Щелочные аккумуляторы

Щелочной железоникелевый аккумулятор ТПЖН-550 состоит из двух блоков положительных и отрицательных пластин (рис. 4.27). Оба блока помещены в стальной сосуд 7, положительные и отрицатель­ные пластины состоят из ламелей (коробочек), соединенных между собой в замок и укрепленных с обеих сторон стальными ребрами, к ребрам приварены контактные планки. Пластины отделены друг от друга перфорированными волнистыми сепараторами или резиновы­ми шнурами. Одноименные пластины каждого блока собраны на шпильке и закреплены гайками. От стенок сосуда блок пластин изо­лируется вставленной по периметру винипластовой пластиной 8. Каждый блок имеет по два борна. Борны выведены через отверстия крышки в сосуде и изолированы от нее винипластовыми и резиновы­ми кольцами, которые собраны в герметичный узел, препятствующий вытеканию электролита из аккумулятора. Для заливки аккумулятора электролитом в крышке сосуда имеется трубка 2, в которую ввинчена пластмассовая пробка-клапан 3. Аккумуляторный сосуд окрашен сна­ружи эпоксидной эмалью и защищен резиновым чехлом с целью изо­ляции аккумуляторов друг от друга и от батарейного ящика. Актив­ной массой положительных пластин в заряженном состоянии являет­ся двуокись никеля NiO, а отрицательных — восстановленная смесь руды Fe. Электролитом щелочных аккумуляторов служит раствор КОН в дистиллированной воде с добавлением 20 г/л гидрата окиси лития Li(OH), залитый в аккумулятор до уровня 40—50 мм выше верхних кромок сепараторов.

Особенностью щелочных аккумуляторов является то, что концент­рация раствора КОН при разряде остается неизменной, а поэтому на­пряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности элек­тролита.

392

Рис. 4.27. Аккумулятор щелочной никель-железный:

1 — борн; 2 — трубка; 3 — пробка-клапан; 4 — электродные пластины;

5 — кольцо-втулка; б — штампованная крышка; 7 — стальной сосуд; 8 —

винипластовая пластина

Перед постановкой новой батареи на тепловоз она подвергается одному-трем тренировочным циклам (заряд- разряд) режимом: раз­ряд током 150 А в течение 12 ч, разряд током 110 А в течение 5 ч. Разряд прекращается при достижении напряжения 1 В хотя бы на одном аккумуляторе.

Второй и третий тренировочные циклы проводятся в том случае, если на предыдущем цикле имеются аккумуляторы с напряжением ниже 1 В. После тренировочных циклов проводится контрольный цикл: заряд током 150 А в течение 6 ч, разряд током 110 А до напря­жения 1 В на одном аккумуляторе. Батарея считается пригодной к эксплуатации, если она отдает на контрольном разряде не менее 90 % номинальной емкости, т.е. 500 А-ч.

393

4.8. Общие сведения об электрических аппаратах. Назначение и классификация аппаратов

Электрические аппараты, устанавливаемые на тепловозе, можно разделить по функциональному назначению на несколько групп: ком­мутационные, регулирования, управления, защиты, контроля и вспо­могательные.

К коммутационным аппаратам относятся поездные контакторы, реверсор, тормозной переключатель, контакторы ослабления воз­буждения, выключатель батареи и др. Коммутационные аппараты предназначены для выполнения переключений в силовых электри­ческих цепях.

Аппараты управления осуществляют различные функции управ­ления электрическими цепями передач тепловозов. К аппаратам уп­равления относятся реле, регуляторы, контроллеры, кнопочные вы­ключатели и др. Напряжение цепей управления на тепловозах 75 или НОВ.

Аппаратура регулирования включает в себя ряд аппаратов, ос­новное назначение которых — создание гиперболической харак­теристики, а также ограничение напряжения и тока тягового гене­ратора. На современных тепловозах система регулирования тяго­вого генератора предусматривает систему замкнутого автоматичес­кого регулирования мощности, тока и напряжения. Основными эле­ментами системы являются амплистат, трансформаторы постоян­ного тока и напряжения, селективный узел, в котором использу­ются полупроводниковые кремниевые выпрямители, индуктивный датчик. На тепловозах с электрической передачей переменно-по­стоянного тока в системе регулирования нашли применение блоки с использованием тиристоров, магнитных и транзисторных элемен­тов.

Аппараты защиты и контроля реагируют на предельные значения каких-либо параметров или режимов работы (реле заземления, мак­симального тока, предохранители и др.).

Условия работы электрических аппаратов на тепловозе

На подвижном составе электрические аппараты работают в очень тяжелых условиях, так как испытывают вибрации и тряску, значи-

394

тельные колебания температуры, воздействия влаги, пыли, масла. Эти условия работы требуют от конструкции аппаратов высокой степени надежности, исключения самопроизвольного срабатывания аппара­тов, высоких антикоррозионных свойств всех элементов электричес­ких аппаратов. Для уменьшения вредных воздействий на аппараты их устанавливают в специальные шкафы (аппаратные камеры), неко­торые аппараты устанавливают на амортизаторах, наиболее точные и чувствительные закрывают кожухами, детали из меди или медных сплавов покрывают оловом, красят эмалями и лаками. Детали, изго­товленные из черных металлов, оцинковывают или окрашивают.

Электрическая дуга, меры борьбы с ней

В контактах аппаратов силовых цепей при разрыве цепи образуется электрическая дуга. Это объясняется следующим. Перед размыканием контактов нажатие резко уменьшается, контактное сопротивление уве­личивается, что вызывает сильный нагрев поверхностей соприкосно­вения контактов. Окружающий воздух нагревается и ионизируется, т.е. становится проводником, а поэтому между контактами, хотя они и не соприкасаются, цепь не разомкнута, и ток некоторое время течет через ионизированный воздух. Температура дуги достигает около 3000 °С, при горении дуги может произойти оплавление контактов, перенос ме­талла, т.е. дуга вызывает преждевременный выход из строя аппарата. Для ликвидации вредных воздействий образующейся при разрыве кон­тактов дуги аппараты имеют дугогасительные устройства (рис. 4.28), состоящие из катушки 1 с сердечником 2, к которому с двух сторон примыкают стальные полюсы 3, дугогасительных рогов 5, ба дугога-сительной камеры 4. Гашение дуги основано на законе взаимодействия магнитного поля дуги с магнитным полем дугогасительного устрой­ства. При размыкании контактов между ними возникает дуга. Дуга — это направленное движение электронов, следовательно, вокруг дуги будет магнитное поле. Это поле взаимодействует с полем, создавае­мым дугогасительной катушкой так, что дуга выталкивается по направ­лению к дугогасительным рогам. При выталкивании дуга удлиняется до тех пор, пока не произойдет ее разрыв. Направление выталкивания дуги определяется по правилу левой руки. Чтобы ускорить гашение дуги, в дугогасительных камерах тепловозных контакторов созданы продольные перегородки. Перегородки расщепляют дугу на несколько

395

Рис. 4.28. Электромагнитное дугогася-

щее устройство:

1 — дугогасительная катушка; 2—сердеч­ник; 3 — полюсы; 4 — дугогасительная камера; 5, б—дугогасительные рога

Рис. 4.29. Схема аппарата с электромагнитным приводом: 1 — ярмо; 2 — катушка; 3 — сер­дечник; 4—якорь; 5 — выключаю­щая пружина; х—воздушный зазор

параллельных пучков, которые, соприкасаясь с холодными перегород­ками, дополнительно охлаждаются. Дугогасительная камера препят­ствует перебросу электрической дуги на близко расположенные ме­таллические части. Их изготовляют из асбоцемента, который обладает высокой теплостойкостью и хорошими изолирующими свойствами.

Замыкание или размыкание контактов контакторов или реле свя­занно с их перемещением. Устройство, приводящее в движение под­вижной контакт, называется приводом. Приводы могут быть непос­редственные (ручные), электромагнитные, электропневматические, электродвигательные. Непосредственные приводы применяются в контроллерах машиниста, рубильниках, выключателях и т.д.

В электромагнитном приводе перемещение подвижной системы со­здается за счет притяжения якоря 4 к сердечнику 3 электромагнита (рис. 4.29). Магнитный поток, создаваемый катушкой 2 при протекании по ней тока, замыкается через ярмо 1, сердечник 3, якорь 4 и воздушный зазор х. Когда цепь катушки аппарата разрывается, якорь перемещает­ся в исходное (выключенное) состояние пружиной 5. Электромагнит-

396

ный привод получил большое распространение в электрических аппа­ратах, где требуется небольшой ход подвижной системы и относительно небольшое усилие благодаря простоте и надежности работы.