Электропитание устройств связи - Стационарные свинцовые аккумуляторы

§ 24. Стационарные свинцовые аккумуляторы
Для электропитания узлов связи применяются стационарные свинцовые аккумуляторы типов С, СК, СЗ, СЭ, СЗЭ и СН. Буквы обозначают: С — стационарный; К — допускает кратковременный разряд большим током; З — в закрытом исполнении; Э — аккумуляторы собираются в эбонитовом баке (сосуде); Н — с намазными пластинами.
Рассмотрим конструкцию и электрические характеристики аккумуляторов С и СК. В этих аккумуляторах нет верхней крышки, зеркало электролита непосредственно сообщается с окружающим воздухом. В зависимости от емкости аккумуляторам типов С и СК присваивается индекс от 1 до 148. Причем аккумуляторы небольшой емкости СК-1—СК-8 изготовляются только с индексом «К».
Для получения номинальной емкости необходимо индекс аккумулятора (1—148) умножить на число 36. Следовательно, номинальная емкость аккумуляторов СК-1 равна 36 А · ч, СК-2 — 72 А-ч, а С-148 или СК-148— 5328 А · ч.

Основными частями стационарных свинцовых аккумуляторов типов С и СК являются: стеклянный сосуд (до С-16) или деревянный бак, выложенный листовым свинцом (от С-16 до С-148); блок положительных пластин поверхностной конструкции; блок отрицательных пластин коробчатой конструкции; микропористые сепараторы, предохраняющие пластины разной полярности от соприкосновения между собой; электролит — раствор серной кислоты.
Положительные пластины поверхностной конструкции состоят из ребристой свинцовой решетки 1 (рис. 53), на поверхности которой размещается активное вещество 2. Благодаря ребристости увеличивается поверхность активного вещества, повышается электрическая емкость пластины и всего аккумулятора. Активный слой на ребристой поверхности образуется в процессе специальной обработки пластин на заводе — электрического формирования. Аккумуляторные заводы выпускают положительные пластины белой формировки. Активное вещество таких пластин состоит из сернокислого свинца PbSO4. После заряда это вещество переходит в двуокись свинца РbО2. Во время работы аккумулятора двуокись свинца постепенно выкрошивается с положительных пластин и оседает на дне сосуда. Этот осадок называется шламом. Одновременно из свинцового сердечника образуются новые слои двуокиси свинца. Поэтому емкость аккумулятора в начале эксплуатации увеличивается, а затем по мере выпадания двуокиси свинца уменьшается.
Отрицательные пластины коробчатой конструкции состоят из двух свинцовых решеток с крупными ячейками 1 (рис. 54). В этих ячейках размещается пастообразная активная масса 2, изготовляемая из свинцового порошка, замешанного на серной кислоте. Чтобы активную массу пластин предостеречь от усадки, к ней добавляют небольшое количество сернокислого бария. Наполненные активной массой решетки накладывают одну на другую, покрывают с наружных сторон тонкими перфорированными листами свинца и соединяют заклепками.
Различают средние и крайние отрицательные пластины. Крайние отрицательные пластины отличаются от средних тем, что они имеют только одну активную сторону. Другую сторону крайних пластин, обращенную к стенке сосуда, покрывают сплошным листом свинца. Срок службы отрицательных пластин коробчатой конструкции больше, чем положительных в 2—2,5 раза.
Положительные и отрицательные пластины могут иметь различные размеры, а следовательно, и различную электрическую емкость. В стационарных аккумуляторах С и СК применяются три типа пластин И-1, И-2, И-4, отличающихся друг от друга размерами, а следовательно, и емкостью. Пластины соединяют в блоки. В каждом свинцовом аккумуляторе отрицательный блок содержит на одну пластину больше, чем положительный. Это необходимо для того, чтобы положительные пластины, располагаясь между отрицательными, не коробились при работе аккумулятора.
Пластины типа И-1 устанавливают в аккумуляторы от СК-1 до СК-5. Средние пластины этого типа имеют емкость 36 А · ч при 10-часовом режиме разряда. Поэтому в аккумуляторах СК-1 устанавливают одну положительную и две отрицательные пластины И-1, а в аккумуляторах СК-2 — две положительные и три отрицательные. Пластины И-2 по сравнению с пластинами И-1 имеют в 2 раза больше размеры и емкость. Эти пластины устанавливают в аккумуляторах СК-6—СК-20, С-10—С-20. В аккумуляторах СК-24—СК-148, С-24—С-148 устанавливают пластины И-4, которые в 4 раза больше пластин И-1.
Сепараторы предупреждают замыкания пластин разной полярности и создают необходимый запас электролита в междуэлектродном пространстве. До недавнего времени в качестве сепараторов применялись листы однослойной ольховой фанеры. Держателями для деревянных сепараторов служили деревянные палочки. В настоящее время сепараторы изготовляются из кислотостойких синтетических микропористых материалов, а их держатели — из полиэтилена или полистирола. Новые сепараторы обладают высокой механической прочностью, химической стойкостью, малым внутренним сопротивлением, повышенным сроком службы.
Для параллельного соединения нескольких одноименных пластин в одном сосуде и для последовательного соединения аккумуляторов в батарею применяют свинцовые соединительные полосы. Так как аккумуляторы типа СК предназначены для разряда токами значительной величины, то они имеют полосы с увеличенным поперечным сечением. В остальном эти аккумуляторы не отличаются от аккумуляторов типа С. Аккумуляторы СК-1—СК-8 выполняются с соединительными полосами такого сечения, что они пригодны как для длительных, так и для коротких режимов разряда.

Рис. 55. Соединение аккумуляторов при помощи соединительных полос
В батареях небольшой емкости (с аккумуляторами СК-1, СК-2, СК-3) применяются боковые соединительные полосы (рис. 55, а). Пластины аккумуляторов в этом случае располагаются перпендикулярно к продольной оси стеллажа. Аккумуляторы большей емкости соединяются в батареи при помощи поперечных соединительных полос (рис. 55, б). Внутреннее сопротивление аккумуляторов СК-1 составляет 0,0046 Ом в заряженном состоянии и 0,006 Ом в разряженном состоянии.
Аккумуляторы большей емкости имеют большую суммарную поверхность пластин, а следовательно, и меньшее внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление стационарного аккумулятора с индексом N (C-N, CK-N) в заряженном состоянии r0 =0,0046/N Ом, а в разряженном состоянии r0 = 0,006/N Ом. Аккумуляторы в эбонитовых баках изготовляются с индексами от 16 до 76 (СЭ-16, СКЭ-16, ..., СЭ-76, СКЭ-76).
Стационарные свинцовые аккумуляторы С и СК, СЭ и СКЭ монтируют из отдельных деталей на месте установки. Технологический процесс монтажа очень сложен, многие виды работ относятся к числу вредных для здоровья людей. Очень высока стоимость монтажа аккумуляторов С и СК. Из-за отсутствия верхней крышки в них происходит интенсивное испарение воды, а в конце заряда — значительное разбрызгивание электролита. Поэтому в процессе эксплуатации в аккумуляторы С, СК, СЭ, СКЭ требуется периодически доливать дистиллированную воду, а поверхности сосудов и стеллажей очищать от осадков электролита.
Отмеченные недостатки отсутствуют в стационарных аккумуляторах закрытых типов СЗ и СН. Аккумуляторы СЗ выпускают в стеклянных сосудах, плотно закрытых эбонитовой крышкой. Промежутки между крышкой и стенками сосуда заливают специальной кислотостойкой мастикой. Сквозь крышку выводят контактные болты от положительных и отрицательных пластин аккумуляторов. В середине крышки имеется отверстие для заливки электролита, которое закрывается эбонитовой пробкой. В аккумуляторах СЗ установлены пластины той же конструкции, что и в открытых свинцовых аккумуляторах С и СК. Поэтому электрические характеристики этих аккумуляторов одинаковы.

Выпускаются следующие типы закрытых аккумуляторов:

Более совершенную конструкцию и лучшие электрические характеристики имеют закрытые свинцовые аккумуляторы типа СН (стационарные с намазными пластинами). Этим аккумуляторам присваивается индекс от 1 до 20. Для получения номинальной емкости, соответствующей 10-часовому разряду, необходимо индекс аккумулятора умножить на 40.
Положительные и отрицательные пластины намазной конструкции соединяются в блоки. Блок отрицательных пластин опирается на призмы, установленные на дне сосуда. Блок положительных пластин подвешивается на специальной колодке. На верхней крышке аккумулятора располагаются контактные болты и заливочное отверстие, в которое плотно ввинчивается пробка.

Рис. 53. Устройство поверхностной пластины

Рис. 54. Свинцовая пластина коробчатой конструкции

Рис. 56. Пластины намазной конструкции

Рис. 57. Сепаратор аккумуляторов СН

Пробка снабжается специальным фильтром, пропускающим газы, но задерживающим выход испарений электролита. Поэтому аккумуляторы СН можно заряжать при вставленных пробках. Испарение дистиллированной воды, разбрызгивание электролита в этих аккумуляторах почти отсутствует.

Пластины намазной конструкции состоят из свинцово-сурьмянистой решетки 1 (рис. 56) с мелкими ячейками, в которых располагается активное вещество 2.
Пластины 1 изолированы друг от друга тройной сепарацией (рис. 57), состоящей из стеклянного войлока 2, гофрированного перфорированного винипласта 3 и мипласта 5. Для увеличения срока службы кромки положительных пластин и края сепараторов в аккумуляторах СН обвертывают боковым изолятором из винипласта 4. Аккумуляторы СН монтируют в заводских условиях и выпускают с заряженными или разряженными пластинами без электролита. На месте работы их устанавливают на стеллажи, соединяют в батарею болтовыми или сварными соединителями, заливают электролитом и производят первый заряд.
Аккумуляторы СН по сравнению с открытыми аккумуляторами С и СК имеют следующие преимущества: собираются не на месте установки, а в заводских условиях, обладают большим сроком службы, имеют меньшую массу и габаритные размеры, требуют минимального ухода в процессе эксплуатации, могут работать при кратковременных режимах разряда.