Кислотные аккумуляторные батареи
Кислотные аккумуляторы по сравнению с щелочными батареями имеют в полтора раза больше напряжения и, следовательно, большую удельную емкость и мощность на единицу объема и массы. Кислотные аккумуляторы работоспособны при низких температурах. КПД кислотных батарей определяемых по энергии как произведения отдачи по емкости на отношение средней ЭДС при разряде и заряде, в 1,5 раза больше, чем у щелочных батарей.
На рис.1 предоставлен свинцово – кислотных аккумулятор типа ТН – 450. Он состоит из эбонитового сосуда (бака) 2, на дне которого имеются специальные выступы. На них опираются ножки пластин. Сверху сосуд закрывается эбонитовой крышкой 5. крышка имеет четыре отверстия для борнов 4 положительного и отрицательного полублоков. В центре крышки имеется отверстие для заливки электролита. Центральное отверстие закрывается пробкой 6 с вертикальными и горизонтальными каналами для выхода газов и отражательным щитком 7 для предотвращения выплескивания электролита. Положительный полублок содержит 19 электродов, отрицательных - 20. Электроды 1 представляют собой литые решетки и сплава винца (95%) и сурьмы (5%), ячейки которых заполнены активной массой. В заряженном состоянии аккумулятора активной массой положительных электродов является двуокись свинца PbO2 , отрицательных - губчатый свинец Pb. Электроды разной полярности разделены сепараторами 3 из ребристого мипласта и стекловолокна.
Рис.1. Свинцово-кислотный аккумулятор типа ТН-450: 1-электроды; 2 – сосуд (бак); 3 - сепараторы; 4 – борн; 5 – крышка; 6 – пробка; 7 – отражательный щиток
Электролитом аккумулятора является раствор аккумуляторной серной кислоты в дистиллированной воде, залитый в аккумулятор до уровня на 15 мм. Выше предохранительного изоляционного щитка.
При нормальной эксплуатации максимальная заряженность аккумуляторных батарей на тепловозе не превышает 4 – 6 % номинальной (10-часовой) емкости. Для удобства транспортировки, монтажа и предохранения от повреждений баков аккумулятора комплектуется в секции по 4 шт. для батареи 32ТН-450 и по 3 шт. для батареи 48ТН-450. Аккумуляторы в батарее соединены медными, покрытыми свинцом перемычками по схеме, предоставленной на рис.2.
Рис.2. Схема соединения свинцово-кислотных аккумуляторов в батареях:
а – 32ТН-450; б – 48ТН-450
Щелочные аккумуляторные батареи.
Щелочные железоникелевые батареи не содержат дефицитного и вредного для здоровья свинца, более стойки к динамическим воздействиям (вибрации, тряски) на транспортных установках, менее чувствительны к перезарядам и коротким замыканиям, более просты в обслуживании и имеют в 2,5 – 3 раза больше срок службы как по циклам заряд – разряд, так и по времени работы.
Рис.3. Щелочной железо-никелевый аккумулятор типа ТПЖН-550: 1 – борн; 2 – трубка для заливки электролита; 3 – пробка-клапан; 4 – пластины; 5 –втулка; 6 – крышка; 7 - сосуд (бак); 8 – винипластовая пластинка.
На рис.3 представлен щелочной железоникелевый аккумулятор типа ТПЖН – 550. Щелочной железоникелевый аккумулятор состоит из двух блоков положительных и отрицательных пластин 4. 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 которым приварены контактные планки. Пластины отделены друг от друга перфорированными волнистыми сепараторами или резиновыми шнурами. От стенок сосуда блок пластин изолирован вставленной по периметру винипластовой пластиной 8. Каждый блок имеет по два борна 1. Борны выведены через отверстие крышки 6. в сосуде и изолированы от нее винипластовыми и резиновыми кольцами, собранными в герметичный узел, который препятствует вытеканию электролита из аккумулятора. Для заливки аккумулятора электролитом в крышке сосуда имеется трубка 2, в которую ввинчена пластмассовая пробка-клапан 3. Аккумуляторный сосуд окрашен с наружи 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 NiO2, а отрицательных – восстановленная смесь руды Fe. Электролитом щелочных аккумуляторов служит раствор гидроксида калий КОН в дистиллированной воде с добавлением 20 г/л гидроксида лития LiOH (для увеличения срока службы аккумуляторов), залитый в аккумуляторы до уровня 40…50 мм выше верхних кромок сепараторов. Особенностью щелочных аккумуляторов является то, что концентрация раствора КОН при разряде остается неизменным, в следствии чего напряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности электролита. Аккумуляторы в батарее соединены между собой медными никелированными перемычками (шинами) по схеме, приведенной на рис.4. Аккумуляторные батареи на магистральных тепловозах размещаются в специальных отсеках под главной рамой по обе стороны топливного бака, что обеспечивает удобство их монтажа и обслуживание из кузова тепловоза или прямо с земли. На маневровых тепловозах аккумуляторные батареи размещаются в специальном отсеке за кабиной машиниста.
Рис.4. Схема соединения щелочных железоникелевых аккумуляторов
типа 48ТПЖН-550 в батареях