МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДВНЗ «КРИВОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Кафедра систем промислового електроспоживання та електричного транспорту
Методичні вказівки
до лабораторних робіт з дисципліни «Електрообладнання електрифікованих видів технологічного транспорту»
для студентів напряму підготовки 6.050702 «Електромеханіка»
спеціальності «Електричний транспорт»
Кривий Ріг
2012 р.
Укладачі: Гузов Е.С., канд. техн. наук, доцент
Омельченко О.В., асистент
Рецензент:
Відповідальний за випуск:
Розглянуто на засіданні Схвалено на засіданні вченої ради
кафедри систем промислового електротехнічного факультету.
електроспоживання та електричного
транспорту.
Протокол № Протокол №
від «» 201 р. від «» 201 р.
Лабораторная работа № 1.
Тема. Изучение тяговых аккумуляторных батарей рудничных электровозов.
Общие сведения.
В настоящее время на угольных и рудных шахтах применяют следующие типы электровозов: с автономным источником питания (аккумуляторные); с внешним источником питания (контактные и высокочастотные); комбинированные (контактно-кабельные и контактно-аккумуляторные).
Тяговые аккумуляторы, предназначенные для работы на рудничном электровозе, устанавливаются в батарейном ящике (рис. 1). Последний во время зарядки находится в зарядной камере на специальном зарядном столе, а по окончании зарядки помещается на шасси электровоза.
Каждый щелочной аккумулятор дает среднее напряжение 1,2 В, поэтому для получения необходимого напряжения аккумуляторы приходится соединять в батарею, причем между собой аккумуляторы обычно соединяются последовательно.
Рис. 1. Тяговая аккумуляторная батарея в батерейном ящике
Так как батарейные ящики рудничных электровозов изготовляются из стальных листов, то во избежание коротких замыканий аккумуляторных элементов на внутренние поверхности батарейного ящика (днища, боковые стенки, перегородки и крышки) наносится слой непроницаемого для жидкости, механически прочного, негорючего и щелочестойкого изоляционного покрытия (полиэтилена) толщиной не менее 3 мм. Перегородки, разделяющие батарейный ящик на отсеки, не должны пропускать электролит из одного отсека в другой.
Аккумуляторные электровозы ранних выпусков имели батарейные ящики со съемной крышкой специальной конструкции с пластинчатой защитой от взрыва. Практика показала, что пластинчатая защита в подземных условиях мало себя оправдывает. Зазоры между пластинками загрязняются и забиваются угольной пылью, вентиляция батареи нарушается и, таким образом, создаются условия, благоприятные для образования взрывчатой смеси под батарейной крышкой.
Аккумуляторная батарея, заключенная в батарейный ящик, относится к такому оборудованию, которое только в случаях неисправности может служить источником появления искр или опасного нагревания. К подобным устройствам следует предъявлять лишь требование повышенной надежности по сравнению с нормальным рудничным исполнением.
Повышенная надежность (РП) должна заключаться в особом механическом предохранении находящихся под напряжением частей от повреждения, а также от прикосновения и проникновения посторонних тел. Для хорошей вентиляции батарейного ящика с целью быстрого удаления образующихся во время работы батареи газов на современных электровозах пластинчатая защита заменена вентиляционными отверстиями. Отверстия в ящике расположены в шахматном порядке. При прохождении воздуха через вентиляционные отверстия угольная пыль оседает в коробке. Скопляющийся под крышкой батарейного ящика в надэлементном пространстве газ через отверстия выделяется наружу. Вентиляционные отверстия устраиваются также и в днище батарейного ящика, где они одновременно служат для слива электролита.
Батарейный ящик снабжен легкими крышками из тонких стальных листов. В случае необходимости (при заряде батареи) крышки легко снимаются или же откидываются на стороны батарейного ящика при помощи специального рычажного устройства (с двумя рукоятками). Для увеличения жесткости дна и для перекатывания по роликам перекатывающего устройства к дну батарейного ящика, с внешней его стороны, привариваются стальные полосы.
Для предохранения батарейного ящика от скатывания с электровоза во время движения на торцовых (поперечных) стенках ящика, с внешней стороны, крепится блокировочное устройство, состоящее из гнезда, в которое вставляется запорный стержень.
Монтаж аккумуляторов в батарейном ящике выполняют вплотную друг к другу, чтобы предупредить самопроизвольное ослабление контактов межэлементных соединений. Конструкция аккумуляторов позволяет собирать их в батареи с воздушными промежутками между аккумуляторными элементами около 10 мм без применения распорных деталей.
Как указывалось, аккумуляторные элементы батареи соединяются друг с другом при помощи специальных соединительных полос или перемычек, называемых межэлементными соединениями. Последние служат для соединения не только зажимов (выводов) противоположных полярностей соседних элементов, но и зажимов одинаковой полярности одного элемента.
Каждая схема соединения и расположения аккумуляторов в электровозной батарее должна удовлетворять следующим требованиям:
- расположение элементов в ящике должно обеспечивать их устойчивость при движении электровоза и минимальный бой сосудов при толчках и ударах; наиболее устойчивым будет такое расположение элемента, при котором его пластины окажутся перпендикулярными к направлению движения, т. е. к оси электровоза;
- число межэлементных соединений и расход на них металла должны быть минимальными;
- схема соединений должна быть простой во избежание ошибок при ее сборке;
- разность потенциалов между двумя любыми соседними элементами должна быть минимальной во избежание саморазряда и коротких замыканий (перекрытий) элементов.
Современные тяговые аккумуляторные батареи состоят в основном из двух секций по 40В максимальной емкостью около 600 Ah.
Утечки тока в тяговых аккумуляторных батареях.
Утечки, которые могут воспламенить взрывоопасную атмосферу или привести к пожароопасному нагреву, возникают в результате увлажнения щелочью поверхности аккумуляторов или повреждения изоляции аккумуляторных сосудов и батарейных ящиков.
Аккумуляторная батарея перед ее выпуском из зарядной камеры на линию должна иметь сопротивление изоляции 10 кОм при числе аккумуляторов до 120 шт., 15 кОм —от 120 до 200 шт. и 20 кОм — более 200 шт. В связи с этим должны быть организованы систематические измерения сопротивления изоляции батареи. Для тяговых двигателей и электроаппаратуры управления и защиты (контроллер, автомат) установлена норма 100 кОм, а для электропроводов и кабелей — 500 кОм.
Сопротивление изоляции
где R в – сопротивление вольтметра, которое должно быть возможно большим.
Измерение сопротивления изоляции необходимо производить после монтажа батареи и первого заряда и перед каждым выходом электровоза на линию.
Для повышения безопасности эксплуатации аккумуляторных электровозов применяют специальное реле утечки, непрерывно контролирующее состояние изоляции во время заряда батареи и дающее импульс на отключение при снижении сопротивления ниже допустимой величины.