Аккумуляторы, используемые в пассажирских вагонах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Щелочные аккумуляторы

Кислотные аккумуляторы

Ремонт аккумуляторов с разборкой

Хранения аккумуляторов

Подготовка к эксплуатации аккумуляторной батареи

Приспособления и приборы для ремонта и обслуживания аккумуляторных батарей

Правила безопасности ремонта аккумуляторных батарей

Используемая литература

аккумулятор батарея ремонт эксплуатация



Введение

Аккумуляторные батареи, используемые в пассажирских вагонах, выполняют следующие основные функции: питают электрической энергией основные потребители в вагонах на стоянках, в пунктах формирования и оборота, а также в пути следования, если генератор не работает; воспринимают все пиковые нагрузки и поддерживают необходимый уровень напряжения при параллельной работе с генератором, что дает возможность уменьшить установленную мощность генератора; позволяют контролировать работу потребителей при профилактических осмотрах, а также во время приемки вагонов перед отправлением в рейс и по прибытии из него; в вагонах с устройствами электрического отопления питают катушки контакторов, подключающих нагревательные приборы к цепи высокого напряжения; в вагонах, где установлены дизель-генераторные агрегаты, питают электростартеры, служащие для пуска дизелей.

Для пассажирских вагонов применяются кислотные и щелочные аккумуляторные батареи. Щелочные батареи получают все большее распространение, так как они выполняются из менее дефицитных материалов, а поэтому дешевле, чем кислотные.

На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 50 В устанавливают аккумуляторные батареи, состоящие из 26 кислотных или 39--40 щелочных аккумуляторов. На вагонах с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети НО В устанавливают батареи, состоящие из 56 кислотных или 82--86 щелочных аккумуляторов.

Под номинальной емкостью батарей Q_HOm понимается емкость при пятичасовом разрядном режиме, т. е. при разряде батареи током, численно равным 0,2 Qhom- Исключение составляют аккумуляторы ВН-500 ш DCLA-XHI, номинальная емкость которых указана для десятичасового режима разряда, т. е. при разряде их токами, составляющими ОЛ Qhom-.Номинальным напряжением считается напряжение полностью заряженной батареи при разряде ее током 5-часового (или 10-часового) разрядного режима.

Маркировка вагонных аккумуляторных батарей, выпускаемых промышленостью, построена по следующему принципу: первые цифры (26, 40, 56) обозначают количество аккумуляторов в ба-буквенные символы -- электрохимическую систему (НЖ -- ни--железная, НК -- никель-кадмиевые, область применения (Т -- »я; В -- вагонная; Ц -- для цельнометаллических вагонов), конструктивные особенности пластин и сепараторов (П-- панцирная или поверхностного типа; Н -- намазная;

М -- мипластовая сепарация); последние цифры -- номинальную емкость в ампер-часах.



Щелочные аккумуляторы

На рефрижераторном подвижном составе для освещения служебных вагонов применяются кислотные аккумуляторные батареи различных марок и щелочные никелево-железные с аккумуляторами типов ТНЖ-250 (Т -- тяговый, НЖ -- никелево-железный, 250 -- емкость в ампер-часах), ТНЖ-350, ТНЖ-400 и ТНЖ-550. Кроме того, поезда, секции и автономные вагоны, оборудованные дизелями с электрическим пуском, снабжены стартерными кислотными батареями емкостью 100--140 А-ч.

Аккумуляторные батареи ремонтируют в специализированных отделениях. Кислотное и щелочное аккумуляторные отделения размещают в изолированных помещениях с раздельным входом и несообщающейся системой вентиляции. К оборудованию этих отделений предъявляются особые санитарно-гигиенические и противопожарные требования, а также требования, связанные с обеспечением норм техники безопасности.

Щелочные аккумуляторы могут иметь следующие неисправности:

нарушение химического состава электролита, механическое разрушение пластин, снижение сопротивления изоляции, загрязнение электролита, внутриэлементное короткое замыкание и завышенный саморазряд, повреждение металлической банки коррозией, течь электролита, проколы резинового чехла.

Наиболее полно характеризует техническое состояние батареи ее электрическая емкость, которую определяют после не менее двух тренировочных циклов (заряд--разряд) по 5-часовой программе каждый. Такой способ определения емкости занимает много времени, поэтому при поступлении вагона в ремонт состояние батареи оценивают по тому, как она работала в эксплуатации.

Чаще всего для проверки состояния батареи замеряют напряжение на ее выводах с помощью нагрузочной вилки (рис.5). Этот замер выполняют с подключением нагрузки, так как без нее даже неисправный аккумулятор может показать нормальное напряжение. Сопротивление нагрузочного резистора, вмонтированного в вилку, выбирают с учетом получения тока разряда 5-часового режима. Для аккумуляторов ТНЖ-250 ток нагрузки составляет около 50 А, для аккумуляторов других типов надо устанавливать шунтирующие резисторы с соответствующим сопротивлением.

При пользовании нагрузочной вилкой необходимо:

-установить нагрузку соответственно емкости проверяемого аккумулятора;

-установить подвижную контактную ножку вилки соответственно расстоянию между борнами аккумулятора;

-прижать (без большого усилия) острия контактных ножек 2 к борнам. При этом вольтметр покажет напряжение аккумулятора без нагрузки;

усилить нажим на контактные ножки, при этом включится шунтирующий резистор 3 и вольтметр покажет напряжение аккумулятора под нагрузкой. Измерение напряжения под нагрузкой во избежание перегрева шунтирующего резистора не должно длиться более 5--8 с.

Так проверяют каждый аккумуляторный элемент. Если в результате замера будут выявлены элементы с напряжением ниже 1 В, то батарею разукомплектовывают и подбирают элементы с разницей напряжения не более 0,1 В. Одновременно выявляют аккумуляторы, емкость которых можно восстановить путем проведения нескольких тренировочных циклов по определенной программе, а также аккумуляторы, которые необходимо ремонтировать со вскрытием металлических банок.

Ремонт аккумуляторов без вскрытия банки осуществляют с частичной разборкой: с борнов свинчивают гайки, снимают перемычки и резиновые чехлы. Гайки и перемычки очищают от грязи и смазки обмывкой в машине барабанного типа 1 %-ным раствором каустической соды, подогретым до температуры 60--80°С.

