Конструкция рудничных электровозных аккумуляторов.

Для батарей рудничных аккумуляторных электровозов применяют щелочные аккумуляторы.

У щелочных аккумуляторов в качестве электролита применяется 20%-ный раствор водной окиси калия (КОН) или натрия (NаОН). Сосуды 1 (рис.20.1) аккумуляторов и рамки пластин электродов 2 и 3 изготовляют из никелированной стали. Активной массой положительных пластин такого аккумулятора служит водная окись никеля Ni(ОН)₃ с примесью порошка металлического никеля или графита. Активная масса отрицательных пластин состоит из губчатого железа с добавлением окиси ртути (железо-никелевые аккумуляторы).

В щелочных аккумуляторах электролит не участвует в химических реакциях, а служит только в качестве проводника тока. Активная масса в них не растворяется и не переносится с пластины на пластину в процессе заряда-разряда и не испытывает резких объемных изменений.

Все отрицательные и положительные пластины соединяют друг с другом при помощи никелированных пластин 4 с зажимами 5 и от каждого блока пластин делают общий вывод. Разноименные пластины изолируют друг от друга вертикальными сепараторами 6.

Химические преобразования, происходящие в железо-никелевом аккумуляторе, можно представить в следующем виде:

заряд →

2 Ni(ОН)₂ + Fе(ОН)₂ + NаОН ↔ 2 Ni(ОН)₃ + Fе + NаОН

← разряд

У заряженных железо-никелевых аккумуляторов начальное напряжение равно примерно 1,45 В. При включении их на нагрузку вначале напряжение быстро понижается до 1,3 ÷ 1,25, далее постепенно до 1 в, а затем резко падает почти до нуля. Среднее разрядное напряжение для железо-никелевых аккумуляторов 1,25 ÷ 1,3 В. При заряде вначале напряжение быстро возрастает до 1,65 ÷ 1,67 В, затем несколько снижается (до 1,6 ÷ 1,62 В), после чего постепенно увеличивается до 1,82 В. Среднее зарядное напряжение у щелочных аккумуляторов можно принимать 1,7 В.

Чтобы получить достаточное для питания тяговых электродвигателей напряжение, аккумуляторы соединяют последовательно и объединяют в батареи.

Главной характеристикой аккумулятора является его емкость в ампер-часах. Количество электричества, необходимое для заряда аккумулятора, называют зарядной емкостью, а количество электричества, которое можно получить при разряде аккумулятора, называют разрядной емкостью. Зарядная емкость всегда больше разрядной на величину потерь в аккумуляторе. Емкость аккумулятора зависит как от его конструкции, так и от количества, температуры и плотности электролита, а также режима процессов заряда и разряда. Самая выгодная плотность электролита щелочных аккумуляторов – 1,18 ÷ 1,20. Емкость щелочных аккумуляторов мало зависит от изменений температуры. Максимально допустимая температура электролита 43⁰С. С увеличением разрядного тока полезная емкость аккумуляторов падает.

Важной характеристикой аккумуляторов является коэффициент отдачи, который характеризует электрические потери в аккумуляторе. Отдача снижается также из-за саморазряда аккумуляторов. Различают ампер-часовой и ватт-часовой коэффициенты отдачи. Коэффициенты отдачи определяют по формулам:

ампер-часовой

,

ватт-часовой

,

где: - средний разрядный ток, А;

- среднее разрядное напряжение, В;

- время разряда, ч;

- средний зарядный ток, А;

- среднее зарядное напряжение, В;

- время заряда, ч.

Коэффициенты отдачи щелочных аккумуляторов = 0,65 и = 0,5.

Достоинства щелочных аккумуляторов: большая емкость и механическая прочность; большой срок службы; малая чувствительность к недозарядам, перезарядам, случайным коротким замыканиям; небольшой расход электролита. Недостатки щелочных аккумуляторов: малая отдача и низкое напряжение.

Электролит щелочных аккумуляторов должен составляться из химически чистого едкого натра и дистиллированной воды. Щелочь разводится в эбонитовых, стальных или резиновых ящиках, при этом вначале сосуд заливают водой, а затем осторожно при непрерывном перемешивании засыпают щелочь. Для определения плотности электролита применяют ареометр, температуру измеряют термометром. После охлаждения электролит заливают в аккумуляторы, а затем их направляют для заряда. Для сохранения аккумуляторных батарей необходимо строго соблюдать требования инструкций в отношении способа заряда, его продолжительности, величины зарядного тока и других параметров, обеспечивающих хороший надзор и уход за аккумуляторами. Не допускаются заряды и разряды токами малой величины, а также превышение зарядного тока и глубокие разряды, что может привести к потере емкости батареи и разрушению пластин. Уменьшает емкость батарей также длительное хранение. Щелочные аккумуляторы сохраняют полузаряженными или совершенно разряженными, не удаляя электролит. Во избежание действия воздуха электролит заливают сверху слоем вазелинового масла, сосуды плотно закрывают резиновыми пробками. Крышки и другие части элементов должны быть смазаны вазелином или окрашены.