В первой статье при описании устройства элементов типа Лекланше (с нашатырем, и в частности, элементов «мешечных» 1) мною был указан их главный недостаток, заключающийся в том, что при более или менее сильном расходовании тока, напряжение в них довольно быстро падает и, для его восстановления, элементам приходится давать некоторый отдых, после которого напряжение снова возрастает и т. д. Проще говоря, элементы типа Лекланше по своему действию до некоторой степени непостоянны.
Чтобы в значительной мере устранить указанный недостаток, наиболее целесообразным является применение комбинированной батареи, состоящей из элементов мешечного типа и соединенных с ним параллельно простейших аккумуляторов, которые в данном случае будут играть роль как бы регуляторов тока.
Вся суть заключается в том, что, как было сказано ранее, элементы мешечного типа (какой бы они ни были величины) в среднем дают напряжение около 1,25 вольт, каковое во время расхода падает до 1 вольта и ниже, а, следовательно, два элемента, соединенных последовательно, могут дать в среднем около 2,5 вольт, после же некоторого времени действия — 2 вольта и менее. Аккумуляторы же обычно обладают напряжением 1,9—2 вольта и лишь к концу их зарядки напряжение в них повышается до 2,5 вольт и более.
Отсюда уже не трудно понять, что если взять 2 элемента мешечного типа, соединенных последовательно, и к ним присоединить параллельно незаряженный аккумулятор, то ток от элементов устремится через аккумулятор и будет его постепенно заряжать (рис. 1).
Но так как, по мере зарядки, обратная электровозбудительная сила в аккумуляторе будет постепенно возрастать сначала до 2—2,2 вольт, а затем и более, то наступит момент, когда напряжение элементов и аккумулятора сравняются, будут взаимно задерживать друг друга, и, следовательно, дальнейшее заряжение аккумулятора прекратится, но зато уже не будет происходить и расходования энергии элементов.
Однако, мы уже знаем, что во время отдыха элементы как бы набираются силы и напряжение их может возрасти до первоначальной величины, что, конечно, дает перевес над напряжением аккумулятора, а это поведет к тому, что заряжение его возобновится и это, так сказать, дозаряжение будет происходить (конечно, не скачками, а постепенно) до тех пор, пока обратная электровозбудительная сила аккумулятора не возрастет до того максимального напряжения, которое имеют элементы при отсутствии расхода тока, и в последнем случае, дальнейшее заряжение уже прекратится окончательно.
Если теперь от мест соединений элементов с аккумулятором сделать ответвления проводов, как то указано на рис. 2, и при помощи их включить комбинированную батарею в ту или иную замкнутую цепь, то ток одновременно будет итти как от элементов, так и от аккумулятора, и, именно, преимущественно от последнего, так как мы уже знаем, что напряжение в аккумуляторах падает значительно медленнее, нежели в элементах Лекланше.
Но раз расход энергии в элементах будет происходить в значительно меньшем размере, то ясно, что и падение напряжения в них будет происходить в такой же степени значительно медленнее и, в конечном результате, напряжение аккумулятора и элементов будут всегда равны, так как перевеса с той или другой стороны ни в коем случае быть не может.
Таким образом, при указанной комбинированной батарее, общее напряжение и сила разряда все время будут уравниваться за счет энергии, запасенной аккумулятором во время бездействия, а, следовательно, и продолжительность непрерывного действия, без заметного уменьшения напряжения, увеличится во много раз.
Конечно, коль скоро энергия, запасенная аккумулятором, будет израсходована, вследствие чего напряжение его, а равно и всей батареи будет быстро падать, батарее следует дать более или менее продолжительный отдых.
Как мы уже знаем, во время бездействия энергия в элементах будет постепенно восстанавливаться, напряжение начнет повышаться, следовательно, получится перевес над напряжением аккумулятора, а это поведет к тому, что ток снова потечет от элементов к аккумулятору, т.-е. зарядка возобновится и это будет происходить опять-таки до того момента, пока обратная электровозбудительная сила аккумулятора не сравняется с максимальной электровозбудительной силой элементов.
При применении комбинированной батареи, помимо уравнения разрядного тока, получается еще и значительная экономия против применения батареи лишь из одних элементов, так как, даже при значительном истощении элементов, когда они смогут давать ток лишь ничтожной силы, да и то на короткое время, аккумулятор все же будет постепенно запасать эту энергию и, при разряде, может, дать ток уже значительной силы, а, следовательно, элементы будут использованы значительно полнее и перезаряжать их потребуется реже.
Что касается аккумулятора, то он в перезарядке, т.-е. в смене частей или жидкости не нуждается и лишь при испарении жидкости в него следует добавлять чистую воду.
Аккумулятор с простыми свинцовыми пластинами 2) вначале имеет весьма небольшую электрическую емкость и, следовательно, будет запасать лишь небольшое количество энергии, но по мере его формирования, благодаря постоянным зарядам и разрядам при постоянном соединенин его с элементами, емкость с каждым разом будет все повышаться, почему, при устройстве указанной комбинированной батареи, нет уже никакого смысла делать сложные аккумуляторы с решетчатыми или иными пластинами.
Для некоторого же увеличения емкости аккумулятора, зависящей от поверхности его пластин, их можно испещрить при помощи ножа глубокими бороздами и, затем, протравить в крепкой азотной кислоте или хлорной извести, что и будет указано при описании устройства аккумуляторов.
Я указал устройство батареи, состоящей из двух элементов и одного аккумулятора, но так как для накала нитей катодных ламп напряжение требуется около 3,6—3,8 вольт, то для этой цели необходимо взять 4 последовательно соединенных элемента и к ним параллельно присоединить 2 аккумулятора, соединенных также последовательно между собой, как то и указано на рис. 2.
Однако, принимая во внимание постепенное падение напряжения в батарее во время работы, а равно потери напряжения в проводах, в местах соединений и пр., безусловно лучше брать 6 элементов и с ними параллельно соединить 3 аккумулятора. Получающийся же избыток напряжения всегда можно уничтожить при помощи реостата.
Для большей продолжительности службы батареи, во всех случаях элементы желательно делать возможно большей величины, что же касается аккумуляторов, то особенно гнаться за их величиной не следует, иначе может случиться, что благодаря большой емкости они не будут успевать заряжаться в достаточной мере, а следовательно и напряжение их всегда будет несколько пониженное. Приблизительно же можно аккумуляторы брать размерами раза в 2—3 менее размеров элементов, при чем в каждом аккумуляторе можно поместить лишь по одной, как положительной, так и отрицательной пластине; но можно положительную пластину поместить и между двумя отрицательными, благодаря чему электрическая емкость аккумулятора увеличится.
Более подробные сведения, касающиеся устройства аккумуляторов и характера их действия, будут даны в дальнейшем.
1) См. «Радиолюбитель». № 7—8 за 1925 г. (стр. 255.)
2) Для устройства простейшего аккумулятора, берут две свинцовые пластины и помещают их в сосуд, наполненный слабой серной кислотой (1 об'ем кислоты на 5—6 об’емов воды). (стр. 255.)