На Ml проверяют уровень электролита и доливают дистиллированную воду. При М2 проверяют уровень, плотность и э. д. с. каждого элемента и сопротивление батареи. Добавляют воду при понижении уровня. Уровень должен быть на 15 мм выше предохранительного щитка у кислотных и на 40— 50 мм у щелочных. Через один М2 прочищают вентиляционные отверстия в пробках элементов, проверяют крепление контактных зажимов и очищают их от окиси. Протирают наружную поверхность зажимов до сухого состояния чистой салфеткой (смоченной в 10-процентном щелочном растворе для кислотных батарей) или водой (для щелочных батарей), а резьбовые поверхности смазывают вазелином. Напряжение элемента измеряют нагрузочной вилкой типа Н8. Плотность электролита проверяют ареометром с грушей, при помощи которой электролит отсасывают из элемента. Уровень электролита измеряют уровнемерной трубкой, один конец которой вставляют в отверстие крышки и опускают до защитного щита, а другой зажимают пальцем. Вынутая трубка с зажатым концом покажет фактический уровень, уменьшенный на 3 мм.
При М3 налет окислов удаляют с разборкой зажимов, производят химический анализ электролита у неисправных элементов, но не меньше чем у 15% аккумуляторов, делают восстановительный заряд у кислотных батарей и при отклонениях в напряжении и плотности у щелочных батарей. Через 6—7 месяцев производят лечебно-тренировочный цикл у кислотных батарей.
Во время М4 и М5 батарею снимают с тепловоза и проводят лечебнотренировочный цикл. Элементы, имеющие признаки неисправности, при М5 разбирают, баки промывают и ремонтируют. При заводском ремонте устанавливают новую батарею.
Кислотные батареи. При эксплуатации аккумуляторных батарей возможны следующие неисправности:
- Короткое замыкание, появляющееся между положительными и отрицательными пластинами вследствие образования шлама между ними или повреждения сепаратора, вызывает саморазряд элемента (аккумулятора). Шлам является продуктом разрушения решетки и активной массы положительных пластин. Разрушение наступает вследствие систематических перезарядов батареи. Признаками короткого замыкания является понижение плотности электролита и напряжения, а также повышение температуры элемента.
- Загрязнение электролита посторонними примесями, попадающими в элемент вследствие применения кислоты и воды, несоответствующих техническим условиям, или частицами металла. При загрязнении электролита понижается напряжение и емкость элемента, которые не восстанавливаются зарядом.
- Течь баков, которая обнаруживается по понижению уровня электролита.
- Ненормальная сульфатация, вызываемая адсорбцией специфических веществ (отравителей), выделяемых сепараторами или попадающих извне с электролитом.
Разборка батареи и ремонт.
Батарею разбирают и ремонтируют в разряженном, освобожденном от электролита и очищенном снаружи от грязи и вазелина состоянии.
Рис. 197. Элемент аккумуляторной батареи 32ТН-450:
1 — бак; 2 —крышка; 3 и 4 — пластины; 5 — сепаратор из стекловойлока; 6 —сепаратор из мипоры; 7 — изолятор; 8 — перемычка; 9— пробка; 10— кольцо под пробку; 11 и 12— гайки; 13 и 14 — шайбы; 15 — кольцо; 16 мастика; 17 — резиновая рамка; 18— баретка; 19 — щиток
Прежде чем вынуть баки из ящиков, подогревают мастику, удаляют распорные доски (вкладыши), а баки при помощи приспособления вынимают из ящика. Перед выемкой блоков пластин у элемента (рис. 197) удаляют мастику 16 и резиновую рамку 17, закрывающие зазоры между крышкой и баком. Выемка блоков пластин из баков осуществляется при помощи захватов, укрепляемых за контакты бареток 18. При выемке блоков необходимо следить за тем, чтобы пластины не замкнулись накоротко. Мастику удаляют при помощи обогреваемых электрическим током стамесок или специальным мастико-удалителем.
Срок службы положительных пластин в обычных условиях короче, чем отрицательных. Пластины при ремонте заменяют комплектно, потому что частичная замена приводит к быстрому старению вновь поставленных пластин. Вынутый из элемента блок пластин осматривают. Годный блок, очищенный от шлама, помещают в банку с электролитом.
Изношенные и порванные сепараторы не в состоянии служить надежной защитой от коротких замыканий, а поэтому к работе не допускаются.
