konspect

Присоединим к заряженному аккумулятору потребитель энергии сопротивление и рассмотрим химические процессы в аккумуляторе при его разряде. Разрядный ток направлен от положительной пластины через потребитель энергии к отрицательным пластинам, а затем через электролит от отрицательных пластин к положительной. В электролите положительные ионы перемещаются по направлению тока, а отрицательные против тока. В результате разряда в кислотном аккумуляторе происходят химические реакции, которые выражаются уравнением

РЬО2 + РЬ + 2Н 2S04 =PbSQ4 + PbSO4 + 2Н20.

Из уравнения видно, что в процессе разряда диоксид свинца РЬО2 на положительных пластинах и губчатый свинец РЬ па отрицательных пластинах превращаются в сернокислый свинец PbS04. Эти химические реакции идут с поглощением серной кислоты н выделением воды, в результате чего плотность электролита соответственно уменьшается с 1,22 1,28 до 1,1-1.15 Г/см*. Таким образом, изменение плотности электролита является одним из основных показателей степени разряда кислотного аккумулятора. При глубоком разряде сернокислый свинец превращается в твердую крупнокристаллическую соль, которая плохо восстанавливается в процессе заряда. Поэтому глубоко разряжать аккумуляторы запрещается.

Для заряда через аккумуляторы пропускают постоянный ток, направленный противоположно разрядному току. Для этого аккумулятор подключают к генератору Г или другому источнику постоянного тока. Положительный зажим генератора соединяют с блоком положительных пластин, а отрицательный зажим генератора - с блоком отрицательных пластин.

Зарядный ток I, направлен внутри электролита от положительных пластин к отрицательным. Поэтому к положительным пластинам подходят отрицательные ионы кислотного остатка S04, а к отрицательным пластинам положительные ионы водорода.

В процессе заряда сернокислый свинец PbSO4 превращается в диоксид свинца РЬО2 на положительных пластинах и в губчатый свинец РЬ на отрицательных пластинах. Одновременно увеличивается количество серной кислоты в растворе, что приводит к повышению плотности электролита. Плотность электролита повышается до тех пор, пока весь сульфат свинца не преобразуется в активные вещества, которые были в аккумуляторе перед разрядом. Поэтому плотность электролита в конце заряда равна плотности электролита в начале разряда. После восстановления активных масс на пластинах зарядный ток разлагает воду электролита на водород и кислород, которые, смешиваясь, образуют взрывоопасную смесь, называемую гремучим газом. Разложение воды электрическим током обнаруживается по ин-

тенсивному выделению пузырьков водорода и кислорода па поверхности электролита («кипению").

Вещества, израсходованные при разряде, восстанавливаются при заряде, причем при разряде аккумулятора во внешней цепи протекает электрический ток, и мы можем использовать электрическую энергию. При заряде аккумулятора электрическая энергия расходуется на восстановление активных веществ. Таким образом, при заряде аккумулятора электрическая энергия превращается в химическую, а при разряде, наоборот, химическая энергия превращается в электрическую. Химические реакции при заряде и разряде аккумулятора обратимы.

Щелочные аккумуляторы

Принцип действия. Щелочные аккумуляторы подразделяются на никель-железные и никель-кадмиевые.

В заряженном щелочном аккумуляторе активная масса положительных пластин состоит из гидроксида никеляNi(OH)3 а активная масса отрицательных пластин - из губчатого железа (никель-железные аккумуляторы) или из смеси губчатого кадмия и губчатого железа (никель-кадмиевые аккумуляторы). Электролит содержит 20% раствора едкого калия (реже – едкого натрия)

Для увеличения срока службы аккумулятора и электролит добавляют едкий литий LiOH.

При разряде аккумулятора гидроксид никеля положительных пластин взаимодействует с положительно и отрицательно заряженными частицами едкого калия КОН, которые образуются при его растворении в воде, и переходит в гидроксид никеля . Железо отрицательных пластин превращается в гидроксид железа. При этом химическая энергия превращается в электрическую и между электродами возникает электродвижущая сила. Электролит 2КОН в процессе реакций не расходуется, поэтому ПЛОТНОСТЬ его при работе щелочного аккумулятора почти не изменяется. При заряде аккумулятора происходит обратная реакция. Активная масса положитель-

ных ПЛАСТИН окисляется, гндроксид никеля (II) Ni(OII), превращается в гидроксид никеля,а активная масса отрицательных пластин восстанавливается с образованием железа.

Устройство. Полублоки 8 щелочного никель-железного аккумулятора типа ТНЖ-250 (рис.) состоят из десяти положительных пластин 9 и одиннадцати отрицательных пластин 10, соединенных шпильками 1 пли с помощью сварки. Сепараторами служат эбонитовые палочки 11. Металлический корпус 13 электрически соединен с полублоком отрицательных пластин и установлен в резиновый изолирующий чехол12. Полюсные выводы 2 с резьбовыми наконечниками 5, служащими для крепления межаккумулягорных перемычек, изолированы от крышки корпуса эбонитовыми шайбами 4 и имеют уплотняющие сальники 3. Электролит заливают через отверстие 6, закрываемое откидной пробкой 7 с клапаном для выхода газов.

Конструкция никель-кадмиевых аккумуляторов в основном такая же, как и никель-железных. Так, никель-кадмиевый аккумулятор производства Германии типа 9156.33/6.39 (рис.) состоит из положительных 3 и отрицательных 2 пластин, помещенных в стальной корпус 10. К корпусу приварена крышка 8, в которой для заливки электролита имеется горловина, закрываемая откидной пробкой 6. Пластины изолированы друг от друга пластмассовым микропористым сепаратором 11, а от корпуса пластмассовой изоляцией I. Каждая положительная пластина с помощью рамки 4 присоединена к держателю

пластин 9, который в свою очередь соединен с положительным выводом - борном 7.

Эксплуатация аккумуляторных батареи

Уход за аккумуляторными батареями. При выполнении ТО-1 перед отправлением в рейс проводник вагона проверяет по вольтметру на распределительном щите (переключатель вольтметра установлен в положение «Батарея») величину электродвижущем силы, а по сигнализации замыкания на корпус-состояние изоляции электрооборудования вагона. Затем включает потребители (электродвигатель вентилятора, сеть освещения вагона) и через 10 минут измеряет напряжение аккумуляторной батареи под нагрузкой. Если аккумуляторная батарея заряжена нормально и исправна, ее напряжение при включении нагрузки изменяется незначительно. Если она сильно разряжена или имеет неисправные аккумуляторы, то при включении нагрузки напряжение резко снизится.

Сильно разряженные аккумуляторные батареи перед отправлением в рейс необходимо зарядить, а неисправные аккумуляторы заменить. При

выявлении неисправных аккумуляторов в батарее работники электроцеха должны тщательно осмотреть каждый элемент, проверить уровень и плотность электролита, измерить величину напряжения, сопротивление изоляции батареи.. Плотность электролита проверяют ареометром.

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего предназначены аккумуляторные батареи? 2. Как устроены кислотные и щелочные аккумуляторы? 3.В чем состоит принцип действия кислотного и щелочного аккумуляторов?

Тема «Генераторы постоянного тока»

1.Назначение, устройство генераторов постоянного тока.

2.Устройство и принцип действия генератора типа 23/07.21

1.На вагонах без УКВ устанавливаются генераторы постоянного и переменного тока. Генератор расположен под вагоном, крепится к раме, приводится во вращение от колесной пары вагона при помощи привода. На стоянке поезда и при скорости менее 40 к/ч. все потребители вагона питаются от аккумуляторной батареи, при движении поезда потребители вагона работают от генератора.

Генератор состоит из статора (неподвижная часть), предназначен для создания магнитного потока, и якоря (подвижная часть), в котором происходит процесс преобразования механической энергии в электрическую. Статор состоит из остова и магнитных полюсов, на которых насажены катушки возбуждения. Якорь состоит из вала, сердечника, обмотки, уложенной в пазы сердечника и коллектора. Щетки установлены в щеткодержатели и служат для снятия тока с коллектора. Для того, чтобы полярность генератора оставалось неизменной, установлена поворотная траверса. При изменении направления вращения якоря генератора, траверса поворачивается вокруг неподвижной втулки, соединенной с подшипниковым щитом на 90 градусов под воздействием сил трения, возникающих при скольжении щеток по коллектору. Вентилятор служит для охлаждения генератора.

Принцип работы генератора основан на физическом законе электромагнитной индукции. Магнитный поток создается катушками возбуждения и замыкается по контуру. При вращении якоря в магнитном потоке в его обмотке наводится ЭДС, которая через щетки с коллектора подается к выходным клеммам генератора.

2.В системах электроснабжения применяются генераторы производства Германии типов 23/07.21 мощностью 4,9 кВт с редукторно-карданным приводом; типа PW-114 мощностью 4,55 кВт.

Генератор 23/07.21 состоит из неподвижного статора н вращающегося якоря. Стальной литой остов статора генератора имеет лапы для его крепления к боковой балке рамы тележки. Остов состоит из основной полюсной

части 14 и коллекторной коробки 13 с четырьмя проемами, предназначенными для осмотра и замены щеток. Эти проемы закрыты защитным кожухом 2 с запором для предотвращения попадания пыли и влаги внутрь генератора. К коллекторной коробке крепится подшипниковый щит 3, в котором установлен цилиндрический роликовый подшипник 6. Для смазки подшипника предусмотрена крышка 7. К полюсной части 14 крепится подшипниковый щит 16 с радиально-упорным шарикоподшипником 19 и лабиринтовой крышкой 17. Уплотнительные войлочные кольца 5 и 18 служат для предотвращения попадания смазки внутрь генератора. Траверса 12 генератора поворачивается на втулке 4, соединенной с подшипниковым щитом 3. Фланцевая втулка 20 предназначена для присоединения приводного вала генератора.

но