4. Химиялық ток көздері

Бұрында айтқанымыздай, химиялық ток көздері (ХТК) екі топқа бөлінеді:

• гальваникалық элементтер және батареялар

• аккумуляторлар.

Бірінші топтың ХТК аккумуляторлармен салыстырғанда меншікті электр сыйымдылықтары (ампер-сағатпен немесе миллиампер-сағатпен өлшенетін) үлкен және құны төмен болады. аккумуляторлардың негізгі артықшылығы оларды көп рет қолдану мүмкіндігі болып табылады және осының нәтижесінен алынатын энергияның бірлігінің құны төмен болады. Қуаты аз аппаратураны автономды қоректендіруге арналған қарапайым аккмуляторлар кепілдендірілген түрде 200-ден 1000-ға дейін заряд-раязряд айналымына шыдайды.

Нақты аппаратура үшін ХТК таңдау кезінде ең алдымен ның жүйесіне, бағасына, энергия сыйымдылығына, сақтау кезінде ұзақ мерзімде сақталуына, разряд барысында кернеу тұрақтылығына, ішкі кедергісіне, берілетін токтың ең үлкен шамасының мәніне, жұмыс температурасының диапазонына және массагабаритті көрсеткіштеріне көңіл аудару керек.

4.1. Гальваникалық элементтер және батареялар.

Келесі жүйелердің элементері және батареялары кең қолданысқа ие болды: көмір-цинкті және хлорлы-цинкті; сілті-марганецті (сілтілік); сынапты (сынап-цинкті); күміс-цинкті; литийлі. 4.1. суретте әр түрлі элементтердің разрядтарының қисықтары келтірілген (у- жұмсалатын сыйымдылық үлесі).

Қоректендіретін цилиндрлік құрғақ элементтердің түрөлшемдері стандартталған.

Элементтердің халықаралық электртехникалық комиссиямен Ресейде және АҚШ (стандарт ANSI) қабылданған өлшемдері және олардың белгіленулері 4.1. кестеде келтірілген.

Көмірлі-цинкті элементтер. Немесе Лекланше (Le Clanche) элементтері олардың құны төмен және техникалық сипаттамалары қанағаттанарлық болғандықтан, кең таралған ХТК болып табылады.

Әр түрлі орындауларда осы типті элементтерді және батареяларды Union Carbide, Ever Ready, VARTA, Vidor, Yuasa сияқты және басқа да көптеген фирмалар өндіреді.

4.1. Сурет. Гальваникалық элементтердің разрядтарының қисықтары

1 - Лекланше көмірлі-цинкті; 2 - Лекланше хлорлы-цинкті;

3 - сілтілік; 4 - сынапты; 5 - күміс-цинкті; 6 - литийлі.

4.1. кесте

Қоректендірудің цилиндрлік құрғақ элементтерінің унификацияланған өлшемдері

Көмір-цинкті элементтің жүктемесі бар жұмыс кернеуі оның разрыдының мөлшері бойынша біртіндеп азаяды. Соңғы кернеу (қоректендірілетін құрылғы жұмысқа қабілетті болатын кернеу) неғұрлым төмен болса, элементтің қызмет ету мерзімі және жұмыс істеу уақыты соғұрлым ұзақ болады. бастапқы кернеуі 1,5 В болатын элмент үшін соңғы кернеудің қарапайым мәндері 0,65-тен 1,1 В дейінгі аралықта болады. Элемент бере алатын энергияны барынша көп дәрежеде қолдану үшін осы кернеудің мәнін төмендетуді қамтамасыз етуге ұмтылған жөн. Ол үшін, егер қоректендірілетін құрылғы мүмкіндік берсе, кернеуі үлкен батареяны қолданады, бұл құрылғының қалыпты жұмысы үшін қажетті болып табылады. Бұл жағдайда бір элементке есептелінетін соңғы кернеу азаяды және ХТК айтарлықтай тиімді қолдану қамтамасыз етіледі.

Көмір-цинкті батареяның номинал жұмыс сыйымдылығы қатаң түрде анықталған шама болып табылмайды, себебі батареямен берілген сыйымдылық оның разрядының шарттарына тәуелді болады (разрядты токқа, разряд режиміне және соңғы кернеуге). Берілген сыйымдылық сонымен қатар, жұмыс температурасына және эксплуатация басталғанға дейін батареяны сақтау шарттарына тәуелді болады.

Көмір-сілтілі батареяның активті элементтерін қолдану коэффициенті токтың тығыздығының азаюы бойынша артады. Сондықтан ХТК қоректенетін құрылғыларды жобалау барысында мүмкіндігінше үлкен өлшемді батареяларды таңдаған жөн.

Берілетін сыйымдалық сонымен қатар разряд және тынығу периодтарының ұзақтықтарының қатынасына да тәуелді болады. Көмір-цинкті элементтер токты үздікті таңдау шарттарында жақсы жұмыс істейді. Алайда, кейбір жағдайларда олар өте кішкентай токпен үздіксіз разряд шартында жұмыс барысында тиімді болуы мүмкін.

Көмір-цинкті элементтер және батареялар 21 °С температура кезінде жұмыс істеуге арналған. Разряд кезіндегі батареяның температурасы неғұрлым жоғары болса, энергияның берілуі де соншалықты көп болады. Бірақ жоғары температура сақтау мерзімінің азаюына алып келеді, ал 52°С жоғары температурада ұзақ уақыт сақтау батареяның зақымдалуыцна алып келуі мүмкін.

4.2. суретте әр түрлі температурада резисторға үздіксіз 2,25 Ом кедергімен разрядталатын D типөлшемді көмір-цинкті элементінің сипаттамасы келтірілген.

4.2. кестеде температураға тәуелділіктен D типөлшемді көмір-цинкті элементтің оның соңғы 0,6 В кернеуге дейін кедергісі 2,25 Ом резисторға үздіксіз разрядталған кезде берілетін сыйымдылығының өзгерісі көрсетілген.

Төмендетілген температура және тіпті қатыру кезінде егер оларға көп ретті айналымды температуралық өзгерістер (өте төменнен өте жоғары температураға дейін) жасамаса, элемент зақымдалмайды. Төмен температура кезінде элементтің сақталу мерзімі артады.

Көмір-цинкті элементтерді сақтауға ұсынылатын температура 4 - 10°С құрайды.