Меню Рубрики

Установка аккумуляторных батарей на тепловозах

Аккумуляторы подвижного состава

Конечно мы не можем обойти тему о автономных источниках питания для поездов ведь электрификация данного вида транспорта очень важна, раскроем немного этот вопрос.

Предназначение АКБ(тепловозы, дизель поезда)

Аккумуляторные батареи, предназначенные для подвижного состава, выполняют различные функции. Например, на дизель-поездах, тепловозах и газотурбовозах они используют в основном для пуска дизелей и газовых турбин. При электрическом пуске дизеля тяговый генератор с пусковой обмоткой последовательного возбуждения подключают к батарее.

Так как омическое сопротивление пусковой обмотки тягового генератора мало и включение производится без дополнительных сопротивлений, то в момент включения ток достигает 2200-2700А, а к концу пуска 1 000÷1100А (ток прокрутки вала). Весь процесс пуска дизеля длится 8-10 сек, но максимальная величина тока резко спадает уже через 0,1—0,2 сек. При этом расход емкости на один пуск очень мал и в нормальных условиях не превышает 2А/ч. Однако батарея должна иметь определенный запас емкости, так как для пусковых оборотов необходимо высокое, напряжение. Поэтому на тепловозах обычно устанавливают батареи ёмкостью 350÷550А/ч.

Предназначение АКБ(электровозы, электропоезда)

Совсем иное назначение аккумуляторной батареи на электровозах, электропоездах и поездах метрополитена. На подвижном составе метрополитена аккумуляторы используют как автономный источник постоянного тока для запитки цепей низкого напряжения при неработающем генераторе. Емкость таких батарей составляет 100÷120А/ч.

На не электрифицированных участках тяговые двигатели и все другие электрические аппараты поезда получают питание от аккумуляторной батареи, поэтому используют аккумуляторы большой емкости.

Для вагонов с кондиционированием воздуха мощность генератора 25—28Квт расходуется на освещение вагона, а также на работу холодильной установки или электроподогревателя, принудительной вентиляции, электрокипятильника и охладителя питьевой воды. В вагонах с кондиционированием воздуха, а также в вагонах-ресторанах, почтовых и других вагонах с большим потреблением энергии применяют предпочтительно кислотные аккумуляторные батареи большой емкости напряжением 50 или 110в.

Во время эксплуатации вагона его аккумуляторы находятся в сложных климатических условиях и в состоянии тряски и вибрации. Заряд и емкость батареи зависят от скорости движения состава, продолжительности времени стоянок и работы потребителей тока. На стоянке и при замедленном его движении электродвигатели СУ, осветительные и другие приборы потребляют электроэнергию от аккумулятора.

Технические условия, маркировка

Изготавливаются аккумуляторы по техническим условиям ИРФБ.563414.024 ТУ.

В условном наименовании тепловозных АБ буквы и цифры обозначают: 32 и 48 — количество аккумуляторов в батарее; Т — область применения (тепловозы); Н — тип электродных пластин (намазные). Цифры после букв — номинальная емкость батарей при 10-часовом режиме разряда в амперчасах; У — климатическое исполнение; 2- категория размещения; ТМ — материал моноблока (термопласт); материал сепаратора — мипласт; Л — секция с общей приварной крышкой; 3 — залитая электролитом и полностью заряженная.

Пример записи обозначения АБ емкостью 450 Ач — 32ТИ-450 ТМЗ.

Состав, эксплуатация АКБ

Батареи состоят из отдельных секций, состоящих из четырех или трех аккумуляторов в эбонитовых моноблоках, или из 16 отдельных секций по 2 аккумулятора в каждой секции для батареи 32ТН-450А и из 24 секций для батарей 48ТН-450А.

Удельная энергия секции по массе составляет 27,2 Втч/кг, по объему — не менее 50,0 Втч/дм3 удельная материалоемкость — 21,33 кг/кВтч.

Батареи эксплуатируются при номинальной плотности электролита 1,245±0,005 г/см3 при уровне 20÷25 мм над предохранительным щитком. Аккумуляторы в одной секции и секции между собой соединяются последовательно.

