Аккумуляторные батареи

Устанавливаемые на тепловозах аккумуляторные батареи предназначены для питания тягового генератора или стартера при пуске дизеля, а также питания цепей управления и освещения при неработающем дизеле.

Наибольшее распространение на маневровых тепловозах получили свинцовые аккумуляторные батареи. Работа аккумуляторной батареи основана на способности электрической энергии преобразовываться в химическую и, наоборот, химической энергии - в электрическую. Простейший свинцовый аккумулятор представляет собой две свинцовые пластины (электроды), погруженные в электролит (раствор серной кислоты). Под действием серной кислоты пластины покрываются слоем сернокислого свинца. При подключении источника постоянного тока к аккумулятору ток от положительной пластины проходит через электролит к отрицательной пластине и сернокислый свинец на отрицательной пластине восстанавливается в губчатый свинец, а на положительной - превращается в двуокись свинца. В растворе образуется кислота, и плотность электролита повышается. При подключении аккумулятора к потребителю тока на пластинах вновь образуется сульфат свинца, а плотность электролита уменьшается. Поэтому для восстановления батареи ее необходимо периодически подзаряжать.

Обычно в кислотных аккумуляторах отрицательные пластины выполняют в виде решетчатого каркаса из свинца с примесью сурьмы (5%), придающей пластинам прочность. Активным материалом для них служит губчатый свинец, которым заполняется каркас. Между пластинами, соединенными между собой, устанавливаются сепараторы, изготавливаемые из дерева, резины или другого материала, для предохранения разноименных пластин от соприкосновения (рие. 163). Положительные пластины делают из чистого свинца. Активным материалом для

них является двуокись свинца Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде.

Кислотная аккумуляторная батарея типа 32ТН-450 установлена на тепловозах ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭМ5, ТГМ6А и в отдельных случаях может быть установлена на тепловозах ТГМЗА, ТГМЗБ. Эта батарея из 32 элементов имеет емкость 450 А-ч при 10-часовом разряде. Каждые четыре элемента установлены в деревянный ящик и залиты кислотоупорной мастикой. Все элементы батареи соединены последовательно перемычками, их напряжение суммируется и составляет 64 В.

Каждый элемент батареи состоит из блоков 19 положительных и 20 отрицательных пластин, размещенных в эбонитовом бачке с электролитом. Пластины имеют внизу ножки, которыми они опираются на выступы бачка, а в верхней части - контактные ушки. Пластины соединены баретками в положительные и отрицательные полублоки, к которым припаяны контакты. Каждая положительная пластина помещается между двумя отрицательными. Один из сепараторов, разделяющих разноименные пластины, выполнен из листового пористого полихлорвинила толщиной 0,45 мм, другой - из стекловойлока или перфорированного винипласта.

Плотность электролита заряженной батареи должна быть 1,24--1,25, а зимой до 1,26 г/см3. Зарядный ток нормально равен 150 А, напряжение элемента в конце заряда 1,75 В. После окончания заряда и отключения батареи напряжение элемента снижается до 1,4-1,5 В. Масса ящика с четырьмя элементами 160 кг.

На тепловозах ЧМЭ2 и ЧМЭЗ используются щелочные аккумуляторные батареи типов NifeKD25 и Nife-HJ-15 соответственно. Батарея NifeKD25 состоит из 80 элементов и имеет номинальное напряжение 150 В. Емкость батареи 250 А-ч при 4-часовом разряде. Элементы батареи собраны в ящики по 5 шт. в каждом. Батарея Nife-HI-15 состоит из 75 элементов и имеет емкость 150 А-ч при разряде током 30 А в течение 5 ч. Положительные пластины заполнены активной массой из гидрооксида никеля, смешанного для увеличения электропроводности с графитом. Эта масса помещена в тонкие стальные оболочки с мелкой перфорацией. Отрицательные пластины железокадмиевые. Элемент наполнен электролитом на 25-30 мм выше верхнего края пластин. Электролитом служит водный раствор едкого кали (КОН) плотностью 1,19 г/см3, масса элемента 15 кг.

Концентрация раствора едкого кали, т. е. плотность электролита щелочных аккумуляторов, при разряде практически не изменяется. Поэтому напряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности электролита и определяется степенью окисления активной массы. Кроме того, в щелочных аккумуляторах отсутствует дефицитный свинец. Они имеют меньшую склонность к саморазряду, большую механическую прочность и малую чувствительность к перезаряду и недозаряду, а также к большим разрядным токам. Срок службы их в несколько раз больше, чем свинцовых аккумуляторов.

Недостатками щелочных аккумуляторов являются малое напряжение элемента (1,2 В вместо 2,2 В у кислотного элемента), большой вес аккумуляторной батареи и низкие значения коэффициентов отдачи по емкости и энергии. Кроме того, щелочные аккумуляторы более чувствительны к низким температурам и емкость их при понижении температуры уменьшается. Поэтому на некоторых тепловозах с щелочными аккумуляторами в зимнее время ящики батареи или помещение обогревают теплой водой от дизеля.

На тепловозах ВМЭ1 установлена щелочная аккумуляторная батарея типа 2SK310 емкостью 310 А-ч при 3-часовом разряде током 103,3 А. Батарея состоит из 40 последовательно соединенных элементов, смонтированных в 20 деревянных ящиках. Ящики размещены в двух боковых отсеках машинного отделения и в зимнее время обогреваются горячей водой дизеля

Устройство элементов аналогично рассмотренному выше. Номинальное напряжение батареи 50 В.

Кислотные аккумуляторные батареи типов 6СТЭН-140 и 6СТЭН-140М, установленные на тепловозах ТГМЗ, ТГМЗА, ТГМЗБ и ТГМ4, состоят из десяти секций, соединенных в две параллельные группы по пять секций, соединенных последовательно в каждой. Каждая секция состоит из шести аккумуляторов, соединенных последовательно. Номинальное напряжение каждой секции равно 12 В, а емкость при 20-часовом разряде 140 А-ч. Таким образом, емкость батареи при 20-часовом разряде равна 280 А-ч, номинальное напряжение 60 В. Емкость батареи 6СТЭН-140М равна 252 А-ч при 10-часовом разряде, а остальные параметры такие же, как и батареи 6СТЭН-140.

Кислотные батареи типа 6СТ-128, установленные на тепловозах ТГМ1 и ТГМ23, состоят из шести последовательно соединенных элементов с номинальной емкостью 128 А-ч и напряжением 12 В. Емкость батареи при 10-часовом разряде и средней температуре электролита 30°С составляет 112 А-ч. На тепловозах ТГМ1 до № 1960 установлено шесть батарей 6СТ-128 (36 элементов), соединенных по две последовательно в три параллельные цепи на общую номинальную емкость 384 А-ч и напряжение 24 В. На тепловозах ТГМ1 с номерами выше 1960 и на тепловозах ТГМ23 установлено четыре батареи 6СТ-128 (24 элемента), соединенных по две последовательно в две параллельные цепи на общую номинальную емкость 256 А-ч и напряжение 24 В.

⇐ | Электростартеры | | Маневровые тепловозы Под редакцией Л. С. НАЗАРОВА | | Электропневматические контакторы | ⇒