книги из ГПНТБ / Можаев В.Н. Электрооборудование колесных и гусеничных машин учебное пособие

При зарядке от источника с постоянным напряжением вели­ чина зарядного тока автоматически изменяется (рис. 5), достигая больших значений вначале зарядки, а затем резко снижаясь.

Уравнение зарядного тока:

Наличие сопротивления про­ водов, соединяющих аккумуля­ торную батарею с источником электрической энергии, оказы­ вает демпфирующее действие, аналогичное балластному сопро­ тивлению.

При зарядке полностью раз­ ряженной аккумуляторной бата­ реи через два часа она приобре­

тает 65% емкости, а через три часа заряжается на 90%>.

Необходимо учитывать, что темп зарядки зависит от напряже­ ния источника. Чем оно выше, тем темп быстрее. При постоянстве зарядного напряжения на зажимах аккумуляторной батареи ха­ рактер изменения зарядного тока объясняется следующим.

В начале зарядки э.д.с. аккумуляторной батареи понижена вследствие понижения плотности электролита и ток достигает наибольших значений. По мере зарядки повышается э.д.с. акку­ муляторной батареи, повышается э.д.с. поляризации и увеличи­ вается, правда, незначительно газовыделение, в связи с чем уве­ личивается полное сопротивление аккумуляторной батареи. Это является причиной быстрого снижения зарядного тока.

Величина начального зарядного тока и тока перезаряда зави­ сят от напряжения источника и температур*® аккумулятора. Чем напряжение выше, или выше температура электролита, тем боль­ шие значения имеет ток.

Автоматическое уменьшение зарядного тока по мере зарядки свинцово-кислотного аккумулятора при постоянстве напряжения источника отвечает техническим условиям'зарядки; поэтому спо­ соб зарядки при U3 = const не только получил исключительно широкое применение на транспортных установках, но и внедряется на стационарных и подвижных зарядных станциях.

(20

Для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов по данному способу величина напряжения на клеммах аккумулятора не долж­ на быть выше 2,4 в и ниже 2,35 в при + 20°С . Таким образом, напряжение на клеммах заряжаемой батареи должно равнять­ ся (в)

где т — число аккумуляторов в батарее.

На шинах источника электроэнергии напряжение выше за­ рядного на величину падения напряжения.

К числу недостатков этого способа относится возможность зна­ чительной перегрузки зарядного устройства в первые минуты после включения батареи на зарядку. Если же зарядный агрегат не допускает кратковременных перегрузок, его выбирают более мощным, однако его мощность будет недоиспользоваться. С целью устранить или уменьшить этот недостаток применяют балластное сопротивление или автоматизируют переключение аккумулятор­ ных батарей по мере снижения пиковой нагрузки.

Балластное сопротивление включают между аккумуляторной батареей и источником электроэнергии с постоянным напряже­ нием. При наличии балластного сопротивления автоматически из­ меняется величина напряжения на клеммах заряжаемой аккуму­ ляторной батареи.

Падение напряжения на балластном сопротивлении достигает наибольшей величины в начале зарядки, так как ток наибольший.

где U6—- падение напряжения на балластном сопротивлении; UK— напряжение источника электроэнергии.

По мере увеличения э.д.е. аккумуляторной батареи Еа ток сни­ жается и величина U6 становится меньше. А так как напряжение источника остается постоянным, то величина зарядного тока бу­ дет снижаться, но не в такой мере, как при зарядке без балласт­ ного сопротивления (см. рис. 5). Таким образом, балластное со­ противление уменьшает пиковую нагрузку в начальный период. При использовании балластных сопротивлений необходимо повы­ сить напряжение источника с тем, чтобы обеспечить полную за­ рядку аккумуляторов. Оно должно быть равно на шинах 2,6 в. При наличии балластного сопротивления несколько повышается непроизводительная затрата электроэнергии и увеличивается вре­ мя зарядки.

Зарядка при постоянной величине зарядного тока. По мере за­ рядки способом /3 = const напряжение на клеммах аккумулятор­ ной батареи непрерывно или ступенями повышают. Достигается это различными способами: с помощью регулируемого реостата

21

в цепи зарядного тока или регулированием напряжения зарядного агрегата. В первом случае потери электроэнергии в реостатах больше. Они особенно велики при малом количестве заряжаемых батарей и большом напряжении источника. Обычно в таких слу­ чаях собирают большую группу из последовательно включенных батарей и пользуются отдельными реостатами в каждой группе. Более экономичным является регулирование напряжения заряд­ ного агрегата, но в том случае возможна зарядка батарей только

водной группе.

Всвязи с тем, что на автомобилях, арттягачах и танках при­ меняют аккумуляторные батареи типов 3-СТ, 6-СТ или 12-СТ, на­ пряжение зарядного агрегата должно быть около 30 в. При этом батареи типа 12-СТ включают в сеть зарядного устройства парал­

лельно другим батареям на полное напряжение (рис. 6, а), тип 6-СТ — по две последовательно (рис. 6, 6) и тип 3-СТ — по четыре последовательно (рис. 6 в). Такое включение осуществляют при способе UK— const или с балластными сопротивлениями. При за­

в группах устанавливают по аккумуляторной батарее с минималь­ ной емкостью. По мере зарядки, для снятия зарядившейся аккумуляторной батареи необходимо прерывать зарядку всей группы.

Зарядка аккумуляторных батарей малыми токами. В связи с тем, что при положительных температурах воздуха аккумулятор­ ные батареи имеют саморазряд, достигающий 0,3—1 % в сутки, для компенсации саморазряда применяют устройства, позволяю­ щие подзаряжать их непосредственно на колесных и гусеничных машинах токами малой величины 25—100 ма.

22

Для подзарядки малыми токами применяют два способа: при постоянстве зарядного напряжения или при постоянстве зарядного тока. В первом случае выпрямитель включают в сеть переменного тока через стабилизатор напряжения; при этом проводка постоян­ ного тока от выпрямителя до места разветвления должна иметь достаточное сечение (6—25 мм2) с тем, чтобы величина падения напряжения в линии была минимальной.

Для зарядки малыми тонами в режиме /3 = const применяют выпрямитель без стабилизатора напряжения, а роль стабилизато­

лампа накаливания является барреттором, так как сопротивление спирали изменяется в больших пределах при изменении темпера­ туры, которая в свою очередь зависит от тока в спирали.

Величина падения напряжения на лампе пропорциональна току в спирали и ее сопротивлению, и при изменении напряжения в сети или изменении э.д.с. заряжаемых аккумуляторных батарей возникающее изменение тока вызывает изменение сопротивления спирали. Например: при повышении тока увеличивается накал спирали и ее сопротивление становится больше, благодаря чему падение напряжения на лампе увеличивается и напряжение на за­ жимах аккумуляторной батареи остается прежним, и, следова­ тельно, ток подзарядки тоже остается почти неизменным. Для этих целей применяют автомобильные лампы мощностью 3—5—10— 15 вт, что определяется необходимым током подзарядки.

В связи с тем, что сопротивление ламп во много раз превышает сопротивление проводов от выпрямителя до потребителей, можно ■применять проводку, выполненную осветительным проводом. При­ менение ламп накаливания для стабилизации тока вызывает необ­ ходимость в повышении напряжения выпрямленного тока, а имен­ но: при номинальном напряжении 24 в и зарядном токе 0,05 а при лампе 5 вт напряжение на выходе выпрямителя 30 в.

Зарядку малыми токами проводят непрерывно, если темпера­ тура воздуха выше 5°С. Если температура ниже 5°С, применяют периодическую зарядку, так как саморазряд аккумуляторных ба­ тарей значительно уменьшается с понижением температуры.

На рис. 7 представлена характеристика саморазряда новых стартерных свинцово-кислотных батареей типа ЗСТ-70 после шести месяцев хранения в различных температурных условиях.

Контрольно-тренировочные циклы. С целью определения со­ стояния аккумуляторной батареи по ее емкости проводят один раз в год контрольно-тренировочный цикл, который состоит из заряд­ ки и разрядки с учетом времени и величины тока.

Для обеспечения полноты зарядки ее проводят дольше обыч­ ного током, равным 0,1Q„. Окончание зарядки определяют по по­ стоянству плотности электролита и постоянству напряжения в те­ чение трех часов, производя замеры через один час. После этого зарядку прекращают с темь чтобы продолжить ее вновь через час.

23

Если в течение двух минут появляется газовыделение, то зарядка окончена. Если оно появляется через больший промежуток вре­ мени, то зарядку продолжают еще два часа, делают перерыв на

электролит в аккумуляторе добавлением электролита плотностью 1,4 г!см3, после чего вновь включить на зарядку для обеспечения перемешивания электролита. Заряженную аккумуляторную бата­ рею разряжают током 10-часового разрядного режима до напря­ жения 1,7 в на аккумулятор. Если емкость аккумуляторной батареи ниже 50% номинальной, при второй контрольной разрядке, и срок службы более 5 лет, то батарея подлежит списанию. Для боевых машин установлен минимум емкости 70%.

При контрольной разрядке необходимо учитывать влияние

После контрольной разрядки годные аккумуляторные батареи заряжают обычным порядком и направляют для эксплуатации. Контрольно-тренировочные циклы проводят один раз в год для всех аккумуляторных батарей, залитых электролитом, а также для батарей, отработавших эксплуатационный срок для определения

24

возможности их дальнейшей работы, необходимости ремонта или; списания.

При хранении аккумуляторных батарей в условиях положи­ тельных температур необходима ежемесячная подзарядка током, «последующих зарядок».

Хранение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Свин­ цово-кислотные стартерные аккумуляторные батареи поставляют­ ся заводами сухими, герметизированными, с сепараторами из мипора или мипласта, либо комбинированными со стекловойлоком. Они могут храниться в неотапливаемом помещении при темпера­ турах до — 25°С. Помещение должно быть сухим. Для хранения аккумуляторные батареи устанавливают на стеллажи в один ряд. Пробки должны быть плотно ввернуты, а уплотнительные про­ кладки и стержни вентиляционных отверстий должны быть на месте.

Для предохранения от окисления клеммы батареи смазывают техническим вазелином. По заводским рекомендациям срок хране­ ния не должен превышать двух лет. Однако практически прове­ рено, что после четырех лет хранения аккумуляторные батареи сохраняют работоспособность, но время первой зарядки удлиняется.

Аккумуляторные батареи, залитые электролитом, т. е. снятые с эксплуатации, могут храниться длительное время при низкой температуре (ниже 0°С), но обязательно перед постановкой на хранение с ними проводят контрольно-тренировочный цикл с до­ ведением плотности электролита; если емкость батареи окажется ниже 70% номинальной, то на хранение ее не ставят, а направ­ ляют в ремонт.

Плотность электролита при установке на хранение должна быть не ниже 1,25 г/смг. При хранении ее периодически, через 2— 3 месяца, проверяют и в случае снижения до 1,23 г/сж3 произво­ дят зарядку и доводку плотности электролита.

При необходимости новые аккумуляторные батареи, после то­ го как их привели в рабочее состояние, т. е. залили электролитом и зарядили, можно хранить без электролита. Для этого необхо­ димо вылить электролит, дать стечь ему в течение двух часов, за­ тем закрыть пробки, протереть поверхность аккумуляторов 10-про­ центным раствором аммиака и при температуре не выше 0°С и не

Техническое обслуживание стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

Объем работ и периодичность технического обслуживания ак­ кумуляторных батарей зависят от условий эксплуатации, т. е. ин­ тенсивности работы колесной или гусеничной машины, географи­ ческого пояса, времени года, а также от места установки аккуму­

25.

