CC BY
2УДК 629.423.32
Осипов С.А.
студент
Уральский государственный университет путей сообщения (Екатеринбург, Россия)
АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ НА ЭЛЕКТРОВОЗАХ И ЭЛЕКТРОПОЕЗДАХ
Аннотация: в работе рассмотрено: применение, маркировка, состав, изготовление, направления и перспективы развития аккумуляторных батарей на электропоездах и электровозах.
Ключевые слова: электровозы, электропоезда, аккумуляторные батареи.
Элементы аккумуляторных батарей, используемых в электровозах и электропоездах, работают как источник питания для систем управления, осветительных и сигнальных устройств, когда генераторы не функционируют. Они также необходимы для запуска мотор-компрессоров, которые подают сжатый воздух для приведения в действие токоприемников и наполнения воздушного резервуара главного выключателя в случае нехватки воздуха в главных резервуарах электровоза.
Технические характеристики и маркировка
Аккумуляторы производят согласно техническим условиям ИРФБ.563414.024 ТУ.
В условной номенклатуре аккумуляторов для аккумуляторов цифры и буквы обозначают следующее: Первые цифры (26, 38, 40, 56, 84) указывают на количество последовательно расположенных аккумуляторов в батарее,
буквы обозначают тип электрохимической системы (НЖ, F - никель-железные, НК, К - никель-кадмиевые), режим разряда ^ - длительный), область применения (В - вагонная, Т - тяговая, Ц - для цельнометаллических
вагонов), конструктивные особенности (М - мипластовая, Н - намазная, П -панцирная),
Следующая группа цифр (250, 350...) отражает номинальную ёмкость аккумулятора в ампер-часах,
Буквы: Р - аккумуляторы в пластиковом контейнере, Н - высокий вариант, У - климатические условия (У - для умеренного климата),
Последняя цифра указывает на категорию размещения (2 - под навесом или в помещении с аналогичными условиями, но без солнечной радиации и осадков).
Например, для электровоза ВЛ-80К используется АБ 42НК-125, что означает 42 элемента в батарее, никель-кадмиевую систему и ёмкость 125 А/ч.
Типы аккумуляторных батарей
Существует два основных типа аккумуляторных батарей: кислотные и щелочные. Они имеют схожую конструкцию, но отличаются внутренним наполнением. Кислотные батареи состоят из двух электродов, помещенных в раствор серной кислоты (электролит). Щелочные батареи более распространены благодаря использованию недорогих материалов, таких как никель или железо, в составе раствора едкого калия.
Процесс производства аккумуляторов
1. Изготовление пластин. Пластины для свинцового аккумулятора изготавливаются из свинца, причем они имеют решетчатую структуру для увеличения поверхности, омываемой электролитом.
2. Сборка пластин в блоки. Это осуществляется с помощью контактных планок и шпилек. Каждый блок имеет два выводных борны.
3. Установка в резервуар. Блоки помещаются в металлический бак, который закрывается герметичной крышкой, а борны изолируются.
4. Заливка электролита. Для аккумуляторов используется раствор едкого калия с добавлением моногидрата лития, что удлиняет их срок службы. Плотность раствора поддерживается на уровне 1,19-1,21 г/см3 на протяжении всего заряда и разряда.
5. Изоляция. На каждый аккумулятор надевается защитный чехол.
6. Монтаж. Аккумуляторная батарея устанавливается в стальные ящики с дополнительной изоляцией.
Основные направления улучшения аккумуляторов:
1. Замену мипласт-сепараторов на комбинированные.
2. Введение модификаторов в активные массы.
3. Использование коррозионно-стойких сплавов для отливки.
4. Совершенствование режимов эксплуатации.
Эти инновации могут значительно продлить срок службы аккумуляторов и увеличить количество циклов заряда - разрядов.
Перспективы развития АБ
Инновационные аккумуляторные батареи для подвижного состава. TPPL (Thin Plate Pure Lead - тонкие пластины из первичного свинца) — это технология производства герметизированных свинцово-кислотных AGM (Absorbent Glass Mat - абсорбирующее стекловолокно). Электролит в батареях с данной технологией не жидкий, он абсорбирован стекловолоконными матами, которые заполняют пространство между пластинам. аккумуляторов, суть TTPL в том, что пластины изготавливаются из чистого свинца под особым давлением. В результате получается тонкопластинчатый чистый свинец. Основными преимуществами являются:
1. Созданы под установку в аккумуляторные ящики без изменения конструкторской документации.
2. Обладают низким временем заряда - два часа до 80% от номинальной емкости.
3. Полностью интегрированы для работы со стабилизаторами зарядного напряжения и их модификациями.
4. Пластины имеют толщину от трети до четверти стандартной толщины.
5. Такие аккумуляторы не требуют технического обслуживания и доливки электролита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Шапот М.Б. // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7, № 1. С. 42-46;
2. Бейбулатова С.И. Необслуживаемые аккумуляторы для железнодорожной автоматики и телемеханики, 2012;
3. В.С. Лаврус. Источники энергии, 1997;
4. Мартин Волш, TPPL Battery Technology: past & future, 2020;
5. Устройство и ремонт электровозов и электропоездов: учебник для нач. проф. образования / А.В. Грищенко,. В.В. Стрекопытов, И.А. Ролле, 2008
Osipov S.A.
Ural State University of Railway Engineering (Ekaterinburg, Russia)
RECHARGEABLE BATTERIES ON ELECTRIC LOCOMOTIVES AND ELECTRIC TRAINS
Abstract: the paper considers: application, labeling, composition, manufacture, directions and prospects for the development of batteries on electric trains and electric locomotives.
Keywords: electric locomotives, electric trains, rechargeable batteries.
