Эксплуатация бронетанкового вооружения и техники

изоляции происходит неравномерно и завершается пробоем в наиболее слабом месте. Влага и агрессивные среды способствуют ускорению и активизации процессов старения.

Перегрев электрической машины в основном происходит из-за неэффективного отвода тепла, выделяющегося при прохождении тока во всех ее обмотках и соединительных проводах. Количество выделяемого тепла Qм определяется по формуле

Qм AI 2r,

где А – постоянный коэффициент;

I – ток, протекающий по обмотке, А;

r – сопротивление обмотки и токосъемного устройства, Ом.

При определении количества выделяемого тепла Qм необходимо учитывать количество тепла Qт, отдаваемого машиной в окружающую среду:

Qт KF(t1 t0 ),

откуда

t1 tо KQFт ,

где t1 – температура теплопередающей поверхности, °С; to – температура охлаждающего воздуха, °С;

K – коэффициент теплопередачи, м2 Джч °С;

F – площадь теплопередающей поверхности, м2. Принимая Qм = Qт, получим

t1 tо AI 2r .

KF

Отношение AFIr обозначим символом В, тогда

t1 tо B I 2 .

K

Из анализа формулы видно, что с повышением температуры окружающего воздуха tо возрастает и значение температуры t1, а следовательно, увеличивается вероятность перегрева электрической машины. В случаях загрязнения наружной поверхности машин постоянного тока пылью вели-

100

чина коэффициента K уменьшается на 40–50 %, что также приводит к увеличению значения температуры t1.

Из всех электрических машин в наиболее неблагоприятных условиях работает генератор, так как он крепится на двигателе и располагается в силовом отделении вблизи выпускного коллектора с температурой 300–400 °С, температурой окружающей среды до 105 °С и значительной запыленностью окружающего воздуха. В связи с этим генератор выполняется небольших габаритных размеров с таким расчетом, чтобы он мог работать в течение относительно малого срока службы (до 500 ч) без специального обслуживания и замены щеток.

При одинаковых условиях охлаждения значение температуры t1 зависит от тока, протекающего по обмотке и имеющего величину I2. Поэтому основная причина чрезмерного перегрева и отказов генератора – значительные электрические нагрузки.

В танковых генераторах величина предельного тока при минимальной частоте вращения примерно совпадает с величиной номинального тока нагрузки. С ростом частоты вращения величина предельного тока увеличивается, т. е. перегрузочная способность генератора Iперегр становится большей. Эта способность для каждой частоты вращения может быть определена по соответствующей внешней характеристике как разность между предельным Iпр и номинальным значениями тока нагрузки. Для среднего значения частоты вращения якоря эта перегрузочная способность будет

Iперегр Iпр Iн.

Допустимая продолжительность перегрузки генератора определяется величиной его нагрева.

Нагрузочный режим генератора существенно зависит от степени заряженности аккумуляторных батарей. Связь между токами генератора Iг, нагрузки Iнаг и аккумуляторных батарей Iб определяется уравнением

Iнаг Iг Iб.

Для определения величины перегрузки установленного на танке генератора, ведущей к его перегреву, воспользуемся приведенными на рис. 6.4 кривыми плотности вероятностей тока генератора при одинаковом нагрузочном режиме потребителей, но с различным состоянием аккумуляторных батарей.

Из графика видно, что по мере увеличения заряда аккумуляторных батарей кривая плотности вероятностей тока генератора смещается в сторону меньших токов. При наиболее напряженных условиях работы потребителей и максимально допустимой разряженности батарей (до 50 %) температура щеток у генератора возрастает от 120 до 220 °С. Вследствие этого генератор только до 30 % всего рабочего времени может работать с пере-

101

грузками сверх номинального тока. Поэтому в целях предупреждения перегрева и повышения эксплуатационной надежности генератора не следует допускать использование машин с аккумуляторными батареями, разряженными более чем на 25 %.

Рис. 6.4. График плотности вероятностей тока генератора при одинаковом нагрузочном режиме потребителей, но с различным состоянием аккумуляторных батарей:

1 – батареи, заряженные на 90 %; 2 – батареи, заряженные на 60–65 %; 3 – батареи, заряженные на 50 %

6.5. Обеспечение безотказности элементов электрооборудования при их эксплуатации

В процессе эксплуатации машин нарушается нормальная работа элементов электрооборудования. Для того чтобы предупредить возникновение отказов в работе электрооборудования, систематически проводятся проверки технического состояния его элементов, которые в зависимости от объема могут быть полные или частичные. В первом случае проверяются все элементы системы электрооборудования, а во втором – лишь отдельные из них.

6.5.1. Проверка технического состояния аккумуляторных батарей

Состояние аккумуляторных батарей проверяется без выемки их из танка по приборам щитка механика-водителя или с помощью специальных приборов после снятия батарей с машины. В первом случае проводится лишь качественная, а во втором – количественная оценка состояния батарей.

Качественная проверка состояния аккумуляторных батарей, установленных в танке, вследствие трудности доступа к ним сводится к наблюдению за зарядным током и падением напряжения при пуске двигателя стар-

102

тером по штатному вольтамперметру, проверке надежности крепления батарей на стеллажах и плотности соединения проводов и перемычек с выводными зажимами.

Периодическая проверка, включающая количественную оценку состояния аккумуляторных батарей, снятых с танка, может быть проведена более полно и включает в себя проверку уровня электролита в аккумуляторах, измерение плотности электролита и приведение ее к расчетной при температуре +25 °С, электродвижущей силы (напряжения без нагрузки)

иотсутствие утечки тока.

Впоследнее время значительное внимание уделяется вопросу оперативного контроля технического состояния аккумуляторных батарей. С этой целью разработан ряд принципиальных схем и созданы электрические приборы. Переносный прибор для определения степени заряженности 12-

и24-вольтовых батарей поступает на снабжение воинских частей.

Прибор представляет собой вольтметр магнитоэлектрической системы, изготовленный на базе электроизмерительных приборов промышленного производства. Шкала измерительной части прибора за счет применения кремниевых стабилитронов растянута в небольшом диапазоне изменения напряжения аккумуляторных батарей (при изменении ее степени заряженности от 0 до 100 %). Это позволяет для определения степени заряженности батарей использовать известную зависимость между плотностью электролита γ и электродвижущей силой ЕАБ на ее зажимах, которая имеет относительно небольшое изменение. Указанная зависимость выражается формулой

ЕАБ (0,84 25)n,

где ЕАБ – электродвижущая сила, измеренная на зажимах аккумуляторной батареи, состоящей из аккумуляторов, В;

γ – плотность электролита в аккумуляторах батареи, измеренная при

+25 °С, г/см3;

n – число аккумуляторов в батарее.

При проведении замеров прибором следует учитывать, что точность его показаний зависит от продолжительности перегрева в эксплуатации до момента включения прибора, а также от соотношений температур электролита аккумуляторных батарей и прибора в момент замеров.

При использовании данного прибора трудозатраты на определение степени заряженности аккумуляторных батарей, установленных на объектах, существенно снижаются. Достигается это тем, что при использовании прибора отпадает необходимость в демонтаже аккумуляторных батарей со штатных мест установки в машине, а также выполнении всей работы одним человеком.

Для контроля уровня электролита снятых с объектов аккумуляторных батарей в комплекте прибора имеется датчик уровня, состоящий из двух электродов, установленных в его корпусе.

103

6.5.2. Заряд аккумуляторных батарей

За каждым объектом БТВТ закрепляется определенная группа аккумуляторных батарей (номер каждой батареи и дата приведения ее в рабочее состояние заносятся в формуляр машины). Техническое состояние всех батарей одной группы должно быть примерно одинаково. Их обслуживание и заряд производятся одновременно.

Заряжать аккумуляторные батареи можно различными способами и различным зарядным оборудованием. Наиболее быстрый и экономичный процесс заряда стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов обеспечивается в том случае, если величину зарядного тока Iз изменять по закону амперчасов, т. е.

Iз Cpe tз ,

где Ср – недостающая емкость аккумулятора, А·ч; tз – время заряда, ч.

Согласно закону ампер-часов, характер зависимости показан на рис. 6.5. Зарядный ток в амперах не должен численно превышать величины недостающей емкости. При этом заряд аккумулятора происходит почти без газовыделения и практически почти вся электрическая энергия преобразуется в химическую энергию. Емкость аккумулятора быстро восстанавливается, достигая 90–95 % номинальной за 2–3 часа заряда.

Рис. 6.5. Зарядные характеристики при заряде аккумуляторных батарей по закону ампер-часов

Таким образом, изменение зарядного тока по закону ампер-часов является оптимальным режимом заряда с точки зрения экономичности и продолжительности. Однако для его реализации требуются непрерывный контроль емкости и корректировка напряжения в процессе заряда, что связано с техническими трудностями. В настоящее время на практике применяют-

104

ся в основном два более простых с точки зрения получения зарядных характеристик способа заряда: заряд при постоянстве тока и заряд при постоянстве напряжения.

Независимо от способа заряда зарядные характеристики определяются отношением

Iз Uз r ЕАБ ,

АБ

где ЕАБ – ЭДС батареи ( ЕАБ 0,84 25 ), В; γ – плотность электролита, г/см3;

rАБ – внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, Ом. Величина ЕАБ по мере зарядки повышается, а внутреннее сопротивле-

ние незначительно изменяется в сторону увеличения.

Заряд при постоянстве тока (Iз = const). При этом способе зарядный ток принимается равным одной десятой номинальной емкости батареи за счет перемещения вручную движка реостата зарядно-распределительного устройства. Принципиальная схема подключения батарей при таком способе заряда показана на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Схема заряда аккумуляторных батарей при постоянстве тока

Подключаемые последовательно батареи должны иметь одинаковую емкость. При несоблюдении этого условия величина наибольшего зарядного тока будет ограничиваться зарядным током, допускаемым для батарей наименьшей емкости, вследствие чего заряд батарей большей емкости будет производиться очень медленно.

В случае необходимости ускоренной зарядки при данном способе можно использовать зарядку в две ступени. При этом допускается величина тока I ступени в 1,5–2 раза больше нормы.

Заряд при постоянстве напряжения (U = const). При этом способе заряда батареи одинакового напряжения включают параллельно, как это показано на рис. 6.7.

105

Рис. 6.7. Схема заряда аккумуляторных батарей при постоянстве напряжения

Зарядное напряжение, подаваемое на батарею, поддерживается постоянным с точностью до 3 % такой величины, при которой на каждый аккумулятор приходилось бы около 2,3–2,4 В.

Величина зарядного тока изменяется автоматически благодаря постоянству напряжения в соответствии с изменением сопротивления аккумулятора по мере возрастания ЭДС. Характеристики аккумулятора при этом способе заряда близки характеристикам при заряде по закону ампер-часов.

Каждому из рассмотренных способов заряда аккумуляторных батарей присущи свои преимущества и недостатки, которые приведены в табл. 6.2.

При необходимости 100%-го заряда аккумуляторных батарей в сокращенное время применяется ускоренный комбинированный способ заряда в два этапа: на первом этапе – заряд батарей при постоянном зарядном напряжении, на втором – заряд при постоянной величине зарядного тока.

Для заряда батарей используется ремонтно-зарядная аккумуляторная станция СРЗ-А-М1 с автоматическим зарядным устройством УЗА-200-60 и зарядно-разрядным устройством ЗРУ новой конструкции, допускающим использование больших зарядных токов для заряда батарей как при постоянной величине зарядного тока, так и при постоянном напряжении зарядного источника.

В процессе использования через определенное время аккумуляторные батареи проходят КТЦ, во время которых определяется техническое состояние батарей, проверяется величина отдаваемой ими емкости, а также исправляются отстающие аккумуляторы.

При КТЦ проводятся предварительный полный заряд батареи, контрольный (тренировочный) разряд и окончательный полный ее заряд (аккумулятор, снижающий емкость батареи более чем на 10 %).

Предварительный полный заряд проводят нормальным зарядным током. Перед началом цикла температура электролита в батарее должна быть 20–30 °С. В особо жарких климатических зонах КТЦ желательно проводить ночью, когда температура воздуха ниже, чем днем.

Между окончанием контрольного разряда, проводимого током 10-ча- сового режима, и началом заряда допускается перерыв не более 12 ч. Окончательный полный заряд батареи производят нормальным зарядным током, строго контролируя плотность и уровень электролита в конце заряда.

6.5.3. Подзарядка аккумуляторных батарей малыми токами

При содержании объектов БТВТ на хранении их готовность к движению в значительной степени определяется состоянием и готовностью к использованию аккумуляторных батарей, которые целесообразно содержать на штатных местах в машинах. Однако при длительном хранении батарей с электролитом степень их заряженности снижается вследствие естественного саморазряда. Для того чтобы сократить периодичность проведения трудоемкого процесса подзаряда батарей на зарядной станции, в войсках производят постоянный подзаряд батарей малыми токами. Такой подзаряд батарей осуществляется от источников постоянного (выпрямленного) тока со стабилизацией зарядного напряжения, равного по величине току, необходимому для компенсации саморазряда.

Аппаратура, применяемая для подзаряда батарей малыми токами, должна обеспечивать высокую точность стабилизации зарядного напряжения при значительном диапазоне напряжения питающей сети, исключение уравнительных токов между группами батарей и разрядных токов на элементы схемы аппаратуры при отключенной питающей сети, автоматическое из-

107

менение зарядного напряжения в зависимости от изменения температуры окружающего воздуха, обеспечивающее исключение перезаряда батарей.

Опыт эксплуатации системы подзаряда танковых батарей малыми токами показал, что в силу ряда конструктивных недостатковонане обеспечивает оптимального режима подзаряда батарей. Это приводит к тому, что в ряде случаев в батареях наблюдается либо недопустимый разряд, либо интенсивное снижение уровня электролита в аккумуляторах в результате перезаряда.

Вышеперечисленным требованиям отвечает комплект аппаратуры ОПС-32-1/28, который включает 2 выпрямителя ОПС-16/36, 16 регуляторов 3 напряжения РНП-2/28 и 32 соединительных кабеля 4 для подключения аккумуляторных батарей. Схема автоматического устройства ОПС-32-1/28 для подзаряда аккумуляторных батарей малыми токами при длительном содержании в машинах показана на рис. 6.8. Выпрямитель предназначен для питания выпрямленным стабилизированным напряжением 36 В всех входящих в комплект аппаратуры регуляторов напряжения.

Рис. 6.8. Схема автоматического устройства ОПС-32-1/28 для подзаряда аккумуляторных батарей малыми токами:

1 – выпрямитель тока; 2 – зарядная сеть; 3 – регулятор напряжения; 4 – соединительный кабель; 5 – аккумуляторные батареи

108

Наличие в комплекте аппаратуры двух выпрямителей, соединенных зарядной сетью 2, необходимо для получения требуемой выходной мощности при подзаряде частично разряженных батарей 5 и повышения надежности системы подзаряда.

Регулятор напряжения служит для поддержания необходимого напряжения на полюсных выводах групп аккумуляторных батарей, а также его автоматического регулирования в зависимости от температуры окружающего воздуха.

В комплекте аппаратуры предусмотрено наличие 32 трехжильных кабеля (каждый длиной 10 м) для подключения групп аккумуляторных батарей к выходам соответствующих стабилизаторов напряжения в РНП-2/28.

Один комплект аппаратуры ОПС-32-1/28 обеспечивает подключение на подзаряд 32 групп любых типов танковых аккумуляторных батарей, соединенных в группы с общим номинальным напряжением 24 В (по 4 или 2 батареи в каждой группе).

Аппаратура ОПС-32-1/28 является достаточно простой в эксплуатации и не требует регулировки зарядного режима.

Начальная установка выходного напряжения стабилизаторов производится на заводе при их изготовлении, а в дальнейшем оно регулируется автоматически в зависимости от окружающей температуры.

6.5.4. Проверка генераторов и стартеров

Танковые генераторы конструктивно выполняются так, чтобы они могли работать в течение всего срока службы (до капитального ремонта двигателя) без специального обслуживания, а следовательно, и проверок, если не будет их перегрева в процессе использования.

При проверке стартера необходимо установить надежность соединения цепи «стартер–аккумуляторные батареи», а также правильность зубчатой пары «шестерня стартера–венец маховика». Технические условия на проведение данных проверок описаны в соответствующих инструкциях (руководствах). Здесь необходимо отметить, что проверка этого и других потребителей электрической энергии в работе проводится двух-, трехкратным включением. Все электродвигатели должны работать равномерно, без искрения и заедания.

На объектах, где установлены стартеры-генераторы, проверяется величина напряжения, выдаваемого стартером-генератором при определенной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Кроме того, измеряется сопротивление цепей возбуждения стартера-генератора. Порядок проверочных операций изложен в инструкциях по эксплуатации соответствующих объектов БТВТ.

Танковые реле-регуляторы, основными элементами которых являются дифференциальное минимальное реле и бесконтактный регулятор напряжения, также надежны в эксплуатации. Настройка этих реле-регуляторов

109