Инж. Львов А. Г.
Активная масса. Образующиеся на пластинах аккумулятора во время его заряда химические соединения носят название активной массы. Количество этой массы характеризует емкость аккумулятора. Чем больше активной массы на пластинах, тем больше емкость аккумулятора.
Сульфатация пластин. Когда аккумулятор разряжается, серная кислота проникает в активную массу и, соединяясь со свинцом, образует нерастворимую в серной кислоте сернокислую соль свинца, которую не уничтожает нормальный заряд аккумулятора.
Качество активной массы, следовательно, должно понижаться по мере работы аккумулятора, емкость его падает и, наконец, делается очень малой и батарею необходимо заменить новой. Если уход за аккумуляторами плох и меры против возникновения болезней их не принимаются, то сульфатация распространяется весьма быстро и батарея делается неработоспособной через 1—3 года.
Расчет емкости батареи. Приведем теперь схему расчета емкости батареи. Зададимся следующими условиями: громкоговорительная установка принимает радиостанцию им. Коминтерна, в праздничные дни в течение 9 часов, а в будни (6 дней в неделю) — ежедневно в течении 5 часов. Установка имеет 6 ламп типа Р—5.
Так как лампа типа Р—5 потребляет на накал ток в 0,65 ампера, то на все лампы потребуется расход тока в 6 · 0,65 = 3,9 ампера. В течении 9 часов работы в праздничный день от батареи потребуется емкость 3,9 × 9 = 35,1 ампер-часа.
В последующие будничные дни, ежедневно; потребуется емкость в 3,9 × 5 = 19,5 ампер-часов. Выбор подходящей емкости аккумуляторов зависит от имеющихся налицо в каждом отдельном случае условий заряда аккумуляторов. Рассмотрим два случая. Пусть имеются условия, позволящие заряжать аккумуляторы ежедневно.
Тогда по таблицам (см. № 10 журнала Р. В.) наиболее подходящей для нашего случая оказалась бы емкость аккумуляторов в 26 ампер-часов.
Зарядив нашу батарею в ночь с субботы на воскресенье, мы использовали бы ее емкость почти целиком в воскресенье. В понедельник утром пришлось бы вновь заряжать батарею и ее емкости нам хватило бы для работы в понедельник и вторник (36 : 19,5 = ок. 2). Зарядив батарею в среду утром, мы использовали бы ее емкость в среду и четверг и, наконец, зарядив батарею в пятницу утром, мы использовали бы ее емкость в пятницу и субботу. Также и на следующий неделе, и т. д.
Приняв, что для накала нам требуется напряжение около 6 вольт, получим число аккумуляторов, соединенных последовательно в батарею, — 6 : 2 = 3 аккумуляторам.
Если заряд батареи производится от динамо-машины, или осветительной сети постоянного тока напряжением 120 вольт, то приняв, что мы производим заряд нормальной силой тока в 7 ампер (см. № 10 журнала Р. В.), мы должны понизить напряжение зарядного тока на 120 — 6 = 114 вольт (кругло). Это падение напряжения создается зарядным реостатом З. Р., черт. 1. По закону Ома мы имеем: J = E/R, или J · R = Е. Для нашего случая J = 7, Е = 114, откуда 7R = 114 и R — сопротивление зарядного реостата должно быть равным 114/7 = 16,3 ома.
Таким образом в рассмотренном случае, мы при каждом заряде должны будем поглощать в зарядном реостате 114 вольт. Если зарядное напряжение имеется не в 120, а в 240 вольт, то нам придется поглощать в реостате 240 — 6 = 234 вольта (с округлением). Соответственно возрастает и сопротивление зарядного реостата. В обоих случаях неизбежны весьма большие потери в зарядном реостате, проходящий по которому ток в 7 ампер, создавая падение напряжения в 114 в., будет тратиться на нагревание реостата, для целей заряда совершенно бесполезное.
Положим теперь, что мы можем заряжать нашу батарею только один раз в неделю.
Как правило следует здесь отметить, что вообще всякую батарею следует заряжать не реже, чем один раз в две недели, иначе у нее теряется емкость (примерно 1% в сутки) и возникают болезни, о которых будет сказано ниже.
Чтобы заряд батареи хватил на неделю работы, очевидно ее емкость должна быть не меньше 35,1 + 6 · 19,5 = 152,1 ампер-часов.
По таблице (№ 10 журнала) мы видим, что подходящими аккумуляторами будут И4 — емкостью 145 ампер-часов с зарядным током в 36 ампер и нормальным разрядным в 14,5 ампер.
Остановившись на этом типе аккумуляторов, мы опять встречаемся с неизбежной потерей напряжения в зарядном реостате.
Кроме того не всегда можно иметь в распоряжении сравнительно большую силу зарядного тока в 36 ампер, которая требуется аккумуляторами этой емкости.
Приняв же во внимание, что правильная эксплоатация батарей требует, чтобы, как зарядные, так и разрядные токи не были меньше указанных в таблицах, мы видим, что разрядный ток аккумуляторов этой емкости для нас велик: он равен 14,5 ампер, а нам требуется всего лишь 3 ампера.
Следовательно, в целях правильной эксплоатации аккумуляторов, мы должны будем взять меньшую емкость. Для нашего случая по нормальному разрядному току в 3,5 ампера, наиболее будет подходящей емкостью в 36 ампер-часа.
Для получения требуемых 6 вольт напряжения мы берем три аккумулятора этой емкости и соединяем их последовательно, а для получения необходимой емкости в 152 ампер-часа, мы соединяем параллельно 152 : 36 = 4 (с округлением) таких групп, черт. 2. Небольшой недостаток емкости легко покроется экономией тока во время перерывов.
Для образования требуемой батареи нам необходимо 3 × 4 = 12 аккумуляторов емкостью 36 ампер-часов (каждый).
Удовлетворяя нормальному разрядному току, выбранная емкость в 36 ампер-часов позволяет несколько уменьшить потери в зарядном реостате.
Действительно, при заряде, путем переключений, мы можем все группы соединить последовательно, т.-е. получить напряжение в 3 · 2 · 4 = 24 вольта (с округлением) и, следовательно, потерять в реостате 120 — 24 = 96 вольт, а не 114, как при емкости в 145 а/ч., т. к. здесь будет только одна группа из 3-х последов. соедин. аккумуляторов.
Кроме того, в случае порчи одного из элементов группы, или всей группы, (например от короткого замыкания внутри элемента, см. дальше «болезни эл. аккумуляторов») мы можем при емк. в 36 а/ч. выключить соответствующую группу до ремонта неисправного аккумулятора, работая все же на оставшейся хотя и пониженной емкости.
А при наличии одной только батареи большой емкости, порча одного элемента делает подчас невозможной работу по приему вообще, т. к. во-первых, надо выключить всю батарею для удаления неисправного элемента и, во-вторых — оставшееся напряжение может оказаться для накала недостаточным, особенно в середине и конце работы. Правда, при применении батарей меньшей емкости усложняется коммутация, но это искупается указанными преимуществами.
Да и сама коммутация не представляет больших затруднений. На черт. 3 приведена коммутация для рассмотренного нами случая применения 4 батарей, емкостью по 36 ампер-часов.
Рассматривая черт. 3, мы видим, что система из трех двухполюсных перекидных рубильников П1—П2—П3 позволяет соединить группы на разряд (верхнее положение рубильников) и на заряд (нижнее положение рубильников, пунктиром на черт. 3).
В первом случае группы будут соединены параллельно, во втором последовательно.
1) Начало см. №№ 10, за 1926 г. и 1(20). (стр. 80)