Объем и нормы испытания аккумуляторных батарей реферат

Обновлено: 05.07.2024

Аккумуляторы являются гальваническими элементами, в которых электроды изготовлены из таких материалов, что они восстанавливают свои первоначальные свойства при пропускании тока (зарядке) в обратном направлении по сравнению с током при разрядке. Количество электричества, которое может быть получено от аккумулятора при данных условиях работы (температуре, разрядном токе, начальном напряжении), называется емкостью, аккумулятора. Емкость аккумулятора выражается в кулонах.

Аккумуляторы характеризуются к. п. д., емкостью и э. д. с. Коэффициентом полезного действия аккумулятора называют число, показывающее, какую часть энергии, затраченной на его зарядку, он отдает при разрядке:

Емкостью аккумулятора называют максимальное количество электричества, которое может пройти по цепи за все время разрядки полностью заряженного аккумулятора. За единицу емкости аккумулятора обычно принимают ампер-час: 1 А-ч=3600 Кл.

2. Технические данные

Технические данные аккумуляторов и их электрические характеристики указаны в табл. 1.

Падение напряжения в межэлементных соединениях должно составлять не более 2%. Допускается кратковременная нагрузка на аккумулятор током, численно равным номинальной емкости, при этом минимальное напряжение не должно быть ниже 0,5 В.

Максимальные размеры и масса аккумуляторов должны соответствовать величинам, указанным в табл. 2.

Таблица 2 - Размеры максимальные, мм

3. Устройство и работа аккумулятора и батареи

Бак аккумулятора выполнен из металла с электроизоляционным щелочестойким покрытием (АБ типа ТНЖШ) или из капроновой (АБ типа ТНЖУ-280П) и полиамидной (тип ТНЖК-450П) смолы.

В баке аккумулятора помещены:

- прокладка изоляционная винипластовая каландрированная 0,4.

Положительные электроды состоят из ламелей. Электроды в блоке соединяются междусобой двумя способами, а именно - путем сварки или болтового соединения. При сварной конструкции применяется мост, к которому привариваются контактные планки электродов и борны. При сболченной конструкции электроды через контактные планки соединяется между собой с помощью шпильки, промежуточных колец и стягивающих гаек.

Отрицательные электроды изготовляются в двух вариантах - ламель ном и безламельном.

Отрицательный электрод безламельной конструкции аккумуляторов типа ТНЖК может быть изготовлен из магнетита методом намазки на стальную решетку или из высоковосстановленной активной массы методом вальцевания на стальную сетку. К сетке или к решетке приваривается контактная планка.

Активная масса положительного электрода состоит из гидрата закиси никеля, графита и активирующих добавок. Активная масса отрицательного электрода состоит из магнетита или восстановленного концентрата руды.

От каждого блока через отверстие в крышке выведены борны (по 2 борна от каждого блока электродов), которые уплотняются резиновыми кольцами, втулкой и прижимной гайкой.

Сепаратор в аккумуляторе используется для изоляции положительных электродов от отрицательных и создания межэлектродных зазоров между ними, В качестве сепаратора применяются;

- пленка из гофрированного перфорированного винипласта.

Для изоляции блоков положительных и отрицательных электродов от металлического бак аккумулятора применяется изоляционная прокладка винипластовая каландрированная 0,4, которая вставляется в бак аккумулятора по его периметру.

Пространство, заключенное между нижней частью блока электродов и дном бака, называется шламовым. Оно предназначено для отстаивания вымывающихся активных масс.

Во избежание короткого внутреннего замыкания между электродами не допускается накопление значительного количества активных масс в осадке. Объем в аккумуляторе меду блоком электродов и крышкой называется газовым пространством.

Аккумуляторы, кроме ТНЖ, изготавливаются исполнения У категории 5, но предназначены для работы при температуре ОС от -20 до 45С. Оптимальная температура электролита в аккумуляторах от 15 до 45С. Допустимая влажность воздуха 98%. Нагрев электролита при заряде свыше 45С приводит к потере емкости аккумулятором и к сокращению срока службы. Во избежание выхода из строя сепаратора запрещается для промывки аккумуляторов с целью удаления карбонатов применение воды с I выше 6ОС.

Батареи, емкость которых при эксплуатации составляет не менее 80% номинальной, допускаются к дальнейшей эксплуатации. Вышедшие из строя аккумуляторы подлежат списанию в установленном порядке.

Сопротивление изоляции одного аккумулятора должно быть не менее; в металлическом баке с покрытием НЭП - 1,5 МОм; в пластмассовом баке —10 МОм.

Аккумуляторы в батарею соединяются между собой перемычками.

4. Электролит

Аккумуляторы, предназначенные для эксплуатации при температуре окружающей среды от 5 до 40С, должны быть залиты составным электролитом - раствором едкого натра плотностью 1,23-1,25 г/см с добавкой 20 г/л моногидрата гидроокиси лития (LiОН*Н2О). Для аккумуляторов, предназначенных для эксплуатации при температуре окружающей среды от -15 до ЗО С, в качестве электролита следует применить раствор едкого кали плотностью 1,19-1,21 г/см с добавкой 20 г/л моногидрата гидроокиси лития.

Для приготовления электролита следует применять: - едкий натр марки ТХ-1 или марки РХ-2 и моногидрат гидроокиси лития, поставляемые отдельно - едкое кали марки А (твердый) или марки В (жидкий) для аккумуляторной промышленности и моногидрат гидроокиси лития;

Щелочи могут поставляться в твердом (гранулированном) виде или в виде концентрированного раствора плотностью 1,41 г/см .

Твердые щелочи должны храниться в герметично закрытых сосудах. Воспрещается применять щелочь с содержанием алюминия выше 0,05%.

Для приготовления электролита следует применять дистиллированную воду или конденсат.

Электролит следует готовить в железных баках с плотно закрывающимися крышками и двумя кранами: один на высоте не менее 100 мм от дна, другой -для удаления скопившегося осадка, расположенного в дне. Не допускается пользоваться оцинкованной луженой, алюминиевой, медной, свинцовой и керамической посудой, а также посудой, в которой готовится электролит для свинцовых аккумуляторов.

Для приготовления электролита из твердой щелочи требуется 1300 г едкого натра (МаОН) и 100 г моногидрата гидроокиси лития (ЬЮН*Н₂ О) на 5 л воды или 1 кг едкого кали (КОН) и 60 г моногидрата гидроокиси лития на 3 л воды. Необходимое количество воды налить в бак, затем небольшими кусками насыпать твердый едкий натр или едкое кали, перемешать железным веслом для ускорения растворения. Затем к полученному раствору добавить моногидрат гидроокиси лития.

При применении жидкой щелочи разбавить ее водой до требуемой плотности с добавлением моногидрата гидроокиси лития из расчета 20 г на 1 л раствора. Приготовленный электролит должен остыть до температуры ЗО С, после чего следует окончательно откорректировать его до необходимой плотности путем добавления в него (при перемешивании) воды или щелочи. Для проверки плотности электролита применять аккумуляторный денсиметр с пипеткой. Затем электролит должен отстояться до полного осветления (обычно 3-6 ч), после чего осветлившуюся часть используют для заливки аккумуляторов. Для исключения поглощения углекислоты из воздуха исходные щелочи, а также электролит (при приготовлении его и хранении) необходимо содержать в плотно закрытых сосудах.

При наличии едкого лития в электролите улучшается заряжаемость положительного электрода, стабилизируется емкость и срок службы аккумуляторов при температурах электролита, близких к 45С.

5. Приведение аккумуляторов в рабочее состояние и монтаж батареи

Перед приведением аккумуляторов в рабочее состояние внешним осмотром необходимо проверить целостность изоляционного покрытия, поддона, крышек, чехлов, пробок клапанов, пластмассовых баков, сварных швов, отсутствие вмятин, сколов, исправность борнов.

Соединенные перемычками аккумуляторы залить электролитом и выдержать не менее 2 ч для пропитки электродов. Затем измерить уровень электролита и довести его до пределов, указанных в табл. 3. Аккумуляторы ТНЖ без резиновых чехлов ставить только на деревянные стеллажи, покрытые изоляционным материалом.

Тип аккумулятора	Уровень электролита, мм
минимальный	максимальный
Аккумуляторы с высокой горловиной	15	50
Аккумуляторы с низкой горловиной	15	30

Категорически запрещается устанавливать на заряд аккумуляторы с уровнем электролита ниже верхних кромок электродов на 15 мм.

Уровень электролита определяется с помощью стеклянной трубки диаметром 5-6мм с метками. Трубку опустить в аккумулятор до упора. Зажимая пальцем верхний конец трубки, вынуть ее. При этом высота электролита в трубке будет соответствовать уровню электролита.

Отобранные для монтажа в батарею аккумуляторы необходимо отмыть от щелочи и произвести проверку полярности аккумуляторов.

Аккумуляторы установить на стеллажах согласно схемам, закрепить их, и произвести электрический монтаж батареи. В неотформированный аккумулятор (без электролита) залить электролит.

После монтажа батареи на стеллажах необходимо определить суммарное сопротивление изоляции аккумуляторов и изоляционного покрытия с помощью прибора контроля изоляции или по формуле Фриша с помощью вольтметра:

R_Х - сопротивление изоляции батареи, Ом;

R_в - внутреннее сопротивление вольтметра (сопротивление вольтметра со шкалой на 150 В должно быть не менее 20000 Ом или 300 В - не менее 40000Ом);

U - напряжение на зажимах батареи. В;

U₁ - напряжение между положительным выводом и стеллажом, В;

U₂ - напряжение между отрицательным выводом и стеллажом, В.

Сопротивление изоляции батарей должно быть:

- при числе аккумуляторов до 120 шт. - 10 кОм;

- при числе аккумуляторов от 120 до 200 шт. - 15 кОм;

Если сопротивление изоляции ниже указанного, следует найти и устранить причины снижения сопротивления изоляции.

Аккумуляторы с электроизоляционным покрытием, имеющие сопротивление изоляции ниже 1,5 МОм, заменить.

Аккумуляторы в пластмассовом баке, имеющие сопротивление изоляции ниже 10 Мом, заменить.

У аккумуляторов с изоляцией резиновым чехлом проверить чехлы и при наличии дефектных заменить.

6. Эксплуатация батарей

Объем работ, периодичность и технические критерии при профилактическом контроле аккумуляторных батарей, работающих в режиме постоянного подзаряда, приведены в табл. 4.

№ п/п	Наименование работ	Периодичность
1.	Проверка общего напряжения батареи на разрядном устройстве 1	1 раз в месяц
2.	Измерение сопротивления изоляции	1 раз в год
3.	При наличии загрязнения поверхности аккумуляторов необходимо отмыть или очистить от загрязнения	Постоянно
4.	Проверка уровня электролита	1 раз в месяц
5.	Проверка плотности электролита	1 раз в месяц
6.	Проверка состояния контактов, устранение обнаруженных неисправностей	1 раз в месяц
7.	Проверка температуры электролита в 3-5 средних аккумуляторах	1 раз в месяц
8.	Проверка фактической емкости батареи по среднеразрядному току 2	1 раз в год

1 — если при разряде током 5-ти часового режима напряжение батареи ниже 0,7В в среднем на аккумулятор, то батарее необходимо сообщить усиленный заряд.

2 - фактическая емкость определяется:

где С - емкость, Ач;

Iср - среднеразрядный ток (это среднеарифметическое число, полученное при делении суммы измеренных значений тока в течение каждого часа на количество измерений);

t - время разряда, ч.

Например: при разряде током 5-часового режима батареи ТНЖШ-500:

Время измерения	Ток, А	Напряжение батареи, В
10 мин	95	134
1ч	92	127
2ч	90	119
3ч	90	114
4ч	90	110
4 ч 20 мин (4,33 часа)	87	96

I ср= (95 + 92 + 90 + 90 + 90 + 87) / 6 = 90, 7

Для заряда батареи следует применять источник постоянного или выпрямленного тока, напряжение которого должно быть не ниже 2,0*п В (п -количество аккумуляторов, последовательно включенных в цепь заряда).

Перед включением на заряд аккумуляторов необходимо проверить:

- ЭДС каждого аккумулятора (если ЭДС равна 0, то аккумулятор имеет внутреннее короткое замыкание; правильность обозначенной полярности; правильность собранной электрической схемы.

При заряде напряжение на каждом аккумуляторе постепенно повышается от 1,4 В в начале заряда до 1,7-1,98 В в конце заряда. Если напряжение на аккумуляторе не повышается в процессе заряда, а температура электролита в нем достигает высоких значений, то это указывает на наличие в нем местных коротких замыканий. Такой аккумулятор необходимо изъять и произвести устранение короткого замыкания в соответствии с табл. 4.

Категорически запрещается проводить заряд аккумуляторов при температуре электролита выше 45С.

Количество карбонатов в электролите аккумулятора не должно превышать 70 г/л. Если количество карбонатов в электролите достигает 70 г/л, то необходимо произвести промывку аккумуляторов с целью удаления карбонатов и электролит заменить новым.

В процессе работы аккумулятора с положительных и отрицательных электродов вымывается активная масса, которая оседает на дно аккумулятора и на сепараторы, что может служить причиной местных коротких замыканий. Для предотвращения таких коротких замыканий не реже 1 раза в год, необходимо производить смену электролита с целью удаления шлама.

1. "Инструкция по эксплуатации щелочных тяговых никель – железных аккумуляторовых батарей типа ТЖН – 300 – 500", Минтопэнерго Украины, ОАО "Укрэнергоуголь", Донецкий филиал, г.Донецк 2007г.

2. Физика, Л.С. Жданов, изд. "Наука", 1987г. .

3. "Электромонтер опиративно-выездной бригады подстанций", А.А. Коптев, изд. "Высшая школа", 1988г.

В электроустановках в качестве источника постоянного тока широкое применение находят электрические аккумуляторы. В зависимости от требований, предъявляемых к аккумуляторам, они классифицируются:

- по назначению - на стационарные, стартерные, авиационные, тяговые, железнодорожные и др.;

- по принципу выполнения электрохимической системы - на кислотные и щелочные;

- по конструкции сосудов - на открытые, герметичные, закрытые, ударопрочные, сейсмоударные и др.

Для стационарных установок наибольшее распространение получили аккумуляторные батареи, собираемые из аккумуляторов С, СК, СКЭ, СН, НК, НЖ, ТНЖ. В типах аккумуляторов буквы обозначают: С - стационарных для длительных режимов разряда; СК - то же, но коротких режимов разряда; Э - с эбонитовым баком; Н - закрытого исполнения с намазными пластинами; НК - никель-кадмиевый; НЖ - никель-железный; Т - тяговый.

Приемо-сдаточные испытания аккумуляторных батарей осуществляется после окончания всех строительных и электромонтажных работ.

В процессе формирования аккумуляторных батарей производится замер сопротивления изоляции, анализ качества и плотности электролита, а также определение ем кости батареи при контрольном разряде. Результаты замеров и испытаний оформляются соответствующими протоколами.

Нормы приемо-сдаточных испытаний аккумуляторных батарей.

Объем приемо-сдаточных испытаний аккумуляторных батарей.

В соответствии с требованиями ПУЭ законченная монтажом аккумуляторная батарея испытывается в полном объеме:

1. Измерения сопротивления изоляции.

2. Проверка емкости отформованной аккумуляторной батареи.

3. Проверка плотности и температуры электролита.

4. Химический анализ электролита.

5. Измерение напряжения на элементах.

Измерение сопротивления изоляции.

Измерение производится методом вольтметра по схеме рис.20.1.

Рис. 20.1. Измерение сопротивления аккумуляторной батареи вольтметром.

Измеряются поочередно напряжение между полюсами батареи и напряжение каждого полюса по отношению к "земле" при полностью снятой нагрузке.

Измерения должны производится одним вольтметром класса точности не ниже 1 и с известным внутренним сопротивлением, но не менее 0,5 МОм.

