Электрические системы аккумулирования

К электрическим системам относят электростатические и индуктивные системы.

Электростатическая система (рис. 2.9) – емкостный накопитель принципиально представляет собой электрический конденсатор, помещенный в вакуум. При подключении его к внешнему источнику тока осуществляется заряда конденсатора благодаря ориентации, смещению диполей диэлектрика и созданию разности потенциалов между пластинами конденсатора. Энергия аккумулируется в форме энергии однородного электрического поля конденсатора. После отключения внешнего источника конденсатор остается заряженным в течение значительного времени. Скорость утечки заряда определяется состоянием изоляции При замыкании конденсатора на потребителя запасенная энергия выдастся во внешнюю электрическую цепь.

Индуктивная система (рис. 2.10) конструктивно представляется катушкой индуктивности (соленоидом) с полым сердечником. При подсоединении ее к внешнему источнику в цепи протекает постоянный ток, создающий внутри и вокруг катушки постоянное магнитное поле. Электрическая энергия аккумулируется в виде энергии магнитного поля.

После отключения внешнего источника магнитное поле исчезает, а накопленная энергия поступает обратно в электрическую цепь. Обычные катушки индуктивности как накопители энергии практического значения иметь не могут в силу неспособности их сохранять энергию сколько-нибудь длительное время. Практический интерес представляют сверхпроводящие катушки индуктивности с криогенной системой охлаждения, имеющие активное сопротивление равное нулю и могущие сохранять накопленную энергию в течение 10-12 часов. Однако такие системы достаточно дороги.

Индуктивные и емкостные накопители могут подключаться через выпрямители к электрической сети переменного тока. На сегодняшний день конструкций подобных накопителей, имеющих удовлетворительные промышленные характеристики, пока не создано

Химические системы аккумулирования энергии

Химические системы аккумулирования энергии предполагают накопление химической энергии в форме энергии связи электронов с ядрами в атомах или связи атомов в молекулах. Пример химического механизма аккумулирования энергии - реакция, происходящая у электродов электрических батарей - электрохимических аккумуляторов.

Электрическая батарея - комбинация включенных параллельно или последовательно двух и более электрохимических элементов. Батарея заряжается путем питания электрической энергией от внешнего источника, которая в электрохимических элементах преобразуется в химическую энергию. При подключении электрической батареи на внешнюю нагрузку (потребителя) она снова выдает электрическую энергию. Таким образом, электрохимический аккумулятор работает в режиме «заряд-разряд». Современные конструкции электрохимических аккумуляторов не удовлетворяют ни требованиям централизованного производства электрической энергии, ни использованию в транспортных средствах. Находят применение в основном свинцово-кислотные аккумуляторы для запуска двигателей внутреннего сгорания, прежде всего в автомобилях.

Принципиальная схема электрохимического элемента показана на рис. 2.11. В электролит – слабоконцентрированную серную кислоту H2SO4 погружены анод из пористого свинца Рb, служащий топливом и отдающий электроны, и катод -набор сеток, заполненные перекисью свинца РbО2, на котором происходит восстановление (поглощение) электронов с веществом-окислителем. Реакции, протекающие в электрохимическом элементе в режиме разряда при подключении на внешнюю нагрузку, имеют вид:

• на аноде - Рb -2е + SO4-2 = Pb SO4,

• на катоде - РbО2 + 2е + 4Н+ + SO4-2 = PbSO4 + 2Н2О.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: