Строительные машины и оборудование, справочник





Тяговые аккумуляторные батареи электротягачей, злектротележек и электропогрузчиков

Категория:
   Электрическое оборудование электрокаров

Тяговые аккумуляторные батареи электротягачей, злектротележек и электропогрузчиков

Виды аккумуляторных батарей. Электрическая аккумуляторная батарея состоит из двух или более элементов, способных преобразовывать химическую энергию в электрическую. Основными частями аккумуляторной батареи являются два электрода, погруженные в электролит. Чаще всего электроды изготовляют из свинца или двуокиси свинца. Электролит — это водяной раствор серной кислоты. Реакции в аккумуляторах обратимые: если пропустить электрический ток в направлении, обратном направлению тока при разряде, то аккумуляторы заряжаются и при этом электрическая энергия превращается в химическую. Аккумуляторы не накапливают электричество, но в них химическая энергия, превращается в электрическую при наличии разности потенциалов.

Элементы батарей соединяют несколькими способами. Выбор схемы соединения зависит от необходимого напряжения и необходимой емкости. При последовательном соединении положительный полюс одного из элементов соединен с отрицательным полюсом другого элемента. В этом случае напряжения отдельных элементов складываются. Например, пять последовательно соединенных элементов дают напряжение, в пять раз большее напряжения отдельного элемента. Общая емкость, однако, не превышает емкости отдельного элемента.

При параллельном соединении связываются одноименные полюсы элементов. В этом случае напряжение батареи не больше напряжения отдельного элемента, а емкость равна сумме емкостей всех элементов. Последовательно соединенные элементы образуют ряды, которые могут тоже соединяться параллельно. Параллельно соединенные элементы образуют группы, которые могут соединяться последовательно. Первый способ используют у аккумуляторов, второй — у сухих элементов.



При параллельном соединении связываются одноименные полюсы элементов. В этом случае напряжение батареи не больше напряжения отдельного элемента, а емкость равна сумме емкостей всех элементов. Последовательно соединенные элементы образуют ряды, которые могут тоже соединяться параллельно. Параллельно соединенные элементы образуют группы, которые могут соединяться последовательно. Первый способ используют у аккумуляторов, второй — у сухих элементов.

Для некоторых батарей с большим числом элементов применяют так называемый смешанный способ соединения, т. е. соединяют все точки с одинаковым потенциалом. Это помогает выравнивать нагрузки отдельных аккумуляторов и уменьшает общее сопротивление межэлементных и межгрупповых соединений.

По сравнению с сопротивлением внешней цепи внутреннее сопротивление аккумуляторов очень мало, поэтому им пренебрегают. Рабочее напряжение элемента ниже его электродвижущей силы (э. д. с.) и разница между ними равна падению напряжения в элементах. Использованная энергия пропорциональна рабочему напряжению и току, протекающему в цепи.

Когда сопротивление внешней цепи равно внутреннему сопротивлению батареи, последняя отдает максимальную емкость. Основное назначение аккумуляторных батарей — отдавать полную емкость, но иногда бывают короткие периоды времени, чаще всего при аварии, когда очень важным становится отношение напряжения и сопротивления батареи1 к напряжению и сопротивлению внешней цепи. Существуют кислотные и щелочные аккумуляторные батареи. К кислотным аккумуляторным батареям относятся разные конструкции свинцовых аккумуляторных батарей.

Аккумуляторы с гладко намазанными пластинами. Их пластины представляют собой решетки, на которые нанесена активная масса. Двуокись свинца РЬ02 используется для положительных пластин, а для отрицательных — губчатый свинец. Аккумуляторы с такими пластинами часто используют на автомобилях и в стационарных установках. Однако применение этих пластин не всюду допустимо, оно обусловлено конкретными условиями.

Аккумуляторы с укрепленными решетками работают в режиме постоянной подзарядки и имеют большой эксплуатационный срок службы, большую механическую прочность и большую поперечную площадь ,ребер. Это делает ребра коррозионно устойчивыми и имеет значение в режиме подзарядки.

Аккумуляторы с положительными пластинами. Решетки положительных пластин отливают из свинцового сплава. Они имеют отверстия, в которые запрессовывают спирали из свинцовой ленты. Отрицательными пластинами служат обычные гладкона-мазанные пластины.

Аккумуляторы с панцирными пластинами отличаются конструкцией положительных пластин. Пластины представляют собой ряды эбонитовых трубок с узкими прорезями, в которых находится активная масса. Эбонитовые трубки имеют два продольных укрепляющих ребра, которые служат и изоляционными прокладками. Отрицательная пластина гладко намазана массой. Этот тип батарей находит все большее применение в автономной электротяге. В Болгарии батареи этого типа уже производятся.

Аккумуляторы со стеклянными волокнами. По обеим сторонам положительной пластины расположены прокладки из стеклянных волокон толщиной 2,5 мм. Аккумуляторы этого типа устанавливают в эбонитовых сосудах с применением губчатых резиновых сепараторов.

Аккумуляторы для разрядки малыми токами. Под разрядкой малым током понимают разряд в течение длительного времени. Аккумуляторы для этой цели должны иметь очень малую величину саморазряда, иначе большая часть их емкости будет расходоваться бесполезно. Существуют конструкции, в которых допустим разряд б течение времени, превышающего один год.

Аккумуляторы в пластмассовых сосудах. Сейчас в аккумуляторах пластмассы заменяют стекло, чаще всего используют полистирол.

Существуют конструкции аккумуляторов в закрытых сосудах; к ним относятся взрывобезопасные а-ккумуляторные батареи.

К кислотным типам батарей относится и стартерная свинцовая аккумуляторная батарея. В редких случаях она применяется в машинах с малой грузоподъемностью для нужд тяги, при этом емкость батареи исчисляется для номинального режима работы и уменьшается на 10—30% в зависимости от степени ожидаемой перегрузки батареи.

К щелочным типам батарей относятся железоникелевые, кадмиево-никелевые и серебряно-цинковые аккумуляторные батареи.

Кадмиево-никелевые батареи имеют значительно меньший саморазряд, поэтому их используют чаще, чем железоникелевые батареи.

Серебряно-цинковые батареи имеют самый малый вес и малые габариты при сравнительно большой отдаче энергии, но у них очень большой саморазряд.

Щелочные аккумуляторные батареи имеют малый к. .п. д. и малое среднее напряжение разряда. В некоторых случаях их предпочитают свинцовым из-за большой устойчивости и более легкого обслуживания.

в связи с тем что свинец является дефицитным металлом, во многих странах работают над созданием новых элементов, аккумулирующих электрическую энергию. В настоящее время свинец используют в больших количествах при промышленном производстве аккумуляторов. Удельное сопротивление свинца — одно из самых важных его свойств. Удельное сопротивление свинца для литых профилей принимают равным 0,0000212 Ом при t=20°С, т. е. оно почти в 12 раз больше удельного сопротивления меди.

Химические свойства свинца имеют большое значение при работе аккумуляторов. Незначительные количества примесей влияют на механические и электрические свойства свинца. Например, мышьяк, медь, цинк делают свинец твердым, малое количество висмута значительно повышает устойчивость к коррозии свинца. Чаще всего используют свинец, полученный электролитическим путем. Такой свинец имеет малое сопротивление растяжению и состоит из больших кристаллов.

Из соединений свинца для изготовления решеток применяют свинцово-сурьмяные сплавы (количество сурьмы в пределах 5—12%). Для решеток используют и свинцово-калиевые сплавы, чаще всего для аккумуляторов, работающих в тяжелых режимах зарядки и разрядки. Двуокись свинца применяют в качестве активного материала для положительных пластин. Его получают электролитическим путем окислением низших окислов. Двуокись свинца невозможно .получить в виде пасты для намазывания пластин, так как она распыляется после сушки.

Свинцовые аккумуляторные батареи состоят из следующих . основных элементов: решетки для пластин, пасты, сепараторов, коробки и электролита.

Решетка для пластин служит опорой активной массы и проводит электрический ток. Решетка должна поддерживать равномерное распределение тока по всей массе активного материала. В противном случае получится объемное перераспределение активного материала во время зарядки и разрядки, в результате чего он будет всасываться или вздуваться. В аккумуляторах, предназначенных для кратковременной разрядки сильными токами, применяются легкие решетки, в аккумуляторах, предназначенных для длительного разряда, — более тяжелые решетки. Обычно решетки для положительных и отрицательных пластин имеют одинаковую конструкцию, состав и вес, хотя решетки для отрицательных пластин могут быть более легкими, так как они не играют существенной роли при прохождении тока и подвергаются коррозии меньше, чем положительные пластины. Литые решетки обычно бывают штампованными.

Пасты, применяемые для намазывания пластин аккумуляторов, приготавливают из смеси свинцового сульфата. Они обладают цементирующей способностью, благодаря чему пластины становятся более стойкими. Намазанные пластины формуются, при этом электрохимическим путем получается губчатый свинец 8 качестве активной массы на отрицательных пластинах и двуокись свинца на положительных пластинах. Процесс формовки заканчивается тогда, когда цвет активной массы станет чистым и однородным, пластины равномерно покроются газовыми пузырями, напряжения между кадмиевыми электродами сохранят постоянную величину.

Сепараторы ставят между положительными и отрицательными пластинами. Они предохраняют от короткого замыкания между пластинами. До начала использования пористых сепараторов применялись стеклянные и эбонитовые пластины или перфорированные эбонитовые листы. Существуют и деревянные сепараторы, сепараторы из пористого каучука, из стекла и из разных видов пластмасс. В последнее время применяются сепараторы из микропористой массы, волокнистых материалов, из материалов, пропитанных кислотоустойчивым каучуком, целлюлозных лент, из пластмасс и из пористых материалов на стеклянной основе.

Аккумуляторные элементы ставятся в коробки из эбонита, из термопластичных битумных материалов, содержащих асфальт, стекло, керамические материалы и различные виды пластмасс.

Свинцовые аккумуляторные батареи имеют вентиляционные отверстия на верхних крышках для отделения газов и добавления электролита или воды. Отдельные элементы соединены мостами из свинца или меди и покрыты свинцом. К положительным пластинам припаивают мосты, так как там ожидается наибольшая коррозия, а отрицательные пластины закрепляют винтами. От величины сопротивления в этих местах зависит и количество потерянной энергии в виде тепла.

В качестве электролита в свинцовых аккумуляторных батареях применяют 95-процентный раствор серной кислоты. Удельное сопротивление электролита из серной кислоты зависит от концентрации раствора и его температуры. Это важный фактор, определяющий сопротивление аккумуляторной клетки, которое, если оно недостаточно мало, является причиной потери большей части энергии еще в самой клетке.

Особое значение для правильной работы аккумуляторной батареи имеет точное соблюдение установленных пропорций серной кислоты и воды при приготовлении электролита. Для измерения концентрации применяется метод удельного веса или плотности при определенной температуре. Другие методы связаны с применением эмпирических шкал Боме, Тведеля и др.

Концентрация электролита может быть выражена в весовых или объемных единицах. Практически не имеет значения, каким способом определена концентрация электролита.

Электролит приготовляют следующим образом. При смешивании чистой серной кислоты и чистой воды выделяется большое количество тепла. Поэтому кислоту вливают в воду (а не наоборот!) при непрерывном помешивании. Самыми подходящими для приготовления и сохранения раствора являются фарфоровые или специальные стеклянные сосуды (из металлических применяются только свинцовые сосуды).

В батарею наливают охлажденный аствор, чтобы не повредить пластины и епараторы. Для этой цели применяют либо охлаждение воздушной струей, либо при приготовлении раствора воду заменяют льдом.

Удельный -вес электролита для нестационарных батарей выше, чем у стационарных. Концентрация его должна обеспечить необходимое количество кислоты для получения заданной мощности.

Нестационарные батареи не допускают больших количеств электролита. У них концентрация последнего сравнительно высока —от 1,26 до 1,28. Температурные диапазоны, в которых будет работать батарея, тоже имеют значение при выборе удельного веса электролита. Батареи, работающие при низких температурах, требуют большего удельного веса, а батареи, работающие при высоких температурах, — меньшего удельного веса электролита.

Характеристики аккумуляторных батарей. Машины снабжены тяговыми аккумуляторными батареями, произведенными на аккумуляторном заводе «Метода Шаторов» (г. Пазарджик). Старые батареи обозначаются буквой К. В последнее время батареи обозначают буквами КТ. На бирке каждой батареи обозначены: заводская марка, порядковый номер и тип батареи, напряжение (В), емкость (А-ч), интенсивность подзаряжающего тока (А) и концентрация электролита. Для автопогрузчиков производят аккумуляторы с двойными сепараторами из микропористого материала или стеклянной ваты.

По лицензии фирмы «Варта» в Болгарии производят аккумуляторные элементы панцирного типа, которыми комплектуются батареи для некоторых машин.

Зарядка и действие тяговых аккумуляторных батарей. Тяговые аккумуляторные батареи поставляются заводом-изготовителем в сухом состоянии (без электролита).

Элементы находятся в ящике. Они связаны между собой и закрыты для предохранения от загрязнения. При сохранении и транспортировке нельзя ставить батареи одна на другую во избежание деформации. Хранятся они при температуре от 0 до 90“С вДали от отопительных приборов и с защитой от прямого попадания солнечных лучей. Чтобы не получилось конденсирования водяных шаров «а поверхности пластин, помещения периодически проветривают.

Рис. 1. Элемент свинцовой аккумуляторной батареи

Тяговые аккумуляторные батареи заряжаются постоянным током. Переменный ток выпрямляют с помощью синхронного преобразователя мотор-генераторной группы или выпрямителя. Существуют два способа зарядки: при постоянной величине тока и при постоянном напряжении. При втором способе для ограничения пускового тока и улучшения режима конечного заряда последовательно с ‘батареей включают малое по величине сопротивление. Такой способ зарядки называется модифицированной системой с постоянным напряжением. Плюсовый вывод источника питания соединяют с плюсовыми выводами (клеммами) батареи. Таким образом, ток зарядки протекает через аккумуляторную батарею в направлении, обратном направлению тока разрядки.

В качестве электролита в болгарских тяговых батареях применяют разведенную серную кислоту с концентрацией 1,260±0,005. Температура электролита при заливке в клетки должна быть от 15 до 25°С. Кислоту заливают в клетки осторожно через стеклянные воронки, стараясь ее не переливать. Уровень электролита должен быть до предохранительных решеток. После -заливания клетки оставляют в покое на 3—5 ч. Температура электролита гтановится 25°С, а уровень его сохраняется таким же. Если обнаружатся протекшие клетки, то их нужно немедленно сменить. При зарядке проверяют связь и полярность элементов и зарядного агрегата. Как при заливке, так и в начале зарядки контролируют температуру электролита и, если она превышает 40°С, ток уменьшают или заряд приостанавливают на время, так как активная масса положительных пластин разрушается. Рекомендуется во время зарядки в дневнике записывать дату и время заливки, уровень и температуру электролита (измеряемую каждый час :при зарядке) и напряжение каждого элемента в конце каждой разрядки и зарядки.

В начале заряда тяговых аккумуляторных батарей температура электролита должна быть ниже 40 °С, а напряжение клеток — ниже 1,7 В для отдельного элемента. По окончании заряда температура электролита должна остаться ниже 40°С, напряжение отдельной клетки должно достигнуть 2,6—2,7 В. Если плотность электролита стала выше 1,260, то добавляют дистиллированную воду и зарядку проводят еще час, пока не получится нормальная концентрация. Уровень электролита тоже контролируется.

Первоначальная разработка аккумуляторной батареи ведется по графику зарядки тяговых аккумуляторных батарей. Батарею, залитую электролитом, оставляют в покое на 3—5 ч. Интервал длится около 60 ч с интенсивностью тока, равной 30% интенсивности максимально допустимого тока. Первая зарядка 2 клетки до напряжения 1,7 В производится током, равным 30% максимально допустимого тока в течение 15 ч. Вторая зарядка производится максимально допустимым током до выделения газа и длится около 5 ч. Зарядка производится током, равным 30% максимально допустимого тока, и длится около 20 ч. Зарядки ведутся при достижении номинальной емкости батареи, определяемой при пятичасовом разряде. Второй разряд ведется 30-процентным максимально допустимым током до напряжения 1,7 В на клетку в течение около 15 ч. Интервалы являются повторением интервалов.

Рис. 2. График зарядки тяговых аккумуляторных батарей

При заряде аккумуляторных батарей применяют заряд постоянным током и заряд постоянным ‘напряжением.

Заряд постоянным током. Заряд продолжается до тех nopv пока напряжение отдельного элемента станет равным 2,4 В. После этого зарядный ток можно уменьшить до 25% его начальной величины. Заряжать следует до тех пор, пока напряжение элемента не станет равным 2,6—2,2 В.

Заряд постоянным напряжением. При этом заряде между источником и батареей подключают постоянный резистор, который подбирают так, чтобы напряжение каждого элемента равнялось 2,4 В в момент выделения газов. Момент выделения газов на каждую положительную пластину для аккумуляторных батарей КТ 225 длится 3 ч; КТ 285 —4 ч и КТ 380 — 5 ч.

В приложении 6 даны токи зарядки аккумуляторных батарей типа КТ. Если при заряде температура превысит 40 °С, то следует уменьшать ток или вовсе его отключать. Нельзя заряжать током,, интенсивность которого выше показанной в приложении 6.

При холодной погоде в первые 20 дней батарею нельзя нагружать полностью. При недостаточном заряде или при разряде, большем допустимого (т. е. при напряжении ниже 2,7 В на элемент),, проводят уравнительный заряд каждый месяц. Интенсивность тока равняется от 1/5 до 1/6 максимально допустимого тока. Заряд длится 4 ч, а плотность электролита и напряжение элементов остаются: постоянными.

При длительной эксплуатации или неправильном сохранении в батарее происходит процесс сульфатизирования, т. е. накапливания сульфита свинца на пластинках. В этом случае емкость батареи значительно уменьшается. Концентрация электролита в заряженном состоянии батареи тоже уменьшается, а напряжение соответствующего элемента увеличивается и одновременно с этим повышается температура в элементах при заряде.

Для предотвращения аварии необходимо точно соблюдать правила ежедневного, еженедельного и ежемесячного обслуживания. При разборке аккумуляторной батареи прежде всего освобождают медные мосты с помощью сверлильной машины или коксового электрода с постоянным напряжением 6В от источника питания. Элемент, вынутый из коробки, нельзя держать без электролита больше получаса. При сборке элементов для закрепления мостов используются водородные или газовые горелки или электродуговая сварка коксовым электродом при напряжении, равном 6В постоянного тока.

Элементы вынимают из коробки с помощью специальных скоб, которыми прихватывают их и вытягивают вверх. При сборке проверяют все соединения между элементами. В случае плохого контакта теряется большая часть емкости аккумуляторной батареи в переходных контактах, а при получении искр существует опасность воспламенения батареи.

Читать далее:

Категория: - Электрическое оборудование электрокаров

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины