7.4 Аккумуляторные батареи

На э. н. с. применяют только кадмиево-никелевые щелочные аккумуляторы. Они более стабильны в работе и более долговечны, чем кислотные, устойчивые к тряске, менее чувствительны к изменениям температуры. Их положительные пластины содержат активную массу, состоящую из гидроокиси никеля Ni(ОН)₃, к которой добавляют чешуйчатый графит, позволяющий повысить ее электропроводность. Отрицательные пластины содержат губчатый кадмий Cd, в который добавляют от 5 до 30 % железа Fe.

Состав электролита зависит от температуры, при которой эксплуатируют аккумуляторы. Так, при температуре воздуха от —19 до +35°С применяют калилитиевый электролит: раствор едкого кали с добавлением едкого лития в количестве 20 г на 1 л; плотность раствора 1,19-1,21 г/см³. При температуре от —20 до —40 °С применяют калилитиевый или натриево-литиевый электролит плотностью 1,25—1,27 г/см³.

На отечественных электровозах обычно применяют батареи 40КН-125 (иногда 40КН-100). Это обозначение расшифровывается следующим образом: 40 — число действующих элементов батареи; КН — тип элемента кадмиево-никелевый, 125 (100) — емкость 212 элемента, А ч. Такая батарея состоит из 42 элементов, из которых 40 действующих и два запасных.

Корпус 8 элемента (рис. 7.10) батареи размещен в резиновом чехле 1, стойком к воздействию щелочей. В корпусе расположены блоки из шести положительных пластин 10 и пяти отрицательных 11. Активная масса 9 размещена в перфорированных пакетах 7 пластин обоих полярностей. Отверстия пакетов достаточны для проникновения электролита и выхода газов. Разнополярные пластины изолированы одна от другой планками 6. Выводные шпильки 3 проходят через отверстия в крышке корпуса 8, усиленные кольцами 2 и изолированы втулками 5. Для проверки и пополнения электролита предусмотрена пробка 4.

Аккумуляторные батареи э. п. с. комплектуют в специальных металлических ящиках, имеющих внутреннее покрытие, устойчивое к действию электролита.

Рис. 7.10. Элемент аккумулятора НК-100 (НК-125)

Д ля элементов КН-125 продолжительность заряда током 31 А составляет 6 ч (рис. 7.11), разряд происходит при токе 12,5 А в течение 8 ч. Разница между напряжениями заряда и разряда велика и поэтому чаще всего (особенно на электровозах) переход от заряда к разряду и наоборот сопровождается перегруппировкой элементов. Элементы аккумуляторной батареи разделяют на две одинаковые группы и соединяют их при заряде параллельно, а при разряде последовательно. В этом случае один из генераторов управления электровоза, работая при напряжении 50 В, питает цепи управления и другие нагрузки, а другой при напряжении 43 В заряжает батарею.

Иногда предусматривают постоянное параллельное соединение аккумуляторной батареи с генератором управления, что позволяет несколько снизить мощность генератора, а иногда емкость батареи.

О

Рис. 7.11. Характеристики заряда и разряда никелево-кадмиевых аккумуляторов

днако при этом возможен переход генератора в двигательный режим с питанием от батареи. Чтобы предотвратить такой режим, ранее применяли специальное реле, контролирующее направление тока между генератором и батареей,— реле обратного тока. Значительно проще эта задача решается включением между батареей и генератором полупроводникового диода. Необходимая емкость аккумуляторной батареи, А ч,

,

где — коэффициент запаса.

Для определения ее по данным эксплуатации находят ожидаемую (необходимую) продолжительность работы локомотива с питанием от батареи , ч, а также средний ток нагрузки батареи в этом режиме . Обычно для электропоездов ч, для электровозов ч. Ток

где — токовая нагрузка цепей управления с учетом работы по системе нескольких (многих) единиц; — ток вспомогательных нужд при аварийном режиме (например, при выключении внутреннего освещения, кроме дежурного).