Аккумуляторные батареи - статьи | ООО "ЛокомотивСтройСервис" г. Самара

Аккумуляторные батареи: Обслуживание и неисправности - полезная информация

Аккумуляторные батареи, несмотря на простоту устройства, требуют к себе постоянного внимания. В эксплуатации железных дорог они применяются и на подвижном составе, и при обслуживании хозяйства электрификации. Правильный уход за данным оборудованием позволяет продлить эксплуатацию, казалось бы, отслужившей свой срок, батареи. Рассмотрим основные работы при содержании и эксплуатации аккумуляторных батарей в хозяйстве электрификацию Локомотивщики тоже, надеемся, смогут узнать для себя много нового и полезного из публикуемого материала.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Сопротивление изоляции аккумуляторной батареи проверяют вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 50 кОм. Поочередно измеряют напряжение между каждым полюсом и «землей» и между полюсами батареи при полностью снятой нагрузке. Сопротивление изоляции Rx вычисляют по формуле:

R_x=R_прU/(U₁+U₂)-1

где: R_пр – внутреннее сопротивление прибора, Ом;

U – напряжение на зажимах батареи, В

U₁ и U₂ – напряжения между «плюсом» и землей, между «минусом» и землей, В.

Сопротивление изоляции должно быть не менее 50 кОм для батареи 110 В и 100 кОм для батареи 220 В.

Срабатывание на сигнал и установка устройства контроля изоляции на шинах постоянного оперативного тока проверяются кратковременным подсоединением к каждому полюсу резистора в 20 кОм для батареи 110 В.

Также проверяют действие блокировки, не допускающей заряд батареи с напряжением более 2,3 В на элемент при отключении вентиляции. Полученные данные заносят в журнал аккумуляторной батареи.

ПРОВЕРКА ЕМКОСТИ ОТФОРМОВАННОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Перед контролем емкости батареи ее дозаряжают. Емкость отформованной аккумуляторной батареи проверяют после получения устойчивого (в течение 1 часа) напряжения элементов 2,6… 2,75 В и возникновения интенсивного выделения газов на всех пластинах.

Через 30 мин после окончания заряда проводят контрольный разряд трех- или десятичасовым током для кислотных и восьмичасовым током для щелочных батарей. Разряд ведется на нагрузочный резистор или на электропечи отопления здания тяговой подстанции. Корректировка разрядного тока аккумуляторной батареи осуществляется количеством электропечей.

Во время контрольного разряда ежечасно контролируют:

• Разрядный ток;
• Напряжение на зажимах батареи и каждого элемента;
• Плотность электролита в каждом элементе;
• Температуру электролита в контрольных элементах.

Разряд ведется, снижая напряжения на зажимах любого элемента до 1,8 В. Если хотя бы на одном элементе напряжение окажется ниже 1,8 В, разряд прекращают. Полученную в результате емкость как произведение разрядного тока на время разряда батареи (А•ч) приводят к температуре 20 ⁰С по формуле:

С₂₀= С_т /[1+0.008(t-20)]

где: t – средняя температура электролита при разряде, ⁰С;

С_т – емкость, полученная при разряде, А•ч;

0,008 – температурный коэффициент.

Емкость смонтированной новой аккумуляторной батареи, приведенная к температуре 25 0С, должна соответствовать заводским данным, а в конце срока службы быть не менее 70% первоначальной.

ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ КИСЛОТНОЙ БАТАРЕИ

Работоспособность батареи по падению напряжения при толчковых токах проверяют при разряде длительностью не более 5 с максимальным для подстанции рабочим током (например, включением одного, двух, трех выключателей МКП-110 одновременно, если такое предусмотрено уставками защит АПВ) при отключенном подзарядном агрегате и минимальной стабильной неотключаемой нагрузке. При этом напряжение на элементе не должно снижаться более чем на 0,4 В по сравнению с предыдущим (до толчка) режимом, так как это означает снижение фактической емкости более чем на 10% номинальной и вызывает необходимость принятия мер для ее восстановления.

Напряжение на элементе измеряют быстродействующими цифровыми вольтметрами или осциллографом, имеющим вход с постоянной составляющей. Вначале осциллограф градуируют от постоянного источника, чтобы определить положение луча в диапазоне 0,4 В. Затем корпус осциллографа изолируют от «земли» и вход подключают к контролируемому элементу. Полученные результаты замера тока и напряжения сопоставляют с результатами предыдущих измерений.

Контрольные замеры емкости щелочных аккумуляторов проводят через 100-150 циклов «заряд-разряд». Перед испытанием батареи необходимо провести 3 тренировочных цикла. На первом и втором заряд должен проходить при нормальном токе в течении 12 ч, а разряд 8 ч. Пред контрольным разрядом батарею заряжают нормальным током 6 ч. Контрольный разряд проводят до одного вольта на элементах батареи. Аккумуляторы, имеющие после восьмичасового разряда напряжение 1 В и ниже, заменяют.

ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОЛИТА

Плотность электролита заряженной батареи при температуре 20 ⁰С должна быть:

Для аккумуляторов типа СК – 1,205 ± 0,005 г/см³;

Для аккумуляторов типа СН – 1,24 ± 0,005 г/см³;

Для щелочных аккумуляторов, щелоч:

• Калиево-литиевая – 1,19… 1,21 г/см³;
• Калиевая – 1,26… 1,28 г/см³;
• Натриево-литиевая – 1,17… 1,19 г/см³.

Кислотный электролит приготавливают и аккумуляторную батарею приводят в рабочее состояние в соответствии с указаниями инструкции завода изготовителя и типовой инструкции по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей РД 34.50.502 – 91М., 1992 г. При приготовлении щелочного электролита и приведении аккумуляторной батареи в рабочее состояние следуют инструкциям завода-изготовителя.

Плотность электролита в конце контрольного разряда батареи должна быть не менее 1,45 г/см³ в элементах СК и 1,185 г/см³ в элементах СН. Температура электролита в конце заряда не превышает 40 0С для элементов СК и 35 ⁰С – для элементов СН. Температура щелочных электролитов не должна превышать 25 ⁰С, а для составных (литиевых, калиевых и др.) щелочных электролитов – 45 ⁰С.

ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕМЕНТАХ

Напряжение каждого элемента батареи проверяют нагрузочной вилкой или вольтметром класса точности 0,5 со шкалой 0… 3 В. Отстающих элементов не должно быть более 5% от их общего количества.

Напряжение отстающих элементов в конце разряда (3 или 10ч) не может отличаться более чем на 1… 1,5% от среднего на остальных элементах. В конце разряда напряжение не может быть меньше 1,8 В на элемент кислотной батареи и 1 В щелочной батареи.

ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОЛИТА

Электролит для заливки аккумуляторных батарей приготавливают и эксплуатируют в соответствии с требованиями на кислоту, щелочь и дистиллированную воду.

НЕИСПРАВНОСТИ БАТАРЕЙ СК И СН

При смене рабочей жидкости аккумулятор СН разряжают десятичасовым режимом до напряжения 1,8 В и выливают электролит, затем заливают его дистиллированной водой до верхней отметки и оставляют на 3… 4ч. После этого выливают воду, заливают электролит плотностью 1,2 + 0,005 г/см³, приведенной к температуре 20 0С, заряжают аккумулятор до достижения постоянных значений напряжения и плотностей рабочей жидкости в течение 2ч. После заряда корректируют плотность электролита до 1,240 + 0,005 г/см³.

Характерные неисправности аккумуляторов типа СК и СН приведены в таблице 1,2.

Таблица 1

ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ АККУМУЛЯТОРОВ ТИПА СК

Таблица 2

ХАРАКТЕРНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ АККУМУЛЯТОРОВ ТИПА СН

СУЛЬФАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

При сульфатации активная масса отрицательных электродов переходит в пескообразное состояние, а положительные электроды (особенно их поверхность) твердеют и покрываются кристаллическим налетом сернокислого свинца, закрывающим поры и препятствующим кислоте проникать в толщу электрода. Следствием сульфатации является потеря емкости аккумуляторов.

Неприятие своевременных мер для устранения данного явления влечет за собой окончательную порчу аккумулятора и выход его из строя. Основная причина сульфатации – неправильный (недостаточный или несвоевременный) заряд аккумуляторной батареи.

Сульфатация происходит вследствие:

• Недостаточного первоначального заряда при приведении аккумуляторной батареи в действие;
• Регулярных недозарядов;
• Оставления на продолжительное время аккумуляторной батареи в разряженном состоянии или в состоянии неполного заряда.

  Сульфатации способствуют также следующие упущения в уходе за аккумуляторной батареей:

• Чрезмерно глубокие разряды;
• Слишком незначительное использование емкости батареи;
• Неправильная доливка аккумуляторов (вместо воды доливают кислоту).

Устранение сульфатации сводится к тому, что пострадавшие аккумуляторы заряжают специальным режимом для ликвидации кристаллического сульфата внутри активной массы и подвергают глубоким разрядам для удаления налета свинцовой соли на поверхности электродов. Режим лечебных процессов проводят следующим образом. После нормального заряда «больную батарею» разряжают током десятичасового режима до напряжения 1,8 В на аккумулятор и оставляют без тока в спокойном состоянии на 10 – 12ч. Затем аккумуляторная батарея заряжается током длительного режима до газообразования и выключается на 15 мин. После этого батарею подвергают либо специальному перезаряду слабым током, равным 1/10 максимального зарядного, либо перезаряду в длительном режиме с перерывами.

При неглубокой сульфатации перезаряд делают слабым током. Он продолжается до наступления интенсивного газообразования на электродах обеих полярностей и достижения нормальной плотности электролита.

Перезаряд с перерывами применяют при сильной сульфатации, каждый раз после начала газообразования на положительных электродах. Перезаряд продолжается до тех пор, пока при последующем включении тока электроды обеих полярностей не начнут одновременно «кипеть».

При запущенных явлениях сульфатации рекомендуется проводить лечебные циклы перезарядов в разбавленном электролите. Для этого в него добавляют дистиллированную воду до плотности 1,03… 1,05 г/см³ и доводят обратно до нормальной плотности лишь после освобождения электродов от сульфата свинца. Эффективность лечебных циклов узнается по систематическому росту плотности электролита.

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Положительные и отрицательные электроды в аккумуляторе абсолютно изолированы друг от друга. Эта изоляция достигается в аккумуляторе сепарацией. Однако нередки случаи, когда между разноименными электродами, несмотря на наличие сепаратов, образуются токопроводящие соединения, т.е. происходит короткое замыкание (КЗ).

Основными причинами КЗ служат:

• Коробление положительных электродов;
• Износ и разрушение сепараторов;
• Образование «мостиков» за счет оторвавшихся от электродов частиц свинцовой сетки, которые образуют места отложения отпадающих от пластин свинцовых частиц;
• Замыкание нижних кромок электродов через шлам на дне бака;
• Попадание кусочков металла между электродами.

КЗ обнаруживается во всех случаях тем, что «больной» аккумулятор при зарядке отстает от других аккумуляторов – имеет низкое напряжение и меньшую плотность электролита, почти или совсем неизменяющуюся. Поэтому к концу заряда изменяют напряжение и плотность электролита у всех аккумуляторов в отдельности, а также наблюдают, равномерно и одновременно ли начинается газообразование во всей батарее.

Короткое замыкание влечет за собой саморазряд аккумуляторов, в результате которого может произойти глубокая сульфатация электродов и непосредственное разрушение их в месте образования КЗ. Поэтому всякое короткое замыкание между электродами аккумулятора должно быть немедленно устранено.

Для определения места КЗ нужно, в первую очередь, тщательно осмотреть «больной» аккумулятор, просвечивая его переносной лампой и просматривая сверху для выявления постороннего тела (тонких нитей свинца, свинцовых мостиков и т.п.). Проверяют положение электродов (не касаются ли они шлама) и выясняют: не служит ли причиной КЗ искривление электродов.

Для определения КЗ пользуются компасом в пластмассовом корпусе. Компас перемещают вдоль соединительных полос над ушками электродов сначала одной полярности аккумулятора, затем другой. Резкое изменение отклонения стрелки с двух сторон электрода указывает на КЗ между ним и электродом другой полярности. Если в аккумуляторе окажутся еще короткозамкнутые электроды, стрелка будет отклоняться около каждого из них.

КЗ устраняется при помощи тонкой эбонитовой пластины. Применение металлической пластины недопустимо. Если причиной КЗ служит коробление электродов, необходимо ввести в месте соприкосновения покоробленных электродов добавочную мипластовую прокладку.

Короблению и росту подвержены только положительные пластины. При значительном и прогрессирующем короблении все положительные электроды в аккумуляторе заменяют новыми.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЛИТА

К числу видимых признаков неудовлетворительного качества электролита относится его цвет:

• От светло-коричневого до темно-коричневого – указывает на присутствие органических веществ, которые во время эксплуатации быстро переходят в уксуснокислые соединения;
• Фиолетовый цвет электролита говорит о присутствии соединений марганца; при разряде батареи эта окраска исчезает.

  Главный источник вредных примесей в электролите во время эксплуатации – доливочная вода. Применение электролита с содержанием примесей выше допустимых норм влечет за собой:

• Значительный саморазряд в случае присутствия меди, железа, мышьяка, сурьмы и висмута;
• Увеличение внутреннего сопротивления при включениях марганца;
• Разрушение положительных электродов из-за уксусной и азотной кислот или их производных;
• Разрушение положительных и отрицательных электродов при действии соляной кислоты или соединений, содержащих хлор.

Для удаления железа аккумуляторы разряжают, загрязненный электролит выливают вместе со шлаком и промывают дистиллированной водой. После промывки батареи заполняют электролитом полностью 1,04… 1,06 г/см³ и заряжают до неизменных значений напряжения и плотности электролита. Затем раствор из аккумуляторов удаляют, заменяют свежим электролитом плотностью 1,2 г/см³ и аккумуляторы разряжают до 1,8 В. В конце разряда электролит проверяют на содержание железа. При благоприятном анализе аккумуляторы заряжают, при неблагоприятном – цикл повторяют.

Для устранения загрязнения марганцем батареи разряжают. Электролит заменяют свежим и аккумуляторы нормально заряжают.

Для удаления модели батареи заряжают. При этом медь переносится на отрицательные электроды, которые после заряда заменяют. Установка новых отрицательных электродов к старым положительным ведет к ускоренному выходу из строя последних. Поэтому такая замена целесообразна при наличии в запасе старых исправных отрицательных электродов. При большом загрязнении аккумуляторов медью целесообразно заменить все электроды и сепараторы.

Если в аккумуляторах отложение шлама достигло уровня, при котором расстояние до нижней кромки электродов в стеклянных банках сократилось до 10мм, а в непрозрачных до 20мм, его необходимо удалить вакуум-насосом или воздуходувом. При необходимости вырезки дефектного аккумулятора из работающей батареи его шунтируют сопротивлением 0,25… 1 Ом, рассчитанным на прохождение нормального тока нагрузки.

Разрезают вдоль соединительную полосу с одной стороны аккумулятора. В разрез вставляют полоску изолированного материала. Если устранение требует длительного времени, шунтирующий резистор заменяют медной перемычкой, рассчитанной на ток аварийного разряда.

При обнаружении в батарее аккумулятора с пониженной емкостью в отсутствии КЗ и сульфатации, следует с помощью кадмиевого электрода определить, элементы какой полярности имеют недостаточную емкость. Емкости электродов проверяют на аккумуляторе, разряженном до 1,8 В в конце контрольного разряда. В таком аккумуляторе потенциал положительных электродов по отношению к кадмиевому элементу должен быть примерно равным 1,96 В, а отрицательных – 1,16 В. Признаком недостаточности емкости положительных электродов служит понижение их потенциала менее 1,96 В, а отрицательных – повышение потенциала более 0,2 В.

Измерение проводят на аккумуляторе, включенном на нагрузку, вольтметром в большим внутренним сопротивлением (более 1000 Ом). Кадмиевый электрод (диаметром 5,,, 6мм и длиной 8… 10мм) за 0,5ч до начала измерения необходимо опустить в электролит полностью 1,18 г/см³. При перерывах в измерениях не допускается высыхание кадмиевого электрода. Новый кадмиевый электрод выдерживают в электролите в течение двух-трех суток.

Капитальный ремонт аккумулятора батареи СК включает следующие работы: замену электродов и баков, ремонт ушек электродов, а также ремонт или замену стеллажей. Капитальный ремонт аккумуляторов СН не проводят, их просто заменяют.

В.И. Сорофанов
г. Москва

Всю подробную информацию Вы можете узнать, позвонив на наши телефоны в городе Самара, или оформить предварительный заказ, заполнив форму обратной связи Оформить заказ