Сопротивление изоляции R„определяется по формуле

где R_q - внутреннее сопротивление вольтметра, Ом; U - напряжение между полюсами батареи, В; U₁ - напряжение между "плюсом" батареи и "землей", В; U₂ - напряжение между "минусом" батареи и "землей", В.

Сопротивление изоляции батареи должно быть не менее:

Номинальное напряжение, В

Сопротивление изоляции, кОм

Проверка емкости отформованной аккумуляторной батареи.

Во время контрольного разряда ежечасно измеряют: напряжение на зажимах каждого элемента и всей батареи, разрядный ток, плотность и температуру электролита в элементах. Разряд ведется до снижения напряжения на зажимах элемента до 1,8 В ки слотных батарей и до 1,0 В щелочных батарей. Если хотя бы на одном элементе напряжение окажется ниже указанных величин, то разряд аккумуляторной батареи прекращается.

Полученную в результате разряда емкость приводят к стандартной температуре электролита 25 °С по формуле

где t - средняя температура электролита при разряде, °С; С_t - емкость, полученная при разряде, А·ч; C₂₅ - емкость, приведенная к температуре 25°С, А·ч; 0,008 - температурный коэффициент.

Полученная в результате контрольного разряда емкость батареи, приведенная к температуре +25 °С, должна соответствовать данным завода-изготовителя.

Проверка плотности и температуры электролита.

Плотность и температуру электролита каждого элемента в конце заряда и контрольного разряда батареи измеряют ареометром и термометром.

Плотность и температура электролита должны соответствовать данным завода-изготовителя. Температура электролита при заряде должна быть не выше 40 °С.

Химический анализ электролита.

Электролит для заливки кислотных аккумуляторных батарей должен готовиться из серной аккумуляторной кислоты сорта А по ГОСТ 667-73* и дистиллированной воды по ГОСТ 6709-72. Содержание примесей и нелетучего остатка в разветвленном кислот ном электролите не должно превышать значений, приведенных ниже.

Значения напряжения на выводах аккумуляторной батареи (при отключенном подзарядном агрегате) при разряде в течение не более 5 с с наибольшим током (но не более 2,5 тока одночасового режима разряда) без участия концевых элементов должны сопоставляться с результатами предыдущих измерений и не могут снижаться более чем на 0,4 В на каждый элемент от напряжения в момент, предшествующий толчку. Для приемников постоянного тока должны обеспечиваться необходимые уровни напряжения.

Плотность электролита ( ) полностью заряженного аккумулятора в каждом элементе в конце заряда и в режиме постоянного подзаряда, приведенная к температуре 20°С, должна соответствовать следующим значениям с допустимым отклонением :

Плотность электролита в конце разряда у исправных аккумуляторов С(СК) должна быть не менее 1,145 .

Напряжение отстающих элементов в конце контрольного разряда не должно отличаться более чем на 1-1,5% от среднего напряжения остальных элементов, а количество отстающих элементов не должно превышать 5% их общего числа.

Напряжение каждого элемента батареи, работающей в режиме контрольного подзаряда, должно составлять В.

Серная кислота, предназначенная для приготовления электролита, должна отвечать требованиям ГОСТ 667-73 для высшего сорта.

Измерение сопротивления изоляции ошиновки и токоведущих частей батареи перед заливкой электролита производится мегаомметром на напряжение 1000 В. После заливки электролита и в ходе эксплуатации батареи измерение производится штатным устройством контроля изоляции.

Сопротивление изоляции новой батареи на напряжение до 110 В должно быть не менее 60 кОм, батареи на напряжение 220 В - не менее 150 кОм.

Примечание. Дистиллированная вода или паровой конденсат, применяемые для приготовления электролита и доливок аккумуляторов, должны соответствовать требованиям ГОСТ 6709-72.

Между осадком и нижним краем положительных пластин должно быть свободное пространство не менее 10 мм.

Проверка конструктивного выполнения заземляющего устройства на ОРУ электростанций и подстанций производится после монтажа до засыпки грунта и присоединения естественных заземлителей и заземляемых элементов (оборудования, конструкций, сооружений).

Проверка заземляющих устройств на ВЛ производится у всех опор в населенной местности и, кроме того, не менее чем у 2% опор от общего числа опор с заземлителями.

