Аккумуляторы

Аккумуляторы. Так называются в машиностроительном деле приборы длянакопления механической энергии. Изобретены они Армстронгом и основанына постепенном поднятии на высоту большого груза или на сильном сжатиивоздуха. Применяются они в тех случаях, где требуется периодически,после долгих промежутков бездействия, такая кратковременная, нотребующая значительного механического усилия работа, как напримероткрытие шлюзов, вращение конвертера при бессемировании стали, поднятиебольших тяжестей и т.д. Небольшой двигатель (паровая машина), сам посебе слишком слабый для таких работ, но находящийся в постоянном ходу,накапливает за время этих длинных перерывов главной работы в А.значительный запас механической энергии, быстро, разом расходуемый вминуту действия и вполне уже достаточный для сказанных целей. А. имеютпоэтому некоторое сродство с пружинами и маховиками, способны однакозапасать гораздо больше механической энергии, чем первые и сохранятьэтот запас гораздо дольше, чем последние. Передача работы двигателей А.совершается чаще всего гидравлическим путем (вода, глицерин), припосредстве насоса; с машиной, которую нужно привести в действие, А.соединяется также соответственной системой труб, наполненных водой илиглицерином. Одна из употребительнейших форм А. в сущности не что иное, какобыкновенный гидравлический пресс, поршень которого нагруженкакой-нибудь очень значительной тяжестью (камнями, кусками металлов,водой). Как все гидравлические прессы, он состоит из толстостенногоцилиндра, поршня и боковой трубки, по которой насосом вгоняется в неговода. Особая боковая трубка соединяет цилиндр этого прибора с цилиндромтакого же точно другого прибора, но без нагрузки, приводящего в действиерабочие машины. Маленький двигатель накачивает насосом постоянно воду вцилиндр первого прибора, и поршень этого прибора медленно подымается кверху, пока вода не наполнить наконец цилиндра, тогда закрываюсь крантрубки, соединяющей прибор с насосом, и открывают закрытый до сего кранбоковой трубки. Вода, под громадным давлением нагрузки поршня,устремляется по трубке во второй прибор и с силою подымает его поршнемдо тех пор, пока давление воды не станет в обоих цилиндрах одинаковым.А. таким образом суммируют в себе продолжительную, незначительнуюсравнительно работу (насоса), чтобы обратить ее в гораздо болеекратковременную, но в столько же раз более интенсивную работу, потребнуюдля приведения в действие тех или других машин. Кроме механических аккумуляторов есть еще электрические, называемыетакже поляризационными или вторичными элементами. Это - копилкиэлектрической энергии приобретающие в настоящее время с каждым днем всебольшее значение и представляющие злобу дня современного электротехника.Аккумулятор не что иное, как гальванический элемент, только отличающийсяот обыкновенного элемента, как его до сих пор употребляли, особенностью,которую французы назвали "обратимостью". Обратимость аккумуляторасостоит в том, что после каждого разряжения не нужно возобновлять егохимических материалов, как это приходится делать в обыкновенномэлементе, но можно зарядить его, пропуская через него ток от другогоисточника электричества. Ток, проходя чрез аккумулятор, разлагаетвещества, образовавшиеся во время химической реакции, обусловливавшейразряжение, и когда они совсем разложены, аккумулятор получается в томже виде, в каком он был до разряжая: тогда говорят, что аккумуляторзаряжен. Обратимость аккумулятора обусловливает его значение. Он можетслужить для той же цели, как и механически, т.е. с его помощью можнокопить энергию хотя бы от небольшого источника электричества, инакопленный запас энергии, количество которого зависит: 1) от силыисточника, 2) длительности копления или заряжения и 3) емкости самойкопилки - аккумулятора (одного или целой батареи), можно затемрасходовать сразу. (Электричество в аккумуляторе накапливается, как можно заключить извышесказанного, не прямо, как напр. в Лейденской банке, но черезпосредство химических реакций, производимых током; при соединениипроводником полюсов заряженного аккумулятора, который с этого моментадействует как простой гальванический элемент, разложенные веществавступают в реакцию между собою, и энергия последней проявляется в видеэлектричества). Планте, изобретатель аккумулятора, делал крайнеинтересные опыты в этом отношении: с помощью двух элементов Бунзена онзаряжал долгое время батарею из 800 аккумуляторов, соединенных призаряжении параллельно, и накапливал таким образом огромный запасэнергии; количество электричества этой батареи, расходуемое в несколькочасов действия ее, можно было бы получить только от громаднойдинамомашины. Аккумулятор может служить вообще как трансформатор, иобратно, если имеется большой источник электричества и требуетсяраспределить его энергию, т.е. пользоваться ею по частям или в разныхместах, как это часто приходится на практике. Для этого можно зарядитьбатарею аккумуляторов и затем распределять их как угодно, по одному, подва и т. д., переносить и перевозить их, пользуясь их портативностью. ВПариже и в других городах существует абонемент аккумуляторов. С завода,где заряжаются аккумуляторы динамомашинами, они развозятся по городу дляразных домашних потребностей, как напр. для электрического освещения,для приведения в действие двигателей к швейным и др. машинам и т. п. Особенное значение аккумулятор имеет как копилка даровой силы,которой столько пропадает в природе (как напр. течения рек, паденияводопадов, сила ветра и т. д.). В настоящее время подобного рода попыткиутилизировать эти силы увенчались полным успехом и нужно думать, что вбудущем, когда запас топлива станет иссякать, аккумуляторы окажутгромадную услугу человечеству: турбины и ветряные мельницы будутприводить в движение динамомашины, электричество можно будет запасать ваккумуляторы и, когда потребуется, посылать по проволокам или развозитькуда угодно, тем более, что уже ныне существуют электрические железныедороги, на которых поезда приводятся в движение аккумуляторами. Внастоящее время употребляются аккумуляторы преимущественно свинцовые. В1859 году Гастон Планте устроил первый свинцовый аккумулятор. Его приборсостоял из двух свинцовых листов, отделенных изолирующим веществом(резиной), свернутых в трубку и погруженных в 10% раствор сернойкислоты. При пропускании тока от другой гальванической батареи, одинлист покрывался черной перекисью свинца (PbO2), другой же восстановлялсяводородом и становился серым и губчатым. При замыкании проводником,после заряжения обоих листов, играющих роль электродов элемента,появлялся ток, но очень кратковременный, так как листы только споверхности неглубоко изменялись при заряжении. Планте стал заряжать иразряжать многократно свой аккумулятор, меняя при этом направление тока,электроды разрыхлились, стали губчатыми, емкость аккумулятора с каждымновым заряжением стала увеличиваться и он стал давать довольнодолговременный ток. Этот процесс Планте назвал формированиемаккумулятора. Его прибор получил название "поверхностного аккумулятора".Чтобы сократить процесс формирования, Фор, вскоре после открытия Планте,предложил покрывать электроды слоем сурика (Pb3O4). При заряжении сурикна одном электроде окисляется, как и в приборе Планте, в перекись свинца(PbO2), на другом же восстановляется в губчатый свинец. Прибор Фораназван был массовым аккумулятором. Превосходя поверхностный отсутствиемдолгого формирования, он уступает ему в прочности, так как окислы свинцалегко отваливаются и портят аккумулятор. После разряжения, как в первом, так и во втором аккумулятор,окончательным продуктом реакции является на обоих электродах свинцовыйкупорось (PbSO4). (Реакция имеет две фазы: сперва образуется, вероятно,окись свинца (PbO), а затем уже купорос). Обратимость аккумулятора, высокая электровозбудительная сила (2вольта в рабочем токе), ничтожно малое сопротивление, качества,обусловливающие достоинство гальванического элемента, - обратили на себясразу внимание техников, которые принялись за усовершенствование иприменение этого прибора. В настоящее время существует множествовидоизменений приборов этого рода. Каждая почти американская ианглийская эксплуатационная электрическая компания имеет свой типаккумулятора. Существуют не только свинцовые аккумуляторы, но и другие:теперь принято, что каждый гальв. элемент, в котором при разряжениисумма веществ остается та же, т. е. не происходить выделения газов,может быть приспособлен в виде аккумулятора. Так медно-цинковыйаккумулятор Коммелена - не что иное, как удачно приспособленный элементЛаланда и Шаперона. В отношении истории усовершенствования этого прибора нужно упомянутьоб аккумуляторе Селон-Фолькмара, в котором окислы свинца вмазываются вячейки свинцовых электродов. Емкость этого прибора очень значительна. ВРоссии выработан тип аккумулятора, известного под именем аккумул. Минныхклассов (в Кронштадте). В этом специальном учебном заведении для морскихофицеров усердно разрабатывается этот вопрос, вследствие крайнейважности аккумуляторов в морском деле. Можно назвать еще аккумуляторрусского ученого Бернадоса, употребляемый в изобретенном имэлектрическом сваривании металла. К недостаткам аккумуляторов нужно отнести потерю энергии, так как онне возвращает при разряжении, всего затраченного на него электричества.Если сравнивать аккумулятор с копилкой или банком электричества, топриходится сказать, что этот банк берет процент за свое посредничество.Процент этот был очень велик в первых аккумуляторах, но в нынешнихусовершенствованных, он не более 15% затраченной энергии. Второйнедостаток - сравнительно большой вес аккумуляторов. От устройствааккумулятора, который при возможно малом весе вмещал бы большой запасэнергии, всецело зависит вопрос воздухоплавания.