Історія створення акумуляторів
Комунальна соціально-реабілітаційна установа
« ЖИТОМИРСЬКЕ ВИЩЕ ПРОФЕСІЙНЕ УЧИЛИЩЕ –ІНТЕРНАТ
ЖИТОМИРСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ РАДИ»
Професія: 7241 “Слюсар – електрик з ремонту електроустаткування.
Електромеханік з ремонту та обслуговування лічильно-обчислювальних машин”
Дипломна робота
Тема:
Кислотні акумулятори
Учень: Беркута Руслан Михайлович (гр.СЕМ-21)
(прізвище, ім’я та по батькові; група)
Керівник роботи:___________ (Дем’янчук І М.)
м. Житомир
2017 р.
ЗМІСТ
Вступ.............................................................................................................................................3
Розділ 1 Історія створення акумуляторів…………………………………………..………..5
1.1 Історія створення акумуляторних батарей.................................................................5
1.2 Перші акумулятори......................................................................................................9
Розділ 2 Будова акумуляторів....................................................................................................13
2.1 Призначення акумуляторів.........................................................................................13
2.2 Типи акумуляторів.......................................................................................................14
2.2.1 Лужні акумулямори..................................................................................................14
2.2.2 Свинцево-кислотні акумулятори............................................................................14
2.3 Герметизовані свинцево-кислотні акумулятори…………....................…...……..15
2.4 Ключові електрохімічні процеси у свинцево-кислотному акумуляторі......……16
2.5Особливості герметизованого свинцево-кислотного акумулятора.........................16
2.6 Конструкція герметизованих свинцево-кислотних акумуляторів......................17
2.7 Заряджання свинцево-кислотного акумулятора........................................................18
2.8 Саморозряд свинцево-кислотної акумуляторної батареї..........................................20
2.9 Зміни характеристик свинцево-кислотних акумуляторів при експлуатації....20
2.10 Фактори, що впливають на термін служби свинцево-кислотних
акумуляторів......................................................................................................................21
2.11 Способи контролю зарядження акумуляторів........................................................23
2.12 Основні групи акумуляторів.....................................................................................26
2.13 Будова акумулятора...................................................................................................29
2.14 Принцип роботи акумулятора..................................................................................31
2.15 Основні показники свинцево-кислотного акумулятора.........................................32
Розділ 3 Будова акумуляторних батарей та їх позначення.....................................................34
3.1 Будова акумуляторних атарей....................................................................................34
3.2 Види та умовні позначення акумуляторних батарей...............................................34
Розділ 4 Експлуатація акумуляторних атарей.........................................................................39
4.1 Підготовка акумуляторних батарей до експлуатації...............................................39
4.1.1 Вибір густини лектроліту........................................................................................39
4.1.2 Приготування лектроліту.........................................................................................39
4.1.3 Заливання електроліту в акумуляторні батареї.....................................................44
4.1.4 Приведення сухозаряджених акумуляторних батарей в робочий стан.............45
4.1.5 Прискорене приведення в робочий стан акумуляторних батарей......................46
4.2 Заряджання акумуляторних батарей..........................................................................51
4.3 Заряджання акумуляторних батарей за методом сталості напруги...........................53
4.4 Контрольно-тренувальний цикл.................................................................................54
4.5 Порядок під'єднання акумуляторних батарей до ланцюга електрообладнання машини................................................................................................................................55
Розділ 5 Заходи безпеки при поводженні з акумуляторними батареями..............................57
5.1 Загальні положення......................................................................................................57
5.2 Інструкція з охорони праці акумуляторника.............................................................59
Висновок......................................................................................................................................61
Література.....................................................................................................................................62
ВСТУП
Відкриття який акумулює ефекту належить до найважливіших і значительнейших винаходів у сфері електротехніки.
Ще 1802 року Р. Ріттер відкрив, дві мідні пластини, опущені в кислоту і з'єднані з гальванічної батареєю, заряджаються та його потім протягом короткого часу використовувати як постійний джерело струму. Це пізніше вивчалося багатьма іншими працівниками.
У 1854 року німецький військовий лікар Вільгельм Зинстеден спостерігав наступний ефект: при пропущенні струму через свинцеві електроди, занурених у розведену сірчану кислоту, позитивний електрод покривався двоокисом свинцю PbO2, тоді як негативний електрод не піддавався ніяким змін. Якщо такий елемент замикали потім накоротко, припинивши пропускання нього струму від постійного джерела, у ньому з'являвся постійний струм, який виявляли до того часу, поки вся двоокис свинцю не розчинялася в кислоті. Отже, Зинстеден впритул до створенню акумулятора, але він не зробив ніяких практичних висновків із свого спостереження.
Тільки п'ять років, в 1859 року, французький інженер Гастон Планте випадково зробив те саме відкриття музею та побудував перший історії свинцевий акумулятор. Цим було покладено початок акумуляторної техніки.
Акумулятор Планте складався з двох однакових свинцевих пластин, навитых на дерев'яний циліндр. Друг від друга вони відокремлювалися тканинної прокладанням. Устроенный в такий спосіб прилад поміщали у судину з підкисленою водою і з'єднували з допомогою електричної батареєю. Через кілька годин, відключивши батарею, можна було знімати з акумулятора досить сильний струм, який зберігав протягом певного часу своє постійне значення.
Суттєвим недоліком акумулятора Планте була його невеличка ємність - він просто дуже швидко розряджався. Невдовзі Планте зауважив, що ємність можна збільшити спеціальної підготовкою поверхні свинцевих пластин, що їх наскільки можна більш пористими. Для цього, Планте розряджав заряджений акумулятор, та був знову пропускав нього струм, але у протилежному напрямі. Цей процес відбувається формовки пластин повторювався багаторазово приблизно протягом 500 годині і мав на меті збільшити обох пластинах шар окису свинцю.
До того часу, доки була винайдено динамо-машина, акумулятори представляли для електротехніків мало інтересу, але з'явилася можливість легко і швидко заряджати з допомогою генератора, акумулятори отримали щонайширший поширення.
У 1882 року Камілл Фор значно удосконалив техніку виготовлення акумуляторних пластин. У акумуляторі Фора формування пластин відбувалося набагато швидше. Суть вдосконалення Фора в тому, що він придумав покривати кожну пластину суриком або іншими окислом свинцю. При заряжении шар цієї речовини одній із пластин перетворювалася на перекис, тоді як у інший пластині внаслідок реакції виходила низький рівень окисла. Під час цих процесів обох пластинах утворювався шар окислів з пористим будовою, що викликало скупченню що виділяються газів на електродах.
На початку ХХ століття удосконаленням акумулятора зайнявся Томас Едісон, який хотів зробити його пристосованим потреб транспорту. У результаті створено залізно-нікелеві акумулятори з електролітом як їдкого калію, т.зв. лужні акумулятори. У 1903 року починається виробництво нових портативних акумуляторів, які отримали стала вельми поширеною у сфері транспорту, на електростанціях й у невеликих судах.
Спочатку корпусу акумуляторів були дерев'яними, потім эбонитовыми. Аккумуляторные батареї формувалися з кількох елементів, кожен із яких робоче напруга близько 2,2 вольт. Для шестивольтовых акумуляторів щодо одного корпусі послідовно з'єднувалися три елемента, для 12-вольтовых - шість, для 24-вольтовых - дванадцять.
Для легкових авто у 6-вольтовая электросистема була загальноприйнятої півстоліття, і лише у 50-і роки стався масовий перехід на 12 вольт. Эбонитовые корпусу батарей із назовні чи залитими мастикою перемичками між елементами поступово поступилися місцем легшим і міцним полипропиленовым. Піонером при застосуванні синтетичних матеріалів для корпусів акумуляторів виступила 1941 року австрійська фірма Baren, а поліпропілен початку використовувати американська фірма Johnson Controls у середині 60-х. У конструкції свинцово-кислотных акумуляторів відбулися й інші зміни, вплинули з їхньої параметри і термін їхньої служби
Розділ 1
ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ АКУМУЛЯТОРІВ
1.1 Історія створення перших акумуляторів
Слово «акумулятор» із латинської мови перекладається як «збирач». Це значення дуже точно характеризує суть акумулятора, адже він являє собою пристрій, який дозволяє накопичувати енергію для її подальшого використання. Поява акумулятора – дуже важлива віха у розвитку електротехніки.
Перші досліди, які показали можливість акумулювати, тобто накопичувати електричну енергію, були зроблені незабаром після відкриття італійським вченим Вольтом явищ гальванічного елемента.
У 1801 році французький фізик Готеро, пропускаючи через воду за допомогою платинових електродів струм, виявив, що після того як струм через воду перерваний, можна, з'єднавши між собою електроди, отримати короткочасний електричний струм.
Вчений Ріттер проробляв потім цей самий дослід, використовуючи замість платинових електродів електроди із золота, срібла, міді і т. д. і відокремлюючи їх один від одного кусками сукна, просоченими розчинами солей. Він отримав перший вторинний, тобто здатний віддавати накопичену в ньому електричну енергію, елемент.
Через півстоліття після Ріттера подібні досліди проводив військовий лікар із Німеччини Вільгельм Зінстеден. Він використовував свинцеві електроди і опускав їх у сірчану кислоту. Пропустивши через ці пластини струм, Зінстеден помітив, що струм зберігався до того часу, поки двоокис свинцю повністю не розчинився у кислоті.
На жаль, на цьому етапі вчені займалися вивченням даного явища, застосовуючи різноманітні досліди, але не роблячи ніяких практичних висновків. А тим часом до створення акумулятора були вже близькі.
Перші спроби створити теорію такого елемента були зроблені Вольтом, Маріаніні та Бекерелом, які стверджували, що дія акумулятора залежить від розкладання електричним струмом розчинів солей на кислоту або луг і що ці останні потім, з'єднуючись, дають знову електричний струм.
Ця теорія була спростована у 1926 році дослідами Деряріва, який перший застосував в акумуляторі підкислену воду.
Підкислена вода при проходженні струму розкладається на кисень і водень, і цьому розкладанню елемент і зобов'язаний своєю подальшою дією. Це положення блискуче довів Грове, побудувавши свій знаменитий газовий акумулятор, що складається з пластин, опущених у підкислену воду і оточених у верхній частині: одна – воднем , інша – киснем. Проте акумулятор у такому вигляді був дуже непрактичний, оскільки для накопичення великих кількостей електрики потрібно зберігати дуже велику кількість газів, які займали великий обсяг.
Велике практичне вдосконалення у розвитку акумуляторів було внесене у 1859 році Гастоном Планте, який у результаті великої кількості дослідів віднайшов такий тип акумулятора, який складається із свинцевих пластин із великою поверхнею, які при зарядженні струмом виділяють кисень і рідину, покриваються окисом свинцю та віддають електричний струм.
Планте брав дві смуги з листового свинцю, прокладав між ними смуги сукна і гортав смуги навколо круглої палиці. Утворений згорток він стягував гумовими кільцями і ставив у посудину з підкисленою водою.
При багаторазовому заряджанні і розряджанні такого акумулятора на поверхні пластин утворювався активний діючий шар, який брав участь у процесі та надавав елементу велику ємність.
Рисунок 1.1 – Фото Гастона Планте
Однак необхідність дуже великого числа зарядів і розрядів акумулятора Планте для надання йому деякої ємності дуже збільшувало вартість акумулятора і ускладнювало його вироблення.
Рисунок 1.2 – Акумулятор Планте
Подальшим удосконаленням, який надав акумулято-ру його сучасного вигляду, було застосування у 1880 році Каміллом Фором решітчастих свинцевих пластин, осередки решіток яких були набиті спеціально приготовленою заздалегідь масою. Цей процес дуже спростив і здешевив виготовлення акумуляторів, звівши формування акумулятора до нетривалого процесу.
Рисунок 1.3 – Акумулятор Камілла Форома
Подальші удосконалення в історії свинцевих акумуляторів відбувалися шляхом поліпшення застосованого Фором способу заповнення та формування решітчастих пластин, не вносячи різких змін у конструкцію акумулятора. Паралельно з розвитком свинцевих акумуляторів, що мають низку недоліків, як, наприклад, велику вагу на одиницю ємності, неможливість збереження без псування в розрядженому стані і т. д., розроблялися можливості застосування для виготовлення акумуляторів інших металів, крім свинцю.
Найпростішим із цих акумуляторів є елемент Лаланда, але й він має ряд недоліків. При пропусканні через елемент Лаланда струму в зворотному нормальному напрямку відновлена мідь перетворюється на окис міді, рідина відновлює свої властивості, а на цинковому електроді осідає цинк у вигляді пухкої маси або порошку. Остання обставина і заважає застосуванню елемента Лаланда як акумулятора, тому що цинк, який осів на електроді, тримається ненадійно, легко відділяється від нього і не дає гарного контакту. Великою перевагою цього елемента є його незначна вага на одиницю ємності порівняно зі свинцевим акумулятором.