Баки, у которых предполагают течь, освобождают от пластин и проверяют на непроницаемость при помощи электрического тока (рис. 198). Бак 3, подвергаемый испытанию, наполняют слабым раствором серной кислоты и опускают в резервуар 4 с подкисленной водой, где уровень устанавливается такой же, как и в баке. Электрод 2 через гальванометр 1 соединяют с электрической сетью, а другой провод — со свинцовой обкладкой 5 резервуара. Если стрелка гальванометра не отклоняется, то бак исправен и может быть допущен к дальнейшей работе.
Рис. 198. Схема проверки герметичности баков аккумуляторной батареи:
1 — гальванометр; 2 —электрод; 3 — бак; 4— резервуар; 5 — свинцовая обкладка
Рис. 199. Приспособление для сборки блоков аккумуляторной батареи:
1 — направляющие; 2 — тележка; 3 — коробка; 4 — шаблон; 5 —прижим; 6 — поворотная опора; 7, 9 — гребенки; 8, 10 — планки; 11 — хомут
Сборка и пайка блоков пластин производятся в приспособлении типа ПР905 ПКБ ЦТ (рис. 199). Внутрь коробки 3, устанавливаемой в наклонном положении, сначала укладывают тонкую отрицательную пластину, затем — комплект сепараторов. Укладывают положительную пластину, комплект сепараторов, отрицательную пластину и т. д. Всего в коробку помещают 20 отрицательных и 19 положительных пластин. Коробку поворачивают в горизонтальное положение и всю стопку пластин и сепараторов обжимают винтовым прижимом 5.
На ушки пластин устанавливают гребенки 7 и 9, планки 8 и 10, которые скрепляют двумя хомутами 11. Положение борнов фиксируют шаблоном 4. В таком виде пластины и борны пропаивают горелкой с водородным пламенем или электрическим током. После пайки шаблон снимают, коробку вместе с планками и гребенками поворачивают в вертикальное положение, а под блок подкатывают тележку 2, передвигающуюся по направляющим 1. Блок выдвигают из коробки на тележку и удаляют из приспособления.
Водородное пламя дает температуру до 2 000° С и обладает восстановительной способностью. Пайка производится прутками из свинца, содержащего до 5% сурьмы. Допускается использование для припоя сплава, выплавленного из старых бареток, борнов и решеток пластин. Пайка электрическим током (постоянным или переменным) выполняется при напряжении 12 в при помощи угольного электрода. В качестве флюса используется стеарин. Если блок пластин с сепараторами после сборки не входит в бак, то его обжимают в специальных тисках.
Элементы собирают в следующем порядке. Вставляют блок в бак, закладывают предохранительный щиток, на заплечики борнов надевают резиновые кольца и закрывают элементы крышкой. Блок проверяют на отсутствие короткого замыкания. Для этого элемент присоединяют к источнику питания постоянного тока 12 в. При отсутствии коротких замыканий стрелка вольтметра должна отклоняться не более чем на 4 в. После проверки на борны надевают резиновые кольца, освинцованные шайбы и латунные гайки.
Зазоры между крышкой и стенками бака заполняют резиновой рамкой или асбестовым шнуром и мастикой марки БР-20, которую нагревают до температуры 160—180° С в шкафу типа 20-2893 ПКБ ЦТ. В этом шкафу помещается тигель емкостью 20 л с нагревательными элементами. Тигель может поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Шкаф снабжен вытяжной вентиляцией. Потребляемая мощность на нагрев 1,5 кет.
После сборки элемент проверяют на герметичность при помощи воздуха давлением 50—60 мм рт. ст. (рис. 200). Воздух из резервуара 1 через впускной 3 и трехходовой кран 4 подводят к закрытой пробке элемента 8, используя резиновую трубку 6 и специальный наконечник 7. Постоянство уровня ртути или падение его за полминуты не более чем на 2—3 мм служит признаком герметичности. Медленное опускание столба ртути (в течение 5—7 сек) указывает на утечку воздуха только под уплотнительными шайбами и свидетельствует об отсутствии повреждений бака и крышки.
Процессы заряда батареи. При прохождении от постороннего источника постоянного тока через водный раствор серной кислоты, насыщенной сульфатом свинца, между свинцовыми электродами ионы свинца в электролите окисляются на аноде, превращаясь при этом в двуокись свинца. На катоде они нейтрализуются и выделяются в виде металлического свинца. В результате этого процесса возникает электродвижущая сила как разность потенциалов на отдельных электродах. Двуокись свинца является активной массой положительного электрода (анода), свинец — отрицательного (катода).
Во время разряда электродвижущая сила аккумулятора постепенно снижается и достигает своего наименьшего значения при полном использовании той массы двуокиси свинца, к которой имеет доступ серная кислота. Таким образом, для процесса заряда и разряда
217
Рис. 200. Проверка герметичности собранного элемента аккумуляторной батареи:
1 — резервуар; 2— манометр; 3 — впускной кран; 4 — трехходовой кран; 5 — микроманометр; 6 — резиновая трубка; 7 — наконечник; 8 — элемент
Перед зарядом новой или отремонтированной батареи 32ТН-450 вольтметром проверяют правильность последовательного соединения всех элементов батареи и уровень электролита в каждом баке.
Первый заряд новой батареи ведут двухступенчатым режимом: первая ступень заряда током 40 а до достижения большинством элементов напряжения 2,4 в; вторая ступень ведется током 25 а. Заряжают до полного заряда, который характеризуется постоянством напряжения и плотности электролита у всех элементов батареи в течение 2 ч и обильным выделением пузырьков («кипение») газа на поверхности электролита.
Нормальная емкость новой или отремонтированной с заменой пластин батарей отдается в сеть после двух — пяти тренировочных циклов заряда- разряда. Поэтому после 1 ч отдыха выполняют цикл заряд-разряд. Тренировочный разряд производится 10-часовым режимом с силой тока 45 а до- напряжения 1,8 в на двух-трех наиболее слабых элементах. После первого разряда не позднее чем через 2 ч (во избежание сульфатации) делается второй заряд. Первая ступень этого заряда осуществляется током 65 а до напряжения 2,4 в на большинстве элементов. Вторая ступень заряда выполняется током 35 а. В конце второго заряда корректируют плотность батареи путем доливки в элементы дистиллированной воды или электролита удельного веса 1,3—1,32.
Второй и последующие разряды выполняются режимом, аналогичным первому разряду. Третий и последующий заряды ведутся аналогично второму заряду.
Восстановительный заряд выполняют по следующему режиму: заряд током 45 а — в течение 1—2 ч, то же током 20 а — 1 ч; покой 1—2 ч. Последние два режима повторяют 2—3 раза до тех пор, пока не появится бурное газовыделение.
Лечебно-тренировочный цикл проводится для поддержания батареи в нормальном состоянии током 35 а до постоянства напряжений и плотности электролита в течение двух последних часов заряда. Затем батарею разряжают и заряжают по ступеням, описанным выше, т. е. разряд током 45 а, а заряд током 65 а и 35 а — до постоянства напряжения и плотности электролита у всех элементов батареи. Плотность электролита (1,3—1,32) соответственно корректируют. Измерения напряжения и плотности электролита у каждого элемента как в процессе лечебно-тренировочных циклов, так и после их позволяют определить состояние и поведение каждого элемента.
Все операции заряда и разряда выполняют при температуре электролита не выше 45° С. Заряжают и разряжают аккумуляторные батареи при помощи установки А105.03, обеспечивающей полуавтоматическую работу при помощи реле и контакторов. В качестве зарядного преобразователя используется для кислотных батарей одноякорный зарядный преобразователь типа ЗП12/60, а для заряда щелочных батарей — двухмашинный агрегат А72-4ТП72. Разряд батарей производится на разрядные сопротивления. Батареи заряжают также с использованием автоматической выпрямительной установки типа 23РУ-75-150. Эта установка позволяет рекуперировать электроэнергию в сеть при разряде батареи.
По результатам записей силы тока и температуры электролита в процессе разряда определяют емкость батареи, которая получается как произведение силы разрядного тока на продолжительность разряда в часах до напряжения 1,8 в на двух-трех наиболее слабых элементах батареи.
Полученную емкость приводят к емкости при температуре 30° С
где С30 — емкость батареи при температуре 30° С, а-ч;
Сф — фактическая емкость, полученная при разряде;
Т — средняя температура электролита при разряде;
0,01 —температурный коэффициент емкости.
Батарею, установленную при большом периодическом ремонте на тепловоз, проверяют вольтметром в отключенном от сети состоянии, определяя сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 25 тыс. ом, а емкость — не менее 60% номинальной; при подъемочном ремонте — соответственно сопротивление 22 тыс. ом и емкость 65% номинальной.
Сопротивление подсчитывают по формуле
где Rб — сопротивление изоляции батареи, ом;
Rв — сопротивление вольтметра, ом;
U — напряжение на зажимах батареи, в;
U1 — напряжение между положительным полюсом и «землей», в;
U2 — напряжение между отрицательным полюсом и «землей», в.