Моноблоки и крышки секций батарей изготавливаются из специального термопласта, стойкого к воздействию масел, дизельного топлива и раствора серной кислоты.

Секция 2ТН-450ТМ состоит из моноблока, разделенного перегородкой на два аккумулятора, каждый из которых имеет собственную крышку, герметизация секций осуществляется резинобитумной мастикой.

Секция аккумуляторов 2ТН-450А состоит также из двух аккумуляторов. Герметизация секций осуществляется приваркой общей крышки по периметру и перегородке моноблока. Герметизирующая мастика в секциях 2ТН-450ТМ, а также сварной шов в секциях 2ТН-450А обеспечивают герметичность аккумуляторов при температурах от -50 до +60°С и при повышенном или пониженном давлении по сравнению с атмосферным на (16±1,3) кПа, (120±10ммрт. ст.).

Тепловозные аккумуляторы ремонтопригодны: серии ТМ в части замены секций, крышек, перемычек и отдельных блоков электродов; серии А — секций и перемычек.

Характеристики

Электрические характеристики секций при температуре 25±10°С соответствуют значениям, указанным в таблице 1.

Таблица 1

Электрические характеристики секции тепловозных АБ

Электрические характеристики, указанные в таблице 1, обеспечиваются не позднее 10-5-20 цикла.

АБ работоспособны при прерывистых токах разряда, соответствующие данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Среднесуточный саморазряд заряженного аккумулятора, хранившегося в течение 15 суток при температуре окружающего воздуха 25±10°С не превышает 1%.

Батареи выдерживают перезаряд током 45А в течение 4 циклов по 100 ч непрерывно в каждом цикле. Они могут поставляться в сухом (без электролита) состоянии и в залитом электролитом и заряженном состоянии.

Батареи работоспособны при синусоидальной вибрации в диапазоне частот 10÷100Гц и после воздействия механических ударов многократного действия (при этом емкость как при 10-часовом режиме разряда, так и при 5-минутном разряде составляет не менее 75% от номинального значения).

Минимальная наработка секции аккумуляторов в режиме непрерывного циклирования составляет 170 циклов при снижении емкости до 75% от номинального значения.

Направления развития

Основными направлениями дальнейшего развития тепловозных АБ являются: замена мипласт-сепараторов на комбинированные, введение связующих добавок в активные массы, применение малосурьмяных коррозионно-стойких сплавов для отливки положительных токоотводов, совершенствование режимов эксплуатации, включая уравнительные заряды.

Читайте также:  Установка 2 операционных систем на комп

Реализация перечисленных и других мероприятий позволит увеличить эксплуатационный срок службы в 1,5-2 раза, а число зарядно-разрядных циклов — до 400 и более. При этом за счет снижения скорости саморазряда в 2-3 раза существенно сократится частота доливок воды при эксплуатации АБ на тепловозах.

источник

XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019

Аккумуляторные батареи для подвижного состава

Аккумуляторные батареи, предназначенные для подвижного состава, выполняют разные функции. Например, на дизель-поездах, тепловозах и газотурбовозах они используются в основном для пуска дизелей и газовых турбин. При электрическом пуске дизеля тяговый генератор с пусковой обмоткой последовательного возбуждения подключают к батарее.

Поскольку, омическое сопротивление пусковой обмотки тягового генератора мало и включение осуществляется без дополнительных сопротивлений, то в момент включения ток достигает 2200-2700А, а к концу пуска 1 000÷1100А (ток прокрутки вала). Сам процесс пуска дизеля длится 8-10 сек, но максимальная величина тока резко спадает уже через 0,1—0,2 сек. При этом расход емкости на один пуск очень мал и в нормальных условиях не превышает 2А/ч. Однако батарея должна иметь определенный запас емкости, так как для пусковых оборотов нужно высокое напряжение. Поэтому на тепловозах обычно устанавливают батареи ёмкостью 350÷550А/ч.

Предназначение АКБ(электровозы, электропоезда)

Совсем другое назначение аккумуляторной батареи на электровозах, электропоездах и поездах метрополитена. На подвижном составе метрополитена аккумуляторы используют как автономный источник постоянного тока для запитки цепей низкого напряжения при неработающем генераторе. Емкость таких батарей — 100÷120А/ч.