короткое замыкание пластин различной полярности: обрыв пластин от баретки; разрушение пластин; инверсия (перемена полярности) и сульфитация пластин.

Повреждение заливочной мастики сопровождается появлением трещин, если мастика не морозостойкая, или отставанием мастики от стенок бака, в результате чего нарушается герметичность между крышкой и баком и электролит вытекает наружу.

Окисление штырей происходит при плохом уходе, когда штыри не смазаны вазелином, или при недостаточной затяжке хомутов соединительных проводов.

Расшатывание или излом штырей происходит при установке проводов с натягом, при неосторожной затяжке хомутов или при их снятии со штырей.

Разрушение сепараторов и обрыв пластин от бареток происхо­ дит вследствие плохого крепления аккумуляторной батареи на ма­ шине. Это же наблюдается при неправильной установке блоков пла­ стин в баки при сборке на заводе или в мастерской. Например, пластины не опираются на ребра, расположенные на дне бака, или блок пластин недостаточно плотно установлен в баке.

В процессе эксплуатации происходит нормальный износ пластин аккумулятора: положительные пластины в процессе работы увели­ чиваются в объеме, становятся более рыхлыми, решетка пластин корродируется, превращаясь в активную массу. Увеличение объ­ ема положительных пластин (их рост) вызывает небольшой подъем крышек аккумуляторов, что можно наблюдать со стороны положи­ тельных штырей у батарей, проработавших амортизационный срок. В отличие от положительных пластин отрицательные при длительной работе не разрыхляются, а уплотняются, в связи с чем и теряют емкость.

Разрушение решетки положительных пластин может быть уско­ ренным, что вызывается рядом причин: длительной перезарядкой особенно малыми токами, попаданием органических веществ, а так­ же кислот: уксусной, соляной или азотной. При разрушении решет­ ки активная масса пластин опадает и емкость аккумуляторов уменьшается. Кроме того, значительно повышается внутреннее со­ противление аккумулятора, и он плохо работает в стартерном ре­ жиме. Разрушение пластин ускоряется большими токами переза­ ряда и глубоким цитированием.

При глубоких разрядках может возникнуть инверсия, т. е. по­ ложительные и отрицательные пластины одного из аккумуляторов изменяют полярность. Это происходит вследствие того, что акку­ мулятор батареи, имеющий пониженную емкость, разряжается пер­ вым и при дальнейшей разрядке остальных аккумуляторов начи­ нает заряжаться в обратном направлении. Аккумуляторная бата­ рея с инверсированным аккумулятором имеет напряжение, отлич­

27

ности. Когда плотность электролита в инверсированном аккумуля­ торе достигает такой же величины, как и в соседних аккумуляторах батареи, необходимо включить всю батарею на зарядку. В том случае, когда к концу зарядки обнаружится отставание в повыше­ нии-плотности электролита в инверсированном аккумуляторе, необ­ ходимо провести два тренировочных цикла только для инверсиро­ ванного аккумулятора.

Вредная сульфатация пластин аккумулятора. Ранее указыва­ лось, что при разрядке свинцово-кислотного аккумулятора на электродах образуется сульфат свинца, который при зарядке вновь пррехоДит в двуокись свинца на аноде и чистый свинец на катоде.

Если аккумуляторы долго находятся в разряженном состоя­ нии, то сульфат свинца растворяется в электролите до насыще­ ния раствора и в случае понижения температуры выпадает в виде кристаллов, которые при зарядке плохо преобразуются в исход­ ные вещества электродов. При сильной вредной сульфатации кри­ сталлы не только покрывают поверхность пластин в виде белого слоя, но и образуются в толще пластин.

Образованию вредной сульфатации способствуют органические примеси, которые покрывают кристаллы и резко уменьшают их растворимость. Проведенные в последние годы эксплуатационные испытания аккумуляторных батарей показали, что в современных

и улучшения технологии изготовления пластин. Однако она воз­ можна и вызывается следующими причинами, кроме указанных ранее: эксплуатацией аккумуляторов при пониженном уровне электролита; применением электролита, плотность которого выше рекомендуемой для данного географического пояса; примесями в электролите, внесенными с водой или кислотой.

Сульфатированные аккумуляторы имеют повышенное внутрен­ нее -сопротивление, поэтому при зарядке величина напряжения выше, а при разрядке ниже, чем в исправных. Кроме того, при зарядке аккумуляторов с большим отложением сульфата газовыделение начинается вскоре -после начала зарядки и температура электролита повышается быстрее, чем в исправных аккумулято­ рах. Емкость сульфатированных аккумуляторов понижена, так как доступ в глубокие слои активной массы затруднен.

Восстановление работоспособности сульфатированных аккуму­ ляторов возможно, если вредная сульфатация не проникла глу­ боко в массу пластин. Для этого аккумуляторную батарею раз­ ряжают током 0,К?Н до 1,7 в на аккумулятор, выливают элект­ ролит и заменяют его дистиллированной водой, после чего заря­ жают током 0,05 Qn, наблюдая за повышением плотности элект­ ролита. Если она достигает 1,12 г/см3, то необходимо вновь заме­ нить электролит дистиллированной водой и продолжать зарядку. В том случае, когда в течение четырех часов не обнаруживается

28

дальнейшее повышение плотности электролита, следует прекра­ тить зарядку, вылить электролит и залить свежим с плотностью, соответствующей заряженному аккумулятору в данном геогра­ фическом поясе, и вновь включить на зарядку на два часа.

При глубокой сульфатации пластин производят разрядку, как указано выше, выливают электролит, промывают и оставляют на 20 часов вымокать. Затем воду заменяют 5-процентным водным

ливают, хорошо промывают, заливают электролит плотностью, соответствующей разряженному аккумулятору в данном геогра­ фическом поясе, производят зарядку и затем доводку плотности электролита.

После десульфатационной зарядки рекомендуется перед вво­ дом в эксплуатацию аккумуляторной батареи провести контроль­ но-тренировочный цикл.

Технология ремонта стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

В зависимости от характера неисправностей аккумуляторных батарей, подлежащих устранению, находится объем работы, а сле­ довательно, определяется и вид ремонта, т. е. текущий, средний, капитальный или восстановительный.

Текущий ремонт охватывает следующие работы: наварку шты­ рей, заливку мастики и приварку перемычек. При среднем ре­ монте производят замену крышек бака или сепараторов (без за­ мены пластин) и все работы, предусмотренные текущим ремонтом.

Капитальный ремонт охватывает, кроме вышеуказанных работ, и смену пластин одной полярности. При восстановительном ремон­ те производят замену пластин двух полярностей и деталей, при­ шедших в негодное состояние.

Неисправности и повреждения, ликвидируемые без разборки аккумуляторов, устраняются при текущем ремонте.

При среднем, капитальном и восстановительном ремонте схе­ ма технологического процесса следующая: приемка; очистка; пред­ варительная проверка состояния аккумуляторов батареи; разрядча (при необходимости разборки); разборка; промывка; дефектовка; ремонт и изготовление деталей (штырей и межэлементных соединений); сборка полублоков; сборка блоков; сборка аккуму­ ляторных батарей; заполнение электролитом; зарядка; контроль­ ные испытания и сдача.

При предварительной проверке выявляют внешние дефекты — трещины в стенках бака и крышках, повреждения штырей, нали­ чие и уровень электролита, его плотность, а также напряжение аккумуляторов нагрузочной вилкой или другим прибором под нагрузкой. Результаты проверки вписываются в графы дефектной