4.5. Сурет. Екімашиналы агрегат:
1-шарикті айналма асты; 2,17-айналма асты қоздырғыш қалқаны және көмекші генераторлар; 3,16-коллекторлар; 4,19-қылшақұстағыштар; 5,15-зәкір орамы; 6- басты үйек қоздырғыштың өзекшесі; 7,13-қоздыру және көмекші генератордың тұғыры; 8,14- қоздыру және көмекші генератордың өзекшелері; 9-дифференциалды қоздыру орамы; 10-қоздырудың қоздыру орамы; 11-желдеткіш доңғалақ; 12-көмекші генератордыңбасты үйегі; 18-зәкір білігі.
Көмекші генератор да қоздырғышта да алты басты және бес қосымша үйектерден орнатылған. Басты үйектің өзекшелері болат парақтарынан өндірілген қосымша үйектердің өзекшелері-болаттан құйылған.
Көмекші генератордың басты үйектері қоздырудың секцияланған орамдарынан жабдықталған. Көмекші генератор және қоздырғыштың зәкірлері біркелкі құрылымымен жалпы білікте жинақталған. Олардың өзекшелері 0,5 мм қалындығымен электротехникалық болаттың парақтарынан алынған. Зәкір өзекшелерінің ойықтарында электрлік машиналардың екінің бірінде толқынды орам жатқызылған. Әдетте, арқалы түрінің коллекторлары 130 табақшалардан тұрады. Екімашиналы агрегаттың қосарланған зәкірі капсулаларда орнатылған, екімашиналық агрегаттың тұғырына бекітілетін екі шарикподшипнигіне айналдырады. Коллекторлардан тоқты түсіріп алу үшін басты үйектердің санына сәйкес алты қылшақұстағыш қолданылған. Қылшақұстағыштар пластмасс траверске бекітілген.
Үйлесімділік қоздырғыш тепловоздың қоздырғышын өршіту орамын қоректеу үшін электрлік тоқ өндіреді. Қоздырғыш бірмезгілде дизелдің иінді білігінің жиі айналуына беруші болып табылады, яғни тахогенератор. Контролер машинистің позициясы бойынша біліктің айналуының жиілігі өскенде, тартымды генератор қуаттылығының бойын қамтамасыз ететін (қуаттылық реттеу жүйесіне әрекет ететін) қоздырғыш тоғының жиелілігі күшейеді.Қоздырғыш бірфазалы үйлесімділік генератордың айналдыру түрі болып табылады: машинаның индукторы қозғалмайтын болып қалады, қоздырғыштың сыртқы шынжыры электр тоғынан қорек алатын зәкір секцияланған ораммен қоса айналады. Қоздырғыштың өршіту жүйесі 4 үйектен тұрады. Үйектердің өзекшелері тұтас.
Үйлесімділік қоздырғыш асты қоздырушыны өршіту үшін қолданылады, сонымен қатар азғантай қуаттылықты керек ететін тұрақты тоқ арнайы өлшеуіш трансформаторын ауыспалы тоқпен қамтамасыз ету үшін. Сондықтан қоздырғыш астының 110 В кернеуінде 1,1 кВт қуаттылықты құрайды. Зәкірді максималдық айналу жиелілігі 4000 об/мин.
4.4. Аккумуляторлық батарея мен жоғары сыйымды конденсаторлар.
Тепловоздарда материалға қатыссыз, олардың табақшалары мен электролит өндірілген қорғасын (қышқылды) және темірникелді немесе кадмиевоникелді (сілтілі) аккумуляторлар қолданылады.
Аккумуляторлық батарея дизелді іске қосу кезінде басты генераторды, сонымен қатар басқару шынжыры мен жарық беру, көмекші электроқозғалтқыштарды қоректендіру үшін белгіленген, дизель тоқтаған кезінде, көмекші генераторда жұмыс істемейді.
Аккумуляторда электрлік қуат химикалыққа айналады, керек болған жағдайда электрлікке оралады. Бірінші жағдайда аккумулятордың заряды, екінші разряды пайда болады. Аккумулятордың заряды мен разряд процесстерін бірнеше рет қайталауға болады. Аккумулятордың негізгі көрсеткіштері: эқк, сыйымдылық, максималдық тоқ және ішкі кедергі. Тепловоз аккумуляторының электроқозғалтқыш күші, оның түрінен, зарядталған дәрежесінен, элетролиттің тығыздылығынан, разрядтың тоғынан (жүктемелер) 1,4-2,2, В шамасында орналасқан. Сыртқа өткізгіште ең аз кернеуге дейін разряд кезінде толығымен зарядталған аккумулятор беретін электрліктің саны, аккумулятордың сыйымдылығы деп аталады. Табақшалардың мөлшерлері, разряд уақытының ұзақтылығы, разряд тоғының көлемі, температура және т.б. факторлар аккумулятордың сыйымдылығына әсер етеді. Тепловоз дизелдерін іске қосқанда аккумулятордың разряд тоғының ең көп күші 1500-2000 А тең.
Қорғасынды аккумуляторда екі бөлек блокқа біріктірілген, аккумуляторда соншалықты энергия мөлшерін жинақтауға болатын, оның тақтайшаларының үстіңгі бетінің мөлшеріне пропорционал болып келетін электролитпен қоршалған, бірнеше оң және теріс зарядты тақтайшалар орналастырылады. Тақтайшалар беттерінің электролитпен жанасуын одан да көбірек ұлғайту үшін, оларды жылдам әсер ететін саңылаулы қоспамен толтырылатындай ұялы тор көзді тәріздендіріп дайындайды. Аккумуляторда әрбір теріс зарядты тақтайшадан кейін оң зарядты тақтайша қойылады. Жиектеріне теріс зарядты тақтайшалар орналастырылады, сондықтан қорғасынды аккумуляторда теріс зарядты тақтайшаның біреуі оң зарядтылардан қарағанда артық болады. Олар бір-бірімен жанаспау үшін тақтайшаларды полихлорвинилді ажыратқыш, шыны ұнтағы желімделген киіз ажыратқыш және басқа да ажыратқыштар - төсемдер бөліп тұрады. Полихлорвинилді ажыратқыштартардағы кеуектік ұсақ саңылаулардың көптігінен болады. Бұндай ажыратқыштарды саңылаулы ажыратқыштар деп атайды. Ең көп саңылаулар шыны ұнтағы желімделген киіз ажыратқыштарда болады, ол химиялық оқшауландырылған, оның механикалық беріктілігі төмен.
Блок жинақталғаннан кейін аккумулятордың оң және теріс зарядты тақтайшалары қышқылға төзімді материалдан жасалған ( эбониттен немесе қауырсыннан жасалған) бак немесе банкі деп аталатын сауытқа батырылады. Электролит шашырамау үшін аккумулятор банкісінің қақпағы жабық тұрады. Қақпақтағы саңылау арқылы сыртқа аккумулятордың түйістіргіш істікті өткізгіштері шығып тұрады. Қорғасынды аккумуляторларда электролит ретінде тазартылған судағы таза күкірт қышқылының ерітіндісі (Н2 SO4) қызмет етеді. Күкірт қышықылының тығыздығы 1,83г/м3, судың тығыздығы 1г/м3 Сондықтан электролиттің тығыздығы 1г/м3 жоғары көтеріледі, әдетте ол 1,2-1,4г/м3
Электролитпен толтырылған аккумулятор, оған қоса берілген нұсқаулыққа сәйкес, күш алу үшін электр қуаты көздеріне қосылады. Нәтижесінде оң зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспалары қорғасын асқын тотығына PbO2 айналатын, жаңа аккумулятордың алғашқы арнайы зарядын қалыптастырғыш деп атайды. Теріс зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспалары кеуекті қоспа деп аталатын саңылаулары бар таза қорғасынға ауысады. Бұл процесте электролиттің тығыздығын арттыратын күкірт қышқылы (Н2 SO4) бөлінеді.
Егер аккумулятор химиялық процестен алынған энергияны қайта беретін болса, онда оң және теріс зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспалары қорғасын сульфаты (PbSO4) деп аталатын күкірт қышқылды қорғасынға айналады. Осы кезде су бөлінеді, сондықтан электролиттің тығыздығы төмендейді.
Аккумулятор қысқышындағы кернеудің бәсеңдеуі бастапқыда 2,1-2В тең болады. Аккумулятордың кернеуі волтьметрі бар арнайы күш түсіруші ашаның күш түсіруі кезінде өлшенеді.
Бәсеңдеу кезінде кернеу 1,7В азаяды, сол кезде процесті тоқтату керек, өйткені аккумулятор күшінің түпкілікті бәсеңдеуі тақтайшалардың сульфатациялану салдарынан оларға өздерін жоя отырып тартылады, қорғасын сульфатының түзілуі үстіңгі бетінде болса да аккумулятордың оң және теріс зарядты тақтайшаларының жылдам әсер етуші қоспаларындағы саңылаулар, оның бәсеңдеуі кезінде, нәтижесінде электр қуатының берілуі пайда болатын табиғи химиялық процесс болып табылады.
Аккумулятор күші бәсеңдеген бірінші кезеңде қорғасын султфатының ұсақ кристалдары түзіліп, тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспаларының саңылауларын бекітіп тастамайды, бірақ аккумулятордың келесі күш алуы кезінде оң зарядты тақтайшаларда олар қорғасын қос тотығына (двуоксь), теріс зарядты тақтайшаларда кеуекті қорғасынға толық айналады. Аккумулятор күшінің түпкілікті бәсеңдеуі, жүйелі түрде күш ала алмауы, электролиттің ластануы, аккумулятордың зарядталмаған күйінде сақталуы салдарынан және басқа да себептерден қорғасын сульфаты қайтадан кристалданады және ірі кристалды құрамға ие болады.
Сульфат түзіледі, яғни тақтайшалар тоқ өткізгіштігі нашар ірі кристалды қорғасын сульфатының ақ қабаттарымен жабылады.
Қорғасын сульфатының кристалдары тақтайшаның жылдам әсер етуші қоспаларының саңылауларын бекітіп тастайды. Тақтайшаның жылдам әсер етуші қоспаларының ішкі қабаттарына электролит жіберілу тоқтатылады, аккумулятрдың ішкі кедергісі азаяды, оның сыйымдылығы төмендейді. Ірі кристалды сульфат ісініп, қаншалықты үлкен көлемді орын алатын болса, жылдам әсер етуші қоспа шамадан тыс ісінеді және түсіп қалады. Аккумулятор күш алған кезде ірі кристалды сульфат, тақтайшаның бастапқы жылдам әсер етуші қоспасына жәймен және толық айналады. Міне, неліктен аккумуляторға уақытымен күш беріп тұру қажет. Зарядқа қосқаннан кейін акумулятордың сыртқа шығарылған өткізгіштеріндегі кернеу 1,7-1,8-ден 2,1-2,2-ге дейін жылдам көтеріледі, ал одан кейін 2,3В дейін өте ақырын көтеріледі. Зарядталу соңында кернеудің 2,6-2,8В дейін көтерілуі байқалады және аккумулятордың «қайнауы» басталады, яғни судың электр тоғымен іруі салдарынан қарқынды газ (сутегі және оттегі) бөлінеді. Кернеудің кенеттен көтерілуі және аккумулятордың «қайнауы» зарядтың аяқталуын білдіреді. Аккумуляторды электр қуаты көздерінен ажыратқаннан кейін оның кернеуі шамамен бірден 2,1В түседі.
Аккумуляторлардың басқа жұмыс тәртіптемелері кезінде аз қарқынды болса да сутегі және оттегі бөлінеді. Сутегі мен оттегінің жарылғыш күркіреуік газ деп аталатын қоспа түзетіндігі белгілі. Сондықтан аккумулятор тұрған ғимаратқа отпен кіруге тыйым салынады.
Қуаттың бір бөлігі электролитті қыздыруға және әр түрлі химиялық процестерге жұмсалатын болғандықтан, аккумулятор күш алу кезінен қарағанда күшінің бәсеңдеуі кезінде электр қуатын аз береді. Аккумулятордың бәсеңдеуі кезінде (сыйымдылығы) қайта берілген ампер және сағатпен өлшенетін электр қуаты санының, күш алу кезінде алынған электр қуатына сандық қатынасы аккумулятордың сыйымдылық бойынша қайтарым коэффициенті деп аталады. Қышқылды аккумуляторларда ол 90-95% тең. Аккумулятордың энергия бойынша қайтарым коэффициенті, яғни пайдалы әсер ету коэффициенті деп бәсеңдеу кезінде қайтарып берілген киловатт-сағатпен өлшенетін энергияның аккумулятордың күш алуы кезінде жұмсалған энергия санына қатынасы аталады, қышқылды аккумулятордың пайдалы әсер ету коэффициенті 70-80 % тең.
Сілтілі аккумулятор никель мен болаттан жасалған сауыттан, оң және теріс зарядты тақтайшалардан және электролиттен тұрады. Сілтілі аккумуляторда электролит ретінде тазартылған судағы сілті ерітіндісі, яғни күйдіргіш калий КОН қызмет етеді. Аккумулятордың тақтайшалары никельденген болаттан жасалған жұқа пакет түрінде дайындалған және жылдам әсер етуші қоспалармен толтырылған. Жылдам әсер етуші қоспалар электролиттермен жақсы жанасу үшін пакеттің қабырғаларында көптеген саңылаулар жасалған. Теріс зарядты тақтайшалар оң зарядты тақтайшалардың арасында орналастырылған және бір-бірінен ажыратқыштармен (төсемдермен) бөлінген. Теріс зарядты тақтайшаларының жылдам әсер етуші қоспаларының құрамына қарай сілітілі аккумулятор екі түрге бөлінеді: темірникельді және кадмиеникельді.
Аккумулятор күш алмай тұрғанда, жылдам әсер етуші қоспа ұсақ графит қоспасынан алынған никель шала тотығы гидратынан Ni(OH)2 тұрады, ал теріс зарядты тақтайшаның жылдам әсер етуші қоспасы – темірникельді аккумуляторда темір шала тотығы гидратынан Fe(OH)2 немесе кадмиеникельді аккумуляторда темір шала тотығы гидратынан алынған кадмия шала тотығы гидратынан Cd(OH)2 тұрады. Аккумулятор күш алған кезде оң зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспасы тотығады, никель шала тотығы гидраты никель окисі гидратына ауысады Ni(OH)3. Теріс зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспасы темір Fе (кеуек) ұнтағы түрінде қайта қалпына келеді немесе темір.. және кадмия .. қоспасы кеуек күйінде қайта қалпына келеді. Аккумулятор күшінің бәсеңдеуі процесінде тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспаларының құрамы бастапқы қалпына қайтадан келеді: оң зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспасы никель шала тотығы гидратына айналады, ал теріс зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспасы сәйкесінше темір шала тотығы гидратына немесе кадмия шала тотығы гидратына айналады.
Теріс зарядты тақтайшаларды толық қолдану үшін, сілтілі аккумулятордың оң зарядты тақтайшаларында жылдам әсер етуші қоспа екі есе көп түзілуі керек. Ол үшін оң зарядты тақтайшалардың жылдам әсер етуші қоспалы пакеттері, теріс зарядты тақтайшаға қарағанда қалыңдау болып жасалады және аккумулятордағы оң зарядты тақтайшалардың біреуі артық болады. Күш алу кезінде аккумулятордың кернеуі алғашқыда 1,6В дейін тез өседі, ал одан кейін күш алудың соңына қарай 1,8-1,85 В-қа дейін ұлғаяды, тоқ көзінен ажыратылғаннан кейін толық күш алған аккумулятордың қозғалыс күшінің энергиясы 1,45В тең болады, яғни сілтілі аккумулятордан қарағанда елеулі төмен. Сілтілі аккумулятор күшінің бәсеңдеуі кезіндегі кернеу, аса жоғары кедергі әсерінен 1,3-1,1В тең болады. Аккумулятор кернеуі 1-1,1В тең болғанда, күшті бәсеңдетуді тоқтату керек.
Сілтілі аккукумлятордың қышқылды аккумулятордан артықшылығы: жоғары механикалық төзімділік, тоқ күшін сезінуінің төмендігі, қызмет ету мерзімінің ұзақтығы және қызмет көрсету түрінің қарапайымдылығы. Дегенмен сілтілі аккумулятордың сыйымдылық бойынша (70-71%) және энергия бойынша (55-60%) қайтарым коэффициенттері төмен, элементінің кернеуі аз (орташа алғанда 1,2 В-тың орнына қышқылды аккумуляторда 2В), көлемі және салмағы үлкен. Егер сілтілі аккумуляторларды сыртқы температура төмен болған кезде жылы ұстамаса, онда олардың сыйымдылығы кенеттен төмендейді, сілітілі немесе қышқылды бір аккумулятордың қозғалыс күшінің энергиясы және ізінше оларға қайта берілген қуаты тым аз болады. Сондықтан тепловоздарда бірнеше аккумулятордан тұратын белгілі бір сызбамен қосылған аккумулятор батареялары орналастырылады.
Тепловоздардың аккумулятордан тұратын типі 32ТН-450, қорғасынды аккумулятор батареялары қолданылады. Әріптер, оның тепловоздарға (Т) арналғанын, ал тақтайшаның жылдам әсер ету қоспасы майланғандығын (Н) білдіреді. Батареяның сыйымдылығы 450 А/сағ.
Аккумулятордың 6,8 (4.6-сурет) тақтайшалары қорғасындысуьрма қорытпасынан құйылған. Сурьманың қосылуы тақтайшаның беріктілігін жоғарлатады. Тақтайшалардағы ұяшықтар қоймалжың сұйықтық түріндегі жедел әсер етуші қорытпамен толтырады.Теріс зарядты блокта 20 тақтайша, оң зарядты болкта-19тақтайша бар. Әрбір блокта аккумуляторды ішкі тоқ тізбегімен қосу үшін екі сыртқа шығарылған өткізгіш (түйістіргіш істіктің) 15 бар.
Аккумулятордың 32ТН-450 типті батареясы үшін тақтайшалар арасындағы төсем ретінде мипласты ажаратқыштар 7, әйнек желімденген киіз ажыратқыштар 9 және полихлорвинилді тесікті тақтайшалар қолданылған. Қатпарланған ажыратқыштар 6,8 тек ғана тақтайшаларды бөліп тұрмайды, сонымен қатар олардың дірілін де жояды.
