для отдельных аккумуляторов, в то время как

зарядное напряжение при параллельном соединении равно

напряжению, необходимому для заряда одного аккумулятора.

Рекомендуется проводить зарядку аккумуляторов, соединенных параллельно.
Безуходные аккумуляторы типа Carefree выдерживают

около 100—150 полных заряд-разрядных циклов. При уменьшении глубины разряда ниже 100% циклический срок

службы (ресурс) аккумуляторов существенно увеличивается.

Глубина разряда определяется процентом номинальной

емкости, отбираемой при разряде аккумулятора в фиксированных условиях. Данные на рис. 3.23 иллюстрируют рабочие характеристики аккумуляторов при 100 %-ной глубине

их разряда, различных режимах разряда и конечных напря-
7 *
Температура, °С
Рис. 3.25. Зависимость от температуры напряжении, соответствующего пологой части

разрядной характеристики аккумуляторов

тнпа Carefree фирмы Eagle-Picher при различных режимах их разрида.
--------------- page: 77 -----------
IM
жепиях. Ниже приводится рекомендуемые режимы заряда

для безуходпых аккумуляторов типа Carefree. Для достижения оптимальных характеристик и срока службы необходимо выбрать метод зарядки, исходя из условии эксплуатации.
Режим глубокого циклирования
Аккумулятор эксплуатируется в этом режиме, когда ом

отдает 50—100 % своей номинальной емкости при разряде

до конечного напряжения, указываемого фирмой-изготови-

телем. В этих условиях необходимо увеличить значения постоянного потенциала и предельного зарядного тока.
Постоянный потенциал
Предельный ток
нальной емкости

Время перезаряда
заметного снижения величины отдаваемой емкости время заряда необходимо периодически увеличивать до

24—30 ч
Режим неглубокого циклирования
Аккумулятор эксплуатируется в этом режиме, когда при

разряде он отдает 5—50 % своей номинальной емкости,

В этих условиях необходимо уменьшить значения постоянного

потенциала и предельного тока ниже значений, требуемых

для режима глубокого циклирования.
Постоянный потенциал
Предельный ток
нальной емкости

Время заряда
снижения емкости время заряда необходимо периодически увеличивать до 20—30 ч
Режим непрерывного буферного подзаряда
Аккумулятор в буферном режиме подвергается непрерывному заряду и требуется лишь для работы в качестве аварийного источника тока, В этих условиях аккумулятор заряжается при постоянном потенциале, достаточном для его

поддержания в заряженном состоянии.
Постоянный потенциал
Предельный ток
пой емкости
Время заряда
Г
Все свинцовые (кислотные) аккумуляторы очень "-эффективно будут -три/катьеи и диапазоне le.Miiepaiyp la 30 С.

Однако ио многих случаях применения аккумуляторы должны жен,чуатнрона 1 ьеи и условиях m -ме трем ильного .холода

до экстрем л льной жары. Для увеличении эффективности

заряда можно использовать «аридное устройство с температурной компенсацией. На рис. 3.26 представлена зависимость
Рнс. 3.26. Зависимость зарядного напряжения на элемент от температуры

окружающей среды свинцэвых (кислотных) аккумуляторов типа Carefree

фирмы Eagle-Picher.
зарядного напряжения от температуры для различных режимов эксплуатации.
Если время заряда является решающим фактором и

жалательуо определить величину емкости, запасенной

аккумулятором, то в этом случае рекомендуется перезаряд

постоянным током. В этом режиме заряда для регулирований времени заряда необходимо использовать автоматический таймер. Рекомендуемое время перезаряда составляет

20 ч. При этом постоянный по величине зарядный ток устанавливается таким образом, чтобы зарядная емкость составила 110 % от емкости, отданной в предшествующем разряде.

В случае необходимости время заряда можно уменьшить,

хотя это потребует увеличения зарядного тока, чтобы величина произведения силы тока (в амперах) на время (в часах) была в 1,1 раза больше разрядной емкости (в ампер-

часах).
--------------- page: 78 -----------
! г,Я
В некоторых случаях применения после разряда требуется бистро перезарядить аккумулятор, работающий и

резервном режиме. В этом случае очень эффективным оказалось бы зарядное устройство с двухступенчатым режимом

заряда, т. е, устройство, позволяющее переключать выходное напряжение зарядных клемм со значения, обеспечивающего нормальный заряд в режиме глубокого цнклирования,

на значение, соответствующее безопасному буферному под-

заряду. В этом случае рекомендуются следующие условия:
Начальный постоянный 2,45—2.50 D на элемент

потенциал
Потенциал буферного 2,28—2,30 В па элемент

подзаряда
Предельный ток
нальной емкости

Начальное время заряда Время, необходимое для достижения 2,50 В на элемент

Время буферного подза- Непрерывный подзаряд

ряда
Безуходные аккумуляторы типа Carefree способны принимать заряд большими токами без серьезного ущерба для

срока службы. В тех случаях применения, когда необходимо

перезарядить аккумулятор за ограниченное время, аккумулятор можно восстановить до 90—95 % от полной емкости

в течение 1—3 ч. Для этого требуется зарядное устройство

со следующими характеристиками.
Постоянный потенциал
Предельный ток
ной емкости

Время заряда
Если позволить заряду большим током продолжаться

более 3 ч, то будет иметь место большее, чем обычно, газо-

выделение. Не рекомендуется проводить быстрый заряд в

замкнутом пространстве. Рекомендуется, чтобы помещения,

в которых находятся аккумуляторы, имели соответствующую вентиляцию для предотвращения накопления газов, которое может достигать опасных размеров в случае нарушений в работе зарядного устройства или аккумулятора.
В общем случае конец заряда аккумулятора соответствует условиям, когда зарядное напряжение достигло уровня,

указанного выше для различных режимов эксплуатации, и

зарядные токи уменьшились до значений, указанных в

табл. 3.3. Когда ток достигает значений, указанных в

табл. 3.3, аккумулятор отключают от зарядного устройства

или же переключают в режим непрерывного буферного

заряда.
ткт
Т1
241-7- 16
S1QML TRAHS. CD.
FWBI
MDA952-!
MOTOROLA
TRI
Ml 2955
MOTOROLA
1С1
MC7B0SCP
MOTOROLA
R f
ЮК РОТ
BOURNS
п
15 ОМ
OHM IT £
D1
F2
SARK5S - TAR2IAN
Рис. 3.27. Схема зарядного

устройства для свинцовых

(кислотных) аккумуляторов

типа Carefree фирмы l:agle-

Picher напряжением 12 В и

емкостью 15—30 А-ч.
Примечание : триод TR1 должен иметь адекватный теплаот9од
W-7-W
SIGNAL TRANS, CO.
Di.e
MR75I
MOTOROLA
TRI
4/2S55
MOTOROLA
let
■MC.780SCP
MOTOROLA
10 К POT
BOURNS
m
15 OH
онмпе
Dl
F2
SARHSS- TARZIAN
Рис. 3,28. Схема зарядного устройства для

свинцовых (кислотных)

аккумуляторов типа Carefree фирмы nagte-Pl-

cher напряжением 6 В н

емкостью 15—30 А-ч.
--------------- page: 79 -----------
200
/ .'hi <iil 3
1-2,6 А-Ч
5-8АЧ
TI
241-4-16
2 41-Й-16
SIGNAL TRANS. СО.
J31-4
Ft
ЗА F2
SARKES - TARZ1AN
101
MC7B0SCP
MC780SCP
MOTOROLA
RI
т рот
10К РОТ
BOURNS
F2
SAffAfS - TARZIAN
Рис. 3.29. Слема зарядного устройства для

безуходных свшщовыл

(кислотных) аккумулн

торов типа Carefree фирмы Eaglc-Picher напряженней 12 В и емкостью

1-8 А-ч.
1-2,6 А-Ч
5-SA-V
TI
241-11-16
241-6-Гв
SIGNAL TRANS. CO.
DI.2
F2
ЗА F2
SARKtS TARZIAN
IC1
мг7805СР
MC7Q05CP
MOTOROLA
R1
10 К РОГ
10 К POT
BOURNS
D1
F2
F2
SARKFS - TARZIAN
Рис. 3.30, Схема зарядного устройства для

свинцовых (кнелотных)

аккумуляторов тина

Carefree фирмы Eagle-

Picher напряжением 6 В

п емкостью 1—8 Ач.
Ггрчгщчпыг ичшцпннг ■ I/ пи : п ./»■
В.Ч> аккмйулнтчры t-MKi'Cil.Ici

Cl 12V 1.5
CL'8V(i
Нес аккумуляторы емкостью 8 .-1

Все аккумуляторы емкостью

C1I2V20

Все аккумулн гири емкостью

CI-6V40
, и i.u-
:tк иу мулит
(lpt.l
1 OK
it и копие
[арила
II.!'
Д ч
< 2-1
я А
2г>
м А
H 2,1.
А ч
< 50
мА
'i
< 75
мД
< 80
м А
'1
< 100
мА
12
Д '1
< 150
мА
< 200
мА
А •!
< 200
мА
< 250
мА
Фирма Eaglc- Picher предлагай! зарядные схемы, представленные на рис. 3.27—3.30, для аккумуляторных батарей

напряжением 6 и 12 В
3.5.
АККУМУЛЯТОРЫ ФИРМЫ YUASA
Фирма Yuasa выпускает ряд герметичных, не требующих

обслуживания свинцовых аккумуляторов напряжением б и

12 В и емкостью до 20 А-ч (рис. 3.31)
Эти аккумуляторы могут использоваться для работы как

в режиме циклнрования, так и в резервном режиме в широком диапазоне областей применения, который включает:

дистанционно управляемые электронные кассовые регистрирующие системы в торговых центрах, электронные кассовые

аппараты, переносное испытательное оборудование, противопожарную сигнализацию, системы безопасности, системы

связи, фотографическое оборудование, переносные инструменты, узлы памяти в вычислительных устройствах, переносные телевизоры и медицинское оборудование. Характерной

особенностью аккумуляторов является то, что для обеспечения длительной и надежной эксплуатации в них используются решетки из евнпцово-кальциевого сплава, а также

загущенный электролит.
•> Например, батарея NP8-6 (6 В) имеет номинальную емкость С20 =

»= 8 А-ч (разряд током 0,4 Л до напряжения 5,25 В), С)0 = 7,4 А-ч

(разряд током 0,74 А до напряжения 5,25 В). Cs — 0,8 А ч (разряд током 1,36 А до напряжения 5,10 R), Q = 4,8 А-ч (разряд током 4,8 А

