Аккумуляторы

Определение "Аккумуляторы" в словаре Брокгауза и Ефрона

Аккумуляторы — Так называются в машиностроительном деле приборы для накопления механической энергии. Изобретены они Армстронгом и основаны на постепенном поднятии на высоту большого груза или на сильном сжатии воздуха. Применяются они в тех случаях, где требуется периодически, после долгих промежутков бездействия, такая кратковременная, но требующая значительного механического усилия работа, как, например, открытие шлюзов, вращение конвертера при бессемеровании стали, поднятие больших тяжестей и т. д. Небольшой двигатель (паровая машина), сам по себе 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 в минуту действия и вполне уже достаточный для сказанных целей. А. имеют поэтому некоторое сродство с пружинами и маховиками, способны, однако, запасать гораздо больше механической энергии, чем первые, и сохранять этот запас гораздо дольше, чем последние. Передача работы двигателей А. совершается чаще всего гидравлическим путем (вода, глицерин) при посредстве насоса; с машиной, которую нужно привести в действие, А. соединяется также соответственной системой труб, наполненных водой или глицерином.

Одна из употребительнейших форм А. в сущности не что иное, как обыкновенный гидравлический пресс, поршень которого нагружен какой-нибудь очень значительной тяжестью (камнями, кусками металлов, водой). Как все гидравлические прессы, он состоит из толстостенного цилиндра, поршня и боковой трубки, по которой насосом вгоняется в него вода. Особая боковая трубка соединяет цилиндр этого прибора с цилиндром такого же точно другого прибора, но без нагрузки, приводящего в действие рабочие машины. Маленький двигатель накачивает насосом постоянно воду в цилиндр первого прибора, и поршень этого прибора медленно подымается кверху, пока вода не наполнит наконец цилиндра, тогда закрывают кран трубки, соединяющей прибор с насосом, и открывают закрытый до сего кран боковой трубки. Вода под громадным давлением нагрузки поршня устремляется по трубке во второй прибор и с силою подымает его поршнем до тех пор, пока давление воды не станет в обоих цилиндрах одинаковым. А., таким образом, суммируют в себе продолжительную, незначительную сравнительно работу (насоса), чтобы обратить ее в гораздо более кратковременную, но в столько же раз более интенсивную работу, потребную для приведения в действие тех или других машин.

Кроме механических аккумуляторов, есть еще электрические, называемые также поляризационными, или вторичными, элементами. Это — копилки электрической энергии, приобретающие в настоящее время с каждым днем все большее значение и представляющие злобу дня современного электротехника. Аккумулятор не что иное, как гальванический элемент, только отличающийся от обыкновенного элемента, как его до сих пор употребляли, особенностью, которую французы назвали "обратимостью". Обратимость аккумулятора состоит в том, что после каждого разряжения не нужно возобновлять его химических материалов, как это приходится делать в обыкновенном элементе, но можно зарядить его, пропуская через него ток от другого источника электричества. Ток, проходя через аккумулятор, разлагает вещества, образовавшиеся во время химической реакции, обусловливавшей разряжение, и когда они совсем разложены, аккумулятор получается в том же виде, в каком он был до разряжения; тогда говорят, что аккумулятор заряжен. Обратимость аккумулятора обусловливает его значение. Он может служить для той же цели, как и механический, т. е. с его помощью можно копить энергию хотя бы от небольшого источника электричества, и накопленный запас энергии, количество которого зависит: 1) от силы источника, 2) длительности копления или заряжения и 3) емкости самой копилки — аккумулятора (одного или целой батареи), можно затем расходовать сразу. (Электричество в аккумуляторе накапливается, как можно заключить из вышесказанного, не прямо, как, например, в лейденской банке, но через посредство химических реакций, производимых током; при соединении проводником полюсов заряженного аккумулятора, который с этого момента действует как простой гальванический элемент, разложенные вещества вступают в реакцию между собою, и энергия последней проявляется в виде электричества). Планте, изобретатель аккумулятора, делал крайне интересные опыты в этом отношении: с помощью двух элементов Бунзена он заряжал долгое время батарею из 800 аккумуляторов, соединенных при заряжении параллельно, и накапливал таким образом огромный запас энергии; количество электричества этой батареи, расходуемое в несколько часов действия ее, можно было бы получить только от громадной динамо-машины. Аккумулятор может служить вообще как трансформатор (см. это сл.) и обратно, если имеется большой источник электричества и требуется распределить его энергию, т. е. пользоваться ею по частям или в разных местах, как это часто приходится на практике. Для этого можно зарядить батарею аккумуляторов и затем распределять их как угодно, по одному, по два и т. д., переносить и перевозить их, пользуясь их портативностью. В Париже и в других городах существует абонемент аккумуляторов. С завода, где заряжаются аккумуляторы динамо-машинами, они развозятся по городу для разных домашних потребностей, как, например, 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, падение водопадов, сила ветра и т. д.). В настоящее время подобного рода попытки утилизировать эти силы увенчались полным успехом, и нужно думать, что в будущем, когда запас топлива станет иссякать, аккумуляторы окажут громадную услугу человечеству: турбины и ветряные мельницы будут приводить в движение динамо-машины, электричество можно будет запасать в аккумуляторы и, когда потребуется, посылать по проволокам или развозить куда угодно, тем более, что уже ныне существуют электрические железные дороги, на которых поезда приводятся в движение аккумуляторами. В настоящее время употребляются аккумуляторы преимущественно свинцовые. В 1859 году Гастон Планте устроил первый свинцовый аккумулятор. Его прибор состоял из двух свинцовых листов, отделенных изолирующим веществом (резиной), свернутых в трубку и погруженных в 10%-ный раствор серной кислоты. При пропускании тока от другой гальванической батареи один лист покрывался черной перекисью свинца (PbO ₂), другой же восстановлялся водородом 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 с поверхности неглубоко изменялись при заряжении. Планте стал заряжать и разряжать многократно свой аккумулятор, меняя при этом направление тока, электроды разрыхлились, стали губчатыми, емкость аккумулятора с каждым новым заряжением стала увеличиваться, и он стал давать довольно долговременный ток. Этот процесс Планте назвал формированием аккумулятора. Его прибор получил название "поверхностного аккумулятора". Чтобы сократить процесс формирования, Фор вскоре после открытия Планте предложил покрывать электроды слоем сурика (Pb ₂O₄). При заряжении сурик на одном электроде окисляется, как и в приборе Планте, в перекись свинца (PbO ₂), на другом же восстановляется в губчатый свинец. Прибор Фора назван был массовым аккумулятором. Превосходя поверхностный отсутствием долгого формирования, он уступает ему в прочности, так как окислы свинца легко отваливаются и портят аккумулятор.

После разряжения как в первом, так и во втором аккумуляторе окончательным продуктом реакции является на обоих электродах свинцовый купорос (PbSO ₄). [Реакция имеет две фазы: сперва образуется, вероятно, окись свинца (PbO), a затем уже купорос.]

Обратимость аккумулятора, высокая электровозбудительная сила (2 вольта в рабочем токе), ничтожно малое сопротивление — качества, обусловливающие достоинство гальванического элемента, — обратили на себя сразу внимание техников, которые принялись за усовершенствование и применение этого прибора. В настоящее время существует множество видоизменений приборов этого рода. Каждая почти американская и английская эксплуатационная электрическая компания имеет свой тип аккумулятора. Существуют не только свинцовые аккумуляторы, но и другие: теперь принято, что каждый гальв. элемент, в котором при разряжении сумма веществ остается та же, т. е. не происходит выделения газов, может быть приспособлен в виде аккумулятора. Так, медно-цинковый аккумулятор Коммелена — не что иное, как удачно приспособленный элемент Лаланда и Шаперона.

В отношении истории усовершенствования этого прибора нужно упомянуть об аккумуляторе Селон-Фолькмара, в котором окислы свинца вмазываются в ячейки свинцовых электродов. Емкость этого прибора очень значительна. В России выработан тип аккумулятора, известного под именем аккумул. Минных классов (в Кронштадте). В этом специальном учебном заведении для морских офицеров усердно разрабатывается этот вопрос вследствие крайней важности аккумуляторов в морском деле. Можно назвать еще аккумулятор русского ученого Бернадоса, употребляемый в изобретенном им электрическом сваривании металла.

К недостаткам аккумуляторов нужно отнести потерю энергии, так как он не возвращает при разряжении всего затраченного на него электричества. Если сравнивать аккумулятор с копилкой или банком электричества, то приходится сказать, что этот банк берет процент за свое посредничество. Процент этот был очень велик в первых аккумуляторах, но в нынешних усовершенствованных он не более 15% затраченной энергии. Второй недостаток — сравнительно большой вес аккумуляторов. От устройства аккумулятора, который при возможно малом весе вмещал бы большой запас энергии, всецело зависит вопрос воздухоплавания.