Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея служит источником напряжения 50 В для катушек аппаратов, осветительных и сигнальных ламп при неработающем ТРПШ. Па электровозе ВЛ80Т применены щелочные аккумуляторные батареи КН-125 по ГОСТ 5.1227-72. Буквы и цифры означают: К - кадмиевая, Н ••■ никелевая, 125 - емкость элемента в ампер-часах.

Аккумуляторная батарея состоит из металлического ящика с открывающейся верхней крышкой, в котором расположены 42 элемента. Ящик внутри покрывают щелочестойкой эмалью. Аккумуляторы соединяют последовательно медными никелированными шинами только после окончания установки элементов батареи в ящике п затяжки бЪл.тов на торцовой его части. При этом затяжку гайки на шпильке вывода аккумулятора производите с обязательным удерживанием вторым ключом нижней гайки вывода во избежание разрушения клеммного узла. Каждый элемент находится в индивидуальном резиновом чехле.

Ящик батареи имеет три патрубка: для подвода провода, подсоединения щелочеотвода и подсоединения газоотвода. Щслоче-отвод представляет собой стальную трубу, соединяющую дно ящика с подкузовной частью электровоза. Газоотвод (труба) служит для отвода газов из батареи за крышу электровоза.

Элементы установлены в ящике плотно друг к другу и уплотнены еще деревянными досками и фанерой. Дно ящика покрыто досками и фанерой, имеющими пазы для стекапия разлитой щелочи через щелочеотводящий патрубок.

Технические данные

Номинальная емкость . . . 125А-Ч сила тока........12,5 А

Номинальное напряжение . 1,25 В Количество электролита . . 1,20 л

Заряд (номинальный режим): Габариты элемента:

время.......... 6 ч высота......... 330 мм сила тока . ..... 31 А ширина ........128 »

Разряд: толщина . . . 77 »

время.......... 8 ч Масса без электролита . . 5,4 кг

Элемент аккумулятора НК-125 состоит из стального корпуса 7 (рис. 272), в котором расположен блок 9, состоящий из пяти отрицательных пластин, и блок 8 - из шести положительных пластин. Каждый блок имеет шпильку, являющуюся выводным зажимом.

Активная масса 6 пластин помещается в пакетах 5. Они выполнены в виде плоских стальных никелированных трубок с большим количеством малых отверстий: через эти отверстия проникает электролит. Для улучшения контакта между пакетами и активной массой к последней добавляют проводящий материал (например, чешуйчатый графит). Положительные и отрицательные пластины изолированы друг от друга эбонитовыми палочками 4.

Выводные шпильки 2 проходят сквозь корпуса через изоляционные втулки. Блок 8 соединен непосредственно с корпусом элемента. Изоляцией корпуса элемента служит резиновый чехол 1. Заливку электролита производят через отверстие, расположенное между выводными зажимами. Заливочное отверстие закрыто пробкой 3.

В щелочных кадмиево-никелевых аккумуляторах, работающих при температуре воздуха от -19 до -|-35сС, применяют составной калиево-литиевый электролит плотностью 1,19-1,21 г/см3. Калиево-литиевый электролит состоит из раствора едкого калия с добавкой на 1 л 20 г едкого лития аккумуляторного (моногидрата лития). При температуре воздуха от -20 до -40°С применяют раствор едкого калия плотностью 1,26 - 1,28 г/см3.

При температуре воздуха от 10 до 50°С применяют составной электролит плотностью 1,17-1,19 г/см3, состоящий из раствора едкого натрия с добавкой едкого лития 15-20 г на 1 л.

Общепромышленные кддмиево-никелевые аккумуляторы применяют при температуре до -40°С. В случае длительной стоянки электровоза при окружающей температуре ниже --40°С подъем токоприемника целесообразно осуществлять с подачей сжатого воздуха от постороннего источника. При температуре воздуха от -20 до -40°С допускается применять составной электролит плотностью 1,25-1,27 г/см3. При этом емкость аккумулятора будет несколько ниже (на 5-10%) по сравнению с его емкостью на калиевом электролите с такой же плотностью. Следует иметь в виду, что при эксплуатации на электролите - растворе едкого натрия плотностью 1,17-1,19 г/см3 с добавкой 15-20 г/л едкого

397

лития (моногидрата лития) емкость аккумуляторов несколько снижается.

При отсутствии калисво-литиевого электролита допустимо применять составной электролит - раствор едкого натрия плотностью 1,17-1,19 г/см3 с добавкой 20 г на 1 л едкого лития аккумуляторного; раствор едкого калия плотностью 1,19-1,21 г/см3 (эксплуатация при температуре от -19 до +10°С). В последнем случае указанный в ГОСТе срок службы аккумуляторов не гарантируется.

Переводите аккумуляторы на калиевый электролит повышенной плотности перед эксплуатацией при температуре - 20°С и ниже следующим образом. Аккумуляторы, которые до перехода на электролит из едкого калия повышенной плотности работали на составном калиевом электролите или на растворе из едкого калия плотностью 1,19--1,21 г/см3, залейте раствором едкого калия плотностью 1,26-1,28 г/см3.

Если же аккумуляторы работали на составном натриевом электролите, то сначала их залейте (на 2-3 цикла) раствором едкого калия плотностью 1,19-1,21 г/см3, а затем дайте два режима «заряд - • разряд» зарядным током 31 А в течение 6 ч и разрядным током 12,5 А -8 ч. Напряжение не должно быть ниже 42 В на батарею. После этого электролит замените на раствор едкого калия плотностью 1,25- 1,27 г/см3 и батареи заряжайте нормальным током 31 А в течение 6 ч.

Материалы для составления электролитов поставляются в следующем виде: отдельно едкий калий ГОСТ 9285 -69 марки А (твердый) или марки В (жидкий) для аккумуляторной промышленности и едкий литий аккумуляторный ГОСТ 8595 -57 составная щелочь сорта А - готовая смесь едкого лития и едкого калия с соотношением: -едкий литий- =0,04-0,045 ТУ 6-18-58-69,

едкий калии ' '

отдельно едкий натрий (сода каустическая) ГОСТ 2263-71 сорт А и едкий литий аккумуляторный ГОСТ 8595-57; составная щелочь сорта В -- готовая смесь едкого натрия и едкого лития с соедкий ЛИТИЙ а по о л по о отношением: -„-„ =0,028-0,032.

едкий натрии

Составные щелочи могут поставляться в твердом виде (сплав однородный, кусками, чешуйками или гранулами) и в виде концентрированных растворов плотностью 1,41 г/см3. Твердые щелочи поставляются в герметически закрытых железных сосудах, а жидкие -- в стеклянных бутылях, помещенных в деревянные обрешетины. Во всех случаях тара должна иметь соответствующую маркировку.

Для приготовления электролита соответствующего удельного веса из едкого калия, едкого натрия или калисво-литиевых и пат-риево-литиевых готовых составных щелочей в твердом и жидком виде пользуйтесь табл. 47.

Таблица 47

Если составной электролит готовят из отдельных компонентов (едкого калия, едкого натрия и едкого лития), то в готовый раствор едкого калия плотностью 1,19-1,21 г/см3 добавляют едкий литий из расчета 20 г на 1 л раствора; в готовый раствор едкого натрия плотностью 1,17-1,19 г/см3 добавляется едкий литий из расчета 20 г на 1 л раствора.

Количество электролита в литрах, необходимое для заливки аккумуляторных батарей, можно определить, умножив количество электролита, требующееся для заливки одного аккумулятора данного типа (см. технические данные), на число аккумуляторов в батарее.

Чтобы определить вес твердых щелочей (в кг), необходимый для приготовления требуемого количества электролита, надо разделить количество электролита ( в л) на три, если требуется приготовить электролит калиевый или калиево-литиевый плотностью 1,19 1,21 г/см3; на два, если требуется приготовить раствор едкого калия плотностью 1,26-1,28 г/см3; на пять, если требуется приготовить электролит натриевый или натриево-литиевый плотностью 1,17 -1,19 г/см3.

Отвесив определенное количество щелочи, поместите ее в посуду и залейте необходимым количеством воды. Твердая калиево-литиевая щелочь имеет однородный состав и ее можно отвесить в любом необходимом количестве. Жидкая калиево-лптиевая щелочь плотностью 1,41 г/см-! содержит белый осадок нерастворив-шегося едкого лития. При приготовлении из нее электролита все содержимое бутыли растворяйте одновременно.

Перед приготовлением электролита убедитесь, что имеющаяся в наличии щелочь соответствует требованиям настоящей инструкции.

Для растворения щелочи пригодны дистиллированная вода, дождевая вода, собранная с чистой поверхности; вода, полученная при таянии чистого снега, п конденсат. В случае необходимости разрешается применять для приготовления электролита любые естественные воды (грунтовые, речные, озерные), признанные санитарным надзором годными для питья (кроме минеральных).

Питьевую волу можно применять для приготовления электролита сырую.

Электролит приготовляйте в железных, пластмассовых баках или стеклянных сосудах. Баки должны быть плотно закрыты крышками. Предпочтительно иметь баки с двумя кранами для слива осветленной щелочи и скопившегося внизу осадка.

В бак налейте половину необходимого количества воды и выпейте жидкую щелочь. Другая часть воды служит для ополаскивания бутыли с целью растворения частиц едкого лития, после чего ее тоже слейте в бак. Белый осадок должен быть полностью растворен.

Воспрещается пользоваться оцинкованной, луженой, алюминиевой, медной, свинцовой и керамической посудой, а также посудой, применяющейся для приготовления электролита свинцовых аккумуляторов.

В щелочных растворах плотностью 1,17-1,23 г/см3 полагающееся количество едкого лития растворяется полностью; после отстаивания этого раствора осадок содержит не литий, а вредные примеси.

Растворение щелочи проводите, перемешивая раствор железным прутком или прутком из щелочестойкого материала (стекло, винипласт). Остывший раствор щелочи доводите до требуемой плотности по ареометру, добавляя воду или твердую щелочь (при одновременном перемешивании). После растворения щелочей как в дистиллированной воде, так и в естественных водах дайте раствору отстояться до полного осветления (обычно от 3 до 6 ч), после чего слейте осветленную часть. Отстоявшийся и остывший до температуры не выше 20°С раствор пригоден для заливки з аккумуляторы.

Исходные щелочи, а также электролит при приготовлении и хранении предохраняйте от доступа воздуха, чтобы было возможно меньшим поглощение углекислоты (из воздуха), так как она уменьшает емкость и сокращает срок службы аккумуляторов. Поэтому сосуды для разведения и храпения электролита и исход-пых материалов должны иметь плотно закрывающиеся крышки.

При приготовлении электролита соблюдайте .меры предосторожности. Твердая щелочь и электролит разъедают кожу, одежду, обувь, при разбавлении и разведении щелочи защищайте глаза, кожу н одежду. Поэтому надевайте защитные очки, резиновые перчатки, резиновый фартук. Участки кожи и одежды, облитые щелочью, промойте З-процеитны.м раствором борной кислоты или струей воды до исчезновения признаков щелочи. При ожогах обращайтесь к врачу.

Введение в эксплуатацию аккумуляторов и батарей, не бывших в эксплуатации или хранившихся в разряженном состоянии без электролита. С поверхности аккумуляторов и батарейных ящиков удалите чистой ветошью пыль и соль, проверьте правильность последовательного соединения аккумуляторов в батарее и плотно затяните гайки межэлементных соединений. Следы ржавчины на деталях, не покрытых лаком, снимите ветошью, смоченной в керосине.

Аккумуляторы залейте электролитом в соответствии с вышесказанным, дайте постоять не менее 2 ч (для пропитки пластин) и проверьте вольтметром напряжение на каждой из них. При отсутствии напряжения на аккумуляторе оставьте его еще на 10 ч, после чего вновь проверьте напряжение. Если и при этом величина его будет равна нулю, то аккумулятор замените.

После пропитки в течение 2 ч проверьте уровень электролита над пластинами аккумуляторов, который должен быть не менее 5 и не более 19 мм. Строго соблюдать уровень электролита (не более 19 мм) требуется для предупреждения выбрызгивания его из аккумуляторов во время заряда.

После установления нормального уровня электролита аккумуляторы включите на заряд и проведите 2 4 цикла режимом: заряд (нормальным зарядным током в течение 12 ч) -- разряд (нормальным разрядным током в течение 8 ч, но до напряжения не менее 1 В на худший аккумулятор в каждой батарее). Затем проведите контрольный цикл в режиме заряд (нормальным зарядным током в течение б ч) разряд (нормальным разрядным током до напряжения не ниже 1 В на худший аккумулятор). Если отданная при этом емкость будет не ниже номинальной, аккумуляторы могут быть пущены в эксплуатацию.

Для улучшения качества аккумуляторов рекомендуется перед пуском их в эксплуатацию (после определения емкости на контрольном цикле) сменить электролит на свежий. Иногда в аккумуляторах после их длительного бездействия происходит временное снижение емкости и требуется дополнительная их тренировка перед пуском в эксплуатацию. В этих случаях после контрольного цикла дайте нормальный заряд (6 ч, 31 А) и проведите разряд аккумуляторов нормальным разрядным током в течение 8 ч, не учитывая напряжение аккумуляторов. Разряд ведите без внешнего источника тока на реостат до тех пор, пока можно поддерживать постоянную силу тока.

В конце разряда нормальную силу тока поддерживайте с помощью внешнего источника. Для этого аккумулятор подключите к зарядному а1 регату так, чтобы положительный полюс аккумулятора был соединен с минусом зарядной сети, а отрицательный полюс с плюсом сети. Силу тока при этом регулируйте реостатом. После такого глубокого разряда производите заряд нормальным зарядным током в течение 16 ч и направляйте аккумуляторы в эксплуатацию. Последующие заряды производите в течение 6 ч нормальным током.

Введение в эксплуатацию аккумуляторов, хранившихся залитыми электролитом. Аккумуляторы, хранившиеся с электролитом не более одного года, вводите в эксплуатацию без смены электролита (при условии его соответствия требованиям). При более длительном храпении электролит смените. В остальном введение в эксплуатацию производите в соответствии с изложенным выше.

Профилактические мероприятия и уход за батареей. В связи с тем что аккумуляторная батарея работает в режиме постоянного подзаряда (чтобы быть готовой в любой момент отдать энергию), необходимо проведение следующих тренировочных циклов заряд -- разряд при большом периодическом ремонте: разряд нормальным разрядным током 12,5 А до напряжения 1 В на элемент; заряд в течение 12 ч нормальным зарядным током 31 Л; разряд в течение 4 ч нормальным разрядным током 12,5 А; заряд в течение 6 ч нормальным зарядным током 31 А; разряд в течение 8 ч нормальным разрядным током 12,5 А до напряжения не ниже 1 В на элемент; заряд в течение 6 ч нормальным зарядным током 31 А; разряд в течение 8 ч нормальным разрядным током 12,5 А (напряжение не ниже 42 В); заряд в течение 6 ч нормальным зарядным током 31 Л.

Па каждом цикле производите корректировку плотности и уровня электролита. Снижение напряжения на батарее ниже 42 В не допускается. Указанные режимы целесообразно проводить со снятием батарей с электровоза в специально оборудованное для этих целей помещение. Режимы заряда и разряда батареи в условиях депо должны соответствовать требованиям инструкции по уходу в эксплуатации «Щелочные кадмиево-никелевые, железони-келевые аккумуляторы и батареи».

Во время эксплуатации аккумуляторной батареи тщательно следите за уровнем электролита. Несоответствие уровня электролита нормам ведет к выходу батареи из строя.

Уровень электролита должен быть не ниже активных частей пластин токоотвода (рис. 273). Для проверки уровня электролита необходим щуп. Наружный диаметр стеклянной трубки щупа должен быть ие больше 4,8 мм, так как в противном случае он может не пройти между пластинами токоотвода. Внутренний диаметр трубки должен быть не меньше 2,8 мм. При уменьшении этого диаметра значительно увеличится погрешность измерений, обусловленная самоподъемом жидкости в тонких трубках.

Опускайте щуп в горловину аккумулятора между пластинами токоотвода до упорного кольца, затем зажмите конец трубки пальцем, выньте щуп из аккумулятора и по делениям щупа определите уровень электролита.

Разрешается эксплуатация аккумуляторов при снижении уровня электролита не ниже 5 мм над верхним краем активных пластин.

Допускается производить замер плотности электролита лишь в четырех - шести элементах. Если плотность выше нормальной, электролит разбавляйте водой, а если ниже нормальной, добавляйте электролит повышенной плотности.

Допускаемый верхний уровень электролита соответствует уровню токоведущих пластин. Излишек электролита отсасывайте резиновой грушей, опуская ее в аккумулятор до упора в токо-ведущие пластины,

Рекомендуемый метод заключается в следующем: электролит заливайте резиновой грушей в элемент выше нормы, после 2 ч пропитки проверьте уровень его в аккумуляторе, а избыток электролита отсосите резиновой грушей. Носик груши при отсасывании опускайте в аккумулятор до упора в пластины токоотвода, но не ниже 70 мм от верхнего края входного отверстия элемента, для чего на резиновой груше имеется упорное кольцо.

Внешний осмотр батарей производите на каждом техническом осмотре. При этом проверяйте крепление шин и перемычек, целость банок; при необходимости банки очищайте от грязи, зажимы и пробки смазывайте техническим вазелином.

Проверку уровня электролита и его доливку производите при каждом техническом осмотре электровоза. После доливки электролита замерьте изоляцию токоведущих частей батареи относительно корпуса мегомметром на 500 В (рубильник Батарея на РЩ должен быть включен, питание освещения может осуществляться от другой секции по аварийной схеме). Сопротивление изоляции должно быть не ниже 5 МОм. Затем замерьте напряжение на каждом элементе батареи.

Для очистки наружных частей аккумулятора от пыли и ползучих солей пользуйтесь чи стой влажной ветошью, навернутой па деревянную палочку

При работе с гаечным ключом и другим металлическим инструментом помните, что одновременное прикосновение их к разноименным контактам аккумуляторов может привести к короткому замыканию Поэтому никогда не оставляйте на батарее инструмент или какие-либо другие металлические детали Их располагайте на специальной полочке ящика батареи. Особенности работы и правила эксплуатации аккумуляторной батареи на электровозе- Реокимы заряда - подзаряди батареи. Аккумуляторные батареи 42НК-125 устанавливают па выпускаемые заводом электровозы, полностью заряженными и готовыми к эксплуатации, при условии длительности их нахождения в нерабочем состоянии не более шести месяцев (если больше шести месяцев, необходимо проведение тренировочных циклов).

При вводе батареи в эксплуатацию снимите соответствующие пломбы и произведите ее подключение к РЩ согласно схеме. Аккумуляторная батарея 42НК-125 получает подзаряд от выпрямителя, который обеспечивает питание батареи стабилизированным по среднему значению напряжением (рис. 274).

Величина напряжения па заряженной батарее поддерживается в пределах 65-68 В. Увеличение напряжения па батарее по отношению к среднему значению на выпрямителе достигается применением разделительного вентиля 5В. При отключенном резисторе RIO, шунтирующем этот вентиль, индуктивное сопротивление дросселя ДСЗ минимальное. Импульсы зарядного тока батареи наблюдаются лишь в те моменты времени, когда мгновенные значения напряжения на выходе выпрямителя (обусловленные пульсациями напряжения) больше напряжения аккумуляторной батареи. Ток батареи зависит от степени ее заряда. Если батарея разряжена, то ее э. д. с понижена, нелинейный дроссель ДСЗ насыщен, так как напряжение на нем равно разности напряжений выпрямителя и батареи (с учетом разделительного вентиля). По мере увеличения степени заряда батареи ее э. д. с. растет, ток батареи падает. Когда батарея полностью заряжена, ток в ее цепи равен 5-8 Л (при отключенном шунтирующем резисторе RIO), а напряжение может достигать 74 В.

С целью снижения расхода воды величина тока постоянного подзаряда батареи должна быть снижена, для этого при длительной нормальной работе РЩ и батареи 42НК-125 шунтпрую-

Рис 274 Схема вьшрямителыю-ста би лидирующего агрегата

Iiiии резистор RIO надо подключить с помощью тумблера 7Р. В те моменты времени (между импульсами зарядного тока), когда э д. с. батареи больше, чем напряжение на выходе выпрямителя, через этот резистор протекае! гок (разрядный). В связи с его незначительностью по величине (не более 0,2 А) он не может оказать влияния на степень заряда батареи. Однако этот гок является размагничивающим для дросселя ДСЗ, индуктивное сопротивление которого резко увеличивается. Ток в цепи батареи при включенном шунтирующем резисторе равен 1--2 А, он покрывает ток самозаряда батареи, обеспечивает подзаряд батареи после прохождения электровозом нейтральной вставки контактной сети

Напряжение на батарее поддерживается равным 65 -68 В При нормальной эксплуатации электровоза этот резистор должен быть постоянно включен, что сокращает расход электролита

После длительной работы батареи в режиме разряда на цепи нагрузки (свыше 0,5 -1 ч) целесообразно отключение этого шунтирующего сопротивления. При этом достаточная длительность работы электровоза с отключенным резистором RIO для быстрого восстановления полного заряда батареи 10-20 ч. Через этот промежуток времени резистор RIO должен быть включен вновь.

Режимы разряда батареи. При выходе электровоза на участок с иейгратыюй вставкой контактной сети, снятии напряжения в контактной сети, выходе из строя ТРПШ или регулятора напряжения катушка контактора К теряет питание, контакты контактора размыкаются и аккумуляторная батарея переходит в режим разряда на цепи нагрузки. Допустимая длительность работы батареи в этом режиме определяется током нагрузки на нее. Исправная, полностью заряженная аккумуляторная батарея ведущей секции обеспечивает питание необходимых для работы электровоза цепей нагрузки в течение не менее 1,5 ч.

Допускаемое минимальное напряжение на батарее при работе се в режиме разряда на цепи нагрузки ведущей секции 40 В. При этом следует учитывать, что при напряжении 43 В нарушается работа АЛ СП.

В случае выхода из строя ТРПШ или регулятора напряжения в одной из секции машинист может отключить питание системы на аварийном Р1Ц-34, а переключатель Нагрузка поставить в положение Аварийно. При этом питание всех цепей нагрузки электровоза будет обеспечиваться от одного исправного PIII-34. Длительность работы электровоза при такой же схеме питания низковольтных цепей и режимы нагрузок не лимитируются. В случае выхода из строя обеих преобразовательных установок РЩ-34 питание цепей нагрузки может обеспечиваться поочередно сначала ог одной, затем от другой аккумуляторной батареи.

Меры предосторожности. Никогда не пользуйтесь открытым пламенем вблизи батареи. Совместные хранение и эксплуатация щелочных и кислотных батарей запрещены, так как все кислоты разрушают щелочные аккумуляторы.

Смена электролита. Электролит меняйте через каждые 100 - 150 циклов, но не реже одного раза в год. Если емкость аккумуляторов заметно снижается, то электролит смените ранее указанного срока. Перед сменой электролита аккумуляторы разрядите током 8-часового режима до напряжения 1 В на аккумулятор.

Старый электролит вылейте, энергично встряхните аккумулятор (батарею) для удаления грязи из сосуда. После удаления старого электролита аккумуляторы промойте подщелоченной, от-стоеппой или дистиллированной водой при энергичном встряхивании.

Аккумуляторы, промытые дистиллированной водой, немедленно залейте электролитом. Дайте постоять в течение 2 ч, затем замерьте плотность электролита, доведите его до требуемой величины и закройте аккумуляторы пробками. Воспрещается оставлять без электролита аккумуляторы, промытые водой, во избежание коррозии пластин.

Электролит меняйте также в случае перевода аккумуляторов на эксплуатацию при температуре -20°С и ниже. Помните, что срок службы аккумуляторов и батарей сокращается по следующим причинам: систематические недозаряды; глубокие разряды ниже конечных напряжений, указанных ранее; снижение уровня электролита ниже верхнего края пластин; повышение плотности электролита при температуре выше 0°С; повышение температуры.

Возможные неисправности, их причины и способы устранения приведены в табл. 48.

Таблица 48

Продолжение