до напряжения 4,8 В), пес 1,65 кг, внутреннее сопротивление в заряженном состоянии 20 мОм. максимальный разрядный ток прн стандартных

токовыводах 40 А, максимальный разрядный ток при усиленных специальных токонынодах 300 Л, диапазон рабочих температур от —15“’С

до 50 °С (заряд) и от —2(1 ч до lid’С (разрян); сохраняемость заряда,

%, прн 20“С, соотнетсгвгнин t;i I. 2 11 .4 мес. ‘17. (11 и 85; срок службы

3—5 лет; количество циклон 100 "I, нот |>:i филл - .ифя.и 180, 50 %-пого—

400, 30 %-ного — 1200. — Прим, ре д.
--------------- page: 80 -----------
202
Гпапа 3
Специалисты фирмы Yimsa сообщают, чю их пккум\.1 я -

торы имеют уникальную конструкцию, мнорпя ио.шо/ок- i и
Клапан дли сброса Крышка

Вентиляционное давления клемма

отверстие j
Кожух
Пошитель-\
на?пластина9^ ~-гГТл^Л
-j-Корпус
сепаратор,

удёркиВйющиц

электролит

Отрицатель

пая пластина\
Рис. 3.31. Конструкция герметичного свинцового Оезуходного аккумулятора

фирмы Yuasa
Рис. 3.32. Диаграмма, с помощью которой можно выбрать герметичный

аккумулятор фирмы Yuasa необходимой емкости (при 20-часовом режиме

разряда и температуре 20°С).
процессе их эксплуатации эффективно устранять газовыделе-

ние путем рекомбинации. На протяжении срока службы

аккумулятора никаких доливок производить не требуется и

аккумулятор может использоваться в любом положения.

Аккумуляторы имеют клапанную систему, которая предотвращает образование избыточного давления газа в случае
I I ч.имнчниг , ..(№{>'■ |.м It 411 ’’Пары
нарушении и Райте акк\м\'. in U'[>;t или s.iря;игг>г < устройства.

Сообщатся, что блл!одлря наличию рсшеюк, рассчитанных на 1Я>кслыс’ режимы paouiMu л к к \ ,м\ляторы имеют ресурс 100(1 циклов, а также ожидаемый нормальный срок
Рис. 3.33 Зависимость циклического ресурса [ерметнчиых свинцовых аккумуляторов фирмы Yuasa от глубины разряда.
Экспериментальные условии: разрядный ток U.0I7C А (конечное напряжение 1.7 В

на элемент); зарядный ток 0.09С А: зарядная емкость: 125% от зарядной емкости:

температура окружающей среды 20—25 ”С.
службы в режиме непрерывного подзаряда, при использовании аккумуляторов в качестве резервных источников тока,

равный 4—5 лет. Батареи помещаются в прочные корпуса

из акрнлоиитрилбутадпенстнрола типа ABS.
Срок службы, годы
Р:.е, 3.34. Срок службы в режиме непрерывного подзаряда герметичных

аккумуляторов фирмы Yuasa.
Экспериментальные условия: напряжение подзаряда 2.25—2.30 В на элемент; температура окружающей среды 20—22 *С.
Фирма Yuasa приводит кривые для определения минимального размера аккумулятора, необходимого для конкретного случая применения. Выбрав требуемые ток и время

разряда, а также используя рис. 3.32, можно найти необходимую емкость батареи при 20-часовом разряде: например,

нагрузка в I А в течение 40 мин требует использования

аккумулятора емкостью 1,2 А-ч. На рис. 3.33 и 3.34 представлены кривые, соответствующие аккумуляторам данного

типа при работе в режимах цитирования и в режиме буферного подзаряда.
--------------- page: 81 -----------
2' 14
1 ItltUI 'i
I In рис. и n
Aiij>;iктерт’чнки Oil iapcii фирмы navi при гол!ncj>;i гуру 20 (’.

Па рис. 3,35 никлза in зппнашм'и. жшрнжсчти u;i клемм л.\

от времени разряда при различных разрядиых токах. Па

этих кривых номинальная емйк'ть соответствует полному

разряду аккумулятора в течение 20 ч до конечного напряжения 1,75 В на элемент. Указанные кривые дают представление о токах, которыми можно разрядить аккумуляторы при
Время разряда
Рис. 3.35. Разрядные кривые герметичных свннцоиых аккумуляторов фирмы Yuasa прп температуре 20°С. С — ампер-часоиая емкость, полученная

прн 20-часовом режиме разряда до конечного напряжения 1,75 В на

элемент,
различных режимах разряда и температуре 20 °С после

нескольких зарядно-разрядных циклов. Из рис, 3,35 видно,

что ампер-часовая емкость аккумуляторов прн 20-часовом

разряде, выраженная в виде стандартных значений, уменьшается, если аккумуляторы разряжаются быстрее, чем за

20 ч. Очевидно, что это обстоятельство необходимо учитывать

при выборе аккумулятора для конкретного применения.
Разрядные токи аккумуляторов (емкостью 1,2—20 А-ч,

соответствующей 20-часовому разряду) при обусловленных

режимах разряда, а также разрядные емкости при разных

режимах разряда для аккумуляторов различного типа

фирмы Yuasa приведены соответственно в табл. 3.4 и 3.5.
Аккумуляторы фирмы Yuasa удовлетворительно эксплуатируются в широком диапазона температур окружающей
ГаЧ'ЧгЩЧ'И
ЦЧ!г';“ '/■ !У \ЧП'}‘ ■" * nrt
I a<i.ni!i>i 4,1* (лшицшил1 iM iy\o;iui.u‘ аккумуипоры фирмы Vил421

l‘A| h О С г 1.10 — 20 Л Ч P.L1|) HJMIblil тик при иданишч

скорое! и.х ра фнда
1 MK'.Cll,
При
РлЗДНДииГ| lyii. А
■''4.1,0 ьом
[рз-фялг, А-ч
ПДВ-&
!№&и
,1.1 .....
*1,1 ■ ■ (- л.
-■■■ с,.
1,2
tl.Qli
0,12
0,24
0,48
(1,72
1,2
2,4
1,9
0,095
0,19
0,38
0,70
1,14
1.9
3,8
2,6
0,13
0,23
0,52
1,04
1,50
2,0
5,2
4.0
ода
0,40
о.но
1,60
2,40
4,0
8,0
4,5
0,25
0,45
0,110
1,80
2,70
4,5
9,0
6,0
0,30
0,60
1,20
2,40
3,00
6,0
12,0
8,0
0,40
0,80
1,60
3,20
4,80
8,0
16,0
10,0
0,50
1,00
2,00
■1,00
6,00
10,0
20,0
20,0
] ,00
2,00
4,00
8,00
12,00
20,0
40,0
Таблица 3.5. Разрядная емкость свинцовых безуходных

аккумуляторов фирмы Yuasa при различных режимах разряда
Тип
Разрядная емкость,
А-ч
20-часовой
режим
10-часовоА
режим
5-часовоЛ
режим
3- часовой

режим
1-часо вой

режим
NP 1.2-0
1,2
1,1
1,0
0,9
0,7
NP 2.6*0
2,6
2,4
2,2
2,0
1,6
NP4-6
4,0
3,7
3,4
3,1
2,4
NP4.5-3
4,5
4.2
3,8
3,5
2,7
NP6-6
6,0
5,6
5,1
4,6
3,6
NP8-6
8,0
7,4
6,8
6.2
4,8
NP10-6
10,0
9,3
8,5
7,7
6,0
NP1.9-12
1,9
1,8
1,6
1.5
1,1
NP2.6-12
2,6
2,4
2,2
2,0
1,9
NP6-12
6,0
5,6
5,1
4,6
3,6
NP20-12
20,0
18,6
17,0
15.4
12,0
среды от величины ниже нуля до высоких значений; прн

более высоких температурах можно достичь большей емкости

при соответствующем возрастании скорости саморазряда.

Напротив, при более низких температурах отдаваемая

емкость и скорость саморазряда снижаются (рис. 3.36),

Вне диапазона температур 5—40°С для зарядных устройств,

работающих в режиме постоянного напряження с ограничением по току, применима температурная компенсация напряжения величиной — 4 мВ/°С на элемент. Аккумуляторы

превосходно удерживают заряд и обладают большим сроком

хранения при скорости саморазряда (20°С), составляющей

менее 0,1 % в сутки. Для обеспечения сохранности емкости
--------------- page: 82 -----------
I ., ч
рекомендуется хранить аккумулятора и димип.'Шпо темпера-

тур 0 — 10 С с иерсларидом р;п п iid. 11 ■ ■ :i: [ (рис. 3.}7),
*
Рнс, 3 36. Влияние температурь! на емкость герметичных свинцовых ак-

кумулятироь фирмы Yuasa.
| Е
i?V,, Емкость этих аккумуляторов сначала возрастает до максимального значения в течение первых 50 циклов эксплуатации. Из рис. 3.33 можно видеть, что если два аккумулятора
з е з 12 15 13
Время хранения, мес.
Рис. 3.37, Саморазряд герметичны* свинцовых аккумуляторов фирмы

Yuasa.
с большой и малой емкостью при разряде отдают одну и ту

же а м пер-часов у ю емкость, то аккумулятор с большей

емкостью будет' иметь больший срок службы (больше

циклов), чем аккумуляторы с меньшей емкостью, так как

количество отдаваемых циклов обратно пропорционально
itnuil VII ГЧТ1 :
гл\биис p:i.tpu,La и m a.itttuMuii
•Ц'\ Ж С УСТМВИЯЧ 'l.ll.ipm Г s"h 1. и, []!(.'!! I |i > М 111 i, I llill'ii k'Mlii м | И I

р.ирнжлоген Mviliv глубоко И iinipy/KvfKi \н-ш,tiu\ Гглл ipe-

буеп’ч ишшшепнлн надежноеif> тчичннк.ч Тока, то нгпйм/

дпмо нибрл!fkiufpenj больших рллмерон. Па рщч

видно, чти, х«пя от аккумулятира можно ожндггп, lijon ни,,-

лов при разряде до 311 % от номинальной емкости н каждом

цикле, друпш ткой же аккумулятор, отдаклции и каждом

цикле 100 % Полезной емкости, будет иметь ресурс, состав*

л я юти и лишь около 180 циклон-.
Онешшшеты фирму Yuasa считают, Что при эксплуатации аккумуляторов типа NP и резервном режиме их срок

службы в режиме непрерывного буферного подзаряда составит 4—5 лет (для непрерывного подзаряда при напряжении
2,25—2,30 В на элемент н температуре 20ДС).
На рис, 3.34 показано поведение аккумуляторных батарей

при разряде, их через каждые три месяца. Срок службы а

режиме непрерывного буферного подзаряда зависит от количества разрядных циклов, глубины разряда, температуры,

при которой производится непрерывный буферный подзаряд,

и напряжения заряда.
Относительно зарядки герметичных свинцовых аккумуляторов типа NP специалисты фирмы Yuasa совместно с другими фирмами — изготовителями этих типов аккумуляторов

подчеркивают важность контроля процесса зарядки в конце

заряда. Рекомендуется три способа зарядки: зарядка постепенно уменьшающимся током, зарядка постоянным по величине током, зарядка при постоянном напряжении.
Зарядка постепенно уменьшающимся током при постоянном потенциале является простейшим методом, пригодным

для зарядки аккумулятора, работающего в циклическом

режиме. При использовании этого способа необходимо

контролировать величину сверхзаряда и степень нагрева

аккумулятора, отрицательно влияющих на срок службы

аккумулятора. Как правило, срок службы аккумулятора

короче срока службы, достигаемого при использовании методов зарядки, обсуждаемых ниже.
Зарядка постоянным по величине током пригодна в тех

случаях, когда известна разрядная емкость, полученная по

время предшествующего разрядного цикла. В целях достижения большого срока службы аккумулятора необходимо

производить автоматический контроль напряжения аккумулятора или вручную отключать тон в конце заряда.
Предпочтительным методом является зарядка при постоянном напряжении. За счет выбора соответствующего зарядного напряжения аккумулятор можно благополучно перезарядить независимо от глубины разряда, достигнутой в
--------------- page: 83 -----------
20S
Г »*<: I .7
!
. 7ч
<
Троисфор^а mop / i Регулятор

Выпрямитель ^ 1
Сглаж и 5а.щсе устройство

а
3
Рис. 3.38. Схемы зарядных устройств для герметичных свинцовых аккумуляторов фирмы Yuasa
а —типичная схема для заряда при постоянном напряжении; 6 — схема для за«

ряда при постоянном напряжении с ограничением по току, включающая регулятор напряжения тнпа 1C LM723C (выходное напряжение постоянного тока 12 В, максн*

мальный ток 0*42 А); в — схема для заряда при постоянном напряжении, вклю«

чающая IC LM309IC,
предшествующих разрядных циклах. Рекомендуемые начальные зарядные токи перечислены ниже.
Номинальная
емкость. Л к
Максимальный

начальный

зарядный ток.

А
Номинальная

емкость, А'Ч
МэКСНМИЛЫЕЫЯ

назальный

зарядный ГОК.
А
1,2
0,3
6,0
1,5
1,9
0,5
8,0
2,0
2,6
0,7
10,0
2,5
4,0
1,0
20,0
6,0
■1,5
и
Герм 7 U'l'V't ■ '■’fllf.'," ' I' r.'hlMi;.' гл .'Р/1’1
2IW
R случае раишы ■< ними к <-м»м [н’Жимг с (лрядом при

постоянном
при мирима 1Ы1чм папружеиш 2,5 IJ на ■■„■л счет §\ож.ни

также oinnMiiruuocKii коитройиршкпI. зарядный так й йткл$з-

чать его, ын да напряжений достигнет нейТ'МИНМого значения, указанного ниже.
Ном и it иль
1 г 1 ч
<‘Mlfa0l 1..

A-'t
Мри
ILIIIL [JH IE J! tl
2,-ill H

на i i. м.-in
При
1.1H |l> Hi,.л,[]i
I'.Si/ К

i:a } leML'ii r
1 lull lnl J.HL-

H[1H

С MKHCTUj
Л •■■■
Ирл
и <i и | >si/kcii si и

LVW \\

jsu элимещ
При

напряжении

2.&U И

на элемент
1,2
Li)—30
M-60
6,0
tiO— 120
180—360
1,9
21)—40
GO—120
8,0
80—IfiO
250—500
2,0
30-60
8(1— 160
10,0
[00—200
300-600
4,0
'10-so
110-220
20,0
200—400
600-1200
4,5
50-100
130 -250
Специалисты фирмы Yuasa рекомендуют для поддержания аккумуляторов в хорошем рабочем состоянии производить непрерывный подзаряд их при зарядном напряжении
2,25—2,30 В на элемент. При непрерывном буферном под-

заряде, осуществляемом в условиях, к >гда температура аккумулятора не выходит за пределы 0—40°С, встраивать

схему температурной компенсации в зарядное устройство не

требуется. Если имеется вероятность того, что температура

аккумулятора может достичь значений, лежащих вне указанного диапазона, то желательно иметь в составе зарядного

устройства температурный компенсатор с коэффициентом

—i мВ/°С на элемент и базовой температурой 25 °С.
Связь между температурой аккумулятора и температур-

но-компенсируемым зарядным напряжением показана ниже.
Температура

окружающей среды, °С
Зарядное напряжение В {на элемент}
При циклическом

режиме работы
ГТрп резервном

режиме работы
0
2,55—2,67
2,40
13
2,47-2,57
2,32
24
2,-10—2,50
2,25
35
2,34—2,44
2,19
46
2,25—2,35
2,10
На рис. 3.38 представлены зарядные схемы, рекомендуемые фирмой Yuasa для зарядки аккумуляторов типа NP при

постоянном напряжении. Фирма National Semiconductors

выпускает зарядное устройство (IC I М723С регулятор напряжения), обеспечивающее заряд при постоянном напряжении
--------------- page: 84 -----------
I'.mi ini 3
Рис. 3.39. Зарядные характеристики герметичного свинцового аккумулятора фирмы Yuasa при зарядной напряжении 7.5 В
Заряд при ограничении максимального
емкость при 20 часовом разряде): температура окружающей среды 25°С;

- 100% от 10 ч-разряда:

“ ЕЮ % от 10 ч-розряда).
Рис. 3.40. Зарядные характеристики герметичного свинцового аккумулятора фирмы Yuasa при зарядном напряжении 7,2 В.
Заряд при ограничении максимального то*а величиной 0.25С А (С — номинальная

емкость при 20-часовом разряде), температура окружающей среды 2Г>°С:

- 100% от 10 ч-разрида;

w 50 % от 10 ч-разряда).
Гер-чпич'шр емтцшйм чхкрчуляпфн
211
с in |>aiiii4iMiii<‘M но тку (рис, .4 38, Л) Лналш ичные харакго-

рис 1 п к к н.мскн \4"i|»w)U'ii!;i 1 ЛИОН МС172М(’1 с|ш рм )>i А \ о 11 > г < > 1 г i

л MA7231)< ■ фирмы I'airchiM.
I la рис.
аккуму.тятоцои фирмы Yuasa при различных зарядных напряжениях. Максимальный начальный зарядный пж сираничем

иелпчшюп 0,25(1 А. Сплошными линиям и покапаны зарядные
Рис. 3.41. Зарядные характеристики герметичного евницового аккумулятора фирмы Yuasa при эарядпом напряжении 6,9 В.
Заряд мри максим а львом начальном токе 0„25С А (С — номинальная емкость при

20 часовом разряде); температура окружающей среды 25 X;

« 100% от J0 ч-разряда;
— —
в 50 % от 10 ч-разряда).
кривые после 100 %-ного разряда (при 10-часовом режиме

разряда) в предыдущем разрядном цикле, а штриховыми линиями— зарядные характеристики аккумуляторов, наполовину разряженных в предыдущем разрядном цикле {5 ч при

10-часовом токе разряда). Зарядная емкость (объем) выражается в % % от разрядной емкости, полученной в предыдущем цикле. Для полного заряда разряженного аккумулятора

обычно требуется, чтобы зарядная емкость составляла

110—130 % от разрядной,
J.6. МИНИАТЮРНЫЕ СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ,
ИСПЫТАННЫЕ НА ОТСУТСТВИЕ ВЫТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА
Несколько фирм поставляют миниатюрные свинцовые

аккумуляторы, которые, не будучи герметичными, сконструированы таким образом, что обеспечивают невытекаемость
--------------- page: 85 -----------
212
I' tU' ti -1
-J.'tl'K'l ]l().'l]l [ a TIК11M
требовать дцлпики :>,'il'K i pu.'iиr;i it и чшт* <-|nn:;i n.\ c, iyn-.ui,i.

on и обладаю! специфп'кчгкимй преимуществами при пакчь-

зоваиии их к портативном оборудовании, раГюгшощМ or

аккумулятора. Фирма Sonnenscliein изготовляет ряд акку-

мулятороз с невыливающимся электролитом для использования их в фотовспышках и другом переносном оборудовании.

Эти аккумулятор!,! помещаются з прочный прозрачный пластмассовый корпус и характеризуются лабиринтной конструкцией под клапанным затвором, через которую не происходит
Рис, 3.42, Саморазряд при 20 °С стандартных и перманентных свинцовых

аккумуляторов фирмы Sonncnscliein. испытанны* на отсутствие вытекания

электролита.
никаких выделений кислоты, даже при экстремальных изменениях положения и при вибрации. Однако клапан не препятствует удалению газов, образующихся в процессе

зарядки. Каждый элемент имеет поплавковый индикатор, который точно индицирует состояние заряда. При температуре

—40°С аккумуляторы отдают 38 % от той емкости, которую

они имеют при 20°С. Эти аккумуляторы выпускаются в двух

модификациях — стандартной и перманентной.
Скорость саморазряда стандартных и перманентных аккумуляторов при температуре 20“С приведена на рис. 3.42.

Незалитые аккумуляторы могут храниться фактически без

ограничения срока.
Стандартные аккумуляторы являются традиционными

свинцовыми аккумуляторами. Скорость их саморазряда соответствует примерно 0.6 % от их номинальной емкости в

сутки при температуре 20°С. Если они не эксплуатируются,

то в зависимости от температуры окружающей среды для

компенсации саморазряда их необходимо перезаряжать через

каждые 4—6 нед. Аккумуляторы исключительно хорошо

выдерживают эксплуатацию в режиме частого циклирования
Г г о suunuH'Nf- ин г{г'-.'м‘ fr.t t.v "i,!
It ППН-Ч.И'И I |ч’Гм Ж.Т1ИЫ M pN V.lHpnui <> IK-IKUlviulU’lllivi П m

суiсттяк’ i iиnviun.iч пучаГшых нерорынии н pnnniv Даже n

c. i\,|i;ic пи iсиеiihihin )i-,i4i.:iy:n:in мм ■. >-.кум\, i:-i |иры inn-mi нчгщ,
ВЫСОК!!!) 1-pOK Службы
Перманентные щнумуляторы, наоборот, moivi ь течемне

нескольких месяцев храниться Гк-.ч обслуживания при средней

температуре окружающей среды 20 'С, их необходимо перезаряжать после каждых 10 мес хранения (уже отработавшие
Uc,
в
1.2
2,0
1.8
1.6
м
1,2
1,0
0,8
0,6
Рис 3,43. Зависимость напряжения от времени разряда свинцовых аккумуляторов фирмы Snnnenschein, испытанных на отсутствие вытекания

электролита.
— допустимое конечное напряжение разряда: U £— напряжение ни элементе.
части своего ресурса — после каждых 6 мес хранения).

Разряженные перманентные батареи необходимо перезаряжать в течение двух недель. Их низкий саморазряд обусловлен использованием специального свинцового сплава. Эти

аккумуляторы предназначены специально для эксплуатации

в тех случаях применения, когда они не используются регулярно. Ожидаемый срок службы у них выше, чем у стандартных аккумуляторов.
На рис. 3.43 представлена зависимость напряжения от

времени разряда аккумуляторов фирмы Sonnenschein.
Фирма Varley Dry Accumulators поставляет серию 6- и

12-вольтовых свинцовых аккумуляторов с невыливающимся

электролитом в диапазоне емкостей 9—50 А-ч при 2-часовом разряде. Эти аккумуляторы обычно поставляются в за*

литом незаряженном состоянии. Если они требуются для

немедленной эксплуатации, то они могут поставляться в уже

заряженном состоянии. Некоторые типичные области применения этих аккумуляторов перечислены ниже.
Ьшм
(<1
Ь
- *Э

U
N
К
N
К'
'V
\
\
\
Lil
‘hi
-t'k
\
- —
\
\ \
\
У
е Т
\
—Ч
\
N
i
>
Ни*
ha
\
N
тр*
Jus
ч
\ -1
\
300*Jw
II
-10, 20 40 60 2 А 68 10 20 W.60 2 4 B8W15Z0

Секунды
--------------- page: 86 -----------
Рис. 3.44. Связь между возвращенной емкостью и временем разряда 6-волътовых свинцовых аккумуляторов

с невытекающим электролитом фирмы Varley при температуре 20 “С (номинальная емкость соответствует' 20-часо-

вому режиму разряда).
Таблица 3.6. Характеристики свинцовых аккумуляторов с невыливающимся электролитом фирмы Varley
Тип
НапряЕмкость. А-ч
при полном разряде

течение
Первые
формирующие
заряды
Нормальный

заряд, А
Восстановительный заряд, А
Заряд
При ПОСТОИII-
Вес.
жение.
В
30 ч
ю ч
5 ч
I ч
■/. ч
х ч при у А
л ч при
у А
х ч при у А
1ГОМ
потенциале
кг
VPT 6.9/S
6
9,0
8,0
7,0
4.8
4,0
96
48
0,50
1,00
СТ. 16

макс. 6
0,75
2,00
13
0,75
6.75±0.9 -)
i.s
VPT 6.13/12
6
12,0
11,0
10,0
8,5
7,5
48
72
1.50
1.00
ст. 12
макс. 9
1,50
2,00
е
1,50
6,75^h0.9
2.25
VPT 6.15/20
6
20,0 ■
19,0
17,0
14,0
11,0
48
24
1,00
2,00
ст. 19

макс. 10
1,25

2,50
16
1.25
о.а
3.“
VPT 6.19/25
6
27,0
25,0
22,5
18,0
17,5
60
30
1,00
2,00
ст. 17

макс. 11
2,00
3,00
13
2,00
6,75i0.9
3.7"
VPT 6.15/30
6
28,0
25,5
23,0
18,0
16,0
90
60
30
1,00
1,50
3,00
ст. 19

макс. 10
2,00
4,00
16
1,25
6.75±0,9
5.01
VPT 12.7/10
12
9,0
8,0
7,0
5,5
4,5
50
30
1,00
1,75
ст. 10

макс. 8
1,25
1,50
6
1.00
13,5±0.18
3.85
F 12.19/25
12
27.0
25,0
25,5
18,0
17,5
60
30
1,00
2,00
ст. 17

макс. 11
2,00
3,00
13
2,00
!3.5±0.!8
8.0
VPT 12.7/50
12
50,0
40,0
32,0
19,0
15,0


ст. 16
4,00
е
4.00
13,5dh0.1S3 >
2.6
(для системы

напряжением

12 В)
') Рекомендуется для быстрой зарядки или непрерывного подзаряда.
*1 13,5±(М8 В для системы напряжением 12 В.
| -7.1)±0.36 В для системы напряжением 24 В; 54,0±0,72 В для системы напряжением 48 В.
'j'15 ЦфгП.I ihithivit .1:чи',т.чи1.1 / j ointrj
--------------- page: 87 -----------
I
216
r.'iina .'■/
SO

18

*>■ 15

-S 14
!«

cl

$ W

ё «

6

4

Z
VPT 0,9/8
Легкие тяюпие устройства, ручные лам им, норт.тпплюе оспе

тительное оборудование, .чнпрмнппг оборудованне, электромеханические игрушки, расмшштелшще установки.
VPT 6,13/12
Питание устройств дли обрезки живой изгороди, стрижка

газонов, распылтельные установки, легкие тяговые устройства, портативное осветительное оборудование, аварийное оборудование, кассовые аппараты, электромеханические игрушки, блоки питания,
VPT 6,15/30

Газонокосилки, питание устройств для обрезки живой изгороди,

легкие тяговые устройства, портативное

освещение, аварийное

оборудование, инвалидные коляски.
VPT 12,7/50

Аккумуляторы с массивными электродами,

особенно пригодны:

для питания легких тяговых устройств, инвалидных колясок, запасного аварийного освещения, для охранной и

противопожарной сигнализации, для морских и промышленных

установок.
VPT 6,13/12

Две батареи 6,13/12,

соединенные последо-
Ш 6.3/8
В,
1*4
\
V
\
N
■1 г
3 4 5 6 7 8 9 Ю It 12

Разрядный тон, А
20

18

|*

Е 8
Is
4
VPT 6.13 /п
ев, гг/t v
\
\
о 1 г s
4’ S 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Разрядный ток, А

Рис. 3.45 Зависимость времени разряда от

тока разряда для 6-вольтовых свинцовых

аккумуляторов с невытека!0!ЩШ электролитом фирмы Var!ey.
вательно, дают напряжение 12 В, используются в виде: блока

питания в комбинации с зарядным устройством, обычного

блока питания, мини-блока, переносимого на плече блока

питания, блока питания кассовых аппаратов.
На рис. 3.44 и 3.45 представлены соответственно зависимости величины емкости от времени разряда и продолжительности разряда от величины разрядного тока аккумуляторов фирмы Varley, перечисленных в табл. 3.6.
4.
СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ

АККУМУЛЯТОРЫ
Легкий серебряно-цинковый аккумулятор содержит в качестве положительного электрода оксид серебра, а в качестве

отрицательного электрода—цинк. Аккумулятор с такой комбинацией электродов имеет очень высокое для щелочных аккумуляторов стабильное разрядное напряжение 1,8 или 1,5 В

на элемент и двухступенчатую разрядную кривую, характерную для серебря но-цинковых источников тока (табл. 4.1,

рис. 4.3, 4.4 и 4.6). В соответствии с размером и конструкцией каждого отдельного элемента, накапливаемая удельная

энергия серебряно-цинковых аккумуляторов составляет

70—120 Вт-ч/кг или 150—250 Вт-ч/дм3, что значительно

выше аналогичных показателей для всех других аккумуляторных систем, находящихся в настоящее время в продаже.
Серебряно-цинковые химические источники тока можно

изготавливать как в виде первичных элементов одноразового

использования, предназначенных в основном для разряда

большими токами (в этой книге не рассматриваемых), так

и в виде перезаряжаемых вторичных элементов. Источники

тока, предназначенные для длительного разряда, имеют

время разряда 2 ч и более, а источники тока, прадназначен-

ные для быстрого разряда,— от 2 ч до нескольких минут.

Серебряно-цинковые аккумуляторы отличаются друг от

друга площадью поверхности электродов и толщиной сепаратора, которые влияют на величину внутреннего сопротивления.
4.1.
Фирма Yardney в своей номенклатуре имеет разнообразные серебряно-цинковые как первичные, так и вторичные

источники тока. Благодаря преимуществам миниатюризации
--------------- page: 88 -----------
I Ultlil 7
электронных CXOM II компонентой. Но <1111К спрос llii ЩЖЫГ

легкие н компактные источники тка, способные пцуи.тп,

большую емкость и ра (риж.тп.си большими нжами. Фирма

Ynrdncy началу разработку серебряно цинковой енегемы еще

до 1948 р. В настоящее время серебряно-цинковые перезаряжаемые аккумуляторы являются неотъемлемой частью любою проекта, связанного с разработкой мошной ракеты,

спутника, торпеды. Так как серебряно нпнконый аккумулятор
2,2 2,0

1,в

1.6
S/.2
О А

0,2

О
Рис. 4.1. Сравнение времени разряда серебряно-цинковых аккумуляторов

и аккумуляторов других типов такого же веса
Типичные разрядные характеристики различных аккумуляторных систем одинакового

веса, разряжающихся в одинаковых условиях.
может отдавать то же самое количество электрической энер-

гни, как и другие аккумуляторные системы, обладая по сравнению с ними в 6 раз меньшим объемом и в 5 раз меньшим

весом, то он дает необходимый ответ на жесткие требования

конструкторов, предъявляемые к экономии веса и объема

(рис. 4.1).
Некоторые типичные области применения серебряно-

цинковых и (серебряно-кадмиевых) аккумуляторов перечислены ниже.
Телевидение и радиовещание
Электронные телекамеры для сбора информации.

Видеомагнитофоны.
Переносные осветительные устройства.
Портативные промышленные приборы
Ультразвуковые детекторы.
Переносные уличные самописцы.
Термопарные датчики.
Инвентаризационные устройства.
Детекторы метана.
Шахтерские лампы.
3 4 5 5 7

Время разряда ч
Cri>> ••
Приборы ксипроля hjiaiioB.
I
Уст piiiirriia под u миi»ii радиосвязи,
I
Измерительные и контролирующие приборы,
! 1рсобразона тел в
Аварийное питание устройств обработки данных.
Осветители для киносъемок.
Медицинские приборы
Амбулаторный аварийный приемопередатчик (портитнгшый).

Кардиограф.
Устройство для хранения и транспортировки органов.
Ручные осветители для медицинского обследования.
Цптоскоп.
Аварийное освещение операционных.
Дефибриллятор.
Нефте- и газопроводы и разведка месторождений
Питание приборов для разведочных устройств.
Подводные салазки для обследования трубопроводов и

бурильного оборудования.
Бурильное оборудование.
Океанографические исследования
Серийные устройства для погружения.
Подводные устройства добычи полезных ископаемых с морского дна.
Осветители для подводных портативных фото- и кинокамер.
Аэрокосмическая промышленность, связь
Источники тока для аэрозондов.
Оборудование для ракет.
Стабилизированные аэростатные баллоны (привязные).

Портативные телефоны в системах, оборудованных ЭВМ.

Переносные радиопередатчики, рассчитанные на жесткие

режимы работы.
Источники тока для звуковых буев.
Телеметрия.
Аккумуляторы для солнечных преобразователей.
Установки запуска для спутников.
Энергетические системы.
Аккумуляторы для вертолетов и самолетов.
--------------- page: 89 -----------
f until 4
Портативные приемники п 111 )ндатчики

Сппемы аварийною оснащения.
Компьютеры и микропроцессоры
11ортативные источник» тка лля микропроцессоров » банков

данных.
I1ортативные компьютерные оценочные шкали.
Портативные лопасти для инвентаризации товаров в магазинах с подачей информации на ЭВМ.
Автомобили
Источники питания электромобилей.
Хобби
Дистанционные управляемые модели самолетов, кораблей,

поездов и автомобилей.
Военное дело
Торпеды.
Подводные лодки.
Бесшумно двигающиеся боевые машины.
Системы детонации.
Источники тока для ракет.
Радиопередатчики.
Приборы ночного видения.
Фирма Yardney приводит следующий пример использования серебряно-цинковых аккумуляторов вместо свинцовых,

обычно применяемых при проведении подводных работ. Применение серебряно-цинкового аккумулятора, предназначенного для замены свинцового аккумулятора в «черепахе»

(DSV-3) ВМС США, дает следующее различие:
Характеристика
Свщщоиый
аккумулятор
Серебряно-
ЦИнковыИ
аккумулятор
Объем, и®
<1,82
0,82
Вес, кг
1767
1074
Продолжительность работы
(ч) при
10
31
скорости 2,8 км/ч
(ч) при
Продолжительность работы
1,9
8,07
скорости 4,6 км/ч
Решающим экономическим критерием при подводных

работах является стоимость часа работ, (.ели прмпмм. следующие предположения, то может показа!во» очевидным, что
■1 I ■ . 1: 1
.!>ч uni

[‘.Ill'll
l . I ’ 'l«"i I I. I l.-I! i-'.H.,‘.| I ■ .! i.h j M V, HI I ll|>,|
( ,1- 'u'Un 11 i.i ч fiiitliifi-H 'I :iUn% >iy.,ia iпр.! ii.i
. I' ] 11 - l"l J111II11 llllil! IHU.tli
yicriu. imi ii'.и,111,ii' nm-i>%Kii it.i reitofijKiiio шшк.ный

ftl.li j M V. I 11 up
lviKc iiieinii.li' л -ii.iutiiiiiiiiUiiiMi: pat'.xd/iiii на ihmi
nil ll'M\
l:;!ii,;iiii:*iiin.k- .iDH'ijiiiiiie.it.iiiiii- и i.u'|i>hkii на серебряно цишишиГ! иккумулиlop (ерчк оужби
2
in ai.liV.'i!. ,1Я ii >ji
Ди'1.1.
1 ttiiiliuMi

i я mto
i
г,! i t ii к i

■15 (ИЮ

22011
<15
Устройство для проведении иодиодпых работ, оснащенное свинцовым аккумулятором, может перемещаться но
i Отрицательная

клемма
Запорное устройство 6ei —‘

ционного кпапат

(испытания ш

отсутствие бы-

текания и проса-\

чивания элетро-

/гита)
'Полупрониц,

сепараторы

\ Отрицательные

j (цинковые)
I - злетроды
Заливочное отверстие I

и вентиляционная про&ф
Почтительная t

клеит
3
Пластмассовый i

корпус
Положительные

электроды из

окиси серебра
Рис. 42. Конструкция серебряно-цинкового аккумулятора типа Silvercel

фирмы Yardney.
Положительные электроды изготовлены нз серебра особой чистоты и могуч иметь

(или не иметь) серебряные токовые коллекторы, Отрицательные электродыЮготои-

лены из цинка и могут иметь (или не иметь) токовые коллекторы. Используемые

в аккумуляторах тыупрыищаемые и ионообменные еепар5торы разработаны н запатентованы фирмой Yardney. Электролитом служит концентрированный раствор

гидроокиси калгя. Положительна* и отрицательная клеммы изготовлены нз стали,

покрытой серебром для обеспечений максимальной устойчивости и коррозии и минимального контактного сопротивлении. Клеммы могут быть изготовлены также нз

специальных немагнитных сплавав Заливочное отверстие позволяет активировать

ячейку электролитом, г: то время как вентильная пробка или резьбовой клапан,

вставленный в заливочное отверстие элемента, выпускает избыток газа и предотвращает вытекание электролита. Запорное устройство вентильного клапана, являющееся частью крышки, предотвращает вытекание н просачивание электролита н

позволяет элементу работать н любом положении. Kopnvc и крышка изготавливаются и» целого ряда прочных и химически стойких пластмасс лкрилоиитрилбу-

тлдиенст и pi ►ли, сополимера стирола и акрил, нгитрила нейлона, модифицированного

о к с | ill 11Л ц-1! |11 и г и л сп i иолнакрилатг! или иоллеульфоиа.
морск! >м у дну л I с ч с 11 ik’ 1/**ч го гко|)п(ц,ю АД км/ч па ряс-

стояние Й,7Г> к\р таким обрггаом. етонмиегь часа пребывания

в погруженном состоянии оценивается 1158 до.тл.
--------------- page: 90 -----------
Г . i,.чi I
Подобное* устройство, осн.гдк'пппс серебряно кнпмлшч

аккумулятор' 'U, может не pc/utii га п.с я no морскому дну I! iс

чеиие 0,07 ч сц скоростью ■!,(> км/ч it:i ргщ^тошше 'itf кЩ

таким образом, стоимость часа пребывания в ногружсЩюм

состоянии оценивается 373 долл. В резу.ты ате rioгенциалit-

ная экономия составляет 785 долл./ч.
Исключительно малое внутреннее сопротивление серебря

но-цннковых аккумуляторов даст возможность ра:>ряж;пь их

даже и режиме 30 С, а пологие разрядные кривые позволяют достичь паивысших эффективности и надежности

эксплуатации. Элементы были изготовлены с емкостью и

диапазоне 0,1—20 000 А-ч. Недавнее усовершенствование,

заключающееся в использовании новых сепараторов, запатентованных фирмой Yardney, позволило в специальных случаях

использования серебряно-цинковых аккумуляторов достичь

свыше 400 циклов.
Стандартные серебряно-цинковые аккумуляторы фирмы

Yardney поставляются в двух модификациях — для разряда

большими токами в тех случаях применения, когда вся энергия должна высвобождаться в пределах 1 ч, и для разряда

малыми токами, когда требуются более длительные периоды

разряда.
Элементы имеют герметичную конструкцию, они испытаны

на отсутствие просачивания и вытекания электролита и обладают высокой ударопрочностью (рис. 4.2) 1>, Собранные элементы можно поместить в легкие прочные корпуса для

работы в специальных условиях механических воздействий

и факторов окружающей среды. Можно разработать и изготовить аккумуляторы, удовлетворяющие очень жестким

требованиям.
Приводимые ниже данные дают краткое представление о

технических характеристиках, достижимых при использовании существующих моделей аккумуляторов типа Silvercel

фирмы Yardney. Они определяют требования, которые можно

удовлетворить.
11 Фирмой выпускается 19 типоразмеров аккумуляторов типа Silvercel

с номинальной емкостью от 0,5 до 525 А-ч. Все они, кроме последнего,

LR-525 допускают разряд в 1-ч режиме, Например, LR-20 имеет номинальную емкость 20 А-ч, ток заряда 1 А, ток 10-ч разряда 2 А. Сю =

= 30 А-ч (разряд до конечного напряжения 1,] В, среднее напряжение

разряда 1,5 В), удельную энергию (весовую) М2 Вт-ч/кг и (объемную,

рассчитанную с учетом полного предельного объема) 180 Вт ч/дм3; С| =

= 25 А-ч (при разряде током 20 А до конечного напряжения 1,1 В при

среднем напряжении разряда 1,4 В), максимальный цес и заполненном

состоянии 392 г, полный предельный объем 249.3- 10я мм3, полную высоту 109 мм. высоту без токовыводов 92,4 мм, ширину 52,0 мм, глубину —•
43,9
...... ...... ... . - - 2i?; i
иЩ“ 1.1 Xnpiid ii'piit1 jихii i i‘p<‘c'ip4Ho-mn)t)ii:<)Ki.ix цкц.умуллтрпи
I Fill,I Silver . ГI tjlttp.MN V.tllhiry ft.1} ft К JJ Li I h‘ilt|p<-\lt-HII<IM>
и дли rivn.Hin о pa tpiiдtin
Л.ЧМПЛ llplLil
H<1|J. J--:
i]u.i.,-.iiL.i4m^4i I, vi!.ih‘ini..l h1J jfiu.tkH.iN 'M.-ihj.-.ii1! i-.i ijitjii
Xmtn'jivk.in [ф.шцпи

Bio «'ленная энергия

Напряжение разомкнуIuii цепи
II шинальное напряжение иод нагрузкой
Стабильность напряжения ни.шшй

части характеристики
Рекомендуемое конечное напряжение разряда
Рекомендуемое конечное напряжение заряда
Циклический ресурс (до того ко.

емкость уменьшится до 80 % от

номинальной; зависит от модели и условий эксплуатации)
Срок годности при храпении в

сухом состояпни
Срок эксплуатации (в залитом

состоянии)
Газоныделение при протекании

или отсутствии разрядного тока
Диапазон рабочих температур
Диапазон температур хранения

Рабочее положение
Внутреннее сопротивление
Ag [ /а(ОП), ,/! Aj.ilГ | 2и -i il-U
раз])й&енныи
20- l|| II! ||/|.;| . но цу,щ. 22Г Hi X

X ч/ki дли ИукиТорих 'ги in Hi
if) l.f'fi ± 0,0! П (степень заряда

|1) |||{) <•/.,)
6) 1,00 ± I)/)-) В (cienefttf :iiir:in,a
30- -70 %!
1.5
± 2 % при фиксированной нагрузке

it при колебания* температуры и

npe..i-.i,ix ±.5'С
1.00 В
2.05
а)
течение ! ч; 10—15 циклов при

разряде за 30 мшг; 5 — 10 циклоп

(ограниченный но времени разряд); I цикл при разряде за

С мни или меньше, разряд всей

емкости
б)
5 лет
а)
б)
Очень слабое
От +7 до —23 °С; вплоть до —50 °С

с нагревателями, оптимальные характеристики элемента при 51 —
10
а)
б)
Любое, хотя для оптимальной эксплуатации рекомендуется вертикальное положение
Очень мало, зависит от типа элемента, температуры и режима разряда
--------------- page: 91 -----------
224
Г hl<‘ I I
CiiHjHiriiii.'iL'ime sux.Hiil'lvv i.ii'i ii.i
I py.iK.i.M
Время заряда
Конец заряда

Сохраняемость заряда
///'< u'hr j v. I'Htttt
ч-• jn>>о; акк^мул/миры ими

S11 vci'i’cl у доило I |ч
Si'.'l vfJIIHM спецификации Mil. I -

Г)2?2Л н и настоящее прг,мя пс-

пользуются и рампах. Tupiif i.1 ч

и I. д.; Mini неключцюльнч прочны,

lepMcTnHiibi, испыгаии на «гсут-

спин- штекапии или просачивании

электролита и могут упаковывать-

си при удовлетворении наиболее

жестким требонамиям

Можно полностью перезаряжать за

10 -20 ч н зависимости от типа

элемента и предъяиляемых требований
Характеризуется резким подъемом

напряжении при достижении ио

время заряда 2,0 1) на элемент

Не менее 85 % от величины номинальной емкости спустя 3 мес хранения п заряженном состоянии при

комнатной температуре
Вибрации: 30—40 синусоидальных вибраций; произвольные гауссовские вибрации: диапазон 5—2000 Гц со среднеквадратичным эквивалентом до 60 g как в нерабочих условиях, так и при эксплуатации; жестко смонтированным блок

(модуль).
Ударная нагрузка: испытано на воздействие до 200 g во

всех направлениях.
Ускорение: длительное воздействие ускорением 100 g во

всех направлениях, за исключением направления со стороны

клапана для систем с вентилями (клапанами).
Термический удар: чередующиеся воздействия в диапазоне от +70 до —50°С с выдержкой при предельных значениях температуры.
Воздействие высоты: успешное активирование и эксплуатация при моделировании высоты порядка 60 км в течение

1 ч без герметизации; при наличии герметизации никаких

ограничений нет.
В табл. 4.1 представлены основные характеристики обеих

модификаций (для быстрого и длительного разряда) аккумуляторов типа Silveicel фирмы Yardney.
Следует отмстить, что выпускаемые серебряно-цинковые

аккумуляторы типа Silvered для быстрого разряда имеют

емкость в диапазоне 0,1—200 А-ч, а аккумуляторы для длительного разряда— емкость 0,5—525 А-ч. Элементы для

быстрого разряда рекомендуется использовать в тех случаях,
l'\/vo/i т I цин>ч"1.ыг in.' 1 ми/ гм.т
мпда фобуloiiя м.тм ,iM.i.'ii.ii;ni \ дс.м.нля /п<-pi нм и нопоян

пно напряжения при больших разрядных ткач 11 нгрноч

ЦИКЛ Кроили ИХ I 6 М*ч". ^.ьмспги для Д 111 U'.U.HOI о разряда

рекомендуется использован, в П'\ i.-нчая.ч, когда ipiouoiot
Рнс. 4.3 Типичная кривая кратковременного разряда при 20 °С серебряноцинкового аккумулятора типа Silvered фирмы Yardney,
максимальная удельная энергия и постоянство напряжения при малых разрядных токах в период цнклнровании
6—18 мес.
7,0
Ь8
1,е
I V

* 1,0
м '

^ 0,6
0,4
0,2
О
\
Ю- ча собой режим
разряда
pJ
\
10 20 30 40 50 БО 70 80 90 W0 ПО

Степень разряда элемента, % от номинальной емкости
ПО
Рнс. 4.4. Типичная кривая длительного разряда при 20 "С серебряно цинкового аккумулятора типа Silvercel фирмы Yard псу.
На рис. 4.3 и 4.4 представлены типичные разрядные кривые для серебряно-цинковых аккумуляторов типа Silvercel,

предназначенных соответственно для кратковременного и

длительного разрядов. Па рнс. 4.5 показано влияние скорости разряда в величинах С (номинальный одночасовои
--------------- page: 92 -----------
Г h i па 4
режим разряда) па величины нссоиой (рис. 4 Г>, <т) и ибьем-

ltdll (рис. 1 Г). С>) уЛО.ЧЬММЧ illl'pITHI IT |Н'Г)р я но ЦПII КОНЫХ
Вт м/кг

732
О С 2С ЗС W 5С Ь

Скорость разряда, ед. С {С-емкость

при I-часовом разряде)
с ?с зс 4с 5 с sc

Скорость разрядаt ед. С ( С-емкость

при 1-hi? сабан ра гряде)
Рис 4.5. Зависимость удельной энергии серебряно-цинконых аккумуляторов типа Silvercei фирмы Yardney от режима разряда
а — типичные кривые удельной весовой энергии различных аккумуляторных систем;

6— типичные кривые удельной объемной энергии различных аккумуляторных систем;
аккумуляторы типа Silvercei емкостью 21—300 А * ч;

аккумуляторы типа Silvercei емкостью 0.1— 20 А - ч.
2,0
во
*44
I К?

|г,0

|о.Й

0,6

0А

0,2

о
?
/
10
?а 30 ■№ 50 во 70

% полной зарядной емнос/r, и
80
90
100
Рис. 4 6. Типичная зарядная кривая при 20 °С серебряно-цинковых аккумуляторов типа Silvercei фирмы Yardney для кратковременного и длительного разряда.
аккумуляторов типа Silvercei емкостью 0,1—300 Д-ч.

Из рисунка можно очень отчетливо увидеть заметное увеличение весовой и объемной удельных энергий серебряно-

цинковых аккумуляторов по сравнению с иикель-кадмневими,

никель-жслезными и свинцовыми аккумуляторами.
Свцниовые
Itfjj ; a ■ n't
227
я i;i дли г
I V
\ it-. itiiiyio -jHepi UHi
"iiiiv itia-'H ак-

i iir1 -,ihiii‘

.1 KKJ MV.DIIupoB
. !
ч а
70
*5
1
W
'
5
1
0

I In [inc. 4.l> пики '.;ih.'! к|Щи.1Я u

kvm)'.ihi opnit 11111:1 Silvercei I’kc

icMiicparypu на весоную

типа Silverc<4. pafiii

гаюнйх без нагревл гелей. Как и следовал»

ожила п., удельная весовая энергия ш сколько уменьшается при

снижен нн тем пера гуры

аккумулятора. При

этом также наблюдается небольшое измене-

пне напряжения пологой части разрядной

кривой (рис. 4.8).
Фирма Yardney изготавливает также

сборки аккумуляторов

Silvercei модульной

конструкции типа Sii-

vercel Рас с номиналь- „ _
1 on 0=1 ’-е
ной емкостью 3—80 а.я-

А-ч. Эти аккумулято- эЦ '

ры имеют напряжение § g-'
2,8—15,8 В и эквива- £‘§1-0

лентную удельную

энергию около 100 ВтХ

X ч/кг, которая превышает удельную энергию никель-кадмиевых

аккумуляторов в 4 раза, а свинцовых аккумуляторов в 5 раз. Конечно, серебряно-цинковые аккумуляторы

дороже, чем никель-

кадмиевые или свинцовые, однако для многих областей применения экономия веса

и объема, которую они обеспечивают, делает их более предпочтительными.

Температура, "С
Рис 4.7 Влияние температуры на весогую

удельную энергию серебряно цинковых аккумуляторов тина Silvered фирмы Yardney

(без нагревателей).
1 --10-часовоП разряд; 2— 1-часовой разряд;

2(>-miihviifblt разряд; 4 — 10-минутный разряд.
Температура, °С
Рис. 4 8. Влияние температуры на напряжение пологой части разрядной кривой се-

ребряио-цииковых аккумуляторов типа Silvered фирмы Yardney (бед нагревателей)
/ — Ю-часовой разряд; 2— 1-часовой разряд; 3

— 20-минугный разряд; 4 — Ш-мннутный разряд.
4.2. СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ФИРМЫ SI LBERKRAE T
Фирма Silbcrkraft выпускает в ФРГ серебряно-цинковые

элементы н аккумуляторы по лицензии фирмы Yardney, Она

предлагает широкий спектр серебряно цинковых элементов и
--------------- page: 93 -----------
т
Г лапа 1
аккумулятором is аил и л чине тколтй И, I 750 А-ч, lU'pc-

крывающих ряд областей применения н ^дсшлетворшоших

требованиям NATO AQAPI 1 л источники тока включают

б себя ряд VCi №28-1 перезаряженных вторичных элементов,

пригодных в качестве тнпшых источников для торпед, подводных лодок, боевых машин, ракет п для аварийного питания

радиоаппаратуры. Кроме того, выпускаются стандартные вторичные серебряно-цинковые элементы общего назначения.
Типичные характеристики элементов й аккумуляторов

следующие.
Тип S для разряда в течение 2 —10 ч, электроды не заряжены.
Тип SHV для разряда и течение от 2 ч до нескольких минут с сухозаряжениымн электродами; разряд элемента можно осуществить п течение 24 ч после заливки электролита.
Циклический срок службы: Тип S выдерживает 80—