После ополаскивания чистой водой детали сортируют, гайки со смятыми гранями и неисправной резьбой бракуют, деформированные перемычки выправляют, перемычки с трещинами или поврежденным никелевым покрытием заменяют. Годные детали передают на позицию сборки батареи.

Резиновые чехлы обмывают снаружи и внутри горячей водой, в которую для нейтрализации оставшегося на поверхности щелочного электролита добавляют немного серной кислоты или старого кислотного электролита. После нейтрализации и обмывки проточной водой чехлы испытывают на специальном прессе давлением воды 0,1 МПа. Опрессовку чехлов можно заменить проверкой диэлектрической прочности резины переменным током. Выдержавшие испытание чехлы сушат в специальной камере.

Чехлы со сквозными протертостями и небольшими проколами при деповском ремонте разрешается вулканизировать сырой резиной или восстанавливать постановкой накладок из стеклоткани на клеящем составе ГЭН-150В по специальной технологии. Во время капитального ремонта резиновые чехлы с дефектами подобного рода обязательно заменяют целыми.

Параллельно с перечисленными работами осуществляют ремонт самих аккумуляторов. Сначала из них выливают электролит, а затем обмывают каждую банку снаружи и внутри. Слитый электролит собирают в резервуар для регенерации.

Рис. 5 Нагрузочная вилка

Моют батарею подогретой до температуры 60 °С чистой водой. Применять более горячую воду нельзя, так как сепараторы между пластинами, сделанные из винипласта, могут размягчиться и деформироваться. Слив электролита и промывку аккумуляторов обычно совмещают и осуществляют в моечной машине, куда устанавливают целиком всю батарею. Для лучшего удаления осадка, который со временем может образовать плотный слой на дне банки, батарею в моечной машине медленно вращают или подают подогретую воду внутрь опрокинутых элементов под давлением.

Во время внутренней промывки аккумуляторов с опрокидыванием следует опасаться возникновения короткого замыкания между пластинами. При расположении банки вверх дном осевший шлам вытекает вместе с электролитом и промывочной водой и неизбежно попадает в просвет между пластинами и сепараторами. Если банка плохо промыта, то осадок создаст электрический мостик между разнополярными пластинами и элемент не будет работать. Поэтому чистые элементы проверяют на наличие короткого замыкания между пластинами поочередным подсоединением вольтметра к борнам каждого элемента. Напряжение выше 0,5 В указывает на отсутствие короткого замыкания.

Далее очищают банки снаружи от ржавчины и ремонтируют крышки горловин. Наружная поверхность каждой банки покрыта тонким слоем никеля или оксидирована, поэтому, очищая ржавчину, нужно стараться не повредить защитное покрытие соседних участков.

После очистки банки окрашивают снаружи способом окунания лаком битумным № 177, битумно-эбонитовым БТ-783 или разогретой мастикой «Нефтегаз-204у». Можно использовать и другие материалы, обеспечивающие надежную защиту металла от коррозии. Наружную крышку не окрашивают, а заливают горячим парафином или в крайнем случае покрывают слоем технического вазелина.

Наружную окраску банок можно не производить, если на их защитном покрытии нет дефектов и следов коррозии. Заливать же крышку парафином надо обязательно в любом случае, так как это препятствует утечке тока по крышке, если на нее случайно будет пролит электролит при заливке батареи или ее зарядке.

После подсыхания окрашенные банки без чехлов заполняют электролитом с помощью дозатора. Рационализаторы многих депо создали различные дозаторы, применение которых повысило производительность, качество и культуру труда.

На рис.6 показана схема простейшего дозатора, действующего по принципу эжекции.

Рис. 6 Схема работы дозатора

В горловину банки 1 аккумулятора вставляют носик «пистолета» 2 так, чтобы отверстие оказалось плотно закупоренным. Внутри «пистолета» имеются две трубки, одна из которых шлангом 7 соединена с баком 6, заполненным щелочью, а другая шлангом 3--с пустой бутылью 5. Горловину бутыли также плотно закрывают пробкой, сквозь которую проходит трубка, соединяющая банку с воздушной магистралью 4. Если открыть вентиль на магистральной трубе, то устремляющийся по ней в атмосферу воздух создаст в бутыли 5 и банке 1 вакуум. В результате электролит начнет подсасываться из бака 6 в банку.

Когда банка наполнится, из трубки 3 в бутыль начнет вытекать излишек электролита. Тогда надо вынуть «пистолет» из горловины банки, и струя электролита автоматически прервется. Если «пистолет» поместить в горловину очередной банки, то процесс заливки электролита повторится.

Заполненные таким образом банки устанавливают на поддон из диэлектрического материала (винипласта, гетинакса и т. п.), соединяют между собой перемычками и оставляют на 3 ч, в течение которых активная масса пластин пропитывается электролитом. В процессе 3-часовой пропитки пластин периодически проверяют и, если нужно, корректируют плотность электролита.

На этом первый этап ремонтного цикла заканчивают и приступают к наиболее трудоемкой операции -- заряду батареи. По результатам заряда судят о качестве ранее выполненных работ, в случае необходимости подвергают отдельные аккумуляторы повторному заряду или передают на участок ремонта со вскрытием банок.

Заряд щелочных аккумуляторов осуществляют так. Всю батарею и еще два-три аккумулятора на случай отбраковки устанавливают в зарядный шкаф, оборудованный вытяжной вентиляцией. При подключении батареи к зарядному агрегату необходимо знать его паспортные данные. Наибольшее число последовательно соединенных элементов, которое можно подключать к агрегату, должно быть не более

N=0.55u (1)

где Количество батарей т, которое можно одновременно параллельно подключать к зарядному агрегату, зависит от максимально допустимого тока, на который он рассчитан:

M=Iагр/Iзар (2)

Где:

I агр -максимальный ток агрегата;

I зар- зарядный ток.

е U -- напряжение зарядного агрегата.

Число элементов в каждой из одновременно заряжаемых батарей должно быть одинаковым.

Подготовленную батарею подвергают двум-трем тренировочным циклам и одному контрольному зарядному, при котором определяется емкость батареи.

Таблица 1

Цикл	Режим заряда	Режим разряда
	Время, ч	Ток, А	Время, ч	Ток, А
1-й тренировочный 2-й » Контрольный	12 12 6	65 65 65	5 5 5	50 50 50

Например, для батареи 40ТНЖ-250 предусматривают два заряд-разрядных цикла и один контрольный, режимы которых указаны в табл. 1.

После первого заряда аккумуляторы выдерживают до разряда в течение 10 ч. Затем замеряют напряжение каждого элемента. Если оно окажется ниже 1,36 В, значит, аккумулятор заряд не принимает, так как активная масса его пластин осыпалась. Такой аккумулятор нужно ремонтировать со вскрытием металлической банки и заменой пластин.

Во время заряда батареи температура электролита не должна превышать 35 °С. Признак окончания заряда --постоянство напряжения l.8+0,1 В течение менее 30 мин. Емкость аккумулятора во время контрольного цикла определяют расчетом по формуле

С =I раз Т,

где I раз -- ток разряда, А;

Т -- время разряда, ч.

Аккумуляторы, которые после деповского ремонта имеют емкость не ниже 70 %, а после капитального не ниже 80 % номинальной, устанавливают в резиновые чехлы и передают к позиции монтажа на вагон.

Кислотные аккумуляторы

В процессе эксплуатации у кислотных аккумуляторов могут появиться такие неисправности: трещины эбонитовых банок с подтеканием электролита, сульфатация пластин, загрязнение электролита, разрушение активной массы с замыканием пластин, механические повреждения. В зависимости от характера неисправностей кислотный аккумулятор, как и щелочной, можно ремонтировать без вскрытия банок или со вскрытием (разборкой), проверить уровень и плотность электролита с поправкой на температуру, замерить напряжение на всех элементах, чтобы выявить короткозамкнутые (напряжение у таких аккумуляторов равно нулю), и взять пробу электролита для выявления примесей. После этого проверить с помощью нагрузочной вилки. Для определения состояния батареи надо ознакомиться с ее работой в эксплуатации. Затем вилки напряжение каждого аккумулятора, чтобы обнаружить отстающие элементы (имеющие емкость меньше, чем у остальных в комплекте батареи). Если не обнаружены короткие замыкания элементов и примеси в электролите, то батарею нужно зарядить и довести плотность электролита и напряжение на аккумуляторах до нормы, после чего сделать контрольный разряд для подсчета емкости.

Если емкость достаточная, батарею вновь подзаряжают и передают в эксплуатацию. Если батарея уже эксплуатировалась два-три года, но при контрольном разряде показала хорошие результаты, то нужно выборочно вскрыть один-два элемента для осмотра пластин, сепараторов и выявления слоя осадка. На этом цикл ремонта батареи без разборки заканчивается.

Ремонт аккумуляторов с разборкой выполняют при наличии сульфатации пластин, коротких замыканий, механических повреждений.

Сульфатация -- процесс отложения на поверхности и в порах активной массы пластин сульфата свинца, неизбежно происходящий при разряде аккумулятора. При своевременном заряде сульфат вновь превращается в двуокись свинца на положительных пластинах и в металлический губчатый свинец на отрицательных.

Если батарея длительное время находится в разряженном состоянии, сульфат свинца превращается в плотную корку, плохо проводящую ток и резко повышающую внутреннее сопротивление батареи. Наступает состояние необратимой сульфатации, при котором батарея теряет емкость и выходит из строя.

Имеются и другие причины, вызывающие сульфатацию пластин:

систематические недозаряды аккумуляторов, саморазряд через выпавшую в осадок активную массу, длительное хранение в разряженном состоянии и др. Для реставрации сульфатированных пластин в заряженный аккумулятор заливают на 40--60 мин раствор из двух весовых частей триалона марки Б и пяти весовых частей аммиака на пять весовых частей воды. После слива раствора аккумулятор несколько раз промывают дистиллированной водой, заполняют электролитом нормальной плотности и заряжают обычным способом. При этом обеспечивается восстановление работоспособности элемента практически при любой степени сульфатации, если в нем не было механических повреждений или замыкания пластин.

Из-за коротких внутренних замыканий между положительными и отрицательными пластинами происходит саморазряд батареи. Если короткое замыкание вовремя не устранено, аккумулятор может придти в полную негодность от сульфатации. Короткое замыкание появляется чаще всего в результате разрушения активной массы и выпадания ее на дно банки. Такая батарея не принимает заряд.

Загрязнение электролита различными примесями способствует саморазряду и сульфатации аккумуляторов. Оно может произойти из-за попадания внутрь банки или заливаемый электролит металлической стружки, песка, неочищенной воды и др.

Механические повреждения возникают при неаккуратном обращении с аккумуляторами.

Рис. 7 Схема водородного газогенератора

Трещины в банках и крышках, повреждение деревянных ящиков, отрыв полублоков пластин до мостиков (гребенок) могут появиться из-за резких ударов, падений элементов, плохого крепления батареи и вибрации ее во время движения поезда.

Процесс разборки кислотного аккумулятора несложен. Специальным ножом удаляют мастику из-под крышек банок и в зависимости от конструкции батареи снимают крышки отдельно или вместе с полублоками пластин. Вынутые полублоки разъединяют, ставят в ванну из диэлектрического материала (винипласт, полиизо-бутилен) и промывают дистиллированной водой. При разборке стартерного аккумулятора до снятия крышки надо удалить перемычки, припаянные к выводным штырям.

Из банок, смонтированных в деревянном ящике (осветительная батарея) или в эбонитовом корпусе (стартерная батарея), выливают электролит и тщательно удаляют осадок. Следует помнить, что удаление осадка из банки кислотного аккумулятора производят только после изъятия полублоков, иначе шлам со дна в момент опрокидывания банки может застрять в сепараторах и замкнуть между собой пластины. Тогда аккумуляторный элемент окажется испорченным, так как из-за короткого замыкания произойдет саморазряд и сульфатация поверхности пластин.

Промытые полублоки тщательно осматривают и отбирают пластины, у которых осыпалась активная масса. Полублоки считают годными для дальнейшего использования, если на решетках пластин нет видимых повреждений, активная масса твердая, без отслоений, прочно держится в решетке и на отрицательных пластинах имеет светло-серый цвет, площадь осыпавшихся ячеек положительной пластины не превышает 5 % ее поверхности, отрицательной пластины-- 7 %.

Если в полублоках обнаружены годные и негодные пластины, то их разбирают и из годных пластин комплектуют новые полублоки. Годные для повторного использования пластины выправляют под прессом. Можно комплектовать полублоки из старогодных и новых пластин, получаемых в качестве запасных частей. Чаще всего так комплектуют полублоки положительных пластин, срок службы которых значительно меньше, чем отрицательных.

Разрозненные пластины соединяют в полублоки по специальной технологии с использованием соответствующей оснастки. Пайку свинцовых гребенок можно вести только в нейтральной среде, поэтому ремонтный участок оборудуют генератором водорода. Газогенератор 6 (рис. 7) соединен резиновой трубкой диаметром 6 мм с баком 5 для электролита. Генератор и бак изготовлены из листовой нержавеющей стали толщиной 2 мм. Внутрь генератора на решетку 7 кладут 2--3 кг кускового электролитического цинка 1. От штуцера 2 отходит вторая резиновая трубка 4, заканчивающаяся горелкой с капсюлем 3 от паяльной лампы.

Для получения водорода в бак 5 заливают 5--8 л электролита (75% воды и 25% серной кислоты). Попав в генератор, электролит вступает в химическую реакцию с цинком. Получающийся при этом водород через 5--6 мин скапливается над цинком и своим давлением вытесняет электролит в бак 5. При пайке давление водорода понижается и электролит возвращается в генератор 6.

Кислотный электролит получают смешиванием в определенной пропорции дистиллированной воды и аккумуляторной серной кислоты. Качество обоих компонентов должно отвечать требованиям соответственно ГОСТ 6709--72 и ГОСТ 667--73.

Следует помнить, что при разбавлении концентрированной серной кислоты выделяется большое количество тепла. Поэтому в процессе приготовления электролита надо вливать кислоту в воду, а не наоборот. Если воду вливать в кислоту, то вода быстро нагревается, вскипает и разбрызгивается вместе с кислотой.

Приготовив электролит, проверяют и корректируют его плотность с помощью специального прибора-ареометра, градуированного при 20 °С. Во время замера ареометр должен свободно плавать на поверхности электролита, не касаясь стенок колбы.

Рис. 8 Схема установки для полуавтоматического приготовления электролита

В зависимости от фактической температуры проверяемого электролита вносят поправку в показания ареометра с помощью специальной таблицы.

Зимой плотность электролита делают несколько выше (1,25-- 1,27 г/см³), чем летом (1,19--1,21 г/см³). Это способствует сохранению емкости аккумуляторов, уменьшающейся при низкой температуре окружающей среды, и препятствует замерзанию электролита. Летом плотность электролита делают меньшей с учетом испарения воды. Трудоемкую и в какой-то мере опасную операцию приготовления кислотного электролита можно механизировать. На рис. 8 показана схема установки для полуавтоматического приготовления электролита (без электрических цепей управления). Слив кислоты из бутылей в бак 5 производят за счет вакуума, создаваемого вакуум-насосом 7. Для этого вентили 2 и 6 открывают, а все остальные закрывают. После слива часть кислоты переливают через дозатор 4 в бак 17. Для этого включают воздушный компрессор 9, открывают вентили 8 и 3, а все остальные закрывают. Когда дозатор 4 наполнится кислотой, компрессор выключают, а трехходовой вентиль 3 ставят в положение, при котором кислота самотеком попадает в бак 17.

Теперь в бак 17 необходимо залить соответствующее количество дистиллированной воды. Для этого открывают вентиль 11 ионообменной установки 12 и вентиль 13 дозатора воды 14. Как только этот дозатор наполнится, он своим весом сожмет пружину опоры и замкнет выключатель 16, который вновь включит компрессор 9. Сжатый воздух через вентиль 10 будет давить на поверхность воды в баке 14 и вытеснит воду в бак 17 через вентиль 15. На время перелива воды в бак 17 все остальные вентили закрывают, а вакуум-насос 7 отключают. Объемы дозаторов 14 и 4 подобраны так, что при смешивании воды и кислоты в баке 17 получается электролит определенной плотности.

Для лучшего перемешивания кислоты с водой в нижнюю часть бака подают небольшое количество воздуха через вентиль 18. Готовый электролит идет на раздачу по трубе с вентилем 19, а дистиллированная вода -- по трубе с вентилем 20. Если в этой установке применить электромагнитные вентили и запрограммировать порядок их переключения, то электролит можно готовить автоматически.



Хранение аккумуляторов

Хранение аккумуляторов, полученных с завода-изготовителя без электролита, производят на стеллажах в сухом помещении при температуре не ниже 0°С. Перед постановкой элементов на хранение необходимо проверить наличие и состояние пробок, уплотнительных резиновых прокладок, крышек, а также нанести тонкий слой технического вазелина на металлические части.

Аккумуляторы на стеллажах не должны подвергаться действию тепловых и солнечных лучей (расстояние от отопительных приборов должно быть не менее 1 м). Срок хранения аккумулятора зависит от материала, из которого изготовлены его сепараторы. Материал сепаратора определяют по буквам, нанесенным на межэлементные соединения. На межэлементных соединениях кислотных аккумуляторов отечественного производства имеются обозначения, характеризующие число последовательно соединенных аккумуляторов, назначение (Ст -- стартерная), емкость при номинальном режиме разряда, материал бака (Э -- эбонит, П -- пластмасса), материал сепараторов (М -- мипласт и стекловойлок, Р -- мипора, Д -- дерево). На сухозаряженных батареях (батарея, из которой после заряда был слит электролит), дополнительно нанесена буква 3.

Срок хранения аккумуляторов с сепараторами из мипласта, ми-поры или комбинированных с ними материалов установлен 2 года, с сепараторами из дерева-- 1 год.

Батареи, которые были в эксплуатации и не нуждаются в ремонте, хранят в период зимнего кратковременного отстоя вагонов (особенно АРВ) в заряженном состоянии с электролитом. Батареи автономных вагонов в период длительного отстоя следует хранить в специально оборудованных помещениях при температуре не ниже --5°С и не выше +30 °С. Помещение должно быть чистым, сухим и обязательно вентилируемым в соответствии с требованиями техники безопасности.

В отдельных случаях (например, при длительном ожидании ремонта) бывшие в эксплуатации батареи можно хранить в разряженном состоянии без электролита. Для этого батарею надо разрядить током 10-часового разряда до напряжения 1,7 В в каждом аккумуляторе. Затем слить электролит и залить дистиллированную воду. Через каждые 3 ч воду следует менять до тех пор, пока в ней не будут обнаруживаться примеси кислоты по лaкмycoвой бумаге. После промывки надо поставить батарею отверстиями вниз, чтобы вода полностью стекла, а затем с открытыми отверстиями просушить в сухом проветриваемом помещении. Правила хранения разряженных батарей такие же, как новых аккумуляторов в сухом виде (без электролита).

Перед постановкой на хранение батареи с электролитом нужно выполнить контрольный цикл заряд -- разряд. Если емкость батареи при этом окажется ниже 90 % номинальной, следует произвести тренировочный цикл. После этого надо полностью зарядить батарею до постоянных в течение 2 ч плотности электролита и напряжения. В конце заряда измерить напряжение всех аккумуляторов в батарее, а по окончании заряда -- плотность, температуру и уровень электролита во всех элементах. Затем необходимо протереть крышки аккумуляторов содовым раствором, а торцы и соединительные перемычки смазать тонким слоем технического вазелина.

Во время хранения в период отстоя рефрижераторных вагонов аккумуляторные батареи нужно заряжать ежемесячно (за исключением батарей, хранящихся на вагонах, где они могут подзаряжаться от собственного зарядного устройства через каждые 15 сут) двухступенчатым режимом током 65 и 35 А. Заряд следует вести до тех пор, пока напряжение и плотность электролита в элементах не будут постоянными в течение 1 ч.

Разрешается кратковременно (не более 1 мес) хранить аккумуляторы при низких температурах, но не ниже температуры замерзания электролита

Плотность электролита, г/см3	1,1	1,12	1,14	1,15	1,16	1,21	1,23	1,25	1,27	1,29
Температура замерзания,С.	-7,5	-9	-10	-14	-18	-23	-40	-50	-58	-74

Перед установкой батареи на вагон после зимнего хранения производят контрольный цикл заряд -- разряд, после чего батарею полностью заряжают, корректируют плотность и уровень электролита.

Централизованное хранение в нерабочий период аккумуляторных батарей с обеспечением сохранности их заряда можно осуществлять в специальной автоматической установке, которая состоит из станции правления 3 (рис.9), двух блоков-пускателей 2 и двух стеллажей. Станция управления автоматически замеряет напряжение каждой батареи и имеет устройство для заряда, узел управления и сигнализации. Установка обеспечивает постоянный контроль напряжения на зажимах батарей и систематический подзаряд их, благодаря чему исключается появление сульфатации пластин, увеличивается практически в 2 раза срок службы аккумуляторов. Многоярусные стеллажи сварной конструкции выполнены с противокислотным покрытием полок. Монтируют установку в помещении с усиленной вытяжной вентиляцией

Рис. 9 Установка для централизованного хранения стартерных аккумуляторных батарей

Подготовка к эксплуатации аккумуляторной батареи

Все отремонтированные аккумуляторные батареи подвергают испытанию на герметичность и на величину напряжения под нагрузкой. Кроме того, выборочно проверяют величину электрической емкости.

Для испытания на герметичность в полости каждого элемента (аккумулятора) батареи создают давление воздуха, равное 10⁴ Па (1,2 кгс/см²). В каждом элементе исправной батареи это давление не должно снижаться в течение 3 с.

Величину напряжения под нагрузкой проверяют нагрузочной вилкой или прибором при силе тока нагрузки, равной 2,0--2,5 величины емкости батареи в ампер-часах. Напряжение на каждом аккумуляторе, замеренное через 5 с после включения нагрузки, не должно быть меньше 1,7 В.

Аккумуляторные батареи, выдерживающие испытание на величину напряжения под нагрузкой, выборочно испытывают на электрическую емкость при 10-часовом и стартерном режимах.

Перед проверкой емкости аккумуляторную батарею подвергают четырем тренировочным циклам заряда-разряда в соответствии с правилами по уходу за аккумуляторными батареями. После этого проводят контрольный заряд и разряд силой тока, соответствующей 10-часовому режиму до напряжения 1,7 В на зажимах одного из аккумуляторов. Емкость отремонтированной аккумуляторной батареи должна составлять не менее 70% номинальной. Разряд стартерным режимом проводят при силе тока 210А до напряжения батареи 4,5 В (для 6-вольтовой аккумуляторной батареи). Продолжительность разряда батареи должна быть не менее 4 мин. Каждая аккумуляторная батарея должна иметь на межэлементных соединениях клеймо ОТК ремонтного предприятия, обозначение вида ремонта и дату его производства.

Подготовка аккумуляторной батареи к работе начинается с приготовления электролита, предназначенного для заполнения аккумуляторов. Для нормальной работы аккумуляторов они должны быть залиты электролитом определенной плотности.

Электролитом в кислотных аккумуляторных батареях является раствор аккумуляторной серной кислоты в дистиллированной воде. Для надежной работы аккумуляторов необходима высокая степень чистоты электролита. Нельзя применять техническую серную кислоту и недистиллированную воду, так как при этом ускоряются саморазряд, сульфатация, разрушение пластин и уменьшается их емкость.

Перед приготовлением электролита серную кислоту аналитически проверяют на содержание примесей.

Допускаются примеси марганца -- не выше 0,0001%, железа -- 0,012%. мышьяка--0,0001%, хлора--0,0005%, окислов азота -- 0,0001%. Серная кислота проверяется также на присутствие восстановителей и тяжелых металлов.

Электролит приготовляют из концентрированной аккумуляторной серной кислоты плотностью 1,830 г/см³. Количество кислоты, необходимое для получения электролита требуемой плотности, определяется по табл. 2.

Таблица 2

Требуемая плотность	Необходимое количество для получения электролита, л	Требуемая плотность	Необходимое количество для получения электролита, л
Электролита, г/см3	Кислоты плотностью 1,83	воды	Электролита, г/см3	Кислоты Плотностью 1,83	воды
1,17	. 0,308	0,167	1,24	0,478	0,260
1,18	0,328	0,179	1,25	0,506	0,275
1,19	0,351	0,191	1,26	0,534	0,290
1,20	0,275	0,203	1,27	0,598	0,306
1,21	0,399	0,216	1,28	0,598	0,324
1,22	0,424	0,230	1,29	0,634	0,344
1,23	0,454	0,246

При составлении электролита серную кислоту льют тонкой струёй в воду, одновременно помешивая раствор чистой стеклянной палочкой. Нельзя лить воду в кислоту, так как при этом выделяется большое количество тепла в верхних слоях раствора и электролит будет разбрасываться из сосуда, что может вызвать ожоги тела. Составлять электролит следует в стеклянной, эбонитовой, фарфоровой или освинцованной посуде. Запрещается составлять электролит в металлических сосудах.

Новые аккумуляторы заливают электролитом плотностью на 0,02 меньше той, которая должна быть в конце заряда.

Запрещается заливать в батарею электролит, имеющий температуру выше 30° С.

В щелочных аккумуляторных батареях электролитом служит 20%-ный раствор едкого кали КОН или едкого натра NaOH. В электролит добавляется также моногидрат лития LiOH. Это увеличивает срок службы аккумулятора. При составном электролите (едкое кали КОН с добавкой 20--30 г/л моногидрата лития LiOH) срок службы аккумулятора составляет около 750 зарядно-разрядных циклов, а использование электролита без моногидрата лития сокращает срок службы аккумулятора до 350 зарядно-разрядных циклов. С увеличением концентрации моногидрата лития сопротивление электролита несколько возрастает, но наряду с этим увеличивается емкость аккумулятора (добавление 30 г/л LiOH повышает сопротивление на 15%, а емкость на 9%), из-за чего применение составного электролита считается целесообразным. Для щелочного электролита нормальной плотностью является 1,19--1,21 г/см⁸. Щелочные аккумуляторы так же, как и кислотные аккумуляторы, выпускаются заводами без электролита.

Кислотные аккумуляторы заливают электролитом, который должен быть приготовлен заранее, что дает ему возможность охладиться до нормальной температуры к моменту заливки. Плотность электролита при температуре 25° С должна составлять 1,280 ± 0,05 г/см³

При отсутствии дозатора необходимо контролировать уровень электролита над предохранительным щитком, который должен составлять 35--40 мм. После заливки последнего аккумулятора необходимо дать возможность электродам пропитаться электролитом в течение 4--6 ч. При пропитке электродов температура электролита вследствие взаимодействия его с окисью свинца отрицательного электрода в свинцово-кислотном аккумуляторе может повышаться.

Начинать первый заряд можно в том случае, если после пропитки электродов температура электролита не превышает 30° С.

Заряд производится стабильным по величине током, равным 0,1 С2оА (С2о -- номинальная емкость батареи при 20-часовом режиме разряда). Во время заряда необходимо тщательно следить за температурой электролита, его уровнем, плотностью и напряжением на каждом аккумуляторе. Отсутствие тщательного контроля за этими параметрами часто приводит к преждевременному выходу аккумуляторов из строя.

Температура электролита во время заряда не должна превышать 45° С. При превышении этой температуры зарядный ток необходимо уменьшить наполовину. В крайнем случае, если снижение величины зарядного тока не привело к падению температуры, процесс заряда следует прервать до тех пор, пока температура электролита не достигнет 35° С. Только после этого заряд может быть продолжен.

В конце заряда плотность электролита не должна повышаться в течение последних 2 ч заряда. Напряжение аккумуляторов достигает величины 2,55--2,65 В и остается постоянным течение последних 2 ч заряда.

После первого заряда емкость новых аккумуляторов, как правило, бывает ниже номинальной. Она достигается только после проведения нескольких тренировочных циклов разряд-заряд. Первый разряд батареи можно проводить после того, как температура электролита снизится до 30--32° С. Разряд производится током 10-часового режима.

Во время первого разряда необходимо тщательно следить за напряжением аккумуляторов с тем, чтобы оно не опускалось ниже 1,8 В. Как только на одном или двух аккумуляторах напряжение достигнет минимально допустимого значения, разряд батареи прекращается. Последующие зарядные режимы проводятся током, величина которого составляет 0,2 номинальной емкости батареи. Если приведенная к температуре 30° С емкость, снятая после последующих разрядов, достигнет 100% номинальной, тренировочные циклы можно прекратить.

В эксплуатационных условиях стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть приведены в состояние, годное к эксплуатации в течение 7--8 ч. После пропитки в течение 1--2 ч электродов электролитом, плотность которого, приведенная к температуре 25° С, составляет 1,280±0,005 г/см³, им достаточно 4--5-часового заряда. В эксплуатационных условиях эксплуатацию стартерных аккумуляторов можно начинать при емкости меньше номинальной. Номинального значения емкость стартерных аккумуляторов достигнет в процессе работы.

В щелочных аккумуляторах без электролита, но при влажном состоянии пластин необходимо измерить напряжение на зажимах аккумулятора с тем, чтобы разделить их на две группы. Аккумуляторы с напряжением менее 0,5 В требуют для приведения в состояние, годное к эксплуатации, не 2--3 цикла, а примерно 5--6. Заливку щелочных аккумуляторов производят раствором едкого кали в количестве, определенном для каждого типоразмера аккумулятора. После заливки его уровень над пластинами должен быть 10--15 мм. Пропитка активной массы пластин происходит за 10--12 ч.

Первый и последующие заряды аккумуляторов производят стабильным по величине током, равным одной четверти номинальной емкости аккумулятора. Первый заряд длится 12 ч. Во время проведения заряда необходимо тщательно контролировать температуру электролита и напряжение на каждом аккумуляторе.

Температура электролита не должна повышаться более определенного значения, иначе активная масса пластин быстро разрушается.

Максимально допустимая температура электролита из едкого кали равна 30° С, из едкого натра 40° С, а при добавке моногидрата лития 45° С.

При заряде напряжение быстро поднимется до 1,7 В, а затем медленно достигнет величины, равной 1,8 В. Выделение газа у щелочных аккумуляторов не является признаком конца заряда. Однако при бурном газовыделении необходимо уменьшить зарядный ток. По окончании первого заряда необходимо откорректировать уровень электролита до нормы.

Первый и последующий разряды проводятся стабильным по величине током 5-часового разряда до достижения напряжения 1 В на одном или каждом аккумуляторе всей батареи.

Второй цикл заряда производится аналогично первому. Третий цикл является контрольным. Если при контрольном разряде аккумуляторная батарея отдала номинальную емкость, то она может быть передана в эксплуатацию. Если же отданная емкость составляет менее 0,8 номинальной емкости, то батарее сообщаются еще два тренировочных и один контрольный циклы.

Между концом заряда и началом разряда при циклировании щелочных аккумуляторных батарей должен быть перерыв не менее 30 мин, но не более 2 ч.

Приспособления и приборы для ремонта и обслуживания аккумуляторных батарей

Уровень электролита в аккумуляторах должен поддерживаться в установленных пределах на протяжении всего срока службы, так как понижение уровня приводит к тому, что верхние кромки пластин оказываются вне электролита. Это способствует уменьшению полезной площади пластин, а следовательно, ампер-часовой емкости аккумулятора. В свинцово-кислотных аккумуляторах начинается усиленное окисление оголенной части отрицательных электродов, в которой при последующем соприкосновении с электролитом происходит необратимое образование твердого слоя сульфата свинца.

Превышение уровня электролита над нормальным уменьшает газовый промежуток в аккумуляторе, что является причиной выплескивания электролита при интенсивном газовыделении. Это приводит к образованию проводящего слоя на крышке аккумулятора, увеличению токов утечки и даже к замыканию выводов аккумулятора.

Проверку уровня электролита производят стеклянной трубкой длиной 100 -- 150 мм с внутренним диаметром 3--5 мм (рис. 11). На трубке должны быть нанесены метки, расположенные от ее нижнего края на 10 и 15 мм. При опускании трубки в заливное отверстие камеры до упора ее в хлорвиниловый щиток или в верхнюю кромку сепараторов она заполняется электролитом в соответствии с его уровнем в камере. Закрыв верхнее отверстие трубки большим пальцем и вынув ее, по уровню электролита в трубке можно определить уровень электролита в аккумуляторе.

Процессы заливки и корректировки плотности электролита в аккумуляторах трудоемкие. Проведение их требует тщательного соблюдения правил техники безопасности.

При ручном выполнении этих операций трудно предотвратить выливание электролита при переполнении аккумуляторов. Это в свою очередь требует тщательной очистки крышек для предотвращения увеличения тока саморазряда через проводящий слой электролита между выводами аккумуляторов. Чтобы избежать переливов электролита, необходимо при первоначальной заливке строго дозировать его количество, а при корректировке получать сигнал о достижении им определенного уровня.

Простейшим устройством (рис. 12) для предотвращения перелива электролита при доливке в аккумуляторы дистиллированной воды может служить прозрачный эластичный баллон 1 из химически неактивного материала. Баллон сверху завинчен крышкой 2 с патрубком 3. Для того чтобы долить дистиллированную воду в аккумулятор, на патрубок необходимо надеть трубку 4, глухую с одного конца. На некотором расстоянии от глухого конца, соответствующем требуемому уровню электролита над верхним краем пластин, в трубке имеется отверстие 5. Трубка вставляется в заливочное отверстие аккумулятора и при надавливании на баллон часть дистиллированной воды переливается в аккумулятор. Вода выливается до тех пор, пока отверстие 5 не закроется электролитом. После снятия давления с баллона избыток электролита всасывается в него. Таким образом, подобное приспособление позволяет упростить технологию установки требуемого уровня электролита. Баллон можно использовать для обслуживания различных типоразмеров аккумуляторов, меняя трубки, у которых отверстия сверлятся на различной высоте.

Достижение уровня электролита определенной высоты при его заливке можно установить также с помощью насадки или просто воронки 3 (рис. 13), выполненной определенным образом. Стержень 1 воронки, изготовленный из кисло- или щелочестойкого материала, имеет каналы. Один из них 2 проходит через весь стержень, второй 5 имеет выходное отверстие на боковой поверхности. В сквозной стержень

Рис. 11 Замер уровня электролита мерной трубкой

Рис. 12 Баллон для ручной доливки дистиллированной воды с корректировкой уровня

Рис. 13 Воронка для контроля за уровнем электролита в процессе доливки вставлена трубка 4 для обеспечения заливки только через канал 5. В него запрессована металлическая гильза 6. Другая металлическая гильза 7 надевается сверху на стержень воронки. Гильзы 6 и 7 играют роль электрических контактов, которые замыкаются электролитом при достижении им нижнего края наружной гильзы 7

Контакты присоединены к источнику низковольтного постоянного или переменного напряжения, достаточного для световой сигнализации.

При заливке воронка вставляется в аккумулятор до упора в верхний край пластин так, чтобы нижний край наружной гильзы находился на верхнем уровне электролита. Сигнал от замыкания контактов может управлять также электромагнитным клапаном, который перекроет подачу электролита из резервуара.

Определить степень заряженности аккумулятора можно по плотности электролита с помощью кислотомера. Не следует производить замер плотности электролита сразу же после добавления дистиллированной воды в аккумулятор. Перед измерением необходимо, чтобы вода перемешалась с электролитом. Для этого следует произвести 30-минутную подзарядку аккумуляторной батареи. Определение степени заряженности аккумулятора по плотности электролита является правильным только в том случае, если измерение производилось при нормальном уровне электролита (10--15 мм выше пластин) и пополнение этого уровня достигалось только добавлением дистиллированной воды, а не электролита.

Кислотомер (рис. 14) состоит из стеклянного цилиндра 1, внутри которого расположен ареометр 2. На верхнюю часть цилиндра надета резиновая груша 4, а в нижней части установлена резиновая пробка с центральным отверстием, в котором закреплена эбонитовая трубка 3.

Ареометр представляет собой герметично закупоренный стеклянный сосуд-поплавок. На поверхности нижней части ареометра, имеющей цилиндрическую форму, выступают упоры, удерживающие цилиндр от прилипания к стенке кислотомера. Верхняя часть ареометра имеет утонченную цилиндрическую шейку, внутри которой расположена шкала 5 с делениями. В нижней части шкалы нанесено цифровое обозначение 1,30, в средней части-- 1,20 и в верхней-- 1,10. Между соседними цифровыми обозначениями шкала разбита на 10 равных делений.

Каждое деление соответствует 0,01 единице плотности электролита. В нижней части ареометра расположен груз.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе производится кислотомером в следующей последовательности:

для вытеснения воздуха из кислотомера сжимают резиновую грушу и устанавливают нижний конец трубки кислотомера в заливное отверстие так, чтобы он был погружен в электролит;

при последующем медленном отпускании груши происходит забор электролита из аккумулятора в полость кислотомера;

при наполнении кислотомера электролитом ареометр всплывает. В зависимости от плотности электролита над его уровнем будет расположена большая или меньшая часть шейки ареометра. Деление на шкале ареометра, совпадающее с уровнем электролита в кислотомере, указывает величину его плотности;

при измерении необходимо устанавливать кислотомер так, чтобы уровень электролита в нем находился против глаз измеряющего.

Существуют два способа определения степени заряженности аккумулятора по его напряжению с помощью нагрузочной вилки.

Первый способ заключается в измерении напряжения при разряде аккумуляторной батареи током, равным его емкости (10-часовым режимом разрядки). В этом случае напряжение в заряженном кислотном аккумуляторе, замеренное на его штырях, будет равно 2,1 В, а в разряженном -- 1,7 В.

Второй способ состоит в измерении напряжения нагрузочной вилкой, где разрядный ток достигает 100 А. В этом случае напряжение на штырях заряженного аккумулятора будет равно 1,85 В, а разряженного -- 1,35 В.

Нагрузочная вилка (рис. 15) состоит из коротких ножек-контактов 4, соединенных резистором 5, и двух удлиненных ножек (контактов) 3, соединенных с вольтметром 6. Короткие ножки-контакты изолированы от удлиненных пластмассовыми пластинками 1.

Удлиненные ножки подпружинены двумя спиральными пружинами 2. В верхней части нагрузочной вилки имеется изолированная ручка-упор 7. Нагрузочной вилкой производят замер напряжения и э. д. с.

Рис. 14 Определение плотности электролита кислотомером

Рис. 15 Нагрузочная вилка

Как только удлиненные ножки нагрузочной вилки коснутся обоих штырей аккумулятора, вольтметр покажет величину электродвижущей силы. При нажиме двумя руками на ручку-упор 7 нагрузочной вилки преодолевается сопротивление пружин удлиненных ножек и со штырями аккумулятора соединяются также короткие ножки вилки. При таком соединении цепь аккумулятора замыкается через резистор вилки, пропускающий большую величину тока (около 100 А), и стрелка вольтметра показывает напряжение аккумулятора. Продолжительность измерения нагрузочной вилкой должна быть в пределах 5 с, в это время стрелка вольтметра не должна отклоняться в сторону меньших показаний.

Длительные и частые измерения производить не рекомендуется, так как от этого преждевременно разряжается аккумулятор. Если стрелка вольтметра отклоняется до показаний 1,35 В, то это является основным признаком нижнего допустимого предела разряда аккумулятора.

Перед замером напряжения нагрузочной вилкой необходимо зачистить штыри аккумулятора. Наличие окислов искажает показание вольтметра.

Напряжение при замере нагрузочной вилкой, В 1,85 1,7 1,6 1,5 1,3--1,4

Степень заряженности аккумулятора, % ....... 100 75 50 25 0

Уменьшение величины напряжения в одном из аккумуляторов хотя бы на 0,1 В по сравнению с показаниями остальных аккумуляторов свидетельствуете неисправности батареи (сульфатация, малая емкость). Устранение дефекта достигается зарядкой аккумуляторной батареи с последующей проверкой ее исправности.

Для измерения температуры электролита при заряде и разряде аккумуляторов в батарее используются датчики температуры. Наиболее простым датчиком для автоматизации циклирования является ртутный термометр с впаянными контактами.

Правила безопасности ремонта аккумуляторных батарей

Разведенную серную кислоту и жидкую щелочь обычно хранят в стеклянных бутылях, закрытых притертыми пробками и установленных в деревянные ящики или плетеные корзины с прокладкой из стружки, соломы или бумаги. Ящик внутри может быть покрыт войлоком. Хранить вместе серную кислоту и щелочь нельзя.

В кузовах автомашин бутыли устанавливают вплотную ближе к кабине в один ряд, закрепляя каждую бутыль отдельно. На небольшие расстояния бутыли с кислотой (щелочью) переносят на носилках с бортами. Прежде чем переносить бутыль, необходимо проверить состояние ее упаковки, особенно прочность дна ящика или корзины. Бутыль переносят двое рабочих. Можно перевозить бутыли на специальной тележке. Бочки с твердой щелочью целесообразно перевозить на тележке с захватом, который обеспечивает безопасную погрузку, перевозку и выгрузку.

При сливе кислот и щелочей из бутылей также надо соблюдать меры предосторожности. Более безопасно производить слив вытеснением, как показано на рис. 10, используя давление сжатого воздуха.

Твердую щелочь нельзя брать руками, для этого надо применять щипцы или железный совок. При откалывании кусков твердой щелочи место откола покрывают тряпкой, чтобы осколки не разлетались.

Работая с серной кислотой или щелочью, надо пользоваться резиновыми перчатками, резиновыми сапогами или галошами и шерстяным или резиновым фартуком.

Нейтрализацию попавшей на тело или одежду кислоты производят 5%-ным раствором питьевой соды, щелочи--5%-ным раствором борной кислоты. Эти растворы, а также бинты, вата, йод должны храниться в аптечке в аккумуляторном отделении. Если нейтрализующих растворов нет, попавшую на кожу кислоту или щелочь нужно немедленно смывать под струёй воды в течение 15--20 мин.

При попадании ядовитых веществ в глаза надо обильно промыть их водой. Ни в коем случае нельзя протирать глаза, так как это усугубляет их поражение.

Аккумуляторные батареи, подготовленные к заряду, должны быть подсоединены посредством плотно прилегающих зажимов или наконечников, обеспечивающих надежный электрический контакт и исключающих возможность искрения.

...