книги из ГПНТБ / Сорокин, Владимир Иванович. Промышленные электровозы учебное пособие для учебно-курсовой сети и для подготовки квалифицированных рабочих на производстве

для предохранения от выпадения штепсельной головки, встав­ ленной в розетку. В некоторых конструкциях для предотвраще­ ния выпадения штепсельной головки на нее надевается скоба.

Устройство штепсельной головки 8 аналогично устройству розетки, только вместо штифтов в изоляционной колодке укреп­ ляются гнезда. Задняя часть розеток и штепселей заливается изоляционной массой.

Рис 126. Разрез розетки и штепсельной головки

Междуэлектровозные соединения выполняются для одновре­ менного соединения от 16 до 36 проводов управления.

Промышленные электровозы 13Е-1 и 21Е-1 и электровозы EL-2 с № 201 до № 210 междуэлектровозных соединений не имеют.

§ 17. СКОРОСТЕМЕРЫ

Правилами технической эксплуатации и местными инструк­ циями и распоряжениями предусматриваются в ряде случаев ограничения скорости движения. Для определения скорости на электровозах устанавливаются скоростемеры.

На электровозе 13Е-1 установлен скоростемер TELOCRT935, который показывает и регистрирует скорость движения, время в часах и минутах, продолжительность езды и остановок, коли­ чество пройденных километров и направление движения электро­ воза. Этот скоростемер имеет самозаписывающий механизм, приводимый в движение заводной пружиной. Для записи вышеприведенных величин в скоростемер вставляется лента из специальной бумаги шириной 102 мм. Скоростемер приводится в движение гибким валом от редуктора. Редуктор установлен на крышке буксы ведущей оси средней части электровоза. В корпус скоростемера встроены часы.

На электровозах EL-1 и EL-2 установлены электрические скоростемеры типа EF40d с пределом измерения скорости от 0 до 70 км/ч. Допустимая максимальная скорость 65 км/ч отмечена на шкале прибора красной чертой. На крышке буксы устанав­

1 9 0

Г л а в а VII АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

§ 1. УСТРОЙСТВО И ТИПЫ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Аккумуляторные батареи на промышленных электровозах предназначаются для питания током катушек различных аппа­ ратов, осветительных и сигнальных ламп при невключенном ге­ нераторе тока. При работе генератора питание низковольтных цепей управления электровоза производится непосредственно от него одновременно с зарядкой аккумуляторной батареи.

На практике получили распространение два типа аккумуля­ торов— кислотные (свинцовые) и щелочные (железо-никелевые и кадмиево-никелевые). На электровозах до последнего времени широко применялись кислотные аккумуляторы, однако из-за мно­ гих преимуществ щелочных аккумуляторов по сравнению с кис­ лотными с 1952 г. на отдельных промышленных электровозах (13Е-1) стали применяться щелочные аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы обладают большей выносливостью и механиче­ ской прочностью. Они не боятся больших токов, коротких разря­ дов, тряски, толчков, ударов и коротких замыканий. Эксплуата­ ция щелочных аккумуляторов не связана с вредными испаре­ ниями, какими являются пары серной кислоты. Щелочные акку­ муляторы не требуют такого постоянного и квалифицированного ухода,-как кислотные. Срок службы щелочных аккумуляторов в 7—8 раз больше кислотных.

Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соеди­ ненных аккумуляторов. Принцип работы аккумуляторов основан на превращении подведенной извне электрической энергии в хи­ мическую (заряд) и преобразовании запасенной химической энергии в электрическую (разряд).

Напряжение заряженного кислотного аккумулятора равно 2,2 в независимо от размера пластин. При заряде аккумулятора напряжение его сравнительно быстро возрастает до 2,2 в, затем медленно достигает величины 2,3 в, а незадолго до конца заряда

192

быстро возрастает до 2,7—2,75 в. При напряжении 2,2 в начи­ нают выделяться пузырьки кислорода у положительной пластины, а при 2,3 в — пузырьки водорода у отрицательной пластины. При напряжении 2,5 в оба электрода выделяют газы в значитель­ ном количестве, а когда напряжение достигнет 2,6—2,7 в элек­ тролит, как говорят, начинает «кипеть», что свидетельствует об окончании заряда. После прекращения заряда напряжение его быстро падает с 2,6—2,7 до 2,2 в.

При разряде аккумулятора напряжение его с 2,2 в быстро падает до 2—1,95 в и затем очень медленно снижается до 1,85— 1,8 в, после чего напряжение снова начинает быстро падать, опу­ скаясь до 1,7 в и ниже. Ниже 1,8—1,75 в разряжать аккумулятор нельзя, так как он может быть в этом случае испорчен. Очень важной характеристикой аккумулятора является его емкость. Емкостью аккумулятора называют количество электричества, которое можно получить от заряженного аккумулятора при раз­ ряде до минимального допустимого напряжения на его зажимах. Емкость аккумулятора измеряют в ампер-часах. Если аккумуля­ тор после заряда отдавал в течение 10 часов ток 8 а и напряже­ ние его понизилось до 1,8 в, то емкость этого аккумулятора будет равна 10X8 = 80 а-ч.

Емкость кислотного аккумулятора зависит от:

1)размера пластин — чем больше пластины и чем большее количество активной массы можно на них сосредоточить, тем большей будет емкость аккумулятора;

2)величины разрядного тока — чем медленнее происходит разряд, т. е. чем меньше разрядный ток, тем емкость аккуму­ лятора больше и, наоборот, при большем разрядном токе емкость аккумулятора меньше; заводы, изготовляющие аккуму­ ляторы, гарантируют паспортную емкость их только при опреде­ ленных токах разряда;

3)плотности электролита — чем больше в электролите сер­

ной кислоты (H2S04), тем больше емкость аккумулятора, однако большая плотность электролита вредно сказывается на отрица­ тельных пластинах, так как губчатый свинец этих пластин при большой плотности электролита превращается в сернокислый свинец, который, закупоривая поры пластин, уменьшает емкость аккумулятора; рекомендуемая плотность электролита— 1,18— 1,23 при 15°;

4) температуры электролита — с повышением температуры емкость аккумулятора повышается, а с уменьшением ее пони­ жается.

Электролит для свинцовых аккумуляторов составляется из смеси химически чистой серной кислоты (ГОСТ 667—53) и ди­ стиллированной воды. Плотность кислоты или удельный вес ее влияет на величину сопротивления электролита. Кислота малого удельного веса увеличивает внутреннее сопротивление аккуму­ лятора, чем вызывает большие падения напряжения. Кислота

большого удельного веса, как отмечено выше, вредно действует на отрицательные пластины.

Приготовлять растворы серной кислоты нужно в сосудах соответствующей емкости, изготовленных из эбонита, стекла,, фарфора или из глазурованной глины. При приготовлении элек­ тролита сначала в бак наливают дистиллированную воду, а за­ тем тонкой струей вливают в воду кислоту при непрерывном по­ мешивании длинной стеклянной палочкой. Смесь при этом сильнонагревается. Перед заливкой в аккумулятор электролит должен быть охлажден до 20°. Вливание серной кислоты в аккумулятор для повышения удельной плотности электролита или приготов­ ление электролита в самом аккумуляторе недопустимо, так как кислота, опускаясь на дно, сильно воздействует на пластины и, кроме того, в результате повышения температуры электролита может произойти выпадение активной массы пластин, т. е. порча аккумулятора.

Щелочной железо-никелевый аккумулятор состоит из ряда положительных и отрицательных пластин, изолированных друг от друга эбонитовыми палочками, и железного корпуса с армату­ рой (откидной крышкой, гайкой, эбонитовой шайбой и сальни­ ками). Пластины изолированы от корпуса листовым эбонитом.. Одноименные пластины собраны на шпильке и свинчены гайками. В зависимости от конструкции на крышку аккумулятора выво­ дятся от каждого ряда пластин один или два зажима, изолиро­ ванных от крышки эбонитовыми шайбами. В середине крышки имеется отверстие, снабженное откидывающейся крышкой с кла­ паном. Положительные и отрицательные пластины состоят из лямелей, соединенных между собой в замок и укрепленных с обеих сторон ребрами. Ламель представляет спрессованную плоскую коробочку из перфорированной ленты, содержащую активнуюмассу. Активная масса для положительных пластин состоит из смеси окиси никеля, графита и электрического никеля, а для отрицательных пластин из специально приготовленного желез­ ного порошка. По своему устройству кадмиево-никелевые акку­ муляторы (рис. 127) почти не отличаются от железо-никелевых аккумуляторов.

Количество отрицательных пластин у железо-никелевого ак­ кумулятора обычно на одну больше, чем положительных. Корпус железо-никелевого аккумулятора соединен электрически с бло­ ком отрицательных пластин, а корпус кадмиево-никелевого акку­ мулятора— с блоком положительных пластин.

Для кадмиево-никелевых аккумуляторов активной массой для отрицательных пластин служит гидроокись кадмия. Актив­ ная масса для положительной пластины такая же, как для же­ лезо-никелевого аккумулятора.

Напряжение щелочного аккумулятора в момент окончания заряда равно 1,75—1,8 в и сейчас же после окончания заряда падает до 1,4—1,35 в. При разряде напряжение аккумулятор»

194

постепенно падает с 1,4—1,35 до 1,15—1 в. Разряжать щелоч­ ной аккумулятор ниже 1 в не рекомендуется, так как частые глу­ бокие разряды могут привести к порче батареи.

Рис. 127. Щелочной кадмиево-никелевый аккуму­ лятор:

/ —стальной корпус; 2 —положительная пластина; 3 — от­ рицательная пластина; 4 — пробка; 5 — отверстие пробки для выпуска газа; 6 — резиновая прокладка (кольцо); 7 — венти­ ляторное резиновое кольцо; 8 — боковая эбонитовая изоляция; 9 — эбонитовая палочка

В качестве электролита для щелочных аккумуляторов приме­ няется составной электролит — раствор едкого натра плотностью 1,19—1,21 с добавкой 20 г моногидрата лития на 1 л. При низких температурах (до —20° включительно) плотность электролита должна быть повышена до 1,21—1,23. Если эксплуатация акку­ мулятора производится при температуре —20°, то емкость желе­ зо-никелевого аккумулятора составляет примерно 70% номи­ нальной. При температурах ниже —20° емкость аккумуляторов

падает еще более; из этого следует, что при низкой температуре нужно обеспечивать обогрев и теплоизоляцию аккумуляторов.

Напряжение на зажимах кислотного аккумулятора состав­ ляет обычно около 2 в, а щелочного— 1,2 в. Для получения на­ пряжения большей величины аккумуляторы соединяют последо­ вательно, а для получения большего тока или большей емкости — параллельно. Соединенные аккумуляторы образуют батареи. Емкость батареи последовательно соединенных аккумуляторов одинаковой емкости будет равна емкости одного аккумулятора.

Рис. 128. Аккумулятор ЭПМ-80:

/ _ сосуд; 2 — положительные пластины; 3 — отрицательные пластины; 4 — панцирь (чехол); 5 — алтивная масса; 6 —свинцовые стержни; 7 — зажимы, 8 — перемычка; 9 — эбонитовые гайки; 10 — гайк»; // — сеиарn o r, 12 - призма для установки пластин; 13— крышка; 14— пробка с отверстием; 15 — мастика; 16 — решехка

На электровозах применяются кислотные аккумуляторные батареи, составленные из аккумуляторов ЭП-80 (электротяговый, панцирный емкостью 80 а-ч). ЭПМ-80 (электротяговый, панцирный, мипластовый емкостью 80 а-ч) или 4КИ-225 емко­ стью 160 а -ч, и щелочные — из аккумуляторов КЕ12А емкостью 120 а-ч или из щелочных аккумуляторов емкостью 250 а-ч.

Аккумулятор ЭПМ-80 представляет собой эбонитовый бак, наполненный электролитом, с тремя положительными пласти­ нами и четырьмя отрицательными пластинами (рис. 128). Каждая положительная пластина аккумулятора ЭПМ-80 во избежание осыпания при тряске и толчках заключена в специальный эбо­ нитовый панцирь (чехол). Панцирь имеет горизонтальные про­ рези шириной около 0,25 мм, служащие для сообщения активной

1 9 6

массы с электролитом. Отрицательные пластины имеют обыч­ ную конструкцию и заключены между двумя сепараторами из мипластового эбонита. Эти сепараторы изолируют отрицатель­ ные пластины от положительных и предотвращают возможные короткие замыкания. Пластины устанавливаются внутри бака на специальных призмах так, что между днищем бака и пласти­ нами имеется значительное расстояние для собирания массы, выпадающей из пластин. Эбонитовый бак закрыт сверху фасон­ ной эбонитовой крышкой. Крышка имеет в середине отверстие, закрытое пробкой. Воздушный промежуток между крышкой и баком залит специальной кислотоупорной мастикой для предот­ вращения возможности выплескивания электролита. Выводы от положительных и отрицательных пластин уплотняются эбонито­ выми гайками. Снаружи низ бака снабжен резиновыми уплотне­ ниями для смягчения толчков и ударов. Плотность электролита заряженного аккумулятора ЭПМ-80 должна быть 1,26—1,27.

Аккумулятор 4КИ-225 принципиально не отличается по кон­ струкции от аккумулятора ЭПМ-8. Эбонитовый бак закрыт эбо­ нитовой крышкой, но зазоры мастикой не залиты. Для предот­ вращения выплескивания кислоты эбонитовая крышка шачительно утоплена в эбонитовый бак. Этим облегчаются работы по ремонту и ревизии аккумуляторов. Аккумуляторы 4КИ-225 смон­ тированы в ящики по шесть аккумуляторов в каждом. Деревян­ ный ящик внутри и снаружи окрашен кислотоупорной крэской. На дне ящика из листового свинца устроен сборник электролита. Внутренние стенки ящика обиты просмоленным картоном. Для распора элементов служат пластинки из мягкой резины. Плот­ ность электролита заряженного аккумулятора 4КИ-225 должна быть 1,24—1,25 при 30°.

197

Щелочные аккумуляторы при необходимом напряжении 50 в монтируют в батареи по 40 элементов. Аккумуляторы соеди­ няются последовательно и монтируются в деревянном или желез­ ном ящике. Для изоляции друг от друга на щелочные аккумуля­ торы надеваются резиновые чехлы. От батарейного ящика акку­ муляторы дополнительно изолируются деревянными щитами, окрашенными битумным или асфальтовым лаком, и листовой резиной. Аккумуляторы соединяются между собой медными ни­ келированными перемычками.

Основные данные электровозных аккумуляторов приведены в табл. 11.

§ 2. УХОД ЗА КИСЛОТНЫМИ БАТАРЕЯМИ

Во время эксплуатации нужно внимательно следить за чисто­ той аккумуляторных батарей: регулярно влажной тряпкой выти­ рать ящик и отдельные аккумуляторы. Особое внимание нужно обращать на чистоту серной ки­ слоты и дистиллированной воды, идущих на заливку и доливку аккумуляторов. Также должно

быть уделено внимание поддержанию чистоты всех принадлеж­ ностей для приготовления электролита и производства доливок: резиновых груш, ареометров, кружек, баков для приготовления электролита и т. д. Необходимо систематически проверять уро­ вень электролита в аккумуляторах, который должен быть на 10— 15 мм выше края пластин. Уровень электролита быстро и просто можно определить при помощи стеклянной трубки диаметром 5—6 мм с метками на высоте 10 и 15 мм. Трубку опускают в аккумулятор до пластин, затем, плотно закрыв один конец трубки, вынимают ее из аккумулятора и по высоте электролита в трубке определяют уровень электролита (рис. 129). При понижении уровня электролита не исключена возможность порчи пластин, так как непокрытые кислотой части пластин портятся.

198

Необходимо наблюдать, чтобы несвинцовые части батареи и зажимы были легко смазаны вазелином.

Во время заряда батареи и после окончания заряда нельзя приближаться к батарее с огнем во избежание взрыва.

Систематически нужно производить проверку плотности элек­ тролита в аккумуляторах. Проверка плотности легко выпол­ няется при помощи сифонного ареометра (рис. 130, а). В случае отсутствия сифонного ареометра плотность электролита можно измерить при помощи пробирки или мензурки, в которую поме­ щают ареометр. Для этого сначала резиновой грушей отбирают электролит из аккумулятора и заливают в пробирку и по степени погружения ареометра в электролит определяют его плотность

(рис. 130, б ).

В процессе эксплуатации вследствие газовыделения при за­ ряде и испарения уровень электролита понижается, а плотность увеличивается. Поэтому необходимо регулярно доливать дистил­ лированную воду, выдерживая необходимую плотность элек­ тролита и требуемый уровень его. Необходимо также следить за равномерным и одновременным газообразованием во всех акку­ муляторах в конце заряда.

Одной из мер для приведения всех элементов в одинаковое состояние (по емкости, плотности электролита и напряжению) является проведение уравнительного заряда. Уравнительный заряд проводится в случае обнаружения отстающих элементов регулярно один раз в месяц, еженедельно, если батарея по ка­ ким-либо причинам сильно разрядилась, и несколько раз под­ ряд в случае недостаточного заряда батареи.

Уравнительный заряд заключается в том, что батарею заря­ жают током величиной 20% номинального, с перерывами 1—2 часа до тех пор, пока наступит одновременное сильное газовыделение на всех элементах.

Неисправности аккумуляторных батарей можно разбить на две категории:

1)неисправности, устранимые без вскрытия и разборки багареи (сульфатация, загрязнение электролита, нарушение кон­ такта между соединениями и зажимами);

2)неисправности, которые могут быть устранены только при разборке батареи (короткие замыкания, сильное разрушение активной массы пластин, пригорание баков, наличие трещин).

Неисправные аккумуляторы могут быть обнаружены по сле­ дующим признакам: значительно меньшая емкость при разряде; резкое и преждевременное падение напряжения на зажимах аккумулятора; пониженная в конце заряда плотность электро­ лита; сильное нагревание во время заряда. При заряде неисправ­ ные аккумуляторы выделяются тем, что напряжения на их зажи­ мах ниже или выше, чем у остальных; плотность электролита поднимается медленнее и часто не доходит до нормы даже при неоднократных перезарядах батареи. В конце заряда газообра­

1 9 9