На не электрифицированных участках тяговые двигатели и все иные электрические аппараты поезда получают питание от аккумуляторной батареи, поэтому используют аккумуляторы большой емкости.

Для вагонов с кондиционированием воздуха мощность генератора 25—28Квт расходуется на освещение вагона, на работу холодильной установки или электроподогревателя, принудительной вентиляции, электрокипятильника и охладителя питьевой воды. В вагонах с кондиционированием воздуха, в вагонах-ресторанах, почтовых и других вагонах с большим потреблением энергии применяют в основном кислотные аккумуляторные батареи большой ёмкости с напряжением 50 или 110в.
Во время эксплуатации вагона его аккумуляторы находятся в сложных климатических условиях и в состоянии тряски и вибрации. Заряд и емкость батареи зависят от скорости движения состава, продолжительности времени стоянок и работы потребителей тока. На стоянке и при замедленном его движении электродвигатели СУ, осветительные и другие приборы потребляют электроэнергию от аккумулятора.

Технические условия, маркировка

Изготавливаются аккумуляторы по техническим условиям ИРФБ.563414.024 ТУ.В условном наименовании тепловозных АБ буквы и цифры означают: 32 и 48 — количество аккумуляторов в батарее; Т — область применения (тепловозы); Н — тип электродных пластин (намазные). Цифры после букв — номинальная емкость батарей при 10-часовом режиме разряда в амперчасах; У — климатическое исполнение; 2- категория размещения; ТМ — материал моноблока (термопласт); материал сепаратора — мипласт; Л — секция с общей приварной крышкой; 3 — залитая электролитом и полностью заряженная.

Например, запись обозначения АБ емкостью 450 Ач — 32ТИ-450 ТМЗ .

Батареи состоят из отдельных секций, которые состоят из четырех или трех аккумуляторов в эбонитовых моноблоках, или из 16 отдельных секций по 2 аккумулятора в каждой секции для батареи 32ТН-450А и из 24 секций для батарей 48ТН-450А.

Удельная энергия секции по массе составляет 27,2 Втч/кг, по объему — не менее 50,0 Втч/дм3 удельная материалоемкость — 21,33 кг/кВтч.
Батареи используют в эксплуаиации при номинальной плотности электролита 1,245±0,005 г/см3 при уровне 20÷25 мм над предохранительным щитком. Аккумуляторы в одной секции и секции между собой соединяются последовательно.
Моноблоки и крышки секций батарей изготовлены из специального термопласта, стойкого к воздействию масел, дизельного топлива и раствора серной кислоты.
Секция 2ТН-450ТМ состоит из моноблока, который разделён перегородкой на два аккумулятора, каждый из которых имеет собственную крышку, герметизация секций осуществляется резинобитумной мастикой.
Секция аккумуляторов 2ТН-450А состоит также из двух аккумуляторов. Герметизация секций осуществляется приваркой общей крышки по периметру и перегородке моноблока. Герметизирующая мастика в секциях 2ТН-450ТМ, а также сварной шов в секциях 2ТН-450А обеспечивают герметичность аккумуляторов при температурах от -50 до +60°С и при повышенном или пониженном давлении по сравнению с атмосферным на (16±1,3) кПа, (120±10ммрт. ст.).

Тепловозные аккумуляторы ремонтопригодны: серии ТМ в части замены секций, крышек, перемычек и отдельных блоков электродов; серии А — секций и перемычек.

Основными направлениями развития тепловозных АБ являются: замена мипласт-сепараторов на комбинированные, введение связующих добавок в активные массы, применение малосурьмяных коррозионно-стойких сплавов для отливки положительных токоотводов, совершенствование режимов эксплуатации, включая уравнительные заряды.
Реализация таких мероприятий позволит увеличить эксплуатационный срок службы в 1,5-2 раза, а число зарядно-разрядных циклов — до 400 и более. При этом за счет снижения скорости саморазряда в 2-3 раза значительно сократится частота доливок воды при использовании АБ на тепловозах.

В рамках проекта литий — железо-фосфатная АБ создана новая батарея, которая состоит из 11 элементов, каждый из которых в свою очередь снабжён печатной платой. Плата помогает определить его температуру. Контроль и диагностика осуществляются с помощью центральной системы управления батареей. Допустимое значение зарядного напряжения опытной батареи- 39-45В.Объембатареи 60л.

Читайте также:  Установка задней камеры с подсветкой

Батарея предназначена для временного энергоснабжения отдельных потребителей подвижного состава. Изначально эта батарея предназначеюалась для установки на существующем ПС, но только при его модернизации. Но в будущем её можно будет установить на новом ПС, где применяется напряжение бортовой сети, равное 110В.

Одним из существенных недостатков существующих способов заряда, которые реализуются в условиях работы тяговых аккумуляторов на подвижном составе, является отсутствие возможности во всем диапазоне наружных температур для всех климатических зон России создать необходимый закон изменения зарядного тока для сообщения аккумуляторным батареям номинальной емкости, исключая при этом достижение электролитом недопустимых температур в летний период работы подвижногосостава.
Эти сложности при эксплуатации необходимого классического зарядного тока у тяговых аккумуляторных батарей, работающих на подвижном составе, особенно на современных пассажирских вагонах с номинальной емкостью связаны с тем, что питаемые от аккумуляторов мощные электропотребители требуют жесткого соединения с зарядным устройством . При таком режиме работы аккумуляторов практически очень сложно осуществлять регулирование зарядного тока аккумуляторов в необходимых пределах из-за необходимого в этом случае еще более сложного закона регулирования зарядного напряжения, диапазон изменения которого задан узким допустимым диапазоном изменения этого же напряжения на электропотребителях.

Одна из проблем аккумуляторов для вагонов метрополитена – частая разрядка аккумуляторной батареи ниже допустимого уровня, следствие, снижение емкости или выход из строя. Решением может быть установка в ящик с аккумуляторными батареями устройства, которое позволяет контролировать ток разрядки и напряжение.

Инновационные аккумуляторные батареи для подвижного состава( новые аккумуляторные батареи TPPL) унифицированы под установку в аккумуляторные ящики без изменения конструкторской документации, обладают низким временем заряда – два часа до 80% от номинальной емкости, полностью интегрированы для работы со стабилизаторами зарядного напряжения и их модификациями.
Преимущества применения необслуживаемых аккумуляторных батарей на пассажирском транспорте: при использовании таких аккумуляторов отсутствует необходимость в доливе дистиллированной воды, в смене электролита и последующей утилизации отработанного электролита, в тренировочных циклах и в смазке неизолированных межэлементных соединителей. В необслуживаемых аккумуляторах электролит находится в загущенном состоянии и при этом отсутствует возможность вытекания электролита из аккумулятора, снижается риск возникновения внутренних коротких замыканий, вызванных осыпанием активной массы.
Завод ПАО «АИТ» обладает технической оснащённостью, которая позволяет разрабатывать и производить передовые аккумуляторы и системы автономного энергообеспечения, надежные щелочные аккумуляторы и аккумуляторные батареи. Одним из перспективных решений в области АБ пассажирского транспорта может стать применение литий-ионных аккумуляторов, потому что они обладают высоким коэффициентом полезного действия, безопасны, и имеют высокий ресурс циклирования и длительный срок службы.

Перспективные тренды на рынке аккумуляторного производства: появление инновационных графеновых аккумуляторов, которые будут в четыре раза мощнее и в два раза легче литий-ионных аккумуляторов;
разработка системы утилизации аккумуляторов для уменьшения негативного воздействия на окружающую среду; создание «Белой книги» в рамках аккумуляторного производства, которая будет включать вопросы научно-технического потенциала, экономические и целевые параметры аккумуляторов.