120 циклов в залитом состоянии в течение I—2 лет. Тип

SHV выдерживает 5—50 циклов в залитом состоянии в за

висимости от нагрузки и окружающей температуры и течение от 6 мес до I года.
Напряжение разомкнутой цепи: Va= 1,82 — 1,86 В.
Напряжение при номинальной нагрузке: VhoM= 1,5 В.
Время хранении в незалптом состоянии: 5 лет.
Температура хранения: от —G0 до +80Х (незалитый)

от —40 до -}-75°С (залитый).
Рабочая температура: от —20 до +75 °С.
Саморазряд: 15 % в год.
Газовыделение: очень низкое в нормальных условиях

эксплуатации.
Внутреннее сопротивление: порядка нескольких миллион

в зависимости от емкости, температуры и скорости разряда.
Аккумуляторы были испытаны в режиме короткого замыкания; величина тока при коротком замыкании численно

превышала величину номинальной емкости в 8 раз (в случае элементов типа S) и в 80 раз (в случае элементов

типа SHV).
Условия заряда: при напряжении (Vs) на элементе

2,00—2,05 В батарею можно заряжать током постоянной величины или при постоянном напряжении.
4 3- СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ФИРМЫ
EAGLE-PICHER
Фирма Eagle-Picher поставляет широкую номенклатуру

серебряно-цинковых элементов и аккумуляторов для кратковременного разряда в диапазоне номинальных емкостей

0,8 — 320 А-ч. Корпуса этих источников тока имеют клапан

низкого давления, электролит из них не проливается; изго-
Г,‘).
ЬЛ
СП
UJ
<и к
£ v
41
ГС
3 з

х л

* «
| g

о зе
<у

те Н
л Ж
, £ 5
"
у
е*.
_
г;
£
х
' 1 О
СХ X

<У Л

t- е;

и: 3

га н

сх я
со еч
X ■=*
- S’-

о *£2,
о
О. х

* *

з°-
• X И *
О. й О S.
--------------- page: 94 -----------
230
Г iii'iiI f
KiB.'iiiHtiKMCH корпуса nt акрилонн i pn.'iei иролп или акрц.ю-

fhitрилбутадиене i ирола Кориума аккумуляторных сборок

выпускаются из нержавеющей пали, магния, пиана, стекловолокна нлп поливинилхлорида. Для эксплуатации при температуре —39°С н ниже имеются нагреватели. Хотя теоретическое значение удельной энергии серебряно-цинковых

элементов составляет около 440 Вт-ч/кг, фактическое значение для используемых на практике элементов находится в

диапазоне 55—209 Вт-ч/кг, а аккумуляторных сборок —

37—114 Вт-ч/кг. Реальное значение объемной удельной

энергии составляет 80—415 Вт-ч/дм3 для отдельных элементов н 55—262 Вт-ч/дм3 для сборок аккумуляторов.

Элементы имеют рабочее напряжение 1,55—1,0 В; требуется

выдерживание конечного напряжения в пределах ±0,1 В

при 90 % ной степени разряда. Диапазоны температур эксплуатации и хранения составляют соответственно от —39

до -f-73°C и от —53 до -f-73°C. Аккумуляторы хорошо переносят ускорения, тепловые и вибрационные воздействия;

их можно использовать в любой ориентации и на любой

высоте. Фирма Eagle-Picher гарантирует срок хранения серебряно-цинковых аккумуляторов в незалитом состоянии
2,5
температуре 21°С. Согласно гарантии, аккумуляторы выдерживают более 500 циклов с сохраняемостью заряда вплоть

до 1 года при температуре 26 °С. Их можно заряжать током постоянной величины или при постоянном потенциале

1,96—1,98 В. Типичное время перезаряда составляет 16 ч.

Никакого ухода за электролитом обычно не требуется.
На рис. 4.911 представлены типичные разрядные характеристики элементов фирмы Eagle-Picher для кратковременного и длительного разрядов. На этом же рисунке даны

также разрядные характеристики при различных скоростях

разряда, а также показано влияние температуры на разрядное напряжение.
11
цинковых аккумуляторов с номинальной емкостью от 0,8 до 320 А ч типа

SZLR для медленного разряда и SZHR для быстрого разряда. Например,

аккумуляторы SZLR30.0 и [SZHR26.0] имеют удельную энергию (весовую)

139 и [125] Вт-ч/кг и (объемную) 264 и |234] Вт-ч/дм3; вес 326.0 и

[311.8] г; одинаковые глубину, ширину, высоту, мм, соответственно. 25,

40, 62, 74, 94. 74; объем 165,51 -103 мм3, нормированные емкости См, С,0.

С, и Сь С0.5, Со,25, соответственно, 30,0, 30,0, 28,0 и [26,0], [24,0], [20,0]

Л-ч. — Прим. ред.
5
СЕРЕБРЯНО-КАДМИЕВЫЕ

АККУМУЛЯТОРЫ
5.1.
ФИРМЫ YARDNEY
Серебряно-кадмиевый аккумулятор типа Silcad фирмы

Yardney объединяет в одном устройстве большой запас

энергии, а также превосходные объемные и весовые характеристики, свойственные серебряно-цинковому аккумулятору,

с большим сроком службы, способностью разряжаться малыми токами и некоторой устойчивостью к сверхзаряду,

свойственными никель-кадмиевому аккумулятору. Серебрянокадмиевый аккумулятор обладает также высокой эффективностью, высокой механической прочностью, стабильным напряжением и продолжительным сроком хранения в заряженном и незаряженном состояниях. Удельная энергия в 2—
3
мулятора (рис. 5.1). В табл. 5.1 проводится сравнение

основных характеристик серебряно-цинковых и серебрянокадмиевых элементов и батарей, а также показаны их важные различия.
До появления серебряно-кадмиевых аккумуляторов многие существующие аккумуляторы делились на две основные

группы: аккумуляторы малой энергии с большим сроком

службы и аккумуляторы большой энергии с малым сроком

службы. Разработка серебряно-кадмневых аккумуляторов

прошла долгий путь в направлении комбинирования лучших

характеристик. Эти аккумуляторы обладают в 2—3 раза

большими весовой и объемной удельными энергиями по

сравнению со свинцовыми, никель-кадмневыми или никель-

железными аккумуляторами и в то же время еще и механической прочностью и большим сроком службы. Кроме того,

малое внутреннее сопротивление серебряно-кадмиевых аккумуляторов позволяет разряжать их большими токами с изменяющейся в широких пределах нагрузкой практически при

постоянном напряжении. Механически прочный корпус защищен от вытекания и просачивания щелочи и обеспечивает
--------------- page: 95 -----------
232
Вт ч/кг
Глапа 5
I Никель - кадмиевый


Гсвинцосый
Никель -жёлемий
I I I I
0 2 4 S 8 10

Скорость разрядр, выраженная в часах

Типичные кривые, весовой удельной энергии

для различныл типов аккумуляторов
Втч/дм*
200
150
100
50
О
Sill
ad(
Ь
ель-
кад
чиев
ыи
Свинцовый
О г 4 В 8 10

Скорость разряда, выраженная в часа*
Типичные кривые удельной объемной энергии

для различных типов аккумуляторов
Рис. 5.1. Сравнение удельной энергиипри различных скоростях разряда

аккумуляторов типа Silcad.
р,0
«£
I f.s
1 1,0

I
I 0,5
20-ч заряд
(2
<°с)
Че—

<

ч pt
13ряд
?/■: т
=
F=l
азр
яд
N
•С)
%
N
\
\
Л
% емкости
wo
Рис. 5.2. Типичные зарядные н разрядные характеристики серебряно кадмиевого элемента типа Silcad.
Таблица 6.1 Сравнительные характеристики аккумуляторов

типов Silvered и Silcatl фирмы Yardney
Характеристик»
Серебряно-иинковыП

аккумулятор Silvered
Удельная весовая энергия, Втч/кг

Удельная объемная

энергия, Вт'Ч/дм3

Напряжение разомкнутой цепи. В

Номинальное напряжение под нагрузкой. В

Нестабильность значений напряжений пологой части характеристики разряда при

фиксированной нагрузке и разбросе

температур ±5 “С, %

Циклический ресурс (зависит от типа аккумулятора и условий экс-

. плуатации), обычный

срок службы до достижения емкости

80 % от номинала
Оперативный
службы: срок годности в залитом состоянии (зависит от температуры и зарядного

состояния)
Срок хранения в неза-

литом состоянии

Диапазон рабочих температур
Диапазон температур

хранения
Рабочее положение
88-110
150—190
1,82-1,86
1,5
2
Длительный разряд;

80—100 циклов;

кратковременный

разряд: при часовом

разряде
15—20 циклов; при

30-мин разряде 10—

15 циклов; при 10-

мин разряде 5—10

циклов; при 6-мнн

разряде отдельные

циклы

Кратковременный разряд: б—12 мес. Длительный разряд: 1—
2
до 5 лет
от +73 до —21 °С с

внешним подогревом;

оптимальный режим

10—51 °С

В залитом состоянии:

от +37 до —47 °С

В незалитом состоянии: от +73 до

-64 “С

Любое, за исключением перевернутого;

для оптимальной работы использовать

вертикально
* - е реб р я но -к я п м невы ft

аккумулятор Silcad
48-75
90—160
1.40—1,42
1.1
5
150—300 циклов
2—3 года
до 5 лет
от +73 до —21 “С с

внешним подогревом; оптимальный

режим 10—51 °С

В залитом состоянии:

от +37 до -47 °С

В незалитом состоянии: от +73 до

-64 °С

Любое, за исключением перевернутого; для оптимальной работы использовать вертикально
--------------- page: 96 -----------
Г .тип 5

Продолжение
Характеристика
Ферейр пно-иннковмД

аккумулятор Silvered
Серебряно-ка дм левый

аккумулятор Silcad
Внутреннее сопротивление
Устойчивость к механическим нагрузкам
Время заряда (зависит

от конструкции элемента)
Признак завершения заряда
Сохраняемость заряда
Очень низкое, меняется

в зависимости от

конструкции элемента, температуры и

скорости разряда
Превосходная
Оба типа аккумуляторо!

ким требованиям слеш

и в настоящее время

тивных снарядах, раке

для полетов на Луну

т'ельно прочные, герме

влетворять самым же
10-20 ч
Резкий подъем напряжения при достижении 2 В на элемент
Не менее 85 % от номинальной емкости

после 3 мес пребывания на зарядном

стенде при комнатной температуре
Очень низкое, меняется в зависимости от конструкции элемента, температуры и скорости разряда

Превосходная
удовлетворяют жестки каци и MIL-E-5272A

используются в рсак-

тах, торпедах, а также

и в космос. Исключи-

гнчные; они могут удо-

:тким требованиям
10—20 ч
Резкий подъем напряжения прн достижении 1,55—

1,60 В на элемент

Не менее 85 % от

номинальной емкости после 3 мес

пребывания на зарядном стенде при

комнатной температуре
Таблица 5.2. Характеристики серебряно-кадмиевых

аккумуляторов типа Silcad фирмы Yardney
Химическая реакция
Удельная энергия
Напряжение разомкнутой цепи
Номинальное напряжение под нагрузкой
Нестабильность значений напряжения пологой части разрядной

кривой
Рекомендуемое предельное напряжение разряда
Ag + Cd(OH)s AgO + Cd + НгО

разряженный заряженный
Теоретическое значение: 310 Вт-ч/кг; полученная на практике: 48—75 Вт.ц/кг и 91 —

165 Вт-ч(л. в зависимости от модели элемента и условий эксплуатации
а)
б)
1,1 В
±5 % при фиксированной нагрузке и колебаниях температуры в пределах ±5°С
0,6 В
СсрсОрчн» i.inl
235
!Ч'КГ)МеНД)С.М1)е Нре ie.Ti>

нос напряженно i:i
|)Н]Ы
Циклический [■cvy |ic
Срок службы в залитом

состоянии
Срок хранения в неза-

литом состоянии
Газовыделение при налички или отсутствии

разрядного тока
Диапазон рабочих температур
Диапазон температур

хранения
Рабочее положение
Внутреннее сопротивление
Устойчивость к механическим нагрузкам
Время заряда
Сохраняемость заряда
Продолжение
1.65 li (птмечшчсн резким iiiui/1'мом напряжения элсмеш.1 при значении 1,55 1(50 В

на элемент по время (арнди)
Зависит от модели и условий эксплуатации

Обычно достижимое чили» полных заряд

разрядных циклон:
Глубина разряда, % П риблизительное
число циклов
95—75
75-50
50—25
Не менее трех лет, если используются режимы заряда н разряда, рекомендуемые фир-

мой-нзготовнтелем, а температура эксплуатации и хранения не превышает 37 °С
Вплоть до 5 лет
Очень слабое
От -)-73 до —21 °С; прн наличии обогревателя до — 53 °С; для достижения оптнмаль

них характеристик элемента от +56 до

-45 °С
В залитом соатоянии: от +37 до — 47 °С;

в незалитом состоянии: от +73 до —64 ”С
Любое, хотя для оптимальной эксплуатации
рекомендуется вертикальное положение
Очень низкое, меняется в зависимости от модели элемента, температуры и скорости

разряда
Превосходная, конструкция обладает исключительно высокой прочностью, герметич-

тору Silvcrcel фирмы Yardney, который

ностью. Конструкция аналогична аккумуля-

удовлетворяет жестким требованиям спецификации MIL-E-5272A и используется в

настоящее время в реактивных снарядах,

ракетах, тзрпедах и т. д. Могут упаковываться для удовлетворения самым жестким

требованиям
Могут полностью перезаряжаться за IQ-
20
элемента (в некоторых случаях возможен

быстрый заряд)
Не менее 85 % от номинальной емкости пос

ле 3 мес хранения п заряженном состоянии при комнатной температуре
--------------- page: 97 -----------
I iui'ii 5
наложную работу n жестких условиях поздеисишя фактрон

внешней среды и механических напряжении. Полный набор

характеристик серебряно-кадмиевых аккумуляторов фирмы
Yardncy приводится в
Вт я/кг
Рис. 5.3. Влияние температуры на

удельную весовую энергию серебряно-

кадмиевого элемента типа Silcad S-18

(разряжаемого без обогревателя).
/ — 10 часовой разряд; 2 — 1-часовоЙ разряд.
табл. !
На рис. 5.2 приведены

типичные зарядные и

разрядные кривые аккумуляторов типа Silcad.

Влияние температуры на

удельную весовую энергию, характерное для аккумуляторов типа Silcad

при 10-часовом и 1-часовом разряде, представлено на рис. 5.3; запасенная энергия начннает

уменьшаться, когда температура приближается

к —18 °С.
Фирма Yardney производит также ряд аккумуляторов

типа Silcad, выполняемых в виде модулей. Это универсальные компактные источники тока, предназначенные для промышленного и коммерческого использования.
5.2. СЕРЕБРЯНО КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

ФИРМЫ SILBERKRAFT
Фирма Silberkraft выпускает серебряно-кадмиевые аккумуляторы на диапазон емкостей 0,1—300 А-ч, обеспечивающие напряжение приблизительно 1,4 или 1,1 В. Они обладают большим циклическим сроком службы, но несколько

меньшей удельной энергией и напряжением, по сравнению с

серебряно-цинковыми аккумуляторами. Они также пригодны

для использования при малых скоростях разряда. Эти аккумуляторы использовались на спутниках и давали вплоть до

6000 циклов при 50 %-ной глубине разряда.
S.J. СЕРЕБРЯНО-КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

ФИРМЫ EAGLE-PICHER
Фирма Eagle-Picher поставляет серебряно-кадмиевые

аккумуляторы на диапазон номинальных емкостен 0,5—-

175 А-ч в двух вариантах — для кратковременного и для

длительного разрядов.
Аккумуляторы для кратковременного разряда используются в основном в эксплуатационных условиях, когда на

всем протяжении циклического срока службы G—18 мес
Ct‘p<'Op4>>> '-hiii
д ‘тпиШйэшмйш.

пшзпь nsHfijdj д эпнэжис/ииц
1*. Л
4;
s?

II
II
1
Ч1
1?
1'
bV
\
foxy
I
4
* !

I
I
S.
1
С)
?
д ‘3oLl ndu nuniuJndauDiodDY

nmuDh пэщэЗо 8 dflHawtfduDH
г
*
2

Ol
2с

У.
те
X
О
сх
о
1*
£П
.. о

a:
рз к

СХ со Л
х S.
--------------- page: 98 -----------
Г ниш 5
требуются максимальная удельная энергия н стабильность

напряжения при высоких скоростях разряда. Устройство обладает также исключительной способностью сохранна. свои

згфяд и течение долгих периодов храпения о залитом состоянии.
Основное применение аккумуляторов длительного разряда

характеризуется условиями эксплуатации, когда в течение

циклического срока службы 12—3(> мес требуются максимальная удельная энергии и стабильность напряжения при

не очень больших скоростях разряда.
Корпуса элементов изготовляются из сополимера акрн-

лонитрнла со стиролом, нейлона или ударопрочного полистирола, а корпуса сборок аккумуляторов — из нержавеющей

стали, магния, титана, стеклопластика или поливинилхлорида. Выпускаются также факультативные обогреватели аккумуляторов. Хотя теоретическое значение удельной весовой

энергии серебряно-кадмиевых аккумуляторов составляет

310 Вт-ч/кг, фактические значения у применяемых на

практике элементов фирмы Eagle-Picher охватывают диапазон 24—73 Вт-ч/кг, а у сборок аккумуляторов — диапазон

18—44 Вт-ч/кг.
Практическая удельная объемная энергия у элементов составляет 36—-171 Вт-.ч/дм3, а у сборок 24—122

Вт-ч/дм3. Напряжение аккумуляторов составляет 0,9—

1,12 В на элемент и при фиксированых условиях отклоняется от номинального не более чем на ±5 %. Рабочая температура лежит в диапазоне от —40 до + 71 °С или до

—54 °С при наличии обогревателя. Аккумуляторы могут

храниться в незалитом состоянии при температурах от —54

до +51 °С, а в залитом состоянии — при температурах от

—40 до +38°С. Ожидаемый срок годности аккумуляторов

в незалитом состоянии составляет 2,5, в залитом 1,3 года.

Полагают, что после 6 мес хранения при температуре 21 °С

сохраняемость заряда составляет более 90 %. Рекламируемый срок службы составляет до 3000 циклов. Рекомендуется

проводить заряд при постоянном токе и скорости заряда,

составляющей 1/10 номинальной емкости, до достижения

напряжения 1,65 или 1,55 В на элемент. Зарядку аккумулятора можно производить и при постоянном потенциале

1,65 ± 0,02 В, ограничивая начальный зарядный ток величиной, численно равной 0,2 номинальной зарядной емкости.

Ток в конце заряда при этом соответствует режиму компенсационного подзаряда.
На рис. 5.4 11 представлены типичные разрядные характеристики серебряно-кадмиевых аккумуляторов длительного

или кратковременного разрядов. Показаны также разрядные

Фирмой Yardney выпускается несколько типоразмеров модульных
(]{ pi'(\ р.ЧКЧ
харакн'рисити при различных скоропях р.-пряла и плия.шс

температуры па разрядное напряженно
серебряно-кадмиевых батарей для медленно!о н быстрого разряда, а также 1(1 тинора .пн-рои отдельных аккумуляторов с номинальной емкостью

от 0,1 до 300 Л-ч Например, YS-5 имеет номинальную емкость 5 Л-ч,

тик заряда 0.3 А. максимальный ток непрерывного разряда 5,0 А; при
21
среднем напряжении разряда 1,08 В; удельную анергию (весовую)

55 Вт-ч/кг н (обьемную) 96 Вт-ч/дм3; максимальный нес в залитом состоянии 112,0 г, полный объем 78.3 -103 мм3; объем без токовыводов
67.10
ширину 52,8 мм. мубину 20,0 мм.
Фирма Iiagle-Picher производит 12 типоразмеров серебряно кадмиевых аккумуляторов с номинальной емкостью от 0,7 до 175,0 А-ч для

медленного разряда и 11 типоразмеров с поминальной емкостью от 0,5

до 55 А ч для быстрого разряда. Для этих аккумуляторов, так же как

и для серебряно-цинковых, используются одни и те же размерные ряды,

но вариант для быстрого разряда имеет на 20—25 % меньшую нормированную емкость. Например, SCLR 12,0 и [SCHR 8,0) имеют удельную

энергию (весовую) 55 и [44] Вт-ч/кг и (объемную) 108 и [721 Вт-ч/дм3;

максимальный вес в залитом состоянии 236 и [202) г; одинаковые глубину, ширину, высоту, мм. соответственно, 22,6, 55.9. 84.3; объем
121 -10® мм, и нормированные емкости С,о, С,, Q и Clt С0,5, С0,25, соответственно, 12,0, 12.0, 10,0 и [8,0], [8,0] и [7.8] А-ч. — Прим, ред.