Acumulatori cu plumb

In comparaţie cu elementele galvanice, acumulatorii au următoarele avantaje. Tensiunea lor este mai constantă şi pot da curenţi de descărcare mai mari. Durata de funcţionare a acumulatorilor este mult mai lungă decît a elementelor galvanice. Dacă acumulatorii sînt îngrijiţi cu atenţie, ei pot funcţiona bine cîţiva ani.

Acumulatorii au un mare desavantaj prin faptul că trebuie încărcaţi periodic de la o sursă de curent continuu relativ puternică. De aceea, pentru alimentarea aparatelor de radio, acumulatorii se folosesc numai cînd există posibilităţi de încărcare.

Cel mai simplu acumulator cu plumb se compune din două plăci de plumb introduse într-o soluţie de acid sulfuric. In această stare acumulatorul nu dă nicio diferenţă de potenţial. Pentru ca în acumulator să ia naştere oNf. e. m. el trebue încărcat, adică prin acumulator trebuie făcut să treacă un curent continuu dela o sursă oarecare. In timpul încărcării, în acumulator se produce descompunerea chimică a acidului sulfuric, la catod (pol negativ) se degajă hidrogen, iar la anod (pol pozitiv) – oxigen. Oxigenul oxidează suprafaţa plăcii anodice şi din această cauză placa anodică se acoperă cu un strat cenuşiu de peroxid de plumb; placa catodică rămîne însă neatacată.

Astfel, se obţine un element cu două plăci diferite cufundate în soluţia de acid. Deconectînd acumulatorul dela sursa de încărcare se va constata că el are o f.e.m. şi conectîndu-l la o rezistenţă exterioară, dă curent.

In timpul descărcării acumulatorului, sensul curentului este opus sensului curentului de încărcare. Deaceea, procesele chimice în timpul descărcării se petrec în ordine inversă: pe placa pozitivă se degajă hidrogen, iar pe placa negativă – oxigen. Datorită acestui fapt, după un timp oarecare ambele plăci devin la fel în ceeace priveşte compoziţia chimică, âdică acoperite cu oxizi de plumb, şi atunci f.e.m. scade pînă la zero. Reîncărcînd acumulatorul la o sursă , acesta va da din nou curent un timp anumit, apoi iar se va descărca.

In timpul încărcării se pare că acumulatorul înmagazinează energia electrică, iar în timpul descărcării o cedează. însuşi cuvîntul „acumulator” vine de la cuvîntul a acumula. Energia electrică se acumulează nu direct în acumulator, ci prin crearea de noi substanţe chimice care se formează în timpul încărcării. Energia curentului de încărcare se consumă pentru crearea noilor substanţe, iar la descărcare aceste substanţe se descompun şi redau aproape în întregime energia cheltuită pentru formarea lor. In mod normal, un acumulator dă aproximativ 75% din energia căpătată în timpul încărcării.

Acumulatorul de plumb are o f.e.m. de 2V. Tensiunea de lucru poate fi socotită egală cu f.e.m. La sfîrşitul încărcării f.e.m. a acumulatorului se măreşte pînă la 2,7V însă la descărcare chiar de la început coboară repede pînă la 2V, iar apoi se menţine aproape constantă pînă la sfîrşitul descărcării. Numai la sfîrşitul descărcării f.e.m. scade destul de repede pînă la 1,8V. Nu este îngăduit să se descarce acumulatorul sub această valoare a tensiunii.

Acumulatorul compus din două plăci de plumb nu este destul de util în practică. El are o capacitate prea mică şi deci poate da curent un timp foarte scurt, întrucît grosimea stratului de peroxid de plumb care se
obţine în timpul încărcării, este foarte mic.

Plăcile acumulatorilor moderni nu se fabrică masive, ci în formă de grătare (fig. 66) şi se umplu cu o masă activă compusă din oxid de plumb. Plăcile de acest fel măresc capacitatea acumulatorului. In afară de aceasta, pentru mărirea capacităţii se pun în acumulator nu două plăci, ci mai multe (de exemplu 5, 7 sau 9) numărul plăcilor negative fiind de obicei mai mare cu unul faţă de cele pozitive. Fiecare placă pozitivă este aşezată între două plăci negative (fig. 67), Datorită acestui fapt, suprafaţa tuturor plăcilor este folosiă pe ambele părţi; numai cele două plăci extreme nu participă cu ambele suprafeţe la funţionarea acumulatorului. Pentru a se produce scurtcircuitarea plăcilor, între ele sunt prevăzute garnituri izolatoare. Plăcile negative sunt deobicei de culoare cenuşie,, iar cele pozitive, de culoare roşiatică-cafenie.

Electrolitul se prepară din acid sulfuric chimic pur şi apă distilată sau apă din zăpadă. Un electrolit impurificat preparat dintr-un acid sau apă care conţin corpuri străine, poate defecta acumulatorul.

Electrolitul trebuie să aibă o densitate bine determinată, aproximativ egală cu 1,2. -Aceasta se măsoară cu ajutorul areometrului, care este făcut dintr-un tub de sticlă sudat; în partea inferioară a acestui tub este o greutate, iar mai sus este fixată o scală de hîrtie cu diviziuni care corespund diferitelor densităţi. Cu cît densitatea soluţiei este mai mică, cu atît areometrul coboară, mai jos în soluţie, plutind în poziţie verticală. Densitatea se citeşte după nivelul soluţiei.

La prepararea electrolitului, acidul va fi turnat în apă în formă de jet subţire, amestecînd mereu soluţia, cu ajutorul unei baghete curate de sticlă. Este interzis să se toarne apa în acid, căci’în acest caz soluţia se încălzeşte foarte mult şi, chiar începe să clocotească împroşcînd stropi de acid care provoacă arsuri şi distruge îmbrăcămintea. In timpul cînd se lucrează cu acid, trebuie avut la îndemîna o soluţie a unei baze oarecare, de exemplu, o soluţie de sodă. Dacă stropii de acid au nimerit pe corp sau pe îmbrăcăminte, trebuie udat imediat cu această soluţie locul unde a pătruns acidul şi în felul acesta acidul este neutralizat.
Electrolitul trebuie turnat în acumulator în aşa fel, încît nivelul electrolitului să fie ceva mai sus decît plăcile. Uneori, acumulatorul este acoperit deasupra cu un strat de răşină în care sînt prevăzute orificii pentru turnarea electrolitului. Orificiile sînt astupate cu dopuri de cauciuc în care există orificii mici pentru ieşirea gazelor.

Vasele acumulatorilor se confecţionează din ebonită sau mase plastice. Pentru a ieri acumulatorii de deteriorări, aceştia sînt aşezaţi de obicei în cutii de lemn, care în prealabil trebuie să fie vopsite cu un lac de asfalt sau alt lac, care apără lemnul împotriva acţiunii acidului sulfuric. Bornele dela polii negativi şi pozitivi sînt legate cu ajutorul unor sîrme groase de plumb la bornele fixate pe cutie. Unele tipuri de acumumulatori se confecţionează în formă de blocuri din masă plastică, fără cutii de lemn (fig.68 ).

Incărcarea acumulatorului se face la curent continuu. Polul pozitiv al acumulatorului, este conectat în timpul încărcării la polul pozitiv al sursei de încărcare, iar polul negativ, la polul negativ. Tensiunea sursei de încărcare trebuie să fie ceva mai mare decît f.e.m. a acumulatorului. Tensiunea excedentară este absorbită în reostat (adică în rezistenţa adiţională), care este conectată la unul din conductorii care pleacă spre acumulator. Pentru a controla valoarea curentului, se conectează un ampermetru. Cu-rentul de încărcare nu trebuie să depăşească 1/10 din capacitatea acumulatorului (în Ah). De exemplu, curentul de încărcare maxim pentru un acumulator cu o capacitate de 40 Ah este de 4 A. La un asemenea curent încărcarea normală a acumulatorului durează deobicei 12 ore. Dacă încărcarea se face cu un curent mai mic, ceeace este admisibil şi chiar necesar, durata încărcării se măreşte corespunzător. Cînd se încarcă un acumulator nou care nu a mai funcţionat, încărcarea durează mai mult ; încărcarea trebuie repetată de cîteva ori, alternînd încărcările cu descărcări în intervalele dintre încărcări. Regulele de încărcare sînt prevăzute în instrucţiunile anexate la acumulatori.

La un acumulator complect descărcat, la începutul încărcării, f.e.m. este de 1,8V, iar la sfîrşitul încărcării ea se ridică, după cum ştim, pînă la 2,7V. La sfîrşitul încărcării se degajă bule de gaz în electrolit, care face impresia că „fierbe”. Dacă există un volt-metru, sfîrşitul încărcării poate fi constatat prin creşterea f.e.m. a acumulatorului pînă la 2,7V. Deobicei, acumulatorul este lăsat „să fiarbă” timp de 1-2 ore, după care se consideră că încărcarea este terminată.

