Какое напряжение у аккумуляторной батареи электровоза
Аккумуляторная батарея служит источником энергии для питания цепи низкого напряжения электровоза при неработающих генераторах тока управления.
Во время подготовки электровоза к работе, а также при повреждении генератора тока управления в пути аккумуляторная батарея питает электроэнергией катушки различных аппаратов, осветительные и сигнальные лампы. После включения генератор тока управления питает низковольтные цепи электровоза и одновременно заряжает батарею.
Аккумуляторная батарея состоит из ряда аккумуляторных элементов, которые соединены последовательно. В отличие от так называемых первичных элементов, к которым относятся гальванические элементы, преобразующие, химическую энергию в электрическую, аккумуляторы представляют собой вторичные элементы, способные накапливать (аккумулировать) подведенную к ним извне при заряде электрическую энергию и по мере надобности отдавать эту энергию в виде постоянного тока.
На электровозах ЧС2 установлены щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы. В отличие от свинцовых они не выделяют вредных испарений, устойчивы к воздействию больших токов, не боятся тряски, толчков, ударов и не портятся даже от короткого замыкания. Кроме того, щелочные аккумуляторы по сравнению со свинцовыми при одинаковой емкости имеют меньший вес, весьма незначительный саморазряд, небольшую чувствительность к перезаряду и недозаряду, высокую прочность и больший срок службы. Основным недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является низкое напряжение элементов: 1,2 В против 2—2,1 В у свинцовых. Действие аккумулятора основано на использовании явления поляризации электродов, электродвижущая сила между которыми в замкнутой цепи создает ток.
В своей простейшей форме щелочной никель-кадмиевый аккумулятор представляет собой сосуд (рис. 93), наполненный электролитом— раствором гидроокиси калия (КОН). В сосуд 1 погру-
ЖеНЫ Два электрбда: положительный 2 и отрицательный 3.
Положительные электроды содержат активную массу из окиси никеля №г03 или гидроокиси никеля №(0Н)3, отрицательные электроды состоят из губчатого кадмия СсЗ с прибавлением 5— 30% губчатого железа Ре, которое увеличивает проводимость активной массы. ^
При разряде аккумуляторов на положительных пластинах окись никеля N1203 переходит в закись никеля №0 или гидроокись никеля №(ОН)3 переходит в гидрозакись никеля №(ОН)2, а на отрицательных пластинах губчатый (чистый) кадмий Сс1 и железо Ре переходят в окись кадмия Сс1(ОН)2 и закись железа РеО или в гидроокись кадмия Сс1(ОН)2 и гидрозакись железа Ре(ОН)2.
Происходящие при этом химические процессы можно выразить формулами:
Сс1 + Ре + 2Ы2 03 -»- Сс10 + РеО + 4№0
Сс1 + Ре + 4№ (ОН)3 -> Сс1 (ОН), + Ре (ОН), + 4№ (ОН)„.
Следовательно, при разряде аккумулятора происходит частичное раскисление положительного никелевого электрода и окисление кадмиево-железного отрицательного электрода.
При заряде, наоборот, низшие окислы никеля на положительных пластинах переходят в более высокие степени окисления, а на отрицательных пластинах окислы кадмия и железа восстанавливаются в металлический кадмий и железо. Происходящие при этом химические процессы выражаются формулами:
СсЮ + РеО + 4№0 -> Сс1 + Ре + 2№2 03
и Со! (ОН)„ + Ре (ОН)2 + 4№ (ОН), -> Сс1 + Ре + 4№ (ОН)3.
Описанный процесс происходит до тех пор, пока на отрицательных пластинах окиси и гидроокиси кадмия и закиси и гидрозакиси железа не превратятся в кадмий и железо. Далее ток не будет изменять химическое состояние пластин, а начнет разлагать воду электролита на ее составные части. На аноде при этом станет выделяться кислород О, а на катоде — водород Н. Такое выделение газа, весьма сходное с кипением воды, носит название кипения аккумулятора. В случае появления «кипения» следует прекратить питание аккумулятора электрической энергией, так как оно показывает на окончание процесса раскисления отрицательной пластины (катода), т. е. на окончание процесса заряда аккумулятора. Дальнейшее питание аккумуляторов энергией будет вести
Лишь к разложению вбды, содержащейся в электролите аккумулятора, увеличению его плотности и нагреву. Механическая смесь выделяемых на время к
Рис. 94. Ящик с элементами типа ЫКТ-120 аккумуляторной батареи
Рис. 95. Пластины и сепаратор элемента
На электровозах ЧС2 в качестве основной используют аккумуляторную батарею чехословацкого производства, составленную из элементов N1x1420 емкостью 120 А-ч. На электровозах № 003 и 004 батареи помещены в кузове, а на последующих — в двух ящиках (рис. 94), подвешенных на общей балке с обеих сторон кузова. В одном из ящиков размещено 20 элементов, в другом — 16 или 20. Элементы установлены на специальном поддоне, который при открытии боковой крышки ящика легко выдвинуть из ящика. Все элементы батареи соединены между собой последова-
тельно медными облуженными перемычками, т. е. плюс одного элемента соединен с минусом другого. К последним свободным зажимам («плюсу» первого элемента и «минусу» последнего в каждом ящике) присоединены кабельные наконечники выводных проводов. Элемент аккумуляторов ЩТ-120 состоит из наполненного электролитом стального сосуда (корпуса) размером 278X13IX Х84 мм. В сосуд помещено десять положительных пластин (рис. 95)’ 7 и девять отрицательных пластин 3. Одноименные пластины соединены в блоки; блоки имеют штыри для выводных зажимов, сделанные в виде гаек.
Активная масса положительных пластин [№203 или Ni(OH)3] и отрицательных пластин [Cd и Fe] помещена в пакеты, выполненные в виде плоских железных никелированных трубок с большим количеством отверстий. Отверстия настолько малы, что зерна активной массы не могут выпасть из пакетов и произвести короткое замыкание. В то же время через эти отверстия могут поступать к активной массе электролит и выделяться образующиеся при заряде аккумулятора газы. Для улучшения контакта между поверхностью пакетов пластин и активной массой в нее добавлен чешуйчатый графит или другой проводящий ток материал. Впрессованные в стальную рамку 11 пакетов образуют положительную или отрицательную пластину. Пластины изолируются друг от друга сепараторами 2, а сосуды элементов — воздушными промежутками.
Элемент с электролитом весит 8,6 кг, вес электролита— 1,25 кг.
Нормальный зарядный ток аккумуляторной батареи равен 30 А (25% от номинальной ее емкости), нормальный разрядный ток — 24 А. Уровень электролита в элементах должен быть на 25— 30 мм выше пластин.
При эксплуатации на ряде электровозов ЧС2 установлены аккумуляторные батареи, состоящие из 42 элементов КН-100 (рис. 96) отечественного изготовления. Каждый элемент состоит из стального сосуда 9 размером 330X128X70 мм, находящегося в резиновом чехле /; в сосуде размещены блок 11с пятью отрицательными пластинами и блок 10 с шестью положительными пластинами. Активная масса 8 помещена в плоские стальные никелированные трубки 7 с большим количеством отверстий, через которые проходит электролит. Положительные и отрицательные пластины изолированы между собой эбонитовыми палочками 6: Выводные шпильки блоков 10 и /7 проходят через отверстия крышки сосуда 9 и изолированы от нее втулками 5, уплотнениями служат кольца 2. Для крепления перемычек или наконечников кабелей на шпильках блоков служат гайки 3. Между шпильками имеется отверстие для заливки электролита, закрытое пробкой 4.
Номинальная емкость элемента КН-100 равна 100 А-ч, номинальный режим заряда — ток 25 А в течение 6 ч, номинальный режим разряда — ток 12,5 А в течение 8 ч. Элементы без электролита весят 5,4 кг. Для питания злектропневматического тормоза применяется аккумуляторная батарея, состоящая из 40 элементов КН-10 с номинальной емкостью 10 А-ч.
Источник
Аккумуляторная батарея на электровозах и электропоездах
Аккумуляторная батарея на электровозах и электропоездах применяется для питания цепей управления и освещения при неработающих генераторах управления или стабилизирующе-зарядных агрегатах, на тепловозах — для питания главного генератора при пуске дизеля, питания обмоток возбудителя и вспомогательного генератора (когда он не работает), цепей освещения, в устройствах СЦБ — для резервного питания устройств электрической централизации и питания рельсовых цепей.
На ЭПС и тепловозах широко используют щелочные аккумуляторная батарея, обладающие высокой механической прочностью, выдерживающие токи большой силы в их цепях, короткие разряды, тряску.
Такие дешевле кислотных, не связаны с вредными испарениями серной кислоты. На подвижном составе применяют щелочные аккумуляторные батареи: 42 Л К-125 (на электровозах ВЛ10, ВЛ11, ВЛ801, ВЛ80Р, ВЛ80С и др.), 90НК-55 (на электропоездах), НКТ-160 (на электровозах ЧС4Т и ЧС4), 46 ТПНЖ-550 (на тепловозах), ВНЖ-300, ТНЖ-250, ТНЖ-350 и др. (на пасс, и рефрижераторных вагонах). Кислотные аккумуляторные батареи 32ТН-450 и др. используют на тепловозах, ВПМ-400, ВН-440 и др. — на пассажирских и рефрижераторных вагонах.
В устройствах электрические централизации применяют кислотные аккумуляторные батареи (типа АБН-72 и др.), которые делят на:
От путевой (состоит из одного аккумулятора) питаются рельсовые цепи; от сигнальной (6-7 аккумуляторов) — линейные цепи, реле сигнальной установки, лампы светофоров в аварийном режиме, цепи автоматики на переездах; от рабочей (резервной) — цепи стрелочных электроприводов; от контрольной — постовая аппаратура электрические централизации (реле централизации, контрольные лампы пульта- табло, лампы аварийного освещения, входных светофоров и др.) при отключении переменного тока в системе электроснабжения. Емкость, напряжение и разрядный ток выбирают в зависимости от типа подвижного состава или стационарных устройств.
Аккумулятор в конце заряда имеет напряжение: кислотный 2,65 ±0,15 В, щелочной — 1,6-1,7 В.
Источник
Аккумуляторные батареи электропоезда
Аккумуляторная батарея служит источником питания цепей низкого напряжения при неработающих преобразователях. Во время подготовки электропоезда к работе, а также при повреждении генератора в пути следования от нее снабжаются электроэнергией катушки различных аппаратов, осветительные и сигнальные лампы, цепи ЭПТ, АЛСН, радиостанции и др. После включения преобразователя генератор запитывает все низковольтные цепи электропоезда и одновременно заряжает аккумуляторную батарею (она должна работать в режиме постоянного подзаряда).
Батареи установлены на головных и прицепных вагонах. На электропоездах ЭР2 применяют щелочные никель-кадмневые батареи 40НК-125, на электропоездах ЭР2Т и ЭД2Т — батареи 90НК- 55. Первые две цифры обозначают число последовательно соединенных элементов (банок) в батарее, буквы «НК» обозначают материал электродов — никель и кадмий, число, стоящее после букв, указывает номинальную емкость батареи в ампер-часах.
Аккумулятор (рис. 2.22) представляет собой сосуд, наполненный электролитом, в который опущены два электрода. Корпус аккумулятора 9 изготовлен из никелированного железа, находящегося в резиновом чехле 1. В каждом элементе размещены блок 11 с пятью пластинами отрицательной полярности и блок 10 с шестью положительно заряженными пластинами. Активная масса 8 помещена в плоские стальные никелированные трубки 7 с большим числом отверстий, через которые проходит электролит. Положительно и отрицательно заряженные пластины изолированы между собой эбонитовыми палочками 6. Выводные шпильки блоков 10 и 11 проходят через отверстия в крышке корпуса 9 и изолированы от нее втулками 5. уплотнениями служат кольца 2.
Для крепления на шпильках блоков перемычек или наконечников кабелей служат гайки 3. Между шпильками имеется отверстие для заливки электролита, закрытое пробкой 4 и уплотненное резиновым кольцом. При повышении давления газов внутри корпуса резиновое кольцо отходит от пробки и сообщает емкость с атмосферой.
Чтобы привести батарею в рабочее состояние, необходимо залить в аккумуляторы электролит и через 2 ч проверить его уровень и напряжение на каждом элементе. После установления нормального уровня электролита аккумуляторы подвергают нескольким циклам «заряда-разряда». В случае «закипания» электролита следует прекратить заряд аккумулятора, так как процесс завершился. Дальнейшее питание аккумулятора приведет к увеличению плотности электролита и его нагреву. Смесь выделяемых во время «кипения» водорода и кислорода представляет собой гремучий газ. способный взорваться 
от случайной искры.
Рис. 356.
Устройство аккумулятора:
1 — резиновый чехол; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — гайка; 4 — пробка; 5 — втулка; 6— эбонитовая палочка; 7— никелированная трубка; 8—активная масса; 9— корпус аккумулятора; 10 — блок положительных пластин; 11 — блок отрицательных пластин.
Электролит представляет собой смесь в определенном соотношении дистиллированной воды и гидроокиси калия с добавкой едкого лития. Плотность электролита равна 1,19. 1,21 г/см3. На нем батарея может работать в диапазоне температур-15. +35 °С. Добавление в электролит лития значительно повышает срок службы аккумуляторов, увеличивая число зарядно-разрядных циклов. При температуре ниже -15 °С электролит должен иметь плотность 1,25. 1,27 г/см3 без добавки едкого лития.
Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы в отличие от ранее устанавливаемых кислотных аккумуляторов не выделяют вредных испарений, устойчивы к воздействию больших токов, не боятся тряски, толчков, ударов и не выходят из строя даже от короткого замыкания. Кроме того, щелочные аккумуляторы по сравнению с кислотными при одинаковой емкости имеют меньшую массу, весьма незначительный саморазряд, небольшую чувствительность к перезаряду и недозаряду и больший срок службы. Их недостатком является меньшее напряжение элемента — 1,2 В против 2. 2,1В в кислотных элементах.
Ввиду повышенного внутреннего сопротивления щелочных аккумуляторов для нормального подзаряда требуется повышенное напряжение, т.е. увеличенный зарядный ток. На электропоездах ЭР2 это сделать сложно, поэтому батарею разделяют на пять групп, которые соединяют параллельно, искусственно понижая ее общее сопротивление. На электропоездах ЭР2Т и ЭД2Т подобного добиться проще: в трансформатор управления вводят дополнительную вторичную обмотку (вольтдобавку), которая обеспечивает нормальный зарядный ток. Но и в том и другом случае подобное решение усложняет схему заряда батареи.
Во время технического обслуживания на ТО-2 необходимо проверить напряжение каждой батареи при разрядном токе 15. 20 А. Для этого батареи поочередно подсоединяют к цепям управления поезда, включают прожектора, дежурное освещение и другие нагрузки: напряжение должно быть не ниже 108 В. В противном случае следует проверить работу системы заряда и сделать соответствующую запись в журнале ТУ-152. При напряжении ниже 90 В требуется убедиться, что система заряда обеспечивает зарядный ток 25. 30 А и пронаблюдать за процессом заряда в ходе работы электропоезда.
На ТО-3 проверяют плотность прилегания крышек батарейного ящика (должны отсутствовать снег и грязь), протирают элементы, удаляют салфеткой, смоченной в бензине, следы коррозии и окислы. Пробки элементов должны быть завернуты, токоведущие детали — смазаны.
Контролируют также напряжение и его полярность на каждом элементе батареи. Элементы с напряжением менее 1.2 В должны быть заменены или взяты на учет для последующего ремонта или замены. Проверяют уровень и плотность электролита и доводят их до нормы, доливая дистиллированную воду или жидкую щелочь.
Если разница напряжений на элементах превышает 0,1 В, то производят уравнительный заряд током 14 А в течение 4. 5 ч или до появления обильного газовыделения. Температура электролита при заряде не должна превышать 35 °С.
Кроме того, проверяют резиновые уплотнения клапанов пробок и заменяют неисправные. Пробки завертывают, протирают насухо токоведущие и изолирующие поверхности, крышки элементов.
Измерительные приборы
Для измерения величины тока в цепях Т.Д., а также величины зарядного или разрядного тока аккумуляторной батареи служат амперметры магнитоэлектрической системы.
Механизм состоит из постоянного магнита 1 с полюсами 2, неподвижного стального цилиндра 3, и подвижной алюминиевой рамки 6 с намотанной на неё обмоткой (катушкой 5).
При прохождении по обмотке тока возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем магнита поворачивает рамку, а вместе с ней стрелку прибора.
Величина тока проходящего по обмотке зависит от напряжения на шунте.
Для того, чтобы амперметр не создавал больших потерь электрической энергии, его выполняют с малым внутренним сопротивлением, а поэтому подключать непосредственно в сеть нельзя – сгорит.
Для расширения пределов измерения параллельно амперметру подключают шунт, который изготавливают из манганина, материала, не изменяющего своего сопротивления при нагревании.
В приборе имеется пружина 4, служащая для создания тормозного момента и успокоения прибора (рамки со стрелкой).
При измерении напряжения в контактном проводе, а также в низковольтных цепях – служат вольтметры.
По конструкции они аналогичны амперметрам.
Вольтметры изготавливают с большим внутренним сопротивлением или же с добавочным резистором, который включается последовательно с прибором.
(Можно сказать, что амперметр замеряет падение напряжения на шунте, а показывает силу тока. Вольтметр замеряет силу тока, а показывает напряжение.)
Для измерения напряжения в цепях переменного тока служит вольтметр, а для измерения частоты – частотомер.
Эти приборы относятся к приборам электромагнитной системы.
Частотомер представляет собой стрелочный прибор и применяется в комплекте с добавочным устройством.
Шкала градуирована в Герцах.
Добавочное устройство позволяет включить прибор на напряжение 36, 127, 220 Вольт.
Приборы электромагнитной системы основаны на механическом взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой 7 со стальными сердечниками – 8,9 помещенными в поле этой катушки.
Сердечник 8, укреплен неподвижно с внутренней стороны катушки.
Сердечник 9, закреплен на оси прибора.
При прохождении тока по катушке сердечники намагничиваются одноименно и поэтому сердечник 9, отталкиваясь от сердечника 8, поворачивает ось прибора.
Повороту оси препятствует пружинка.
Когда усилие, создаваемое пружинкой уравновесят усилие создаваемое катушкой, подвижная система прибора остановится, и стрелка прибора зафиксирует показание.
Счетчик электроэнергии
Служит для учета расхода и возврата электрической энергии.
Принцип действия основан на выталкивании проводника с током из магнитного поля, т.е. такой же, как и двигателей постоянного тока.
На проводник с током действует сила, величина которой пропорциональна произведению тока нагрузки, и напряжения, приложенного к нагрузке.
Счетчик имеет подвижную (катушка напряжения) 6 и неподвижную 4 (токовая) катушки.
По неподвижной катушке протекает весь ток (вместе с шунтом).
Подвижная катушка состоит из трех секций, соединенных последовательно и укрепленных на изоляционном барабане.
Подвижная катушка присоединяется к напряжению сети через добавочный резистор и напряжение к ней подводится через коллектор 7.
Для создания тормозного момента служит постоянный магнит 1 и алюминиевый диск 3, который при вращении пересекает магнитный поток магнита, в результате чего в диске возникают вихревые токи, которые тормозят подвижную систему, установленную на оси.
Барабан, вращаясь в МП, вращает ось, а она — систему шестеренок с цифрами, которые ведут счет.
Полученный расход по счетчику надо умножить на переводной коэффициент 10 кВт/ч.
Для уменьшения искрения установлены конденсаторы.
Большой конденсатор служит для уменьшения искрения при тряске счетчика во время отрыва щеток, а 3 маленьких — для уменьшения искрения при переходе с одной пластины (ламели) на другую.
Сопротивление резисторов 160 кОм.
Рис. 360
Счетчик электроэнергии СКВТ-Д621:
1 – регулировочные винты; 2 – магнит; 3 – изолятор; 4 – кронштейн; 5 – кожух; 6 — коллектор; 7 – подпятник; 8 – щётка; 9 – магнитопровод; 10 – катушка подвижной системы; 11 – подвижная система; 12 – тормозной диск; 13 – счётный механизм
Источник