Ремонт аккумуляторных батарей
Своевременным устранением неисправностей аккумуляторных батарей (АКБ) можно значительно продлить срок их службы.
Основные неисправности АКБ:
- коробление электродов
- сульфатация электродов
- ускоренный саморазряд
- нарушение контакта в полюсных выводах и перемычках
- трещины в моноблоках (банках) и крышках
- износ полюсных выводов
- отстающие аккумуляторы
Короткое замыкание в АКБ
Короткое замыкание внутри АКБ возникает между разноименными электродами из-за накопления на дне банки выпавшего активного вещества, образования на кромках отрицательных электродов свинцового мостика (губки) и в результате разрушения сепараторов. Эти явления возможны при длительном перезаряде батареи, заряде и разряде токами большой силы, загрязнении и замерзании электролита.
Внешние признаки короткого замыкания:
- очень малая величина э.д.с.
- быстрое повышение температуры при заряде
- медленное повышение напряжения при заряде и быстрое его падение при выключении зарядного тока
- понижение плотности электролита
Для устранения короткого замыкания АКБ разбирают, заменяют поврежденные сепараторы и электроды, удаляют осадок и губку с кромок электродов. После сборки АКБ заряжают с одной перезарядкой.
Коробление электродов
Коробятся электроды из-за большой силы зарядного и разрядного тока, повышенной температуры электролита, нарушения правил пуска двигателей стартером (частые и длительные его включения). Признаками коробления являются изменения внешней их формы и уменьшение емкости АКБ из-за сокращения количества активного вещества вследствие его выпадания. Покоробленные электроды при ремонте АКБ заменяют.
Ускоренный саморазряд АКБ
Саморазряд батареи, превышающий 1% в сутки, считается ускоренным. Он происходит в результате загрязнения поверхности АКБ и попадания примеси в электролит. Для уменьшения саморазряда необходимо содержать в чистоте поверхность батареи (загрязнения образуют между клеммами токопроводящий мостик), не допускать «прорастания» сепараторов. Если электролит загрязнен, то батарею нужно разрядить током 0,1 от ее емкости до напряжения 1,1-1,2 В на каждый аккумулятор. При этом посторонние металлы и окислы с электродов переходят в электролит. Затем вылить электролит, промыть батарею дистиллированной водой, залить свежий электролит прежней плотности и полностью зарядить.
Сульфатация электродов
Сульфатация (образование на поверхности активного вещества электродов кристаллов сульфата свинца) возникает при длительных и глубоких разрядах и ускоряется при снижении уровня электролита (оголение верхней части электродов), наличии в электролите органических примесей, повышении плотности и температуры электролита, наличии ускоренного саморазряда.
Признаки сульфатации электродов АКБ:
- уменьшение емкости батареи
- снижение плотности электролита
- быстрое повышение при заряде напряжения батареи и температуры
- преждевременное бурное газовыделение
- при запуске двигателя резкий спад напряжения вследствие малой емкости батареи
Существует несколько способов восстановления емкости засульфатированных АКБ:
- длительный заряд малыми токами
- заряд на дистиллированной воде
- разряды малыми токами
- кратковременный (1-2 ч) заряд батареи током, в 10-20 раз превышающим ток обычного заряда
- и др.
Если процесс сульфатации не слишком глубок, электроды аккумулятора можно восстановить, разрядив батарею током 0,05 от ее емкости до напряжения 1,7 В. После этого слить электролит, валить дистиллированную воду и заряжать током 0,03 от емкости. При достижении плотности электролита 1,09 г/см3 напряжение каждого аккумулятора должно быть 2,3-2,4 В. Если оно ниже, то заряд прекращают, часть электролита заменяют дистиллированной водой и после 2-часового перерыва продолжают заряд тем же током до достижения плотности 1,09 г/см3 и напряжения 2,3—2,4 В. После этого плотность доводят до нормальной и заряжают батарею током 0,1 от емкости.
Для восстановления электродов с глубокой, но незастарелой, сульфатацией из разряженных до 1,7 В сливают электролит и заливают в них дистиллированную воду. Через час аккумуляторы заряжают, установив зарядный ток с таким расчетом, чтобы напряжение на выводах 12-вольтовой батареи было 13,8 В. Когда плотность электролита повысится до 1,12 г/см3, устанавливают зарядный ток, соответствующий 0,2 от емкости батареи. Зарядку ведут до начала газовыделенил во всех аккумуляторах и прекращения увеличения плотности электролита. Затем АКБ включают на 1,5-2-часовую разрядку примерно таким же током. Разрядку и зарядку продолжает до тех пор, пока повышается плотность электролита.
Отстающие аккумуляторы
Если в АКБ хотя бы один аккумулятор разряжается раньше остальных, то работоспособность батареи будет определяться именно этим аккумулятором, который при дальнейшем разряде переплюсуется и будет заряжать обратным током остальные аккумуляторы, что приведет к значительному снижению напряжения АКБ. У отстающих аккумуляторов плотность электролита при заряде растет значительно медленнее, а температура быстрее, чем у остальных аккумуляторов. Батарея с такими аккумуляторами должна быть подвергнута 2-3-разовому контрольно-тренировочному циклу (заряд—разряд).
Трещины в моноблоках
Трещины в стенках и перегородках моноблока (банки) заделывают композицией на основе эпоксидной смолы или расплавленным хлорвинилом. Перед заделкой трещину обрабатывают по всему контуру. Снимают фаски под углом 45-60°на глубину, равную 2/3 толщины стенки. Поверхность вокруг трещины зачищают и обезжиривают ацетоном.
Приготовление электролита и зарядка АКБ
Таблица. Нормы расхода воды и кислоты для приготовления электролита, л
| Требуемая плотность | Количество компонентов при 25°С (при 15’С) | |
| электролита при 25*С, | для получения 1 л электролита | |
| г/См 3 | воды | кислоты |
| 1,21 | 0,849(9,836) | 0,211(0,204) |
| 1,23 | 0,829(0,814) | 0,231(0,227) |
| 1,24 | 0,819(0,808) | 0,242(0,237) |
| 1.26 | 0,800(0,789) | 0,263(0,258) |
| 1,28 | 0,781(0,768) | 0,285(0,280) |
| 1,40 | 0,650 | 0,423 |
Электролит готовят из аккумуляторной серной кислоты (плотность 1,83 г/см3) и дистиллированной воды. В пластмассовый, керамический, эбонитовый или свинцовый сосуд сначала наливают воду, затем при непрерывном перемешивании кислоту.
Аккумуляторы, собранные после ремонта из разряженных пластин (электродов), заливают электролитом плотностью 1,12 г/см3 после охлаждения до температуры 25°С. Залитую АКБ выдерживают в течение 2—4 ч.
В качестве источника тока для зарядки АКБ используют выпрямители типа ВСА или специальные зарядные агрегаты. Зарядку ведут током, равным 0,1 от емкости батареи. Напряжение на каждом аккумуляторе должно быть 2,7-3,0 В. Во время зарядки контролируют температуру электролита. Она не должна подниматься выше 45°С. Если температура окажется выше, уменьшают зарядный ток или прекращают зарядку на некоторое время. Заканчивают зарядку после того, как начнется обильное газовыделение, а плотность электролита стабилизируется и не будет меняться в течение 2 ч. После 30 мин выдержки проверяют плотность электролита. Если она не соответствует установленной для данной зоны эксплуатации, то доливают в аккумулятор дистиллированную воду (когда плотность выше нормы) или электролит плотностью 1,4 г/см3 (если плотность ниже нормы). После корректировки необходимо продолжить зарядку в течение 30 мин для перемешивания электролита.
Источник
Ремонт аккумуляторных батарей
Основной неисправностью аккумулятора является понижение его емкости вследствие накопления в его электролите карбонатов (углекислых солей), снижающих содержание в электролите щелочи. Наиболее интенсивное накапливание карбонатов происходит при повышенной температуре, плохом креплении пробок, недостатке в электролите едкого лития, загрязнении его вредными примесями, в результате повышенного саморазряда и коротких замыканий.
Аккумуляторные батареи на э. п. с. эксплуатируются в переменных температурных условиях, подвергаются воздействию пыли, грязи и влаги, тряске, вибрации и толчкам, что может приводить к сокращению срока их службы. При температуре выше 45°С активная масса пластин размягчается, ослабляется ее связь с решеткой, что может вызвать ее сползание. Кроме того, у аккумуляторов могут возникать: повышенные саморазряд и газовыделение, отдельные механические повреждения и снижение напряжения ниже допустимого.
Высокая температура электролита при эксплуатации аккумуляторов приводит,. кроме отмеченного выше, к безвозвратной потере емкости вследствие пассивации положительных электродов. Железная активная масса, практически почти нерастворимая в электролите при нормальных условиях эксплуатации, при высокой температуре растворяется и действует в электролите на положительный электрод, вызывая потерю емкости. Высокая температура электролита часто является следствием неправильно выбранного режима заряда батарей на локомотиве (вагоне), приводящего к систематическому перезаряду аккумуляторов.
Загрязнение электролита вредными примесями может происходить как в результате случайного попадания в отдельные аккумуляторы металлических предметов, так и при до ливке аккумуляторов недистиллированной водой.
Короткие замыкания в аккумуляторах возникают чаще всего из-за большого количества шлама, образующегося при вымывании активной массы из электродов. Чрезмерное вымывание активной массы, особенно из отрицательного (железного) электрода, может быть вызвано систематическим перезарядом аккумуляторов. Электролиз воды, происходящий при перезаряде, приводит к обильному выделению газов, которые увлекают с собой частички активной массы и выносят их из электродов в электролит. При высокой температуре электролита (50—60 °С) частички активной массы не полностью растворяются в электролите, а затем при охлаждении выделяются и оседают на электродах и сепараторах в виде тонкой металлической пленки. Металлизация сепараторов превращает их в проводники электрического тока и приводит к усиленному саморазряду и даже короткому замыканию аккумуляторов.
Повышенное газов ы дел е-н и е обычно является следствием загрязнения электролита. Кроме коротких замыканий, внутри аккумулятора могут возникать короткие замыкания в батарее чаще всего в тех случаях, когда сопротивление изоляции батареи становится ниже нормы или перетираются резиновые чехлы.
Механические повреждения, наиболее часто встречающиеся у щелочных аккумуляторов на э. п. с.,— это повреждения изоляционных резиновых чехлов и вентиляционных пробок. Практика показывает, что резиновые чехлы механически непрочны, их повреждения приводят к заземлению аккумулятора, утечке тока, коротким замыканиям. Перетирание чехлов наблюдается там, где аккумуляторы закреплены в ящике деревянными клиньями. При движении локомотива ящик вибрирует и крепление расшатывается. Неисправности пробок могут привести к скоплению в аккумуляторе газов и, как следствие, к выпучиванию стенок сосуда, а иногда и нарушению его целостности.
Снятие аккумуляторной батареи
с э. п. с. Перед снятием батареи э. п. с. приводят в нерабочее состояние, выключают рубильник батареи или выключатели распределительного щита и вынимают предохранители. Ящики очищают от пыли и грязи. К работе с аккумуляторами приступают спустя 5—8 мин после открытия крышки аккумуляторного ящика. Протирают верхнюю часть элементов и соединяющие их перемычки, отсоединяют перемычки и подводящие провода, освобождают аккумуляторы от элементов, крепящих их к ящику, и вынимают аккумуляторы из ящика.
Эти операции следует выполнять осторожно, чтобы не повредить резиновые чехлы.
Снятую аккумуляторную батарею ставят на специальную тележку и транспортируют в аккумуляторное отделение, а взамен нее устанавливают отремонтированную и заряженную батарею.
Разрядка и промывка аккумуляторных батарей. Поступившую в аккумуляторное отделение батарею разряжают. Разряд батареи осуществляют в специальном шкафу током, принятым для аккумуляторов данного типа, до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не снизится до 1 В. После разряда батарею отключают от зарядно-разрядной установки, разъединяют перемычки между аккумуляторами и передают в ремонтное отделение; с аккумуляторов НК-55 и НК-125 снимают резиновые чехлы и устанавливают аккумуляторы на контейнеры промывочной установки и методом прокручивания сливают электролит.
Промывают резиновые чехлы. На автоматической установке по заданной программе промывают корпус аккумулятора снаружи и внутри, протирают сухой ветошью или салфеткой и убеждаются в отсутствии течи. Аккумуляторы, имеющие пробои, вмятости более 2 мм и раздутые, бракуют. Деревянной лопаточкой, обмотанной ветошью и слегка смоченной в керосине, удаляют налет окислов на борнах и осматривают резьбу. При появлении соли вокруг борнов проверяют целостность изоляционных шайб.
Прочищают вентильные отверстия, промывают и осматривают пробки, перемычки аккумуляторных элементов, проверяют исправность резины. Перемычки, имеющие трещины или уменьшенную более 15% площадь контактной поверхности, заменяют; погнутые выправляют.
Аккумуляторные ящики при необходимости ремонтируют и окрашивают черным щелочестойким лаком БТ-783. При плохой пайке наконечников, обрыве жил проводов более 10% наконечники перепаивают и облуживают по всей длине. Целостность резиновых чехлов проверяют сжатым воздухом давлением 100 кПа (1 кгс/см 2 ) под слоем воды в течение 1 мин или водой под тем же давлением.
При ТР:3 аккумуляторы осматривают, сушат и устанавливают на контейнеры промывочной установки, где методом прокручивания сливают воду, залитую в элементы перед покраской. На аккумуляторы НК-55 и НК-125 надевают резиновые чехлы, а аккумуляторы КТ-120 и КТ-160 ставят в деревянные ящики, после чего их транспортируют к месту заливки электролита.
Электролит готовят заранее, чтобы к моменту заливки он успел отстояться до полного осветления и охладиться до температуры не выше 30 °С. Плотность электролита проверяют прибором (рис. 4.10), состоящим из резиновой груши 1, стеклянной трубки 2 с помещенным внутри ареометром 3 и резиновой трубки-наконечника 4.
Для проверки плотности электролита в аккумулятор опускают трубку-наконечник 4, сжимая предварительно резиновую грушу 1. При разжимании груши в стеклянную трубку 2 всасывается электролит в количестве, достаточном для того, чтобы в нем мог свободно плавать ареометр 3. По степени погружения его и определяют плотность электролита (по цифре шкалы ареометра на уровне его погружения).
Приготовление электролита. Свежий электролит приготавливают из едкого натра или калиево-литиевых готовых составных щелочей в твердом и жидком виде в соответствии с табл. 2.
Количество электролита, необходимое для заливки аккумуляторных батарей, определяют умножением числа, указывающего количество электролита, требующееся для заливки одного аккумулятора данного типа, на число аккумуляторов.
Рис. 4.10. Прибор для измерения плотности электролита
При эксплуатации электролит щелочных аккумуляторов постепенно загрязняется карбонатами, содержащими щелочи, и емкость аккумулятора снижается, поэтому при содержании карбонатов до 70 г/л электролит заменяют свежим частично, а при содержании карбонатов более 70% электролит заменяют полностью. Отработавший щелочной электролит подвергают очистке от карбонатов (регенерации).
Регенерация заключается в осаждении карбонатов гидратом окиси бария. Особенно необходима регенерация составного электролита, содержащего ценный едкий литий. Хорошо организованная регенерация позволяет сохранить 80—90% отработанного электролита. Процесс регенерации состоит из следующих операций: анализ старого (отработанного) электролита на содержание карбонатов титрованием его соляной кислотой; подсчет необходимого количества едкого бария для регенерации в зависимости от содержания карбонатов в электролите и общего количества электролита; приготовление раствора гидрата окиси бария; отстаивание регенерированного электролита.
Количество воды, л
Плотность, г/см 3
на 1 кг твердой щелочи
на 1 л жидкой щелочи при плотности 1,41 г/см 3
Рис. 4.11. Проверка уровня электролита уровнемером
Анализ отработанного электролита (определение содержания карбонатов), а также подсчет необходимого количества едкого бария для регенерации выполняют в химической лаборатории.
Гидрат окиси бария готовят в баке, куда заливают дистиллированную воду и засыпают рассчитанное количество гидрата. Затем раствор нагревают до температуры 80—90 °С при интенсивном перемешивании мешалкой с электрическим приводом. Приготовленный горячий раствор гидрата окиси бария вливают в электролит, подвергаемый регенерации, и тщательно перемешивают мешалкой. В осадке образуется углекислый барий. Полученному раствору дают отстояться в течение 10— 15 ч, после чего осветленную часть электролита сливают через кран и направляют для анализа в химическую лабораторию, где определяют содержание карбонатов (должно быть не более 10 г/л) и едкого лития.
При необходимости в электролит добавляют моногидрат лития. Затем проверяют плотность электролита и доводят ее до требуемого значения. После этого электролит готов для заливки аккумуляторов.
Заливка электролита и заряд аккумуляторной батареи. Электролит заливают в специальном, помещении с помощью крана с автоматическим прекращением заливки при достижении необходимого уровня. Плотность электролита должна быть несколько повышена с учетом того, что происходит его разбавление водой, оставшейся в порах пластин. Уровень электролита А проверяют уровнемером (рис. 4.11) через 2 ч после заливки, когда пластины аккумуляторов пропитаются электролитом. Для этого уровнемер 2 опускают в аккумулятор до упора в предохранительный щиток /, плотно закрывают пальцем отверстие в верхнем конце трубки и вынимают ее. Высота электролита А в трубке будет равна уровню электролита над щитком в аккумуляторе. При заливке аккумуляторов НК-55 и НК-125 следят, чтобы щелочь не попала на резиновые чехлы.
Аккумуляторы можно заряжать в нормальном или усиленном, режиме. Нормальный режим — заряд в течение 6 ч нормальным зарядным током, т. е. током, равным по значению 1/4 номинальной емкости аккумулятора. Усиленный режим — заряд в течение 12 ч нормальным током. Его применяют при вводе в действие или при подготовке к хранению батарей в заряженном состоянии, после смены электролита, глубоких разрядов (ниже допускаемых конечных напряжений), а также после разрядов слабыми токами, чередующихся с перерывами в течение 16 ч и более. Усиленный заряд в течение 10 ч нормальным током проводят через каждые 10 циклов, а при нерегулярной работе — один раз в месяц. Усиленный девятичасовой заряд применяют перед постановкой на шестимесячное хранение в заряженном состоянии, а ускоренный трехчасовой — — током, вдвое большим нормального.
Усиленные заряды увеличивают емкость аккумуляторов при комнатной температуре и уменьшают самозаряд. Однако частое применение усиленных зарядов при низких температурах снижает емкость аккумуляторов.
Никель-кадмиевые аккумуляторы можно заряжать более слабым, чем нормальный, током, соответственно увеличивая время заряда, однако снижать ток более чем наполовину не рекомендуется. Следует помнить, что заряды слабыми токами ухудшают работу щелочных аккумуляторов, а потому применять их надо в случаях крайней необходимости. Запрещается допускать повышение температуры электролита при заряде свыше 45°С для составных электролитов и выше 35 °С для электролита без добавки едкого лития. Если при заряде температура стала выше указанной, заряд необходимо прервать и дать аккумуляторам остыть. Во время заряда нельзя допускать выплескивания электролита, для чего часть электролита отбирают резиновой грушей. Заряженные аккумуляторы закрывают вентильными пробками сразу после заряда.
Ящики аккумуляторных батарей очищают от грязи и старой краски, промывают раствором соды и насухо протирают. Убеждаются в отсутствии в ящике трещин и проверяют надежность крепления его к кузову. Дефектные изоляционные прокладки заменяют. Трещины заваривают или устраняют постановкой накладок. Проверяют состояние вентиляционных устройств и плотность установки крышки.
Осматривают наконечники выводных проводов. Дефектные заменяют. Годные, но с незначительными царапинами, задирами и нарушенной полудой зачищают и облуживают по всей длине.
Ящик окрашивают внутри химически стойкими эмалями, а снаружи — асфальтовым лаком.
Отремонтированные и заряженные аккумуляторы устанавливают в ящики на электровозе (электропоезде).
Аккумуляторы предварительно протирают и надежно закрепляют в ящике. Выводные провода укладывают в резиновые трубки, а их концы уплотняют изоляционной или смоляной лен той. Отверстия ящика для выводных проводов уплотняют изоляционными втулками.
Монтаж аккумуляторов в батарею.
Его ведут по соответствующей схеме. После установки проверяют качество монтажа аккумуляторов, правильность постановки пробок, надежность крепления перемычек проводов; все токоведущие детали смазывают техническим вазелином. Измеряют сопротивление изоляции относительно корпуса; оно должно быть для батареи с напряжением 50 В не менее 25 кОм; с напряжением 110 В — не менее 50 кОм. Проверяют работоспособность батареи; устанавливают предохранители, включают рубильник и цепи дежурного освещения, наблюдая по приборам за работой батареи.
При необходимости регулируют зарядное устройство.
Заряд батарей. Залитые свежим электролитом аккумуляторы соединяют в батарею перемычками и устанавливают на зарядно-разрядную установку А1025.01, разработанную ПКБ ЦТ, которая имеет ручное и автоматическое управление на два поста и позволяет контролировать время заряда и разряда, напряжение аккумуляторов при разряде и температуру электролита в трех аккумуляторах каждого поста. На ней в заданных режимах проводят зарядно-разрядные циклы, и проверяют емкость батареи. Токи, время заряда и разряда указаны в табл. 3.
На первом тренировочном цикле после 12 ч заряда батарею разряжают по времени (5 ч), но до напряжения 1 В на худшем аккумуляторе. При резком отклонении напряжения одного или нескольких аккумуляторов от напряжения на остальных их заменяют заранее проверенными аккумуляторами большей емкости. Разряжают батарею на нагрузочный резистор.
На втором тренировочном цикле разряд ведут также до напряжения 1 В на худшем аккумуляторе. У исправного и правильно включенного аккумулятора напряжение при нормальном зарядном токе должно быть в начале заряда 1,4—1,45 В, в конце заряда — 1,75—1,85 В.
Источник