Trebuie ţinut seama că din acumulator se degajă hidrogen şi oxigen al căror amestec este un gaz exploziv care explodează foarte uşor la scînteie şi la flacără. Deaceea, este interzis să se apropie obiecte aprinse de acumulatori. In timpul descărcării acumulatorilor trebue respectate următoarele reguli. Curentul de descărcare maxim nu trebuie să depăşească 1/10 din capacitatea acumulatorului. Trebuie evitată scurtcircuitarea acumulatorului care este şi mai periculoasă decît la elementele galvanice. In caz de scurtcircuitare apare un curent foarte mare care defectează acumulatorii astfel: plăcile se scorojesc, desprinzîndu-se de pe ele masa activă care poate scurtcircuita plăcile. Bineînţeles că este interzis să se încerce acumulatorul „la scînteie”, legînd în scurtcircuit polii lui.

Dacă în timpul descărcării f.e.m. a scăzut pînă la 1,8 V cel mult, acumulatorul va trebui să fie trimis în termen de 24 ore la încărcare, deoarece în caz contrar, plăcile acumulatorului se vor acoperi cu un strat alb de sulfat de plumb. Acest strat diminuează mult capacitatea acumulatorului. Stratul de sulfat se îndepărtează foarte greu de pe plăci.

Acumulatorul se descarcă cu timpul, chiar şi atunci cînd nu este în stare de funcţiune. Această autodescărcare se măreşte, dacă în electrolit şi în plăci există impurităţi dăunătoare. Acumulatorul se poate descărca, dacă izolaţia între borne nu este bună, dacă, de exemplu, bornele lui sunt fixate pe lemn impregnat cu acid, sau dacă stratul de smoală este acoperit cu acid. Este nevoie ca vasele să fie bine şterse şi izolaţia dintre borne să fie în bună stare. O autodescărcare rapidă se mai întîmplă şi în caz de scurtcircuitare între plăcile acumulatorului. Pentru a evita autodeseărcarea complectă a acumulatorului este necesar ca acumulatorul să fie încărcat odată pe lună, chiar dacă el nu s-a descărcat complect sau nu a funcţionat. In general, nu se recomandă ca un acumulator încărcat să fie folosit timp îndelungat. Acumulatorul trebuie descărcat, să se elimine acidul din el şi să fie spălat bine cu apă.

Cînd nivelul electrolitului scade din cauza evaporării, se va adăuga apă distilată şi nu acid. Toate bornele de plumb care ies din plăci trebuie unse cu vaselină, îndepărtînd în prealabil oxidările de pe ele. Acumulatorii trebuie feriţi de murdărie şi de pătrunderea prafului. Deasemenea, acumulatorii de plumb trebuie feriţi de trepidaţii puternice şi de lovituri. In timpul încărcării, din acumulatori se degajă vapori dăunători respiraţiei. Deaceea, acumulatorii v.or fi încărcaţi în încăperi speciale. Vom da în cele de mai jos o enumerare pe scurt a tipurilor de acumulatori cu acid, fabricaţi în industrie, pentru alimentarea aparatelor de radio.

Bateriile de acumulatori pentru încălzire se fabricau cu o capacitate de 40, 60 şi 80 Ah, cu o tensiune de 2 sau 4 V, adică se-compuneau din 1 sau 2 elemente. Aceşti acumulatori au notarea convenţională „PH”, ceeace înseamnă în limba rusă („Radionacalnie”) că servesc pentru încălzirea tuburilor de radio.Dacă o baterie se compune din 2 elemente, înaintea notării convenţionale, figurează cifra 2. Litera II1) care figurează după litera H, ne arată că vasele sunt confecţionate din masă plastică. La sfîrşitul notării se arată capacitatea în amperi-ore. Se fabrică şi un nou acumulator de tip 3 HC—110 cu o tensiune de 6 V şi o capacitate de 110 Ah ; acesta este aşezat într-un yas din masă plastică şi serveşte pentru încălzirea tuburilor de radio.

Bateriile de acumulatori anodice care se fabricau, aveau în notările lor literele mari PA sau PA/lAH, ce înseamnă „radioanodice”. înaintea acestor litere se indică numărul elementelor: 10, pentru baterii cu o tensiune de 20 V sau 40, pentru baterii cu o tensiune de 80 V. Capacitatea este arătată prin numărul care figurează la sfîrşitul notării. In ultimul timp aceşti acumulatori se fabricau cu vase de ebonită. Bateriile cu o tensiune de 80 V aveau o capacitate de 3 Ah, iar bateriile cu o tensiune de 20 V aveau o capacitate de 5, 10 şi 30 Ah. Bateriile de acumulatori anodice au un curent de descărcare maxim, reprezentînd deobicei 1/20 sau 1/30 din capacitate. In prezent, în locul acestora se fabrică acumulatori noi, mai perfecţionaţi, în vase de ebonită sau din mase plastice, de tip AC, de 20 V, avînd o capacitate de 12 sau 20 Ah. De la aceşti acumulatori se poate obţine un curent de descărcare mare (pînă la 1/10 din capacitate).