Пристрій і принцип роботи акумулятора. Акумулятором називається хімічний джерело струму, в якому хімічна енергія окисно-відновних процесів перетворюється в електричну. Процес перетворення хімічної енергії в електричну в такому джерелі струму називається розрядом. Активні речовини, витрачені в процесі протікання реакції, що дає електричну енергію, повинні відновлюватися при пропущенні через розряджений акумулятор постійного струму від іншого джерела електричної енергії. Напрямок струму заряду акумулятора повинно бути протилежно напрямку розрядного струму.

Акумулятори в залежності від хімічного складу електроліту бувають двох типів: кислотні (свинцеві) і лужні (кадмієво-нікелеві).

Лужні акумулятори мають наступні переваги в порівнянні з кислотними: володіють великою механічною міцністю і витривалістю, не бояться сильних струмів розряду, тряски, ударів і навіть коротких замикань, якщо бездіяльності не псуються, мають більший термін служби (в 7-8 разів), при роботі виділяють меншу кількість шкідливих газів і випарів, мають меншу масу, вимагають мінімального догляду.

Завдяки зазначеним перевагам на вагонах метрополітену набули поширення лужні акумулятори. Недоліками лужних акумуляторів в порівнянні з кислотними є: менша е. д. з. (1,25 В, в той час як у кислотних 2,0-2,1 В); нижчий к.п. д. (52-55%), більш висока вартість (в 2-4 рази), так як їх виготовляють з дорогих металів.

Лужний акумулятор (рис. 100) являє собою посудину, (корпус) 7, поміщений в гумовий чохол 7, наповнений електролітом - розчином їдкого калію КОН. У ній вміщено шість позитивних 10 і п'ять негативних 11 пластин (електродів). У позитивних пластин активною масою є гідрат окису нікелю N1 (ОН) 3, у негативних - губчастий кадмій, що містить 5-30% губчастого заліза (ССН-Бе). Кожна пластина (як позитивна, так і негативна) поміщена в залізний пакет 9, що має багато отворів. Отвори дуже малі, і активна маса 8 не може висипатися через них. У той же час їх розміри достатні для виходу газів, що утворюються при заряді, і проникнення електроліту.

Мал. 100. Лужний акумулятор

Однойменні пластини з'єднані паралельно в загальні блоки, до яких приварені вивідні штирі 2 та 5. У зібраному вигляді в акумуляторі кожна негативна пластина знаходиться між двома позитивними. Різнойменні пластини ізольовані один від одного ебонітовими паличками 6 На кришці акумулятора близько отвори, через яке виходить штир позитивних пластин, виштампуваними знак «+». Позитивні пластини з'єднані з корпусом акумулятора, так як крайні з них стикаються із стінками акумулятора, тому штир позитивних пластин не ізольований від корпусу.

Штир негативних пластин ізольований від корпусу акумулятора ізоляційними втулками з ущільнювальними кільцями. Для заливки електроліту і виходу з акумулятора газів в кришці 4 є отвір зі сталевою пробкою 3 і ущільнюючим гумовим кільцем.

При підвищенні тиску газів всередині корпусу гумове кільце відходить від поверхні пробки і гази виходять в атмосферу.

Така пробка запобігає вихлюпування електроліту з акумулятора при трясці і виключає попадання в нього повітря.

Для додання корпусу механічної міцності стінки його виконують гофрованими. Корпус поміщають в гумовий чохол 1, що забезпечує ізоляцію акумуляторів один від одного і від ящика, в якому встановлюють акумуляторну батарею.

Щоб привести акумулятор в робочий стан, необхідно залити в нього електроліт. Через 2 год треба перевірити рівень електроліту над пластинами (він повинен бути не менше 5 мм і не більше 12 мм) і напруга на акумуляторі.

Після того як встановиться нормальний рівень електроліту, акумулятори піддають двом-трьом циклам «заряд - розряд».

Акумулятор характеризується ємністю, якій називається кількість електрики, одержуваного від нього під час розряду від стану повного заряду до моменту, коли напруга на його затискачах буде мінімально допустимим (при нормальному розрядному струмі воно дорівнює 0,8-1,1 В). Ємність акумулятора виражається в ампер-годинах. Якщо, наприклад, акумулятор мав після заряду протягом 10 год розрядний струм 12 А, після чого напруга його знизилося до 1,1 В, то ємність його дорівнює 12 * 10 = 120 А • ч.

Розряджаючись, акумулятор ніколи не може віддати в ланцюг ту ж кількість енергії, яке він отримав при заряді: воно завжди буде менше, так як частина енергії витрачається на нагрівання електроліту і хімічні процеси. Для акумуляторів зазвичай вказують його віддачу. Вона являє собою відношення роботи, яку акумулятор виробляє при розряді, до роботи, яку доводиться затратити на заряд акумулятора. У кадмиево-нікелевих акумуляторах віддача по енергії не перевищує 50-55%.

Лужні акумулятори надходять з заводу без електроліту. При введенні їх в дію потрібно приготувати електроліт, керуючись такими міркуваннями. Якщо передбачається робота акумуляторні батареї за температури від -20 до +35 ° С, то необхідний електроліт, що складається з розчину їдкого калі густиною 1,19-1,21 г / см3 з добавкою 20 г моногідрату літію на 1 л електроліту (домішка збільшує термін служби акумулятора). При температурі нижче -20 ° С акумулятори заливають розчином їдкого калі густиною 1,26--1,28 г / см3 без добавки моногідрату літію. Для розчинення лугу у воді застосовують чисту сталеву, пластмасову або скляний посуд. Забороняється користуватися оцинкованої, лудженої, алюмінієвої, мідної та свинцевої посудом, а також посудом, використовуваної для приготування електроліту кислотних акумуляторів.

При приготуванні електроліту луг поміщають в посуд, заливають водою і все це перемішують сталевий або скляною паличкою для прискорення розчинення. Моногидрат літію додають в остиглий розчин і ретельно перемішують. Для розчинення лугу придатна дистильована і дощова вода або конденсат. Після охолодження електроліт повинен відстоятися протягом 3-6 ч. При заливці температура електроліту не повинна бути вище +30 ° С.

Коли пластини акумулятора просочаться електролітом, визначають рівень електроліту скляною трубкою діаметром 5-6 мм з мітками по висоті 5 і 12 мм. Скляну трубку опускають в акумулятор до пластин, потім, щільно затиснувши пальцем верхній кінець трубки, виймають її з акумулятора, тримаючи над отвором для заливки. Висота електроліту в трубці буде дорівнює рівню електроліту над пластинами в акумуляторі.

Для зменшення рівня електроліту застосовують гумову грушу зі скляною трубкою ЗАВДОВЖКИ близько 100 мм. Кінець трубки слід трохи відтягнути над паяльною лампою. Доливають акумулятори дистильованої водою або електролітом, також використовуючи гумову грушу.

Заміряють щільність електроліту сифонним ареометром (рис 101). Прилад складається з скляної посудини 2 циліндричної форми, на верхню частину якого надіта гумова груша 1, а в нижню вставлена ​​гумова трубка 4. У посудину поміщений ареометр 3. Стиснувши гумову грушу, занурюють трубку в електроліт. Опустивши грушу в посудину, всмоктують електроліт. Ареометр спливає, і по його шкалі на рівні електроліту відраховують щільність в грамах на кубічний сантиметр (г / см3). Якщо щільність вище нормальної, електроліт розбавляють водою, якщо нижче - додають електроліт підвищеної щільності.

На поверхню електроліту наливають трохи вазелінового масла. Це потрібно для того, щоб електроліт не стикався з повітрям і не поглинав з нього вуглекислоту

При підготовці до зимових або літніх умов роботи електроліт замінюють. Для цього акумулятори розряджають, промивають дистильованою водою і заповнюють свіжим електролітом. Забороняється залишати акумулятори без електроліту, щоб не було корозії пластин і корпусу.

Пристрій акумуляторної батареї вагона. На вагонах метрополітену акумуляторна батарея забезпечує харчуванням електричні апарати ланцюгів управління, низьковольтних допоміжних ланцюгів, ланцюгів радіофікації, диспетчерського зв'язку і УЕСПМ (пристрій екстреного зв'язку «Пасажир - машиніст»).

Акумуляторна батарея являє собою серію однотипних акумуляторів, з'єднаних послідовно. При послідовному з'єднанні акумуляторів напруга на затискачах батареї дорівнює добутку напруги одного акумулятора на число їх в батареї; ємність батареї дорівнює ємності одного акумулятора.

Мал. 101. Сифонний ареометр

На вагонах метрополітену застосовують лужні акумуляторні батареї НКН-55 або НКН-80 ємністю відповідно 55 або 80 А • год, напругою приблизно 70 В, складені з 56 акумуляторів, які розміщують в дерев'яних важкогорючих секційних ящиках. Батарея НКН-55 складається з семи секційних ящиків, по вісім акумуляторів в кожному, а НКН-80 - з чотирнадцяти, по чотири акумулятора в кожному.

Акумуляторна батарея вагона розміщена в корпусі - металевому ящику, підвішеному до рами кузова без ізоляторів.

На висувних піддонах металевого ящика встановлені листові вінілпластовие прокладки товщиною 7-10 мм, наявність яких виключає дотик дерев'яних ящиків об металевий корпус акумуляторної батареї. Для зменшення струмів витоку, можливих між акумуляторами і секційним ящиком, на цапфи акумуляторів надіті спеціальні поліетиленові вкладиші прямокутної форми, які входять в пази ящика і виключають до того ж вільне переміщення акумуляторів всередині нього.

До вільних затискачів акумуляторної батареї ( «плюс» першого акумулятора і «мінус» останнього) приєднують наконечники вивідних проводів, які виведені з ящика через ізоляційну втулку.

Акумуляторні батареї вагонів з'єднані поїзним проводом 10 (див. Схему допоміжних ланцюгів вагона). Цей провід підходить до контролерів машиніста вагонів, через нього подається напруга на низьковольтні електричні ланцюги вагона.

Акумуляторні батареї постійно заряджаються автоматично від ланцюгів освітлення і подмагничивающего обмоток тягових двигунів в гальмівному режимі.

Догляд за акумуляторною батареєю. Відповідно до вимог техніки безпеки обслуговування акумуляторних батарей здійснюють в спеціальному одязі і гумових рукавичках. Відкривши кришки, перевіряють стан ящика, кріплення струмоведучих частин. Токоведущие деталі очищають від пилу, вологи, солей; перемички змащують технічним вазеліном.

Контролюють загальну напругу на батареї під навантаженням (при включеному аварійному освітленні). Воно повинно бути не нижче встановленого значення. Напруга на кожному елементі контролюють вилкою навантаження (рис. 102) за допомогою щупів 1 і вольтметра 2. Елементи з напругою нижче 1 В замінюють.

Мал. 102. Схема включення навантажувальної вилки

Заміряють рівень і щільність електроліту, при необхідності її доводять до норми. Акумулятори при наявності випинання стінок або течі замінюють. Кришку ящика щільно підганяють І усувають несправність запорів. Отвори ящика для вивідних проводів ущільнюють. Перевіряють кріплення до рами кузова.

Контрольні питання 1. Що являє собою хімічний джерело струму?

2. На які типи в залежності від електроліту діляться акумулятори?

3. Які акумулятори та чому використовують на вагонах метрополітену?

4. Що являє собою лужної кадмиево-нікелевий акумулятор?

5. Що таке ємність акумулятора і в яких одиницях вона вимірюється?

6. Що являє собою акумуляторна батарея і які електричні ланцюги вагона вона живить? Яке номінальну напругу акумуляторної батареї вагона?

7. Де встановлюють акумуляторну батарею вагона?

8. Яким чином з'єднані акумуляторні батареї вагонів?

9. У чому полягає догляд за акумуляторними батареями?

⇐ Вимірювальні прилади | електропоїзди метрополітену | радіоустаткування ⇒

Рекомендований контент: