Қорек көздері пәніне кіріспе

     Мырыштың  судағы ерітіндісіне батырылған мырышты  электродтан тұрады, мыстың судағы ерітіндісіне батырылған мыс электродтардан тұрады. Сыртқы тізбекті тұйықталғанда  цинктың атомдары цинкты электродтың  бетінде тотығады, ол ионға айналады.

Zn      Zn²⁺ + 2e

     Бұл электрондар сыртқы тізбек арқылы мыс  электродқа барады және оны қалпына  келтіреді. Тізбек арқылы электрондарың  ағысы элементтің шығаратын тогы болып табылады. Химиялық түрлендіруі  мен электр энергиясын түрлендіретін  реакция былай жазылады.

Cu²⁺ + Zn       Cu + Zn²⁺

     Цинкты  электрод анод деп, ал қалпына келтіретін мыс электрод каод деп аталады.

Электродты  потенциал және ток

     Электрохимиялық ұяшықтардың негізгі электрлік  параметрлері бұл ток күші – А, потенциалы – В.

Ток күші электродта жүретін реакция жылдамдығымен  анықталады, ал потенциал ұяшықтағы  процесстердің энергиясымен анықталады. Егер энергияны Дж – мен, ал электр мөлшерін Кл анықталса,

1В = 1Дж/1Кл;

     Сонымен электр қозғаушы күші дегеніміз бұл  ұяшықта жүретін химиялық реакцияның энергиясының өлшем бірлігі. Гальваникалық  элементтердің бірнеше түрлері бар көмір цинкты, хлорлы цинкты, сілтілі марганецты, сынапты цинкті, күмісті цинкты және литийді. Олардың разрядталуы суретте келтірілген, γ сыйымдылықтың шығындалуының өлшемі.

U, B 
 
 

3,0 6

2,5

2,0                                   5

1,5                                                   4

1,0                        3 

0,5 1 2

0

                                     50                                  100      γ,%

     Гальваникалық элементтердің разрядталу қисығы

1. Угольно – цинковые;
2. Хлористо – цинковые;
3. Щелочные;
4. Ртутные;
5. Серябряно – цинковые;
6. Литиевые.

     Гальваникалық элементтер түріне, типіне байланысты стандартталған элементтің өлшемі және олардың белгіленуі халықаралық  электротехникалық комиссиясымен  қабылданылады.

     Гальваникалық элементтердің типтерінің салыстырмалы сипаттамасын көрсететін кестені келтірейік.

 
 

     №4 дәріс

     Аккумуляторлар. Аккумуляторлар туралы жалпы мағлұмат

     Электрлік аккумуляторлар бұл электр энергиясын жинап, соңына қайта пайдалануға  беретін аспап. Аккумулятордың электр энергиясын жинау процессін зарядталу, ал электр энергиясын беру процессі разрядталу деп аталады. Алдыңғы сабақта  батареялар қарастырылғанда айтқанымыздай  химиялық энергияны электр энергияға, ал электр энергиясын химиялыққа түрлендіруді электрохимиялық процесстер деп  аталады. Ал процесске қатысатын  заттарды активті заттар деп атайды.

     Электрлік аккумуляторлардың  негізгі сипаттамалары

     Электрлік аккумуляторлардың негізгі параметрлері Э. Қ. К – і, ішкі кедергісі, кернеуі, сыйымдылығы, энергияны қайта қайтарымдылығы. Аккумуляторлардың Э. Қ. К – і  тұрақты болады. Және ол сыртқы тізбек ажыратылып тұрған кездегі аккумулятордың электродтардың потенциалдарының айырымы  арқылы анықталады.

     Е = φ_- - φ₊

мұндағы φ_- , φ₊ оң және теріс электродтардағы потенциалдар.

     Потенциалдардың шамасының тұрақтылығы және электролиттің  тығыздығына, құрамына тәуелді болады. Электрік аккумуляторлардың ішкі кедергісі  оның жұмыс істеу режиміне тәуелді  болады.

Аккумулятордың  кенеуі зарядты және разрядты деп  бөліп айтады. 

U_Р = E – I_Р ∙ R_Р                     U_З = E – I_З ∙ R_З

мұндағы I_Р ∙ R_Р, I_З ∙ R_З разрядталу мен зарядталуындағы ток күші мен ішкі кедергілері.

     Электрлік аккумуляторлардың сыйымдылығын разрядты және зарядты сыйымдылық деп 2 –  ге бөледі. Электрлік аккумуляторлардың  разрядталу сыйымдлығы мен разрядталуға кеткен уақытты разрядталу ток күшіне көбейткенге тең. Ал разрядты сыйымдылық зарядталуға кеткен уақытты зарядталу  ток күшіне көбейткенге тең.

C_р = I_{р ∙} T_р                          C_з = I_{з ∙} T_з

     Сыйымдылықтың өлшем бірлігі - Ам _∙ сағ. Аккумулятрлардың қайтымдылығы сыйымдылық бойынша және энергия бойынша қайтымдылық деп екіге бөлінеді.

η_с =

         η_w =

     Қалыпты жағдайда толығымен разрядталған берген электр энергиясының мөлшері аккумулятордың номиналды сыйымдылығы деп аталады. Аккумулятордың бірлік сыйымдылығы дегеніміз номиналды сыйымдылықты аккумулятордың көлеміне немесе массасына бөлгенге тең.

     Ішкі  кедергі. Аккумулятордың ішкі кедергісі (1/100) ∙ 10 шамаға тең. Разрядталу барысында  ішкі кедергі артады, зарядталу барысында  кемиді. Аккумуляторлар сілтілік және қышқылдық болып 2 – ге бөлінеді.

Қышқылдық аккумуляторлар

     Қышқылдық аккумуляторлар пластиналардан, пластина блогтарынан, электролиттерден және бактардан  тұрады.

     Пластина  – қорғасыннан жасалынған торлар. Ол торларға активті заттар жабылған, оң пластиналардың активті заты ол – қоңыр түсті қорғасынның  қос тотығы. Ал теріс пластиналардың активті заты ақшыл сұр түсті  кеуекті қорғасыннан тұрады. Жұмыс  істеу кезінде ол активті заттарға сіңіп тұрады.

     Қышқылдық аккумуляторлардың оң және теріс  пластиналары барсетка деп аталатын қыстырма арқылы өзара параллельді  жалғанады.

     Оң  пластиналардың торын теріс платиналардың  ортасына орналастырады. Олардың арасына  қысқа тұйықталу болмау үшін изолятор орналастырады, оны сепараторлар деп  атайды. Оларды кеуекті эбонидтен, пластмассалардан және басқа заттардан жасайды. Қышқылдық  электрлік аккумуляторларда электролит ретінде күкірт қышқылының дистелденген судағы екртіндіс іпайдаланылады. Электролиттің  негізгі сипаттамасы, бұл оның тығыздығы. Қышқылдық электрлік аккумуляторларда электролиттің тығыздығы 1,2 ден 1,3 –  ке гр/см³ аралықта болады. Қышқылдық электрлік аккумуляторлар разрядталғанда оң пластиналардағы қорғасынның қос тотығы күкірт қышқылды қорғасынға айналып қалпына келеді. Ал таза кеуекті қорғасынның теріс пластиналары күкірт қышқылды қорғасынға айналады. Бұл реакция барысында күкірт қышқылы шығынданады және су пайда болады. Сол себепті электролиттің тығыздығы азаяды. Қышқылды электрлік аккумуляторлар зарядталу барысында кері процесс жүреді. Оң пластиналардың күкірт қышқылды қорғасыны оның қос тотығына тотыға алады. Ал теріс пластиналардың күкірт қышқылды пластиналары таза қорғасынға айналып қалпына келеді. Мұндағы жүретін электро – химиялық реакцияның түрі мынадай:

PbO₂ + 2H₂SO₄ +Pb                        PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄

          (аккумулятор зарядталуы)          (аккумулятор разрядталуы)

     Қышқылды  электрлік аккумуляторлардың орташа жұмыс істеу кернеуі 2 В. Зарядталу  кернеуі 1,2 ден 2,7 – 2,8 – ге дейін  көтеріледі. Аккумуляторды зарядталу  құрылғысынан ажыратқанда кернеу 2,2 В дейін төмендейді. Разрядталу кезінде  кернеу 1,7 В – қа дейін төмендейді. 1,7 В разрядталудың соңы болып  табылады. Ары қарай разрядталу аккумулятор  пластиналарының істен шығуына  алып келеді. Қышқылды элекрлік аккумуляторлардың  қайтымдылығы сыйымдылық бойынша η_с = 80 - 90%. Ал энергиялық қайтымдылығы η_w = 70 - 80%. Сонымен қатар қышқылдық электрлік аккумуляторлардың өздігінен разрядталу процессі жүреді. Оның шамасы тәулігіне 1 – 1,5%.

     Сілтілік  аккумуляторлар

     Сілтілік  электрлік аккумуляторлар пластинаның  активті затына байланысты 3 түрге  бөлінеді. NiCd, NiFe, AgZn. NiCd, NiFe сілтілік аккумуляторлары  кеңінен қоданылады. Сілтілік электрлік  аккумуляторларда электролит ретінде  тығыздығы 1,2 гм/см³ тең улы кадмидің судағы ертіндісі пайдаланылады. Никель – кадмийлі сілтілік электрлік аккумуляторларда жүретін химиялық реакция кезінде:

1. Разрядталу оң пластинадағы никельдің гидрооксиді никельдің шала тотығына өтеді, ал теріс пластинадағы кеуекті кадмий шала тотыққан гидратқа өтеді.
2. Зарядталғанда реакция кері жүреді, қалпына келу процессі орындалады.

                                      (+) (-) Разряд (+) (-)

     2Ni(OH)₃ + KOH + Cd                    2Ni(OH)₂ + KOH + Cd(OH)₂

(аккумулятор зарядталды)    Заряд   (аккумулятор разрядталды)

     Толық разрядталған NiCd –лі сілтілік электрлік  аккумулятордың Э.Қ.К–і 1,3В, номиналды  кернеуі 1,2 В – қа тең, разрядталғандағы кернеуі 1В. Орташа жұмыс істеу кернеуі 1,25 В – қа тең. Зарядталғанда кернеу 1,8 В – қа дейін көтеріледі. Ал разрядталғанда 1,25 тен 1,2 В – қа дейін  төмндейді.

     Сыйымдылық  бойынша қайтымдылығы 60 - 70%. Энергия  бойынша қайтымдылығы 50 - 60%.  
 
 

№5 дәріс

Трансформаторлар

     Трансформатор энергия жүйелерінде электр энергиясын электростанциядан қолданушыға  жеткізу үшін пайдаланылады. Электр энергиясын пайдаланатын құрылғылар: автоматика жүйелері, есептеуіш техникасы, байланыс құралдары, радиолар. Қоректендіру жүйесіндегі трансформаторларды төмендегі  көрсеткіштері бойынша классификациялауға болады: