Аккумуляторные батареи

На цельнометаллических пассажирских вагонах применяются аккумуляторные батареи, составленные из кислотных или щелочных аккумуляторов. Наиболее распространены щелочные батареи, так как они изготовлены из менее дефицитных материалов и поэтому дешевле. На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 52 В монтируют батареи, состоящие из 26 кислотных или 38 - 40 щелочных аккумуляторов. Для вагонов с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением сети 112 В применяют батареи из 56 кислотных или 82 - 86 щелочных аккумуляторов.

Пассажирские вагоны, построенные до 1960 г. заводами СССР, оборудовались кислотными и щелочными аккумуляторными батареями. На все строящиеся с 1960 г. отечественной промышленностью вагоны устанавливают только щелочные батареи. В вагонах постройки зарубежных заводов применяются кислотные батареи, однако с 1969 г. заводы Германии также начали выпускать вагоны и со щелочными батареями.

Одна из важнейших эксплуатационных характеристик аккумуляторной батареи - номинальная емкость Сном - минимальная емкость при 5-часовом разрядном режиме, т. е. при разряде батареи током, равным 0,2СНОМ, или при разряде током, равным 0,1СНОМ (10-часовой режим). Другой характеристикой аккумуляторной батареи является номинальное напряжение - напряжение полностью заряженной батареи при разряде ее током 5- или 10-часового разрядного режима. Емкость аккумулятора в эксплуатации зависит от температуры окружающей среды (зимой емкость аккумулятора снижается) и плотности используемого электролита.

Аккумуляторная батарея отечественного производства имеет условное обозначение, в котором первые цифры (26, 38, 40, 56, 84) указывают число аккумуляторов в батарее, буквенные символы - электрохимическую схему (НЖ - никель-железная, НК - ни-кель-кадмиевая), область применения (В - вагонная, Т - тяговая, Ц - для цельнометаллических вагонов), конструктивные особенности пластин и сепараторов (П - панцирная, или поверхностного типа, Н - намазная, М - минпластовая сепарация); последние цифры в обозначении определяют номинальную емкость в ампер-часах (например, батареи 40ТНЖ-250, 40ВНЖ-350, 26ВПМ-400, 56ВНЦ-400, 84КМ-300. Обозначение щелочной аккумуляторной батареи 40ТНЖ-250 расшифровывается следующим образом: 40 - число последовательно соединенных аккумулято ров, Т - тяговая, НЖ - никель-железная, 250 - номинальная емкость в ампер-часах при 5-часовом разряде током 50 А.

Обозначение аккумуляторной вагонной батареи 84КМ-300 означает следующее: 84 - количество аккумуляторов в батарее, соединенных последовательно,

К - закрытый никель-кадмие-вый призматический аккумулятор, М - средний режим разряда, 300 - номинальная емкость в ампер-часах.

Кислотные аккумуляторные элементы монтируют попарно в деревянных ящиках 5 (рис. 5.5) и соединяют между собой последовательно медной шиной 4 со свинцовым покрытием. С торцовой стороны ящика слева расположен зажим положительного полюса 3, справа - зажим отрицательного полюса 8. Шина 6 подключена к плюсовой клемме переднего аккумулятора, шина 7 - к минусовому. Зажимы 9 служат для соединения межаккумуляторных перемычек. Деревянный ящик установлен в металлическом поддоне 1, защищенном от коррозии пластмассовым покрытием. Для переноса аккумуляторов на поддоне предусмотрены две ручки 10, а для защиты зажимов от короткого замыкания - выступ 11. На боковых стенках ящика и поддона имеются амортизаторы 2.

Щелочные аккумуляторы также размещают в деревянном ящике 7 (рис. 5.6), но по три элемента 5, которые соединяют между собой последовательно шинами 6. На торцовой стенке ящика смонтированы зажимы 2, к которым присоединяют токоведущие металлические прутки 3 от плюсовой и минусовой клемм двух крайних аккумуляторов. На обоих торцах предусмотрены защитные выступы 1, предохраняющие от короткого замыкания, а сбоку установлены резиновые амортизаторы 4.

Батареи поставляются потребителю в виде отдельных аккумуляторов с комплектующими и запасными деталями. Монтаж аккумуляторов в батарею производится с помощью перемычек. Аккумуляторы при монтаже должны быть жестко закреплены во из-

Ящик с кислотными аккумуляторами

Рис. 5.5. Ящик с кислотными аккумуляторами:

1 - металлический поддон; 2 - резиновый амортизатор; 3 - зажим положительного полюса; 4 - медная шина; 5 - деревянный ящик; 6,7- шины, 8- зажим отрицательного полюса; 9 - зажимы межаккумуляторных перемычек; 10 - ручка; 11 - выступ для защиты зажимов от короткого замыкания

Схема расположения щелочных аккумуляторов в ящике

Рис. 5.6. Схема расположения щелочных аккумуляторов в ящике:

1 - защитные выступы; 2 - зажимы; 3 - токоведущие прутки; 4 - резиновые амортизаторы; 5 - элементы; 6 - шины; 7 - деревянный ящик бежание перемещений относительно друг друга, так как при перемещении нарушается изоляция и ломаются перемычки.

Никель-железные аккумуляторы типа ТНЖ соединяют последовательно внутри металлических подвагонных ящиков, изолируя друг от друга резиновыми чехлами, а от ящиков - деревянными щитами. Деревянные щиты и внутреннюю поверхность ящиков окрашивают асфальтовым или битумным лаком. Между собой аккумуляторы соединяют стальными никелированными перемычками. Для выводов применяется гибкий провод площадью поперечного сечения 35 мм2.

Аккумуляторная батарея 40ВНЖ-300-У2 (рис. 5.7) состоит из 40 аккумуляторов типа ВНЖ-300П-У2, из которых 38 соединены последовательно и включены в схему вагона, а два являются резервными. Аккумуляторная батарея размещена под вагоном в аккумуляторном боксе на выкатных тележках, что позволяет выкатывать батарею на откинутые крышки бокса при ее техническом обслуживании. В верхней зоне бокса размещены три клапана, срабатывающие в случае взрыва внутри бокса при повышенной концентрации водорода. Аккумуляторный бокс снабжен системой вентиляции, вытяжные патрубки которой размещены с лицевой стороны на крышках, а всасывающие - в днище бокса. Бокс подвешивается к раме вагона на восьми болтах из стали марки 40Х. Кроме того, имеется предохранительное крепление по торцам бокса.

Аккумуляторная батарея типа 40ВНЖ-300-У2

Рис. 5.7. Аккумуляторная батарея типа 40ВНЖ-300-У2:

1, 2, 8 - перемычки длиной соответственно 111, 157 и 168 мм; 3, 6, 7, 9 - выводы гибкие длиной соответственно 1000, 1300, 4700, 800 мм; 4, 5 - аккумулятор ВНЖ-300П-У2

Внутри аккумуляторного бокса установлен блок терморезисторов, работающий в системе автоматического режима заряда батареи. В процессе эксплуатации батареи крышки аккумуляторных ящиков должны быть надежно закрыты, чтобы их самостоятельное открытие было невозможно. Защелка вверху крышки (для обеспечения дополнительного запирания) должна легко защелкиваться. Взрывозащитные клапаны, которые находятся над аккумуляторными ящиками, должны горизонтально прилегать. На выкатных тележках оси роликов необходимо хорошо смазать.

Электролит для кислотных аккумуляторов приготовляют из высококачественной аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. В щелочных аккумуляторах в качестве электролита применяют водный раствор гидрата оксида калия (едкое кали) с добавкой моногидрата лития и сернистого натрия.

В эксплуатации аккумуляторные батареи при должном обслуживании и правильном использовании бесперебойно работают в течение нескольких лет. Однако возникают неисправности, укорачивающие срок службы аккумуляторов.

Сульфатация (процесс образования на пластинах сернокислого свинца) происходит в результате систематических недозарядов и глубоких разрядов.

При сульфатации отрицательные пластины покрываются белым налетом, а положительные приобретают светло-красный или светло-желтый оттенок. При чрезмерном разряде разрушаются все пластины батареи. Активная масса пластин в результате сульфатации увеличивается, разбухает, начинает отделяться и выпадать в осадок. Пластины коробятся и становятся непригодными для эксплуатации.

Вредно влияет на аккумуляторную батарею и перезаряд. Если, например, нормально заряженную батарею продолжать заряжать дальше, то выделяющийся при заряде газ способствует отделению от пластин активной массы, в результате чего емкость аккумулятора уменьшается. Из-за усиленного выделения газов возможен взрыв аккумуляторной батареи от возникающей искры в ослабших соединениях, что может вызвать тяжелые последствия.

Загрязнение электролита различными примесями, применение недистиллированной воды или недоброкачественной серной кислоты вредно отражаются на работе батареи и приводят к преждевременному выходу ее из строя. Попавшие в электролит металлические частицы или отставшая активная масса при оседании на дно сосуда могут вызвать короткое замыкание в аккумуляторной батарее.

В некоторых случаях, например при длительном отстое вагона, кислотная аккумуляторная батарея саморазряжается. Ее надо заряжать не реже одного раза в три месяца, иначе пластины начнут подвергаться сульфатации.

Основное условие обеспечения сохранности щелочных батарей при эксплуатации - поддерживать нормальный уровень электролита над пластинами элементов. В противном случае на отрицательных пластинах при взаимодействии с кислородом воздуха образуются окислы железа и вся батарея может выйти из строя.

Чтобы определить состояние аккумуляторной батареи во время приемки вагонов перед рейсом, начальник (механик-бригадир), поездной электромеханик и проводники должны знать, какой тип аккумуляторных батарей установлен на принимаемых вагонах. Признаком заряженности батареи является постоянное значение ее напряжения после включения нагрузки. Падение напряжения ниже минимально допустимого указывает на то, что батарея разряжена. В этом случае ее необходимо зарядить или заменить.

Электролит должен заполнять банку не ниже 50 мм и не выше 65 мм относительно верхнего края пластин. Перед проверкой нужно выключить все потребители энергии.

Во время рейса следует проверить амперметр при положении выключателя Генераторный режим. Если генератор правильно работает, стрелка амперметра отклоняется в зависимости от подключенных потребителей. Если стрелка остается в положении О, об этом следует информировать начальника поезда для предотвращения сильной разрядки батареи.

Таблица 5.1

Тип генератора
Параметр 23.07/21* 2ГВ-003,

2ГВ-008,

2ГВ-01.У1**

ОІЮС-28В*** ОСС-

4435/24/2а38,

ЭГВ-08.У1***

Напряжение генератора, В:

в течение 1 ч после

65...68 64... 66 125... 128 128...128
длительной стоянки и при разряженной батарее постоянно в пути следования 68...72 68...72 135... 140 132... 137
Ток зарядки, А: в течение 1 ч после О

о чо

50...30 О

1Г)

О

оо

О

1Г)

О

оо

длительной стоянки и при разряженной батарее постоянно в пути следования 20... 15 20... 10 10...5 10...5

* Дополнительная обмотка включена «звездой».

** Для этих генераторов режим зарядки батареи - средний.

*** Эти типы генераторов используются в вагонах с кондиционированием воздуха постройки Германии и ТВЗ.

На передней панели распределительного шкафа установлены вольтметр и амперметр с нулевой точкой посередине. Вольтметр имеет переключатель измерения напряжения генератора и аккумуляторной батареи. Отклонение стрелки амперметра влево свидетельствует о наличии тока разрядки, вправо - тока зарядки. Проверку напряжения следует делать при включенной нагрузке (люминесцентное освещение).

Если батарея разрядилась при длительной стоянке или же не была достаточно заряжена из-за низкой скорости движения, следует зарядить батарею от постороннего источника постоянного тока. В пути следования напряжение генератора и ток заряда батареи должны быть в пределах, указанных в табл. 5.1.

Электрические машины | Проводник пассажирских вагонов | Приборы регулирования, коммутации и защиты