источник

Маневровые локомотивы

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея типа 32-ТН-450 предназначена для питания генератора тепловоза при запуске дизеля, а также цепей управления и освещения тепловоза при неработающем вспомогательном генераторе. Батарея состоит из последовательно соединенных между собой 32 аккумуляторов. Для удобства транспортировки и монтажа, а также защиты от механических повреждений отдельные аккумуляторы размещены в восьми деревянных секционных ящиках, по четыре аккумулятора в каждой секции. Внешняя и. внутренняя поверхности ящиков окрашены черным кислотостойким лаком.

Аккумуляторы ТН-450 имеют пластины намазного типа, представляющие собой отлитые из свинцово-сурьмянистого сплава решетки, в ячейках которых запрессована активная масса. Между пластинами установлены сеператоры, состоящие из ребристого минипласта со стекловойлоком. Аккумуляторы вмонтированы в эбонитовые баки, закрываемые эбонитовыми

крышками. В крышках имеются заливочные отверстия, закрываемые специальными пробками с вентиляционными отверстиями. Уплотнение пробки во время эксплуатации осуществляется за счет резиновой шайбы, надеваемой на каждую пробку. Промежутки между стенками эбонитовых баков и крышек залиты специальной кислотоупорной мастикой, которая пря температурах от — 30 до -+- 60° С обеспечивает герметичность уплотнения между крышкой и баком.

Аккумуляторы соединены в аккумуляторную батарею путем последовательного включения между собой. Контактные выводы аккумуляторов и секций соединены медными плоскими перемычками. Детали контактных выводов и соединительные перемычки освинцованы для предотвращения коррозии под действием кислоты.

Заряженная аккумуляторная батарея имеет напряжение при разомкнутой цепи 64-66 В. Емкость батареи в зависимости от режима разряда соответствует данным табл. 7.

Приведенные в табл. 7 величины емкостей гарантируются: для 6-часового режима разряда после трех тренировочных циклов, для 5-минутного режима разряда после четырех тренировочных циклов, 10-часового режима разряда после девяти тренировочных циклов и прерывистый разряд в количестве 15 толчков после шести циклов.

При температуре электролита, отличной от -+- 30° С, емкость на всех режимах практически уменьшается на 1 % на каждый градус снижения начальной или средней температуры электролита от +30° С. Среднесуточная потеря емкости (саморазряд) неработающей батареи при температуре + 20 ± ±5° С составляет при 15-суточном бездействии 0,75%, при 30-суточном бездействии — 0,5%.

Читайте также:  Установка планок с роликами на растяжку

Электролитом для батареи служит раствор, получаемый смешением аккумуляторной кислоты (ГОСТ 667-73) и дистиллированной воды (ГОСТ 6709-72). Потребное количество электролита для заливки одной новой батареи составляет около 225 л. Удельный вес электролита, приведенный к удельному весу при температуре + 30° С, в заряженных аккумуляторах на тепловозах, работающих в южной части страны (Средняя Азия, Закавказье), должен быть круглый год 1,240-1,250; на тепловозах, работающих в северной части страны, в летние месяцы 1,240-1,250, а в зимние месяцы его целесообразно повышать до 1,260-1,270.

Для приготовления электролита применяют стойкую против действия серной кислоты посуду: керамическую, эбонитовую, свинцовую, в которую заливают сначала воду, а затем при непрерывном помешивании кислоту. Порядок приготовления электролита, заливка новых аккумуляторов электролитом, зарядка тренировочными циклами и подготовка для установки на тепловоз строго определяются инструкцией завода-изготовителя.

На тепловозах батарея размещена в специальном аккумуляторном отсеке за кабиной машиниста (рис. 141). Батарея установлена в два ряда по четыре секции в каждом ряду. Секции, стягивающиеся продольными и поперечными балками, укреплены на съемных поддонах. Под секции подложены деревянные бруски 5.

На случай появления течи банок предусмотрен слив электролита из поддонов по трубам 7 и 5 и воронкам 9.

На тепловозе при работающем дизеле батарея работает в режиме постоянного подзаряда от вспомогательного генератора напряжением 75 ± ±3% В. Нормально после начала работы вспомогательного генератора ток подзаряда составляет 40-50 А, а затем по мере подзаряда батареи и возрастания напряжения на зажимах аккумуляторов постепенно уменьшается до 5 А, что является косвенным показателем заряженного состояния батареи.

Батарея в эксплуатации требует практически повседневного тщательного осмотра и не реже чем через каждые 3 дня. При этом внешним осмотром проверяют состояние батареи и устраняют мелкие дефекты.

При очередных* осмотрах проверяют:

а) уровень электролита во всех аккумуляторах, который должен быть не ниже 15 мм над щитком. В аккумулятор с недостаточным уровнем электролита доливают дистиллированную воду. Электролит в аккумулятор доливают только в том случае, если заведомо известно, что понижение уровня произошло вследствие расплескивания его;

б) удельный вес электролита во всех аккумуляторах, который при необходимости снижается додивкой дистиллированной воды. Аккумуляторы с пониженным удельным весом относительно остальных при первой возможности подзаряжают от постороннего источника до постоянства напряжения в течение 2 ч непосредственно на тепловозе. Если после подзаряда удельный вес электролита этих аккумуляторов не достигает необходимой величины, то их отправляют в ремонт;

в) температуру электролита во всех аккумуляторах (непосредственно после работы тепловоза), которая может отличаться не более чем на 5° С. Если повышенная температура в отдельных аккумуляторах наблюдается систематически, то такие аккумуляторы при первой возможности снимают

с тепловоза для осмотра ______ и ремонта;

г) напряжение на зажимах всех аккумуляторов, которое проверяют под током. Если напряжение на отдельных аккумуляторах будет значительно ниже, чем на остальных, и при этом удельный вес электролита также ниже, то производят их подзарядку от постороннего источника;

д) вентиляционные отверстия, которые при необходимости прочищают И промывают;

е) контактные зажимы, которые при наличии на них окислов, а также ослабления очищают чистой сухой салфеткой, смазывают вазелином, после чего подтягивают гайки;

ж) поверхность крышек, с которых вытирают пыль и капли кислоты.

Батарея требует ремонта в случае течи банок, короткого замыкания между разнополюсными пластинами и загрязнения электролита. Короткое замыкание возникает в результате повреждения сепарации или образования «мостиков» шлама между пластинами и распознается по понижению напряжения аккумулятора как при заряде, так и при разряде понижению удельного веса электролита, не устраняемому дополнительным подзарядом, а также по повышению температуры электролита.

Рнс. 141. Установка аккумуляторной батареи на тепловозе ТЭМ2:

1 — вентиляционный колпак; 2 — неподвижная поперечная балка; 3 -подвижная поперечная балка; 4 — секции аккумуляторов; 5 — деревянные бруски; 6 — поддон; 7, 8 — сливные трубы; 9 — воронка

Загрязнение электролита происходит от попадания посторонних предметов и примесей и внешне проявляется в понижении напряжения и емкости аккумуляторов, не устраняемых путем дополнительного подзаряда. Кроме того, если в эксплуатации в случае более или менее длительной разрядки батареи в зимнее время без подзарядки удельный вес электролита падает до 1,15-1,10, то возникает опасность замерзания электролита. Учитывая при этом значительное снижение емкости при низких температурах электролита, следует в зимнее время поддерживать батарею полностью заряженной.

Находящуюся в длительном бездействии батарею через каждые 15 суток подзаряжают током 40 А до постоянства удельного веса электролита и напряжения в течение 2 ч. В конце каждого подзаряда корректируют уровень и удельный вес электролита путем доливки дистиллированной воды.

По условиям работы на тепловозе батарея не подвергается глубоким разрядам, находясь все время в заряженном состоянии. Такие условия работы вредно отражаются на состоянии отрицательных пластин и постепенно приводят их к потере емкости вследствие усадки активной массы. Для предотвращения этого явления батарею тепловоза подвергают лечебным разрядам не реже одного раза в шесть месяцев. Порядок проведения лечебного разряда определяется инструкцией завода-изготовителя.

Аккумуляторная батарея 32-ТН-450 на тепловозах ТЭМ1 и ТЭМ2 при квалифицированном уходе и систематическом проведении лечебных разрядов работает устойчиво со средним сроком службы 3,5-4,5 года.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector