П.4 восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов

(по данным фирмы "Ультракуст", Германия)

Аккумулятор (или батарея) состоит из нескольких элементов, соединенных последовательно.

Если элемент заряжен, "никелевый" электрод преобразуется из одной гидроокиси никеля в другую. Обе нерастворимы.

Элементы так сконструированы, что при перезарядке истощается сначала никелевая сторона.

Ионы кислорода переходят на никелевую сторону, но уже не могут окислять материал. Поэтому они образуют молекулы кислорода, которые растворяются в электролите и диффундируют в элементах.

Через некоторое время они достигают кадмия и начинают окислять его. При перезаряде ток через элемент переносится в результате циркуляции кислорода, который переходит в форме отрицательных ионов в одну сторону и в качестве нейтральных молекул в другом направлении.

При растворении молекулярного кислорода в электролите давление в элементе повышается.

Один заряженный элемент может отдавать потребителю в течение определенного времени определенный ток.

Максимальный заряд Q_макс указывается на элементах.

Например, на таблеточных элементах диаметром 24 мм указано "225 мА/ч". Назовем ток, который можно брать от полностью заряженного элемента в течение 10 ч, I₁₀:

п.4 восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов - student2.ru .

Например, для ячейки 225 мА/ч I₁₀ = 22,5 мА.

Обычно изготовитель делает газоплотные никель-кадмиевые элементы так, что они выдерживают повышение давления, которое возникает при перезаряде током I₁₀. В этом состоянии напряжение элемента составляет 1,3 В.

Этот факт можно использовать в зарядном приборе для ограничения или отключения зарядного тока.

Если все же зарядный ток в состоянии перезаряда превышает критическое значение, то давление растет так сильно, что кислород вырывается наружу.

Иногда элемент взрывается, иногда трескается, в итоге элемент повреждается.

ГЛУБОКИЙ РАЗРЯД:

Обычно при сильном разряде сначала образуется водород у "никелевой" стороны. Этот водород не может соединяться в газообразной форме. Он представляет собой потери электролита.

Некоторые изготовители дополняют никелевый электрод небольшим количеством гидроокиси кадмия. Когда такой элемент разряжен, то через остальные элементы батареи с большим зарядом продолжает протекать ток в сторону разряда, сначала разрушается гидроокись кадмия на никелевом электроде.

Только когда он заканчивается, образуется водород с соответствующим ущербом.

СТАРЕНИЕ:

Если никель-кадмиевая батарея работает с вышеописанными защитными мерами, некоторые элементы преждевременно выходят из строя. Вероятная причина заключается в том, что кадмий (как и цинк) имеет шестиугольную (не кубическую) кристаллическую решетку.

Поэтому образуется не плоская поверхность, а кристаллические "усы" (волосообразные или гроздеобразные кристаллики). Ионы кадмия имеют определенную растворимость в щелочном электролите. Электролит немного растворяет кадмиевый электрод.

Ионы кадмия передвигаются в электролите, снова оседают в других местах электрода и при этом формируют усы.

Это также происходит в тех случаях, когда элементы длительно не используются. Усы растут так быстро, что достигают соседнего электрода и вызывают короткое замыкание (КЗ). Ток КЗ вызывает падение напряжения по длине волосяного кристалла. Когда падение напряжения достигает нескольких десятков мВ, рост прекращается.

В результате каждый ус создает постоянный, очень небольшой ток повреждения. Если элемент все же разряжен, рост начинается снова, пока не возникает мощное КЗ. Нормально усы растут, если элемент заряжается.

На первой стадии "кадмиевой болезни" элемент ведет себя полностью нормально до половины своего заряда.

Затем усы перемыкают электролит и шунтируют ток, поэтому элемент не может дальше заряжаться.

Через полное время заряда батарея включается в работу, но "больные" элементы очень быстро разряжаются. Обычно говорят: "Он потерял емкость". Только позднее становится ясно, что, очевидно, невозможно вообще его зарядить. Только тогда говорят: "КЗ в элементе".

"ЛЕЧЕНИЕ":

Процесс восстановления никель-кадмиевых элементов описан К.С. Джонсоном в журнале "Беспроволочный мир" № 1494 и заключается в следующем:

1. Каждый элемент проверяют омметром. Если элемент имеет очень высокое сопротивление, то он не подлежит восстановлению.

2. Через элемент пропускают ток I₁₀ и с помощью вольтметра измеряют на нем напряжение. Элемент, который не держит полностью напряжение, разряжается медной (диаметр 2 мм) проволокой длиной 1 м, до полной его разрядки.

3. Затем на элемент подают импульсы тока величиной 100 · I₁₀ длительностью 5 с и паузами 15 с. Назначение импульсов - расплавить "усы", вызывающие КЗ, и разрушить кристаллическую структуру с тем, чтобы привести к отложению кадмия на кадмиевом электроде.

В качестве источника тока 100 · I₁₀ можно использовать автомобильный аккумулятор с лампой в качестве ограничительного резистора.

4. Измеряют напряжение на элементе после первого импульса тока. Зачастую оно может быть очень небольшим. После нескольких импульсов тока повторно измеряют напряжение, которое должно повыситься (обычно до 1,25 В). Проводят дальнейшую обработку элемента импульсами тока (до 20 импульсов).

5. Элемент импульсами разряжается через медную проволоку. При этом разрядный ток должен окислить кадмий в оставшихся "усах".

6. Вновь заряжают элемент импульсами.

7. Заряжают элемент в течение 10 ч током I₁₀. Далее измеряют напряжение U₁ на элементе, не обрывая тока заряда I₁₀, затем разряжают элемент в течение 30 с через медную проволоку и через 1 мин измеряют напряжение U₂.

Если напряжение U₂ значительно ниже U₁, то можно считать, что элемент был полностью заряжен. Повторяют режим зарядки элемента током I₁₀.

8. Элементы, в которых было КЗ, необходимо заряжать током I₁₀ не менее 24 ч. В этом случае растворенный кислород переходит от никеля к "усам" и окисляет их. Ионы Cd электрическим полем переносятся к кадмиевому электроду.

Список использованной литературы

1. Нормы испытания электрооборудования.- М.: 1998.

2. ОСТ 16.0.800.343-76. Турбогенераторы. Испытание сердечника статора.

3. Информационное письмо № 1-90. Об испытании стали статора генератора.- М.: СПО Союзтехэнерго, 1990.

4. Методические указания по проведению испытаний на нагревание генераторов: МУ-34-70-069-84. В кн.: О введении в действие "Методических указаний по проведению испытаний на нагревание генераторов": Решение № Э-7/84.- М.: СПО Союзтехэнерго, 1984.

5. Типовая инструкция по эксплуатации узла контактных колец и щеточного аппарата турбогенераторов мощностью 165 МВт и выше: ТИ 34-70-024-84. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1984.

6. Алексеенко Г.В., Ашрятов А.К., Фрид E.С. Испытания высоковольтных и мощных трансформаторов и автотрансформаторов. - М.: ГЭИ, 1962.

7. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-95.- М.: СПО ОРГРЭС, 1996.

8. Рекомендации по проведению тепловых испытаний силовых масляных трансформаторов (и автотрансформаторов) на месте их установки. - М.: Энергия, 1972.

9. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов (временные): РД 34.46.302-89.- М.: СПО Союзтехэнерго, 1989.

10. Анализ повреждений силовых трансформаторов за 1989-1991 годы. - М.: СПО ОРГРЭС, 1993.

11. Порудоминский В.В. Трансформаторы с переключением под нагрузкой. - М.: Энергия, 1965.

12. ГОСТ 8024-90. Аппараты и электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний.

13. Анализ причин технологических нарушений в работе электроустановок: Вып. 1/93.- М.: СПО ОРГРЭС, 1994.

14. Бойченко В.И., Дзекцер Н.Н. Контактные соединения токоведущих шин. - М.: Энергия, 1978.

15. Анализ причин технологических нарушений в работе электроустановок за 1993 год.- М.: СПО ОРГРЭС, 1995.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2 ПОГРЕШНОСТИ ПРИ ИНФРАКРАСНОМ КОНТРОЛЕ

3 МЕТОДИКА ИК-ДИАГНОСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Генераторы

Силовые трансформаторы

Масляные и воздушные выключатели

Разъединители и отделители

Маслонаполненные трансформаторы тока