Петр Стрелков - Пионер-электротехник

Рис. 5. Схемы соединения источников тока: а — последовательное; б — параллельное.

При последовательном соединении элементов емкость всей батареи будет равна емкости одного элемента. Внутреннее сопротивление батареи при последовательном соединении равно внутреннему сопротивлению одного элемента, умноженному на число элементов. Величина тока при последовательном соединении элементов определяется по формуле:

I = nE/(R+nr).

В этой формуле I — величина тока в цепи, n — число элементов, Е — напряжение одного элемента, r — внутреннее сопротивление одного элемента, R — сопротивление внешней части цепи.

Нередко элементы соединяют между собой в батареи параллельно. При таком соединении все угольные электроды соединяются между собой, образуя общий положительный электрод, а все цинковые — между собой, образуя общий отрицательный электрод.

Электрическая емкость такой батареи будет во столько раз больше емкости одного элемента, во сколько раз большее число элементов соединено в батарею. Например. если батарея составлена из 10 параллельно соединенных элементов и емкость каждого из них равна 0,35 ампер-часа, то емкость всей батареи будет равна 3,5 ампер-часа. При параллельном соединении элементов величина тока определяется по следующей формуле:

I = E/R+(r/n).

Внутреннее сопротивление батареи, составленной параллельно из n одинаковых элементов, будет в n раз меньше, чем у одного элемента. В работе этого большого «элемента» — батареи — принимает участие и большее количество деполяризатора, равное сумме деполяризатора всех элементов, из которых составлена батарея.

Мы уже говорили о том, что чем больше поверхность электродов и количество деполяризатора в элементе, тем больше его электрическая емкость. Но напряжение элемента, его электродвижущая сила не зависит от величины электродов, а зависит только от материалов, из которых они изготовлены. Поэтому при параллельном соединении элементов в батарею э. д. с. ее останется такой же, как у одного элемента.

На практике параллельное соединение элементов в батареи применяется при составлении батарей накала.

В продаже встречаются сухие батареи БНС-100, БНС-500 и другие. Буквенные обозначения читаются так: «батарея накала сухая, 100 ампер-часов».

В работе вам могут встретиться случаи, при которых придется применять смешанное соединение элементов, то есть несколько одинаковых последовательно соединенных групп элементов соединяется параллельно.

При таком соединении от батареи можно получить и большую величину тока и большее напряжение — в зависимости от числа элементов в соответствующих группах.

Соединяя элементы в батареи, вы должны помнить, что для последовательного соединения по возможности надо подбирать элементы с одинаковым внутренним сопротивлением. Если это условие не будет соблюдено, то среди элементов может оказаться такой, у которого внутреннее сопротивление будет большим, чем у всех остальных. Тогда на преодоление этого сопротивления будут расходовать свою энергию все другие элементы. При параллельном соединении необходимо, чтобы все элементы, входящие в него, имели одинаковое напряжение на своих полюсах. В противном случае среди элементов может оказаться такой, у которого напряжение больше, чем у остальных; тогда его энергия быстрее израсходуется и он раньше других выйдет из строя, ухудшая работу батареи.

Отработанные сухие элементы обычно выбрасываются или сдаются в утильсырье. Однако не все они полностью расходуют свои вещества.

Иногда в одних элементах полностью израсходован только цинковый электрод. В этом случае цинковый стаканчик заменяют новым. В других элементах засоряются поры в деполяризаторе отложением солей, образовавшихся при растворении химически нечистого цинкового электрода.

В подобных случаях вскрывают элемент, вынимают из него мешочек с агломератом и тщательно промывают в различных растворах. В результате поры агломерата освобождаются, и он снова может быть использован в элементе.

Лучшие результаты дают следующие способы промывки:

1. Агломерат вымачивают в течение двух часов в 10-процентном растворе нашатыря и после этого тщательно промывают водой.

2. Агломерат кипятят в растворе нашатыря. Во время кипячения он освобождается от образовавшихся в нем солей. Затем его распаковывают, массу размельчают в порошок и тщательно перемешивают. При перемешивании в нее добавляют около 0,3 % (по весу) сернистого калия, предварительно растворенного в небольшом количестве воды. После этого агломерат запрессовывают в мешочек и снова используют.

Если же будет замечено, что элементы с промытым агломератом дают пониженное напряжение, то необходимо произвести его перепрессовку. Для этого вскрывают мешочек со старым агломератом, высыпают из него смесь и промывают ее в воде с добавлением небольшого количества какой-либо кислоты (соляной, серной, уксусной). После промывки смесь размельчают, рассыпают ее тонким слоем на дощечке и просушивают в духовке, изредка спрыскивая водой. К высушенной смеси добавляют 30–40 % новой перекиси марганца и приступают к запрессовке ее в мешочки.

Старый агломерат в сухих элементах можно восстанавливать пропусканием через элемент постоянного тока от постороннего источника, как и в случае восстановления агломерата у приведенных выше мокрых элементов Лекланше.

Цинковый стаканчик промывают в теплой воде, очищают его внутренние стенки и приступают к сборке элементов.

Общими недостатками всех гальванических элементов являются сравнительно малая мощность, отдаваемая во внешнюю цепь, непродолжительное время непрерывной работы, повышенное внутреннее сопротивление, не позволяющее получать ток большой величины. Самый главный их недостаток заключается в том, что в них нельзя восстановить израсходованную электроэнергию. Гальванические элементы можно использовать только один раз.

Более совершенным источником постоянного электрического тока являются аккумуляторы. Слово «аккумулятор» латинское; в переводе на русский язык оно означает «накопитель», «собиратель».

Аккумуляторы по устройству напоминают гальванические элементы. В них имеются положительные и отрицательные электроды, опущенные в электролит. По устройству электродов и составу электролита аккумуляторы делятся на кислотные и щелочные.

Чтобы аккумулятор можно было использовать в качестве источника тока, через него предварительно необходимо пропускать ток от какого-либо постороннего источника постоянного тока. Этот процесс называют зарядкой аккумулятора. Получение тока от аккумулятора называют разрядкой. Аккумуляторы могут давать ток только после зарядки, поэтому их иногда называют вторичными элементами.