Сечения и проводимости элементов заземляющего устройства должны соответствовать Правилам устройства электроустановок.

Проверка производится путем простукивания мест соединений молотком и осмотра для выявления обрывов и других дефектов. Производится измерение переходных сопротивлений (при исправном состоянии контактного соединения сопротивление не превышает 0,05 Ом).

Проверка состояния цепей и контактных соединений между заземлителями и заземляемыми элементами, а также соединений естественных заземлителей с заземляющим устройством производится после каждого ремонта и реконструкции заземляющих устройств, но не реже 1 раза в 12 лет.

27.1 П, К. Проверка емкости аккумуляторной батареи
Емкость аккумуляторной батареи при температуре 20°С должна соответствовать заводским данным.
27.2 П, К, М. Проверка напряжения аккумуляторной батареи при толчковых токах
Значения напряжения на выводах аккумуляторной батареи (при отключенном под зарядном агрегате) при разряде в течение не более 5 с с наибольшим током (но не более 2,5 тока одночасового режима разряда) без участия концевых элементов должны сопоставляться с результатами предыдущих измерений и не могут снижаться более чем на 0,4 В на каждый элемент от напряжения в момент, предшествующий толчку. Для приемников постоянного тока должны обеспечиваться необходимые уровни напряжения.

Испытания проводятся 1 раз в год.
27.3 П, К, Т. Проверка плотности электролита
Плотность электролита (г/см 3 ) полностью заряженного аккумулятора в каждом элементе в конце заряда и в режиме постоянного подзаряда, приведенная к температуре 20°С, должна соответствовать следующим значениям с допустимым отклонением ±0,005 г/см 3 :

для аккумуляторов типа С (СК) — 1,205;
для аккумуляторов типа СП' (СПК) — 1,24;
для аккумуляторов типа СН — 1,22.

Температура электролита при зарядке не должна превышать 40 °С, а для аккумуляторов типа СН — 45 °С.

Плотность электролита в конце разряда у исправных аккумуляторов С(СК) должна быть не менее 1,145 г/см3.

Проверка проводится 1 раз в месяц.
27.4 П, К, Т. Измерение напряжения каждого элемента батареи
Напряжение отстающих элементов в конце контрольного разряда не должно отличаться более чем на 1-1,5% от среднего напряжения остальных элементов, а количество отстающих элементов не должно превышать 5% их общего числа.

для аккумуляторов типа С (СК):

при 3-10-часовом режиме разряда — не ниже 1,8;
при 0,5-1-2-часовом режиме разряда — не ниже 1,75.

для аккумуляторов типа СН (СНК) с панцирными пластинами:

при 1-часовом режиме разряда — не ниже 1,7;
при 2-6-часовом режиме разряда — до 1,75;
при 7-10-часовом режиме разряда — до 1,8.

Напряжение каждого элемента батареи, работающей в режиме контрольного подзаряда, должно составлять 2,2 ± 0,05 В.

Величина напряжения в конце контрольного разряда должна соответствовать данным завода-изготовителя.

27.5 П, К, Т, М. Химический анализ электролита
Серная кислота, предназначенная для приготовления электролита, должна отвечать требованиям ГОСТ 667-73 для высшего сорта.

Требования к серной кислоте и электролиту приведены в табл. 27.1.
27.6 П, К, Т. Измерение сопротивления изоляции батареи
Измерение сопротивления изоляции ошиновки и токоведущих частей батареи перед заливкой электролита производится мега омметром на напряжение 1000 В. После заливки электролита и в ходе эксплуатации батареи измерение производится штатным устройством контроля изоляции.

Сопротивление изоляции новой батареи на напряжение до 110 В должно быть не менее 60 кОм, батареи на напряжение 220 В — не менее 150 кОм.

Сопротивление изоляции батареи в эксплуатации должно быть не менее указанного:

Напряжение батареи, В	24	48	60	110	220
Сопротивление изоляции, кОм	15	25	30	50	100

Таблица 27.1 Нормы на характеристики серной кислоты и электролита для аккумуляторных батарей

Читайте также: