|
Глава 9. АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ.
9.1. Устройство аккумуляторов.
Аккумулятор – это устройство для накопления энергии с целью ее последующего
использования. Обычно аккумуляторы соединяют в батареи для получения необходимого
напряжения или емкости. Существуют кислотные и щелочные аккумуляторы. В кислотном
аккумуляторе отрицательные пластины состоят из губчатого свинца (Рb), а положительные –
из оксидов свинца (свинцового сурика) РbO
2
. Порошкообразный оксид свинца
запрессовывают в свинцовую решетку. При воздействии электролита, состоящего из
раствора серной кислоты (H
2
SO
4
) в дистиллированной воде (Н
2
O), при разряде происходит
реакция: РbO
2
+ Pb + 2H
2
SO
4
↔ 2PbSO
4
+ 2H
2
O (9.1)
Соединение PbSO
4
– сульфат свинца – образуется как на положительных, так и на
отрицательных пластинах. При заряде аккумулятора сульфат свинца разлагается на
образующие его вещества, и состояние аккумулятора восстанавливается. При образовании
PbSO
4
в реакции участвует кислота электролита, поэтому плотность электролита зависит от
степени заряженности аккумулятора. Заряженный аккумулятор имеет большую плотность, а
разряженный – меньшую плотность электролита. По плотности электролита можно
определить степень его зарядки, зная плотность первоначально залитого электролита.
В щелочном аккумуляторе отрицательные пластины состоят из железа (Fe), а положительные
– из гидроксида никеля Ni(OH)
2
, электролитом является водный раствор гидроксида калия
(едкое кали) КОН. Токообразующая реакция протекает следующим образом:
Fe + 2NiOOH + 2Н
2
0 ↔ Fe(OH)
2
+ 2Ni(OH)
2
(9.2)
Электролит в реакции не участвует, и его плотность с изменением состояния заряженности
аккумулятора не меняется. К щелочным аккумуляторам относятся также никель-кадмиевые
(КН) аккумуляторы. В системах электропневматических тормозов применяются никель-
кадмиевые аккумуляторы 40КН-10, не отличающиеся по конструкции и обслуживанию от
любого щелочного аккумулятора, но имеющие большую удельную емкость. Как любое
техническое устройство, аккумулятор имеет коэффициент полезного действия,
определяемый отношением полезной емкости, выраженной в ампер-часах (А×ч), к энергии,
затраченной на зарядку, выраженной также в ампер-часах. КПД аккумуляторов изменяется в
широких пределах и зависит от его назначения, температуры электролита, величины
разрядного тока и ряда других величин. Емкость аккумулятора также величина
непостоянная. В обозначении типа аккумулятора содержится число, характеризующее его
номинальную (паспортную) емкость, которая может быть получена при разряде его
номинальным током. Величину номинального тока можно получить делением величины
номинальной емкости на 10 для кислотных и на 5 для щелочных аккумуляторов. Например,
кислотный аккумулятор емкостью 450 Ач имеет нормальный ток 45 А, а щелочной такой же
емкости – 90 А. Величина разрядного тока очень сильно влияет на емкость, которую можно
снять с аккумулятора (полезная емкость), особенно это заметно при стартерном разряде.
Щелочные аккумуляторы более стойки к большим токам, нежели кислотные. Конструкция
пластин аккумулятора определяет его срок службы. Пористые пластины кислотного
аккумулятора плохо переносят вибрацию и большие кратковременные (стартерные) токи;
отрицательная температура электролита приводит к снижению емкости аккумулятора, а
замерзание электролита – к разрушению пластин. Щелочные аккумуляторы устойчивы к
88 / 203
воздействию отрицательных температур. На подвижном составе в основном
устанавливаются тяговые (рассчитанные на большие длительные токи), стартерные
(рассчитанные на очень большие, но кратковременные токи) и осветительные (рассчитанные
на разрядные токи, не превышающие номинального значения) аккумуляторы.
Принципиальные различия их заключаются в количестве и толщине пластин с активной
массой. При использовании аккумуляторов на подвижном составе их соединяют в батареи.
Для получения необходимого напряжения (напряжение одного кислотного аккумулятора
составляет 2,2 В, щелочного – 1,2 В) аккумуляторы включают последовательно, при
параллельном соединении обеспечивается необходимый по величине ток нагрузки.
Стартерные аккумуляторные батареи тепловозов предназначены для питания стартера при
пуске дизеля, а также цепей управления, вспомогательных и освещения при неработающем
дизеле. Конструкция и емкость аккумуляторной батареи определяются пусковым режимом –
кратковременным разрядом, при котором токи достигают 2500 А. При этом напряжение
батареи должно обеспечивать необходимую для пуска частоту вращения вала дизеля при
прокрутке. На тепловозах применяются кислотные и щелочные аккумуляторные батареи.
Основными типами батарей для выпускаемых тепловозов являются кислотные
аккумуляторные батареи 32ТН-450, -550 или 48ТН-450. В зависимости от напряжения
вспомогательных цепей тепловоза эти батареи состоят из 32 (при напряжении
вспомогательного генератора U
вг
= 75 В) или 48 (при U
вг
= 110 В) элементов (аккумуляторов)
с нормальной емкостью 450 или 550 Ач. Номинальная емкость может быть определена путем
разряда аккумуляторов током 10-часового режима. Как уже говорилось, значение
номинального тока определяется делением номинальной (паспортной) емкости на 10.
Промышленность выпускает кислотные аккумуляторные батареи 48ТН-350, щелочные
никель-железные 68ПНЖК-250, 48ТНЖТ-400, никель-кадмиевые 72ТПНК-250-02 и др.
Основные параметры отечественных тепловозных аккумуляторных батарей приведены в
табл. 9.1.
Таблица 9 1. Параметры отечественных тепловозных аккумуляторных батарей
Параметр
Тип батареи
32ТН-
450У2
48ТН-
450У2
48ТН-
350У2
46ТПНЖ-
550У2
72ТПНЖ-250-
02У2
Номинальная емкость, Ач
450
450
350
550
250
Номинальное напряжение, В
64,0
96,0
96,0
57,5
90,0
Тренировочный режим разряда и
ток, Ач
10/45
10/45
10/35
5/100
10/25
Конечное напряжение, В, не менее
57,6
86,6
86,6
46,0
72,0
Режим пуска дизеля,
толчковый разряд,
напряжение В, не менее
32
48
48
25
47
Ток, А
1700
1700
1800
2200
1800
Установившийся разряд,
напряжение В, не менее
46,4
69,6
70,0
46,0
72,0
Ток, А
900
900
800
900
800
Масса с электролитом, кг,
аккумулятора
38
38
30
45
26
Масса с электролитом, кг батареи
1270
1930
1710
2100
1870
Обозначение типа батареи включает в себя следующие цифры и буквы.
• 32, 46, 48, 68, 72 – количество последовательно включенных аккумуляторов, шт.;
• 550, 450, 350, 250 – номинальная емкость, Ач; ТП – назначение: тепловозная (пусковая);
• Н – вид электродных пластин: намазные; НЖ, НК – никель-железный, никель-кадмиевый;
• К, Т – конструкция электродов: комбинированная, таблеточная; У – для умеренного
климата; 2 – категория размещения: в кузове, в металлическом шкафу.
89 / 203
Do'stlaringiz bilan baham: |
