М. Боголепов
Зарядка аккумуляторов сама по себе большого труда не составляет, особенно если имеются вполне налаженные приспособления для этой цели, но все же она требует значительного навыка и внимания и при малейшей неосторожности или ошибке может повести к порче аккумуляторов, иногда весьма трудно исправимой.
Такие случаи особенно возможны при отсутствии каких-либо измертельных приборов, когда зарядку приходится производить в лучших случаях на основании некоторых теоретических и практических данных, в худших же — попросту на-глаз.
Как было уже не раз говорено, зарядка аккумуляторов возможна исключительно при токе постоянного напряжения. При этом, по время зарядки, пластины аккумулятора, соединенные с плюсом источника питания, покрываются перекисью свинца, которая и служит причиной образования в аккумуляторе уже самостоятельной электродвижущей силы, направленной навстречу зарядному току.
На этом основании пластины аккумулятора, соединенные при зарядке с положительным полюсом источника тока, будут составлять положительный полюс аккумулятора (плюс), соединенные же с отрицательным — отрицательный полюс (минус) и, следовательно, если полярность аккумулятора отмечена, его плюс при зарядке всегда следует присоединять к плюсу источника тока, минус же — к минусу.
Зарядка аккумулятора непосредственно от переменного тока совершенно невозможна и в этом случае необходимо уже прибегать к помощи выпрямителей, которые заставляют отдельные полуволны переменного тока протекать уже в одном определенном направлении.
С момента включения аккумулятора в зарядную цепь в нем возникает обратная электродвижущая сила, стремящаяся уменьшить зарядный ток, причем напряжение аккумулятора постепенно возрастет, и если напряжение аккумулятора возрастет до напряжения зарядного тока, то прохождение последнего, а следовательно, и самая зарядка прекратятся.
Напряжение аккумулятора при зарядке возрастает в таком порядке: в течение короткого срока оно возрастает до 2,1—2,2 вольт, затем почти во все время зарядки оно медленно повышается до 2,4 вольт и к моменту полной зарядки делает скачок, возрастая до 2,7 вольт.
Дальнейшего повышения напряжения уже не происходит, сколько бы ни продолжалась зарядка.
Поэтому для полной зарядки аккумулятора необходимо, чтобы зарядный ток имел напряжение, несколько превышающее максимальное напряжение аккумулятора или аккумуляторной батареи.
Например, если батарея состоит из 40 аккумуляторов, то к концу зарядки напряжение такой батареи достигнет 40 × 2,7 = 108 вольт и, следовательно, необходимо, чтобы источник тока имел (к концу зарядки) напряжение не менее 110 вольт. При меньшем напряжении батарея полностью не зарядится никогда.
Продолжительность зарядки аккумулятора той или иной емкости зависит от силы зарядного тока. Последняя же, во избежание порчи пластин, в среднем не должна превышать одной десятой емкости аккумулятора.
Таким образом, если аккумулятор имеет емкость, например, 40 ампер-часов, то зарядный ток можно допустить не свыше 4 ампер, при этом полная зарядка произойдет в течение 12—15 часов.
Новые аккумуляторы при зарядке в первый раз следует заряжать более слабым током, но в течение более продолжительного времени.
Для регулировки силы тока в зарядную цепь во всех случаях должен быть введен реостат с переменным сопротивлением.
Последний, как обычно, может быть сделан из никелиновой, реотановой или другой проволоки большого удельного сопротивления. Но на практике, особенно при небольшой силе зарядного тока и при отсутствии амперметра, в качестве реостата удобнее применять обычные осветительные лампы.
Окончание зарядки аккумулятора узнается по обильному выделению газов из электролита, благодаря чему последний начинает как бы «кипеть». Однако кипение может появиться и в самом начале зарядки, что укажет на слишком сильный зарядный ток. Последний в этом случае необходимо ослабить при помощи реостата.
Для зарядки от сети постоянного тока аккумулятор непосредственно включается в сеть при посредстве обычной штепсельной розетки и вилки, при этом последовательно с ним в зарядную цепь включается реостат.
На рис. 1 указана простейшая схема включения аккумулятора при наличии проволочного реостата.
На случай короткого замыкания проводов, хотя бы в один из проводов у самой штепсельной вилки следует включить легкоплавкий предохранитель, но еще лучше такие предохранители поставить в оба проводника.
Если налицо имеется амперметр, то его также следует включить последовательно в сеть, как указано на рис. 2.
При отсутствии амперметра, регулировку тока приходится производить на основании расчетов, определяя силу тока в зависимости от напряжения сети и величины введенных сопротивлений по обычной формуле Ома I = E : R, где I — сила тока в амперах, E — рабочее напряжение (т. е. разность напряжений сети и аккумулятора) в вольтах и R — сопротивление всей цепи в омах.
Разность напряжений подсчитать нетрудно, зная напряжение в сети и принимая среднее напряжение в аккумуляторах примерно в 2,1—2,2 вольта на элемент, что же касается сопротивления всей цепи, то в ней приходится принимать во внимание лишь сопротивление реостата, которое должно быть известно, сопротивление же аккумуляторов сравнительно невелико и на него можно прибавить на-глаз процентов 10—20.
При пользовании проволочными реостатами необходимо следить, чтобы для проволоки данной толщины сила тока не была бы слишком велика, иначе проволока будет слишком сильно нагреваться.
Приводимая таблица I дает сопротивление в омах одного метра никелиновой проволоки того или иного диаметра и допустимые нагрузки током в амперах.
| Диаметр про- волоки в мм |
Сопротивле- ние 1 метра в омах: |
Допустимая нагрузка в амперах: |
| 0,1 | 55,13 | 0,5 |
| 0,15 | 24,23 | 0,7 |
| 0,2 | 13,69 | 1,0 |
| 0,25 | 8,77 | 1,2 |
| 0,3 | 6,08 | 1,0 |
| 0,35 | 4,22 | 1,9 |
| 0,4 | 3,42 | 2,2 |
| 0,45 | 2,70 | 2,6 |
| 0,5 | 2,19 | 3,0 |
| 0,6 | 1,52 | 3,5 |
| 0,7 | 1,12 | 4,0 |
| 0,8 | 0,86 | 4,5 |
| 0,9 | 0,68 | 5,2 |
| 1 | 0,55 | 6,0 |
Расчет реостата производится так: допустим, наш аккумулятор накала имеет емкость 40 ампер часов и, следовательно, зарядный ток может быть допущен силою до 4 ампер.
Определить общее потребное сопротивление, которое необходимо ввести для получения тока силою 4 ампера, не представляет большого труда по той же формуле Ома R = E : I (сопротивление равно напряжению, деленному на силу тока).
Если напряжение в сети 220 вольт, то потребное сопротивление будет:
никелиновую проволоку указанного диаметра, т. е. 0,7 мм, нужно взять в количестве 55 : 1,12 = 50 метров.
При зарядке анодной, т. е. высоковольтной аккумуляторной батареи, следует принять во внимание обратную электродвижущую силу батареи, принимая при расчете рабочее напряжение, равное разности напряжений сети и аккумулятора.
Вместо проволочного реостата бывает удобнее применять обычные электрические лампы. Зная их сопротивление, нетрудно подсчитать проходящий через них ток и подобрать подходящие лампы для получения определенной силы тока.
Но так как даже при большой силе света ламп проходящий через них ток сравнительно мал и, кроме того, силу тока во время зарядки приходится регулировать, то для устройства лампового реостата обычно берется несколько ламп, соединяемых параллельно, в этом случае общий ток в цепи равен сумме сил токов, протекающих через все лампы в отдельности.
На рис. 3 указана схема зарядной цепи в случае лампового реостата, причем для включения или выключения каждой отдельной лампы у каждой лампы имеется свой выключатель.
Для упрощения, конечно, можно обойтись и без помощи выключателей, вывинчивая лампы из патрона.
В таблицах II и III указаны силы тока и сопротивления ламп как экономических (с металлической нитью), так и угольныхь.
| Яркость ламп |
Сила тока в амперах |
Сопротивлен. в омах |
||
| Угольн. | Эконом. | Угольн. | Эконом. | |
| 10 свеч. | 0,3 | 0,1 | 380 | 1200 |
| 16 » | 0,5 | 0,14 | 230 | 820 |
| 25 » | 0,75 | 0,22 | 150 | 520 |
| 32 » | 1 | 0,28 | 115 | 410 |
| 50 » | 1,5 | 0,44 | 75 | 260 |
| 100 » | 3 | 0,88 | 38 | 130 |
| Яркость ламп |
Сила тока в амперах |
Сопротивлен. в омах |
||
| Угольн. | Эконом. | Угольн. | Эконом. | |
| 10 свеч. | 0,16 | 0,05 | 1370 | 4500 |
| 16 » | 0,25 | 0,08 | 880 | 2900 |
| 25 » | 0,4 | 0,12 | 550 | 1850 |
| 32 » | 0,5 | 0,15 | 440 | 1450 |
| 50 » | 0,8 | 0,23 | 275 | 900 |
| 100 » | 1,6 | 0,47 | 137 | 450 |
Допустим, что, по предыдущему, нам необходимо для зарядки аккумулятора получить ток силою в 4 ампера при напряжении сети в 220 вольт.
На основании таблицы III мы можем для лампового реостата взять 5 ламп с угольной нитью по 50 свечей или, например, 2 лампы по 100 свечей и 1 лампу в 50 свечей и т.д. Но принимая во внимание некоторые потери в сети, как и при проволочном реостате, количество ламп следует увеличить хотя бы на 20—25%, т. е. принять, например, не 5 ламп по 50 свечей, а уже 6 ламп и т. д.
Из таблиц видно, что применение ламп экономических удобно лишь для получения токов небольшой силы.
Данные в таблицах правильны лишь при нормальном напряжении, при зарядке же многовольтных анодных аккумуляторов, вследствие значительного понижения напряжения зарядного тока, благодаря обратному напряжению аккумулятора, количество или мощность ламп приходится уже соответственно (в незначительной степени) увеличивать.