Аккумуляторная батарея 42НК 125

Электровоз  ВЛ80с со ступенчатым регулированием напряжения и реостатным торможением  предназначен для эксплуатации на магистральных железных дорогах России, электрифицированных на однофазном токе промышленной частоты (50ГЦ) с номинальным напряжением 25 кВ.

Аккумуляторные  батареи на подвижном составе  выполняют разнообразные функции. Например, назначение аккумуляторной батареи на электровозах, электропоездах и поездах метрополитена.

Здесь батарею используют как автономный источник тока для  питания цепей низкого напряжения при неработающем генераторе, следовательно, нет никакого потребления энергии. Для этих цепей выбирают аккумуляторы емкостью 100-200 А/ч.

Наконец, аккумуляторная батарея применяется  для освещения и поддержания  микроклимата в вагонах пассажирских поездов.

Правильная  организация и совершенная технология ремонта локомотивов, как показывает опыт передовых локомотивных депо и  железных дорог позволяют содержать их в исправном состоянии при минимальных трудовых и материальных затратах. Большое значение при этом имеет значение ремонтных баз и их освещенности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные элементы аккумуляторной баттареи их назначение работа

На электровозах применяют щелочную аккумуляторную батарею 42НК-125 ГОСТ 5.1227-72 .Буквы и  цифры обозначают: НК-никель-кадмиевую;125 - емкость в А/ч; 42 - количество элементов.

 

Рисунок 1 Аккумулятор 42НК - 125

 

Аккумуляторная  батарея предназначена для питания  цепей управления и освещения  электровоза при опущенном токоприемнике

Технические данные батареи следующие:

Номинальная емкость, А/ч.125

Номинальное напряжение, В50

Никель – кадмиевые  аккумуляторы являются электрохимической  системой, которая при заряде превращает электрическую энергию в химическую, а при разряде - химическую энергию  в электрическую.

Электроды аккумуляторов могут сохранять  энергию, получаемую от зарядного источника, и возвращать эту энергию после  соединения с установкой, расходующей  энергию.

Эта способность  связана с изменением химического  состояния под влиянием зарядного  и разрядного токов.

Аккумуляторная  батарея состоит из 42 щелочных никель - кадмиевых аккумуляторов НК-125,(рисунок 1) установленных в двух металлических ящиках 2 .В каждом ящике на тележке 6 установлен 21 аккумулятор 14 . На дне тележки уложены щелочестойкие резиновые полосы 8. В дне тележки и ящика имеются отверстия для стока электролита наружу. При обслуживании батареи тележка выкатывается на открытую до горизонтального положения крышку 11. Крышка в нижней части крепится к ящику на петлях 1 и удерживается в горизонтальном положении тросами 7, связанными - с крышкой регулировочными болтами 9 .В закрытом положении крышка крепится к ящику вверху двумя четырехгранными замками, сбоку - двумя откидными замками. Для отвода газов вверху ящика вварены две трубки с грибками 3, для забора вентилирующего воздуха на торцовых стенках ящика предусмотрены отверстия. В зимнее время во избежание попадания снега в батарею отверстия закрывают крышками на резьбе изнутри ящика.

Тележка и внутренняя поверхность ящика  окрашены щелочестойкой эмалью. Каждый аккумулятор находится в индивидуальном резиновом чехле 4. Между рядами аккумуляторов и сетками тележки установлены гетинаксовые листы 15. Аккумуляторы плотно прилегают друг к другу, что обеспечивается болтами 5 (через нажимные гетинаксовые плиты 16) и фанерными листами 12. Аккумуляторы соединены последовательно медными никелированными шинами 13. Выводы аккумуляторов, шины и оси колес 10 покрывают защитной смазкой.

Аккумулятор НК - 125 состоит из стального бака 5 (рисунок 2), в котором расположен блок электродов 9, состоящий из пяти отрицательных электродных пластин, и блок 8 из шести положительных пластин. Блоки положительных и отрицательных пластин устанавливаются на ребра расположенные в корпусе. Активная масса 6 пластин помещается в пакетах 7. Они выполнены в виде плоских стальных никелированных трубок с большим числом отверстий для обеспечения проникновения электролита. Для улучшения контакта между пакетами и активной массой к последней добавляют проводящий материал (например, чешуйчатый графит).

Положительные и отрицательные пластины изолированы  друг от друга эбонитовыми полочками 4. Каждый блок электродов имеет выводную шпильку. Выводные шпильки 2 проходят сквозь крышку бака через изоляционные втулки, блок электродов 8 соединён непосредственно  с баком. Электролит заливают через  отверстие, расположенное между  выводами. Заливочное отверстие закрывают  вентильной пробкой 3. Пробка имеет  отверстие для выхода газов, закрытое резиновым кольцом. Изоляцией аккумулятора служит резиновый чехол 1.

Элемент имеет высоту 330 мм, ширину 128 мм и  толщину 70мм и массу без электролита 5,4 кг. Масса элемента и электролита  вместе составляет 6,8 кг.

 

 

Рисунок 2. Аккумулятор 42НК - 125

 

 

 

 

 

 

 

Технические данные.

 

Номинальная емкость, А.ч.	125
Номинальное напряжение батареи, В	50
Номинальное напряжение элемента, В	1.25
Заряд (нормальный режим)
Время, ч	6
Ток, А	31
Разряд
Время, ч	10
Ток, А	12.5
Габаритные размеры элемента, мм
Высота	330
Ширина	128
Толщина	70
Масса элемента без электролита, кг	6.4
Количество электролита, л	1.2

 

Аккумуляторная  батарея на электровозе работает в режиме постоянного подзаряда  при постоянном стабилизаторном  напряжении 50 В

Недостатком щелочного аккумулятора является низкое напряжение (125 В).

Аккумуляторные  батареи устанавливают на выпускаемые  электровозы полностью заряженными, готовыми к эксплуатации. На аккумуляторную батарею составляют формуляр, отправляемый с электровозом, в котором отмечают все работы, проводимые с батареей.

Периодичность ,сроки ремонта и контроля технического состояния аккумуляторной батареисостав

Детали  и узлы электроподвижного состава  в процессе эксплуатации подвергаются износу и повреждениям. Для поддержания электровозов и электропоездов в работоспособном и исправном состоянии существует система планово-предупредительных ремонтов и осмотров.

 

Условия работы аккумуляторной батареисна локомотиве, характерные неисправности и причины их возникновения

 

Аккумуляторы  должны быть сухими и чистыми, никелированные межэлементные соединения аккумуляторов  покрывают вазелином. При работе с гаечным ключом и другими  металлическими соединениями нельзя одновременно прикасаться к отрицательному полюсу и корпусу аккумулятора, с которым  соединен положительный полюс. Перед  каждым разрядом и зарядом необходимо проверять состояние контактов  и подтягивать ослабленные гайки. Необходимо следить за состоянием резиновых  колец у вентильных пробок и в  случае их порчи заменить новыми. В  процессе эксплуатации необходимо доливать щелочные аккумуляторы дистиллированной или естественной водой. В аккумуляторе при этом необходимо поддерживать уровень  и плотность электролита.

В процессе эксплуатации следует производить  проверку уровня электролита перед  каждым зарядом, а проверку плотности  через каждые 3 цикла. Несоблюдение указанных сроков проверки плотности  и уровня электролита ведет к  значительному уменьшению емкости  аккумулятора.

При смене  электролита после промывки водой  заливать аккумуляторы следует (закрывать) электролитом более повышенной плотности.

Это необходимо, чтобы через 3-6 часов в аккумуляторах  восстановилась равновесная плотность.

ХАРАКТЕРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И ИХ ПРИЧИНЫ.

а). Понижение  емкости аккумуляторов – основная и серьезная неисправность щелочных аккумуляторов.

Основные  причины потери емкости следующие:

-накопление  углекислых солей в электролите сверх допустимой величины;

- работа на электролите без добавки едкого лития;

- эксплуатация аккумуляторов при температуре электролита выше +55С;

- загрязнение электролита вредными примесями;

- короткое замыкание и повышенный заряд;

- неправильный режим ее эксплуатации.

б). Накопление карбонатов.

В электролите  проходит наиболее интенсивно в летнее время и при повреждениях или  отсутствии пробок на аккумуляторах. Накапливаясь в электролите, карбонаты снижают  содержание щелочи, что приводит к  снижению емкости.

в). Высокая  температура электролита.

При эксплуатации аккумуляторов, приводит к безвозвратной  потере емкости.

Железная  активная масса, практически, почти  нерастворимая в электролите  при нормальных условиях эксплуатации при высокой температуре растворяемости и действует в электролите  на положительный электрод. Высокая  температура электролита часто  является следствием неправильного  выбранного режима заряда батареи на тяговом подвижном составе, приводящего  к систематическому перезаряду аккумуляторов.

г). Загрязнение  электролита вредными примесями.

Может произойти  в результате попадания в отдельные  аккумуляторы металлических приборов, так и при доливке аккумуляторов  непроверенной природной водой.

д). Короткое замыкание.

Чаще  всего возникает из-за большого количества шлама, образующегося при вымывании  активной массы из электродов. Кроме  коротких замыканий внутри аккумулятора часто возникают короткие замыкания  в батарее. Это чаще случается  тогда, когда сопротивление изоляции батареи ниже нормы. Вторая серьезная  причина-это перетирание резиновых  чехлов, которое наблюдается там, где аккумуляторы закреплены в ящике  деревянными клиньями. При езде весь ящик вибрирует и крепление расшатывается.

е). Механические повреждения.

Основная  причина – это повреждение  изоляционных резиновых чехлов и вентиляционных пробок.

Практика  показывает, что резиновые чехлы  механически непрочны, их повреждение приводит к заземлению, утечкам тока, коротким замыканиям.

ж). Короткое замыкание внутри аккумулятора.

Непосредственное  соприкосновение положительных  и отрицательных электродов, большое  количество шлама, попадание токопроводящих элементов между электродами.

з). Повышенный саморазряд.

Наличие вредных примесей в электролите, частичные замыкания, плохое состояние  изоляции батареи.

и). Загрязнение  электролита: попадание металлических  примесей, использование не дистиллированной воды.

к). Пониженная емкость: накопление карбонатов, неправильный режим заряда, эксплуатация при повышенной температуре.

Наиболее  часто встречающееся механическое повреждение - это повреждение изоляционных резиновых чехлов. Резиновые чехлы  механически не прочны, их повреждение  приводит к заземлению аккумулятора, утечке тока, короткому замыканию. Перетирание чехлов наблюдается там, где аккумуляторы закреплены в ящике деревянными клиньями. При движении локомотива ящик вибрирует и крепления расшатываются.

Способ  предупреждения:

-проверять  надёжность закрепления аккумулятора  в ящике.

 

 

4. Ведомость дефектации аккумуляторной батареи 42НК125

 

Наименование детали	Дефект	Критический	значительный	малозначительный	исправимый	Неисправимый	наружный	внутренний	эксплуатационный	производственный	Конструкционный
Электролит	Повышенный саморазряд.	—	+	—	+	—	—	+	+	+	—
	Загрязнение электролита вредными примесями.	—	—	+	+	—	—	+	+	+	—
	Работа аккумулятора при повышенной температуре.	—	+	—	+	—	—	+	+	+	—
	Понижение емкости.	—	+	—	+	—		+	+	+	—
	Низкий срок службы.	—	+	—	+	—		+	+	+	—
	Короткие замыкания внутри аккумулятора.	—	+	—	+	—	—	+	—	+	—
Чехол	Повреждение изоляционных резиновых  чехлов.	—	—	+	+	—	+		+	—	—
Корпус	Короткое замыкание аккумуляторной батареи.	—	+	—	+	—	+	—	+	—	—
	Трещина корпуса аккумуляторной батареи.	—	+	—	+	—	+	—	+	—	—
Пробка	Неисправности вентиляционных пробок	—	—	+	+	—	+	—	—	+	—
Борн	Обрыв борна	—	+	—	—	+	+	—	+	+	—

5. Выбор обоснование способов устранения дефектов

 

Короткие  замыкания возникают из-за скопления шлака, возникающего при вымывании активной массы из электродов. Усиленное вымывание активной массы может быть вызвано систематическим перезарядом аккумуляторов. Происходящий при этом электролиз воды приводит к обильному выделению газов, которые увлекают с собой частички активной массы и выносят их из электродов в электролит. При охлаждении электролита эти частички оседают на электродах и сепараторах в виде тонкой плёнки, что приводит к их металлизации, усиленному саморазряду и даже к короткому замыканию. Повышенное газовыделение является следствием загрязнения электролита.

Батарею снимают с ЭПС предварительно отключив рубильник батареи или  выключатель РШ и вынув из цепи предохранители. Элементы и перемычки  протирают, перемычки и соединительные провода отсоединяют, освобождают  элементы от крепежа, извлекают их из ящика и, установив их на специальную  тележку, транспортируют в аккумуляторное отделение, где её разряжают и  промывают.

Разряжают батарею в специальном шкафу  до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не снизится до 1 В. Ток разрядки должен соответствовать установленному для  батарей данного типа значению. Элементы разряжённой батареи освобождают  от перемычек и передают в ремонтное  отделение, где с них снимают  резиновые чехлы и в промывочной  установке методом прокручивания  сливают электролит. Корпус элемента промывают снаружи и внутри, протирают и убеждаются в отсутствии течи. Корпуса с трещинами, раздутые и с вмятинами более 2 мм заменяют. Деревянной лопаточкой, обмотанной ветошью и смоченной в керосине, удаляют налёт окислов с борнов. Проверяют состояние резьбы и изоляционных шайб. Перемычки с трещинами и уменьшенной более чем на 15% площади контактной поверхности заменяют, погнутые выправляют. Вентильные отверстия крышек прочищают. Исправность резиновых чехлов проверяют сжатым воздухом под давлением 100 кПа под слоем воды в течение 1 мин.

Затем на аккумуляторы типа НК одевают резиновые  чехлы и транспортируют к месту  заливки электролита.

К моменту заливки электролит должен иметь температуру не выше 30 градусов Цельсия, поэтому его  следует готовить заранее. Если в  ходе эксплуатации содержание карбонатов достигнет 70%, то электролит следует  заменить новым частично, а при  большем содержании карбонатов - полностью. Отработавший электролит подвергают регенерации. Хорошо организованная регенерация  сохраняет до 90% отработавшего электролита.

Регенерация предшествует проведение анализа отработавшего электролита  на содержание в нем карбонатов и  подсчет необходимого количества едкого бария.

Гидрат окиси бария (смесь  дистиллированной воды с рассчитанным количеством гидрата) нагревают  при интенсивном помешивании  до температуры 80-90С и выливают в  электролит при непрерывном помешивании  его мешалкой с электрическим  приводом.

У отстоявшего в течение 10-15ч. раствора, сливают через кран его осветленную часть и проводят химический анализ на содержание карбонатов и едкого лития. Карбонатов должно быть не более 10г/л. При необходимости  в электролит добавляют моногидрат лития. У восстановленного электролита  проверяют его плотность и  доводят ее до нормы.

Электролит заливают в  аккумулятор с помощью крана  с автоматическим прекращением заливки  при достижении необходимого уровня. Плотность электролита должна быть немного выше нормы, так как он будет немного разбавлен оставшейся в порах водой. При заливке батареи 42НК-125 следят, чтобы щелочь попадала на резиновые чехлы.

Монтаж аккумуляторов  в батарею выполняют в соответствии с электрической схемой. После  установки их в ящик проверяют  качество монтажа, правильность установки  пробок, надежность крепления проводов и перемычек, все токоведущие  элементы смазывают техническим  вазелином. Измеряют сопротивление  изоляции относительно корпуса, которое  должно быть для батареи с напряжением 50В не менее 25кОм, а для батареи  на 110в не менее 50кОм. Затем устанавливают  соответствующие предохранители, включают рубильник и цепи дежурного освещения  и проверяют работоспособность  батареи.

 

ТР-1

Ремонт  аккумуляторных батарей выполняется  в соответствии с требованиями технологической  инструкции по техническому обслуживанию и текущему ремонту щелочных никель-кадмиевых  аккумуляторных батарей электроподвижного  состава.

Перемычки и крышки корпусов аккумуляторных элементов  очищаются от загрязнений, прочищаются  отверстия пробок. Проверяется плотность  и уровень электролита, напряжение на каждом элементе. Доводится до нормы  плотность и уровень электролита. Проверяется состояние резиновых  чехлов, вентиляционных каналов и  ящика аккумуляторной батареи.

Изменяется сопротивление  изоляции батареи. Результаты измерений, а также объём выполненного ремонта  аккумуляторной батареи заносятся  в учётную карточку батареи. Поточная линия представляет собой комплекс технологического, контрольного и транспортного оборудования, которое расположено по ходу сборки или разборки и специализировано на выполнении одной или нескольких операций.

 

 

Оборудование применяемое при  ремонте аккумуляторной батареи

 

1. Зарядно - разрядная установка.
2. Установка для промывки аккумуляторов и резиновых чехлов.
3. Пневмоподъёмник.
4. Установка для регенерации электролита.
5. Кран для заливки электролита.
6. Установка для растворения окиси бария.
7. Резервуар для хранения электролита.
8. Тележка применяемая для перевозки аккумуляторной батареи.
9. Шкаф управления агрегатами регенерации.
10. Устройство для контроля напряжения на банках аккумуляторной батареи, бачки для раствора борной кислоты, для воды, для заливки аккумуляторной батареи.

Контрольно - измерительные приборы и принадлежности:

 

Амперметр магнитоэлектрический системы  класса точности не ниже 1,0 (для автоматических установок допускаются амперметры класса точности не ниже 1,5).	ГОСТ 8711-78 ГОСТ 8711-78
Вольтметр магнитоэлектрический системы  класса точности не ниже 0,5 и внутреннего  сопротивления не менее 1000 ОМ/В.	ГОСТ 18481 - 81 ГОСТ 23676-79
Термометр с ценой деления не более  одного градуса.
Ареометр АЭ-1 1100 - 1400.
Весы класс точности 4

 

 

Проверка, регулировка, испытание аккумулятора после ремонта

 

После ремонта, регулировки и испытания у  аккумуляторной батареи типа 42НК125 электровоза ВЛ80с должны быть следующие  значения.

1. Емкость  аккумуляторной батареи от 100% до 125% (С=125Ач).

2. Напряжение аккумуляторной батареи должно быть 65-75В (U=65-75B).
3. Плотность электролита должна соответствовать:

летом 1,21-1,23г/см

зимой 1,25-1,27г/см

4. Напряжение аккумуляторной батареи каждого элемента должно

быть 1,4-1,85 В (Uк.э=1,4-1,85В)

5.Сопротивление  изоляции относительно земли  должно соответствовать при напряжении50В не менее 50кОМ

110В не  менее 3кОМ.

6. Уровень  электролита на уровне щитка  должен быть не менее15мм.

При контрольно - техническом осмотре батарей  величину напряжения каждого аккумулятора проверяют под нагрузкой, так  как без нагрузки даже неисправный  аккумулятор может показать нормальное напряжение.

Измеряют  напряжение аккумуляторов под нагрузкой  обычно аккумуляторным пробником (так называемой «нагрузочной вилкой»).

Наиболее  показательной для определения  состояния аккумулятора является его  ёмкость. Если аккумулятор сохраняет  ёмкость, его состояние не вызывает опасений. Если ёмкость аккумулятора сразу или постепенно снизилась - он неисправен.

Поверку фактической ёмкости на локомотиве производят с целью определения  приблизительной величины ёмкости. На стоянке локомотива аккумуляторная батарея получает полный заряд. Полноту  заряда и его конец определяют: для щелочных - по времени заряда и величине тока заряда. При заряде щелочных аккумуляторов им сообщают не менее 250% номинальной ёмкости. В конце заряда измеряют напряжение, удельный вес и температуру электролита в каждом аккумуляторе. Затем производят разряд батареи током, близким к 5- часовому режиму разряда. Для этого включают потребители электроэнергии (освещение и т.п.). Величину тока при разряде нужно поддерживать постоянно. В конце разряда перед выключением батареи также измеряют напряжение, удельный вес и температуру электролита в каждом аккумуляторе. Величину фактической ёмкости устанавливают произведением величины тока на время разряда.

Отремонтированную батарею устанавливают на зарядно-разрядную  установку и проводят зарядно-разрядные  циклы в соответствии с инструкцией.

На первом тренировочном цикле батарею  в течение 12 ч. заряжают в течение 5 ч. до напряжения 1В на наименее зарядившемся элементе если напряжение этого элемента резко отличается от напряжения остальных элементов батареи, то этот элемент заменяют заранее проверенным элементом большей ёмкости. Разряжают батарею на разгрузочный резистор.

У исправного аккумулятора на втором цикле напряжение в начале заряда при номинальном  зарядном токе должно быть 1,4-1,45 В, а  в конце-1,75-1,85 В. Разрядку ведут также  до напряжения 1 В. На худшем элементе Третий контрольный цикл ведут не по времени, а до снижения напряжения на каком-либо элементе при разрядке до 1 В. Этот элемент  заменяют проверенным и заряженным.

Для щелочных аккумуляторных батарей признаком  окончания заряда является постоянство  напряжения 1,8 + 0,1 Вв конце заряда в  течение 30 мин, а также постоянство  плотности электролита и обильное газовыделение; признаком окончания  разряда - достижение напряжения 1 В  на любом элементе батареи. Размыкать  цепь во время заряда или разряда  запрещается. При вынужденном прекращении тока в цепи батарею следует немедленно отключить.

После контрольного цикла батарею заряжают нормальным зарядным током в течение 12 ч. Заряженную батарею отключают, ввёртывают пробки, крышки элементов протирают

 

10Организация рабочего места

 

План аккумуляторного отделения  ремонта щелочных аккумуляторов

I- Ремонтная:

1- кран грузоподъёмностью 1 т.;

2. установка для промывки щелочных аккумуляторов;
3. стеллаж для аккумуляторных батарей электрокаров;
4. стеллаж для щелочностойких лаков;
5. ванна для окраски банок щелочностойким лаком;
6. резервуар для сушки банок аккумуляторов;
7. стеллаж для аккумуляторных батарей;

8- шкаф для зарядки аккумуляторных батарей;

9 - селеновый выпрямитель;

10. бачки для раствора уксусной и борной кислот;
11. шкаф наладчика;
12. шкаф для разогрева заливочной мастики;
13. шкаф вытяжной;
14. верстак;
15. электрический паяльник;
16. стол письменный;

II- Зарядная;

17. щиток зарядный;
18. дозатор-кран для заливки электролита в аккумулятор;

III- Электролитная

19. дистиллятор электрический;
20. ванна для дистиллированной воды;

21- бак для корректировки электролита после регенерации;

22- ванна  для разведения электролита;

23- резервуар  для готового электролита;

24- бак  для воды;

25- установка  для растворения окиси бария;

26- установка  для регенерации электролита;

27- бачки  для раствора уксусной и борной  кислот;

28- шкаф  управления агрегатами регенерации;

29- стол письменный;

30- таль электрическая грузоподъёмностью 0,5т.

 

В настоящее время все виды текущего ремонта локомотивов производят в депо. Для этого в депо организованы соответствующие цеха. Ремонт и зарядку  аккумуляторов производят в аккумуляторном отделении заготовительного цеха. Для  этого выделяют специальное помещение, как правило, на первом этаже. В состав аккумуляторного отделения входят: ремонтное, малярное, зарядное, регенерационное  и генераторное, производственные помещения.

Аккумуляторное  отделение должно иметь общую  самостоятельную приточно - вытяжную вентиляцию и местные отсосы для  сушильных шкафов, обмывочных устройств  и другого оборудования. Мощность вентиляционных устройств и их размещение определяются местными условиями.

Аккумуляторная  батарея, снятая с электровоза, доставляется в зарядное помещение для разрядки её до напряжения 1В на каждом элементе. После разрядки батарею на тележке  перевозят в ремонтное помещение, где с аккумуляторов снимают резиновые чехлы, затем аккумуляторы подают на установку для ремонта - промывки.

Элементы  внутри промывают тёплой водой с  температурой 40-50С автоматически  по заранее заданной программе.

Для обмывки аккумуляторов снаружи  и мойки резиновых чехлов желательно применять тёплую воду. Для просушки резиновых чехлов в установку  может быть подан через душевую  систему воздух, подогретый до температуры 40-50С.

После промывки отдельные элементы, нуждающиеся  в ремонте передают на верстак, после  чего аккумуляторы на тележке транспортируют в малярное помещение, где их очищают  от старой краски и ржавчины, обмывают,