CC BY
3Результаты эксперимента подтверждают результаты анализа и адекватность моделей в среде Micro-Cap.
В работе [7] проанализированы алгоритмы обработки сигналов, реализуемые дискриминаторами с обратными связями, а в работах [6, 8] проведен анализ особенностей применения фазовых дискриминаторов с обратными связями в системах ФАПЧ, показана их эффективность.
Литература
1. Плаксиенко В.С. Уровневая статистическая обработка дискретных сигналов. М.: Учебно-методический и издательский центр «Учебная литература», 2006. - 274 с.
2. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. Радио, 1971 - 728 с.
3. Гайдук А.Р., Беляев В.Е., Пьявченко Т.А. Теория автоматического управления в задачах и примерах с решениями в MATLAB. Изд-во СПб: Лань, 2011.466 с.
4. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. и др. А.С. Устройство для выделения частотно-модулированных радиоимпульсов на фоне шумов №1022314, Б.И. № 21, 1983.
5. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Д.В. Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии. Патент на изобретение №2187900 по заявке №2001106937 от 14.03.2001. Б.И. №23 от 20.08.2002.
6. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., Сиденков А.С. Исследование системы ФАПЧ с фазовым дискриминатором с обратными связями. Научный вестник новосибирского государственного технического университета № 4 (57) 2014 с. 109-118
7. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., Сиденков А.С. Особенности линейно-логической обработки сигналов. Ежемесячный научный журнал"Р^рега"№ 1; 2014. С. 108-113.
8. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. Монография. Фазовые дискриминаторы с обратными связями. LAPLAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Saarbrucken, Germani, ISBN-13: 978-3-659-66874-6 ISBN-10: 3659668745. EAN: 97-3-659-66874-6.Опубл. 2014-12-25.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В ГЕРМЕТИЧНЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ НИКЕЛЬ - КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ
Галушкин Дмитрий Николаевич,
доктор технических наук доцент, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
Донского государственного технического университета, город Шахты
Попов Владимир Павлович ведущий инженер, Южный Федеральный Университет, город Ростов-на-Дону
Галушкин Николай Ефимович
доктор технических наук, профессор, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
Донского Государственного Технического, Университета, город Шахты
Язвинская Наталья Николаевна
кандидат технических наук, доцент, Донской Государственный Технический Университет, город Ростов-на-Дону
Galushkin Dmitry Nikolaevich, Doctor of Engineering, Professor, Institute Sphere of Service and Business (branch) Don State Technical University, town of Shakhty, Rostov Province
Popov Vladimir Pavlovich, lead engineer, Souse Federal University, town Rostov-on-Don
Galushkin Nicolay Ephimovich, Doctor of Engineering, Professor Institute Sphere of Service and Busines (branch) Don State Technical University, town of Shakhty, Rostov Province
Yazvinskaya Nataliya Nikolaevna, Candidate of Engineering, AssociateProfessor, of Don State Technical University, town Rostov-on-Don
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлены результаты исследования процесса теплового разгона в герметичных, призматических никель кадмиевых аккумуляторах.
Ключевые слова: никель-кадмиевый аккумулятор; тепловой разгон. ABSTRAKT
This article presents the results of the research process thermal acceleration (thermal runway) in the prismatic sealed Nickel Сadmium batteries.
Keywords: Nickel-cadmium battery; thermal acceleration (thermal runway).
Введение
Во время заряда некоторых типов никель-кадмиевых аккумуляторов при постоянном напряжении, а также при их работе в буферном режиме может возникнуть яв-
ление теплового разгона. При этом ток заряда в аккумуляторах резко возрастает, происходит вскипание электролита. Возможны также: разрыв и оплавление корпуса аккумулятора, вылет пробок под давлением пара, возгорание и взрыв.
Исследованию явления теплового разгона в щелочных аккумуляторах посвящены работы [1-15]. Многие типы аккумуляторов, широко используемые в бытовых, промышленных устройствах, на транспорте, в телекоммуникационных сетях требуют дальнейшего исследования с целью выявления причин и условий, способствующих возникновению в них теплового разгона. Герметичные призматические аккумуляторы имеют широкое применение в средствах повышенной опасности во всем мире, поэтому не возникает сомнений в практической значимости исследований по тепловому разгону в этих аккумуляторах.
Явление теплового разгона имеет и большой чисто теоретический интерес. Тепловой разгон единственное самоускоряющееся явление в аккумуляторах. Оно происходит столь бурно и независимо от эксплуатирующего батарею персонала, сопровождается множеством визуальных и тепловых эффектов, и не подаётся управлению. Представляют практический интерес исследования по следующим направлениям:
1. Анализ эксплуатации аккумуляторов различных типов с целью выявления аккумуляторов, наиболее подверженных тепловому разгону, а также исследование статистики этого явления.
2. Экспериментальные исследования причин, приводящих к повышению вероятности теплового разгона.
_Режимы циклирования герметичных призл
3. Экспериментальные исследования по изучению изменения различных электрохимических параметров различных типов аккумуляторов в процессе теплового разгона. А именно:
- изменение зарядного тока и напряжения на клеммах аккумулятора;
- изменение температуры аккумулятора;
- изменение динамики выделения газа.
4. Анализ последствий теплового разгона. Это, прежде всего, визуальный анализ электродов, подвергшихся этому явлению, а также исследование выделившейся в результате теплового разгона газовой смеси.
Результаты эксперимента.
Для экспериментальных исследований в данной работе были выбраны аккумуляторы НКГК-33СА, НКГ-30СА, НКГК-4СК, НКГК-3С. Из литературных данных по исследованию теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах [1], а также на основании анализа эксплуатации герметичных аккумуляторов на различных предприятиях России можно сделать вывод - тепловой разгон встречается в аккумуляторах данного типа.
В данном исследовании аккумуляторы заряжались, при постоянных напряжениях, согласно таблице 1.
Таблица 1
ических никель-кадмиевых аккумуляторов_
Тип аккумулятора Заряд Разряд Контрольный. заряд
Напряжение, В Время, час Ток, А Конечое Напряжение, В Ток, А Время, час
НКГК-33СА 1,87; 2,2 10 6 1 3,3 15
НКГ-30СА 6 1 3 15
НКГК-4СК 1 1 0,1 15
НКГК-3С 0,5 1 0,3 15
В герметичных аккумуляторах перед цитированием в крышке делалось отверстие, в которое вставлялась резиновая пробка с трубкой для отвода газа. Результаты циклирования данных аккумуляторов представлены в сводной таблице 2. В экспериментах использовались аккумуляторы, со сроком эксплуатации примерно в два раза большим, чем их гарантийный срок эксплуатации, что согласно литературным данным должно было способствовать тепловому разгону.
_Результаты циклирования герметичных при:
Тем не менее, из 320 выполненных зарядно-раз-рядных циклов для каждого типа аккумуляторов при очень больших напряжениях заряда, тепловой разгон наблюдался только в одном случае для аккумулятора НКГК-33СА. Следовательно, тепловой разгон довольно редкое явление в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах.
Таблица 2
ггических никель-кадмиевых аккумуляторов_
Тип аккумулятора Число используемых аккумуляторов Число зарядно-разрядных циклов Число тепловых разгонов Гарантиий-ныйсрок службы, лет(циклы) Срок службы аккум. с тепловым разгоном, лет Напряжение заряда при тепловом разгоне, В
НКГК-33СА 5 320 1 5 (800) 8 2,20
НКГ-30СА 5 320 0 5 (800) - -
НКГК-4СК 10 320 0 5 (1000) - -
НКГК-3С 10 320 0 3 (500) - -
Если в данном исследовании тепловой разгон наблюдался в аккумуляторе НКГК-33СА, то из литературных данных [2, с. 41] и опыта эксплуатации аккумуляторов НКГ-30СА, НКГК-4СК, НКГК-3С известно, что тепловой разгон возможен и в этих аккумуляторах. То, что в наших опытах в данных аккумуляторах тепловой разгон не наблюдался можно объяснить только тем, что тепловой разгон довольно редкое явление. Причем это случайное явление и нет никаких гарантий, что в повторной серии таких же экспериментов с аккумулятором, пошедшим на тепловой разгон НКГК-33СА, он произойдет снова. Наш опыт циклирования аккумуляторов показывает, что в некоторых партиях аккумуляторов тепловой разгон не наблюдается при очень большом числе циклов (несколько тысяч). В другой же партии тех же самых аккумуляторов с тем же сроком эксплуатации тепловой разгон происходит довольно легко, если применять жесткие режимы заряда (то есть вести заряд при очень больших напряжениях заряда). Выводы
Поскольку во всех случаях теплового разгона аккумуляторы имели сроки эксплуатации, примерно в два раза, больше чем гарантийный срок, то практически все экспериментальные результаты, полученные нами, подтверждают предположение, что вероятность появления теплового разгона увеличивается с ростом срока эксплуатации аккумуляторов. Тепловой разгон как случайное явление очень сильно зависит от особенностей каждого аккумулятора и всей истории его эксплуатации.
В наших экспериментах не пошли на тепловой разгон аккумуляторы малой емкости НКГК-4СК, НКГК-3С. По всей вероятности это общее явление для всех никель-кадмиевых аккумуляторов малой емкости [6, с. 85] Для начала теплового разгона, по-видимому, важна общая масса аккумуляторов и общий ток заряда. При большой массе аккумуляторов внутренние электроды сильней разогреваются из-за худшего теплоотвода от них. Большой общий ток заряда позволяет, в случае короткого замыкания через дендрит, сосредоточить в месте нахождения дендрита большой локальный ток и, следовательно, сильней локально разогреть этот участок электрода. Оба этих фактора (большой объем и ток заряда), несомненно, способствуют началу теплового разгона.
Данные экспериментальные исследования, однозначно показывают, что вероятность теплового разгона уменьшается с уменьшением емкости аккумулятора.
Список литературы
1. Галушкин, Д.Н., Язвинская Н.Н. Особенности теплового разгона в герметичных НК аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. - 2008. - Т. 8. - №4. - C. 241-246.
2. Галушкин, Д.Н., Кукоз Ф.И., Галушкина Н.Н. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах: монография. Шахты.: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. - 123 с.
3. Галушкин Н.Е., Галушкин Д.Н., Галушкина Н.Н. Исследование процесса теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. - 2005. - Т. 5. - № 1. - C. 40-42.
4. Galushkin D.N., Yazvinskaya N.N., Galushkin N.E. Investigation of the process of thermal runaway in nickel-cadmium accumulators // Journal of Power Sources. - 2008. - Vol. 177. - № 2. - P. 610-616.
5. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Исследование причин теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах //
6. Электрохимическая энергетика. - 2012. - Т. 12. - № 4. - С. 208-211.
7. Галушкин Н.Е., Кукоз В.Ф., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в химических источниках тока. Шахты.: Изд-во ЮРГУЭС, 2010. - 210 с.
8. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2013.
- № 2 (171). - С. 75-78.
9. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2013. - № 6 (175). - С. 62-65.
10. Галушкин Д.Н., Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 11(1).
- С. 116-119.
11. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Попов В.П. Исследование влияния напряжения заряда на вероятность возникновения теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах // Фундаментальные исследования. - 2014. - №11 (6). - С. 1225-1228.
12. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах большой емкости с ламельными электродами // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2012. - № 3. - С. 89-92.
13. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в цилиндрических и дисковых никель-кадмиевых аккумуляторах // Химическая промышленность сегодня. - 2012. - № 7.
- С. 54-56.
14. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Thermal Runaway in Sealed Alkaline Batteries // International Journal of Electrochemical Science. - 2014. - Vol. 9. - P. 3022-3028.
15. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах фирмы Saft // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. - 2014. - № 3 (178). - С. 87-90.
16. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Causes Analysis of Thermal Runaway in Nickel-Cadmium Accumulators // Journal of The Electrochemical Society. - 2014. - 161 (9) - A1360-A1363.
