Аварийное электроснабжение

метки: Аварийный, Электроснабжение, Аккумулятор, Источник, Напряжение, Питание, Схема, Транзистор

1.1 Состав приемников электроэнергии аварийных электростанций

Аварийная СЭС предназначена для подачи питания на ответственные приемники электроэнергии при аварийном состоянии основной судовой электростанции (обесточивании судна).

При выходе из строя основной электростанции от шин АЭРЩ должны питаться следующие приемники:

а) от шин АРЩ непосредственно:

1. пожарный насос;

2. электрооборудование, обеспечивающее работу пеногенераторов пожарной системы;

3. аварийное освещения;

4. средства внутренней связи и оповещения, необходимые в аварийных условиях;

5. системы авральной сигнализации, сигнализации обнаружения пожара и устройства управления и сигнализации о положении противопожарных дверей;

6. устройства закрывания водонепроницаемых дверей, сигнализации их положения предупреждения их закрывания;

б) от шин АРЩ с пульта управления судном, расположенного в рулевой рубке:

7. сигнально-отличительные фонари, фонари сигнала «Не могу управляться» и другие фонарей, требуемые действующими Международными правилами предупреждения столкновения судов;

8. средства внутренней связи и оповещения, а также авральная сигнализация;

9. соответствующее радио- и навигационное оборудование;

10. системы сигнализации обнаружения пожара.

11. лампы дневной сигнализации, звуковые сигнальные средства (свистки, гонги и др.) и остальные виды сигнализации, требуемые в аварийных состояниях.

При выходе из строя обеих электростанций — основной и аварийной, автоматически должен включаться третий источник электроэнергии — аккумуляторная батарея напряжением 12 (24) В, от которой питается ограниченное число приемников небольшой мощности:

1. аварийное освещения и необходимые сигнально-отличительные фонари;

2. все средства внутренней связи и оповещения, необходимые в аварийных условиях;

3. системы авральной сигнализации и сигнализации обнаружения пожара;

4. лампы дневной сигнализации, звуковые сигнальные средств (свистки, гонги и др.).

Приемники, перечисленные в .2, .3 и .4, могут не питаться от общей (единой) аккумуляторной батареи, если они имеют собственные аккумуляторные батареи, обеспечивающие их питание в течение требуемого времени.

Аварийная СЭС состоит из источника энергии и распределительного щита, расположенных в специальном помещении.

Аварийно-спасательные средства

... - ракеты, фонари, сирены, свистки. Поисково-спасательные работы ... сильную и уравновешенную нервную систему, достаточно высокую скорость реакции; ... оборудование подбираются в зависимости от конкретной ситуации. Успех ПСР напрямую зависит от материально-технической оснащенности спасателей. В оснащение спасателей должны входить световые и звуковые средства сигнализации ...

Аварийная СЭС устанавливается на всех самоходных судах, кроме тех, у которых основными источниками электроэнергии являются АБ, при условии, что, по крайней мере, одна из них по емкости и расположению отвечает требованиям, предъявляемым к аварийному источнику.

Помещение аварийной СЭС должно находиться выше палубы переборок, вне шахты машинных помещений и в корму от таранной переборки. Выход из этого помещения должен вести непосредственно на открытую палубу.

На многих судах аварийная СЭС устанавливается в отдельном помещении на шлюпочной палубе. Однако на некоторых типах судов, например, УПС, аварийная СЭС установлена в служебном помещении на главной палубе.

1.3 Особенности электроснабжения грузовых и пассажирских судов

Мощность аварийной судовой электростанции должна быть достаточной для одновременного электроснабжения всех своих приемников электроэнергии.

На пассажирских судах аварийная СЭС должна сохранять работоспособность в течение 36 ч, на грузовых судах неограниченного и ограниченного районов плавания 1, валовой вместимостью 300 рег. т и более — 18ч.

На грузовых судах аварийная СЭС обеспечивает электроэнергией сети аварийного освещения, сигнально-отличительные фонари, сети авральной сигнализации, внутренней связи и сигнализации, необходимые при аварии, радио- и навигационное оборудование, системы обнаружения пожара, звуковые сигнальные средства, пожарный насос и рулевое устройство (на время 10 или 20 мин).

Пуск АДГ может быть ручным или автоматическим, во 2-м случае АДГ должен пуститься и принять номинальную нагрузку за время, не превышающее 45 с.

Если не предусмотрен автоматический пуск или нагрузка может быть принята за время более 45 с, должен быть предусмотрен кратковременный аварийный источник энергии.

Таким источником является АБ, которая без дополнительного заряда в течение 30 мин обеспечивает питанием сети аварийного освещения, сигнально-отличительные фонари, сети авральной сигнализации и внутренней связи, необходимые при аварии, системы обнаружения пожара в помещениях судна, звуковые сигнальные средства и лампы дневной сигнализации.

приемник электроэнергия аварийный

1.4 Принципиальная схема АЭРЩ

При аварийном состоянии основной СЭС аварийная электростанция становится автономным и единственным источником электроэнергии на судне.

В нормальном режиме работы судна АДГ не работает, но часть коммутационных устройств щита аварийной СЭС используют для подачи питания от ГРЩ, при разряде подключаются на заряд АБ, контролируют сопротивление изоляции.

В этом режиме приемники аварийной СЭС получают питание от ГРЩ, а в аварийном режиме они переключаются на электроснабжение от АДГ.

На рис. 5.1 представлена упрощенная схема одного из вариантов АРЩ аварийной СЭС.

Рис. 1 Принципиальная схема АРЩ

В неаварийном режиме на его шины от ГРЩ по двум кабелям подается напряжение 380 В и по одному — 220 В.

С помощью кнопки SB5 или SB6 включается один из контакторов КМ1 или КМ2.

На шины 220 В можно подать питание от шин 380 В через трансформатор TV, автоматический выключатель QF2 и контактор КМЗ. Размыкающие вспомогательные контакты КМЗ и КМ4 исключают одновременное включение напряжения 220 В от ГРЩ и от шин 380 В через TV.

Модернизация электрооборудования и схемы управления токарно-винторезного станка

... модернизации электрооборудования станков, так как модернизировать станок намного дешевле чем покупать и устанавливать новые. В дипломном проекте произведена модернизация электрооборудования и схемы управления токарно-винторезного станка ... модели 16 Б 16 П. Целью модернизации является: увеличение ...

В аварийном режиме пускается АДГ и его генератор G подключается на шины 380 В через автоматический выключатель QF1.

Конструктивно представленная схема щита смонтирована в 4-панельном щите. На его панелях установлены кнопки управления контакторами, контрольно-измерительные приборы с переключателями, кнопки проверки пуска АДГ, устройство контроля сопротивления изоляции, кнопки включения АВ генератора.

Нагрузка аварийной СЭС контролируется общим амперметром, наиболее мощные приемники электроэнергии имеют отдельный амперметр с переключателем.

Зарядные статические устройства стартерных батарей АДГ и аппаратура СВАРН установлены в щите или отдельно в помещении аварийной СЭС.

Требования Правил Регистра СССР к стабилизации напряжения АДГ менее жесткие (допускается погрешность ±3,5 % номинального напряжения), поэтому СВАРН аварийной СЭС выполнена по простейшей схеме (обычно без корректора напряжения).

Для повышения надежности аварийных генераторов их СВАРН упрощают, для чего:

• исключают корректоры напряжения;
• исключают ручные регуляторы напряжения (реостаты возбуждения);
• применяют электрическое (а не электромагнитное) суммирование сигналов, пропорциональных напряжению и току нагрузки, что позволяет исключить из СВАРН громоздкий ТК.

на многих судах в качестве АГ используют бесщеточные СГ, не имеющие щеточного аппарата.

В качестве примера рассмотрим СВАРН АГ фирмы «Эльмо» (Германия) (рис. 5.2).

Рис. 2 Схема СВАРН АДГ фирмы «Эльмо»: а — принципиальная электрическая схема; б — векторная диаграмма токов СВАРН

Система возбуждения АДГ фирмы «Эльмо» (ГДР) с генератором типа SSED имеет свои конструктивные и схемные особенности .

Все элементы СВАРН установлены непосредственно в цилиндрическом корпусе генератора со стороны, противоположной приводу (за щеточным аппаратом).

Такое решение привело к увеличению длины корпуса генератора и объединению СВАРН с ним в единый блок.

В комплект СВАРН (рис. 5.2, а) входят трансформатор тока ТА, дроссель L, выпрямитель UZ и защитный выпрямитель VD.

Первичные обмотки трансформатора ТА включены не на выходе СГ, а с противоположной стороны.

Компаундирующий дроссель L состоит из общего 3-стержневого магнитопровода, между стержнями которого и верхним ярмом имеется регулируемый воздушный зазор.

Сигналы по току и напряжению суммируются в электрической цепи (без общего трансформатора)/

Процесс амплитудно-фазового компаундирования поясняется векторной диаграмммой (рис. 5.2, б).

Достигается стабильность напряжения с погрешностью ±2,5 % номинального напряжения во всем диапазоне нагрузок при cosц = 0,5…0,9.

Ограничитель напряжения VD представляет собой выпрямитель из восьми селеновых элементов. На участке проводимости характеристика VD более крутая, чем у германиевых диодов выпрямителя UZ, поэтому при перенапряжениях на стороне постоянного тока (при КЗ и в переходных режимах) сопротивление выпрямителя VD значительно уменьшается, ток замыкается через него, чем и достигается защита выпрямителя UZ. Диоды выпрямителя UZ выбраны с 3-кратным запасом по току, поэтому СВАРН имеет достаточную надежность.

Преобразователь постоянного напряжения

... массогабаритные показатели, простота схем управления, схем коммутации и других схемных решений, надежность, устойчивость к перегрузкам и т.п. Повышение частоты работы преобразователей с 50Гц до ... транзисторы VT1 и VT2, трансформатор TV, магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 2.), выпрямительный мост VD и конденсатор С, сглаживающий пульсации напряжение ...

Элементы СВАРН хорошо охлаждаются, находясь в потоке воздуха, втягиваемого крылаткой генератора в его корпус.

В цепи ОВГ не установлен ручной регулятор напряжения, поэтому значение напряжения СГ настраивается на фирме-изготовителе путем регулирования воздушного зазора в дросселе. Для настройки СВАРН в судовых условиях генератор нагружают активным током 80-100 %

1.6 Схема программного управления пуском АДГ

На судах отечественной постройки установлены унифицированные системы программного управления пуском АДГ (системы автозапуска АДГ), с дизелями типов 1Д6-150М (мощность 100 кВт), 6Ч12/14 (50 кВт) и 4Ч10,5/13 (25 кВт).

После обесточивания судна автоматизированная СУ АДГ обеспечивает выполнение такой программы пуска, включения АДГ на шины АЭС и приема нагрузки:

1. отключение фидеров питания щита аварийной СЭС от ГЭРЩ;

2. прокачку масла в смазочной системе дизеля;

3. перемещение рейки регулирования подачи топлива в положение минимальной подачи;

4. включение стартера, вращающего дизель;

5. исключение повторного включения стартера при удавшемся пуске;

6. обеспечение еще двух включений стартера в случае неудавшегося пуска;

7. при удавшемся пуске перемещение рейки регулирования подачи топлива в положение номинальной подачи;

8. включение АВ после возбуждения генератора с одновременным приемом нагрузки ранее включенных приемников или прием нагрузки в 2 ступени;

9. возвращение системы автоматического пуска АДГ в исходное состояние;

10. прерывание программы пуска и возврат СУ в исходное состояние в случае включения питания основной СЭС.

Программа пуска может быть реализована с помощью электромеханических контактных устройств или электронной схемы.

В 1-м случае при аварии основной СЭС включается ЭД программного устройства, который через замедляющий редуктор вращает кулачковый валик. Последний, в опреде-ленной последовательности, с заданными промежутками времени переключает контакты, которые, в свою очередь, управляют реле и другими устройствами, обеспечивающими пуск АДГ и включение нагрузки.

Во 2-м случае с помощью электронной схемы реализуется программа управления контактной частью схемы пуска АДГ и включения нагрузки.

Система состоит из пульта с кнопками для ручного пуска и сигнальными устройствами, блока автоматического управления и элементов, смонтированных на дизеле.

Устройство программного управления пуском (рис. 5.3) получает питание от аккумуляторной батареи GB, имеющей несколько выводов (это позволяет получить необходимые для работы схемы напряжения разных значений).

Рис. 3 Схема программного управления пуском АДГ

Исходное состояние схемы

В исходном состоянии (в неаварийном режиме) на трансформатор TV поступает напряжение от ГРЩ, включается реле KV контроля напряжения и его контакт повторно прерывает цепь реле KV4 пуска (она прервана также закрытым в этом режиме транзистором VT19).

Через резисторы Rl, R3 на транзистор VT1 подано напряжение отрицательного смещения, однако он открыт более высоким напряжением управления выпрямителя UZ1. В открытом состоянии сопротивление транзистора VT1 близко к нулю, на нем нет падения напряжения.

Бесконтактные регуляторы напряжения

... измерительные трансформаторы постоянного тока, стабилизаторы напряжения, регулируемые трансформаторы, датчики положения и другие специальные схемы магнитных усилителей. 1 Бесконтактные полупроводниковые реле Основными элементами бесконтактных полупроводниковых электрических аппаратов являются релейные и импульсные ...

На эмиттер и базу транзистора VT2 поданы напряжения практически одинаковых потенциалов, поэтому он закрыт.

Через R5 на эмиттер -базу транзистора VT3 поступает напряжение положительного смещения, поэтому этот транзистор открыт. Через него заряжен конденсатор С2, через R8 течет ток управления транзистора VT4, и он открыт, а транзистор VT5 закрыт.

Через транзистор VT6 течет ток управления, создаваемый падением напряжения на резисторе R12, через который течет ток нагрузки выпрямителя UZ2. Транзистор VT7 закрыт.

Состояние остальной части схемы изменяется при переключении транзистора VT7. Так как он закрыт, конденсатор С4 не заряжен и транзистор VT8 тоже закрыт.

На коллектор — эмиттер транзистора VT8 не поступает напряжение, поэтому, несмотря на то, что он закрыт, на нем нет падения напряжения и транзистор VT9 тоже закрыт.

Транзистор VT10 закрыт, так как на него поступает напряжение отрицательного смещения батареи. Так как VT10 закрыт, конденсатор С5 не заряжен, поэтому VT11 тоже закрыт. На его коллекторно-эмиттерном переходе создается падение напряжения, которое является напряжением управления транзистора VT12, и он открыт.

Протекающий через VT12 ток создает на резисторе R27 падение напряжения, которое компенсирует напряжение отрицательного смещения батареи, и транзистор VT13 открыт. Через него текут токи управления транзисторов VT14, VT15, они открыты.

На базу транзистора VT16 подан отрицательный потенциал с коллектора транзистора VT15, поэтому VT16 закрыт.

На транзисторах VT17 и VT18 собрана схема мультивибратора MB. С коллектора транзистора VT16 на базу транзистора VT17 подан положительный потенциал, следовательно, VT17 закрыт (соответственно VT18 открыт).

Через R39 на транзистор VT19 поступает напряжение отрицательного смещения батареи, и он закрыт.

Работа схемы после обесточивания основной СЭС

При обесточивании основной СЭС исчезает напряжение на трансформаторе TV, отключается реле контроля напряжения KV и его замкнувшийся контакт подготавливает к включению реле KV4 пуска.

Закрывается VT1, так как выпрямитель UZ1 обесточен, открывается VT2. На резисторе R5 создается падение напряжения, которое больше напряжения положительного смещения батареи, и VT3 закрывается.

Транзистор VT4 не закрывается, конденсатор С2, разряжаясь через базу — эмиттер транзистора VT4, еще 30 с будет создавать ток управления. Так формируется выдержка времени всего цикла работы схемы автоматического пуска.

Транзистор УТ5 остается закрытым. Выпрямитель UZ2 обесточен, и на резисторе R12 нет падения напряжения, следовательно, транзистор VТ6 закрывается, а VТ7 открывается.

Начинается заряд конденсатора С4, и в течение времени заряда (3 с) конденсатор шунтирует цепь управления транзистора VТЗ: он остается закрытым.

Через открытый VТ7 на коллектор — эмиттер транзистора VТ8 подается напряжение батареи и, так как он закрыт, на нем возникает падение напряжения.

Открывается VТ9, возникает падение напряжения на резисторе R21, открывается VТ10, и включается реле КV1 прокачки масла, которое включит на 3 с электродвигатели масла М1 и топлива М2 (рис. 5.4, а).

Через VТ10 (см. рис. 5.3) мгновенно заряжается конденсатор С5, открывается VТ11. Закрывается VТ12, поэтому на R27 не создается падения напряжения и VТ13 закрывается.

Источник бесперебойного питания с двойным преобразованием

... следующий – при пропадании напряжения сети ИБП автоматически переключается на питание от аккумулятора, при восстановлении напряжения сети автоматически переходит в режим заряда аккумулятора. Подход к источнику бесперебойного питания, как к "черному ящику", ...

Состояние транзисторов VТ14, VТ15 не изменяется, потому что через открытый VТ10 продолжают протекать их токи управления.

Через 3 с прекращается заряд конденсатора С4, открывается VТ8, закрываются VТ9 и VТ10: реле прокачки масла отключается.

Рис. 4 Принципиальные схемы пуска АДГ (а) и включения нагрузки (б)

Транзистор VТ11 остается открытым, потому что через его базу — эмиттер разряжается конденсатор С5. Транзисторы VТ12, VТ13 остаются закрытыми.

Так как транзистор VТ10 закрыт, то закрываются транзисторы VТ14, VТ15. Открывается VТ16, и мультивибратор МВ начинает работать в следующем режиме:

3 с открыт транзистор VТ17;

• затем 2 с он закрыт и открыт VT18;
• с 4-й по 16-ю секунду (включительно) трижды открывается VТ17 с промежутками в 2 с.

Когда транзистор VТ17 находится в открытом состоянии, на резисторе R39 возникает падение напряжения и открывается VТ19, трижды включается реле КV4.

Если пуск удался с 1-й попытки, то реле КV5 удавшегося пуска и центробежное реле КR разомкнут свои контакты, и реле КV4 не сработает повторно при отработке мультивибратором еще двух циклов.

Через 16 с момента обесточивания закончится разряд конденсатора С5, транзистор VТ11 закроется, транзисторы VТ12-VТ15 откроются, VТ16 закроется, в результате МВ отключится.

В промежутке времени с 17-й по 30-ю секунду в схеме никаких изменений не происходит.

Через 30 с прекратится разряд конденсатора С2, закроется VТ4, откроются VТ5 и VТ6, закроется VТ7.

Остальная часть схемы возвращается в исходное состояние.

В случае восстановления питания от ГЭРЩ транзисторы VТ1-VТ5 переключаются, но на резисторе R12 останется падение напряжения, создаваемое током выпрямителя UZ2, поэтому транзисторы VТ6-VТ19 не переключатся.

Всю схему программного управления можно представить как состоящую из переключающих реле Р1, Р2 и реле времени РВ1-РВЗ.

Принципиальные схемы пуска АДГ и включения нагрузки

В нормальном режиме напряжение с шин ГЭРЩ подается на реле КV8 (рис. 5.4, б), включаются контакторы КМ2, КМЗ и промежуточное реле КV7.

Приемники 1-й и 2-й ступеней включаются на напряжение ГЭРЩ. Автоматический выключатель QF1 включен, но аварийный генератор отключен от шин щита контактором КM1.

При обесточивании основной СЭС отключаются контакторы КМЗ и КМ2, начинает работать схема программного управления автоматическим пуском АДГ, но до момента включения аварийного генератора G судно остается обесточенным.

На 3 с включается реле КV1, его контакты подают питание на двигатели прокачки масла М1 и подачи топлива М2 (см. рис. 8.4, а), причем М2 передвигает рейку подачи топлива в положение минимальной подачи.

Далее через VТ19 подается питание на реле КV4 пуска, его контакты замыкаются в цепи реле К А. Напряжение батареи GВ подается на стартер M3, и начинается проворачивание дизеля.

Если пуск удался, то с увеличением частоты вращения АДГ возбуждается маломощный вспомогательный генератор G1, навешенный на дизель, и включается реле КV5 удавшегося пуска.

Через его контакты вновь подается питание на двигатель M2, и он передвигает рейку в положение номинальной подачи топлива, после чего замыкается конечный выключатель SQ.

Включается промежуточное реле КVЗ, его размыкающий контакт отключает двигатель регулирования подачи топлива, а замыкающий через промежуточное реле КV6 обеспечивает подачу питания на контактор КМ1, в результате приемники 1-й ступени подключаются на напряжение аварийного генератора G.

Автоматическое включение резервного питания

... с последующем включением АВР вызовет значительный перегруз существующего оборудования. Автоматическое включение резервного питания и оборудования линий, силовых трансформаторов, генераторов, электродвигателей, электрического ... или различными реле, которые должны быть использованы в схеме включения резервного источника питания. Воздействующей величиной на АВР является напряжении, так именно ...

В конце цикла работы схемы программного управления закрывается транзистор VТ7 (см. рис. 8.3), выключается реле КV2, включаются реле КV7 и контактор КМ2, при этом приемники 2-й ступени включаются на шины щита аварийной СЭС.

Если АДГ не пускается, то включается тревожная сигнализация (ее элементы на схеме не показаны).

Ручное управление пуском АДГ

Ручной пуск АДГ осуществляется с помощью кнопок SB1 и SB2.

Уход и обслуживание аварийной СЭС

Так как аварийная СЭС является .наиболее ответственным устройством судна, то ей уделяется особое внимание: каждую неделю злектромеханик с механиком по заведованию проверяют исправность всех элементов, наличие топлива, воздуха в пусковых баллонах, степень заряда АБ, а также выполняют пробные пуски АДГ (обычно проводят ручной пуск на воздухе, пуск с помощью кнопок SB1 и SB2, пуск через программное устройство).

Один раз в 6 мес выполняют пробный пуск и включение аварийной СЭС в режиме обесточивания судна.

2. Обеспечение непрерывности электроснабжения

2.1 Основные сведения

По степени важности приемники электроэнергии подразделяют на 3 группы:

1. особо ответственные приемники, перерыв в питании которых может привести к аварии судна и гибели людей.

К ним относятся радио- и навигационное оборудование в соответствии с Правилами по конвенционному оборудованию морских судов, рулевое устройство, пожарный насос, аварийное освещение и др. На судах приемники этой группы питаются практически бесперебойно от основной, а при ее обесточивании — от аварийной электростанции;

2. ответственные приемники, обеспечивающие работу СЭУ, управление судном и сохранность груза. В эту группу входит основная часть судовых приемников электроэнергии — насосы, вентиляторы, компрессоры, якорные и швартовные механизмы, грузовые устройства, средства внутрисудовой связи и сигнализации и др. Эти приемники получают питание во всех режимах работы основной СЭС;

3. малоответственные приемники, допускающие перерыв питания в аварийных ситуациях или при перегрузке СЭС — бытовая вентиляция, камбузное оборудование и др.

Для обеспечения непрерывности электроснабжения приемников электроэнергии применяют следующие способы:

• установка на судне аварийной электростанции, от шин которой получают питание особо ответственные приемники электроэнергии;
• резервирование приемников, один из которых, находящийся в работе, считается основным, а другой — резервным.

К таким приемникам относятся, например, рулевые электроприводы, устанавливаемые в румпельном отделении в двойном количестве;

• питание приемников по отдельным фидерам, из которых один проложен от ГЭРЩ, а другой — от вторичного РЩ или АЭРЩ. При этом фидеры получают питание от разных секций ГЭРЩ, разнесенных на достаточное расстояние друг от друга. Например, рулевые приводы получают питание по двум фидерам, один из которых подключен к ГЭРЩ, а второй — к АЭРЩ. Эти фидера проложены вдоль разных бортов судна;

4. автоматическое переключение питания одиночного приемника электроэнергии с одного фидера на другой, и др.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

... при разряде свинцово-кислотного аккумулятора плотность электролита падает, и температура его замерзания, т.о, становится выше, разряженный аккумулятор может не выдержать холода.) В новых версиях свинцовые пластины (решетки) ... в буфере с основным источником напряжения, например, сетевым блоком питания. При этом основное ее назначение - резервный источник питания. Периоды разряда батареи по сравнению ...

Рассмотрим некоторые из этих способов

2.2 Обеспечение непрерывности электроснабжения при помощи аварийной СЭС

Рассмотрим структурную схему СЭЭС с одной основной и одной аварийной СЭС

Рис. 5 Структурная схема СЭЭС с одной основной и одной аварийной СЭС

В состав схемы входят:

1. главный электрораспределительный щит (ГРЩ), от которого получают питание ответственные и малоответственные П1…П11 приемники электроэнергии;

• аварийный электрораспределительный щит (АРЩ), от которого получают питание особо ответственные приемники П12…П14;
• аккумуляторная батарея (АБ) аварийного освещения, от которой получают питание, в основном, светильники малого аварийного освещения (МАО) и некоторые другие приемники электроэнергии (авральная сигнализация и т.п.) П15…П17.

Внутрь ГРЩ и АРЩ встроены контакторы переменного тока соответственно К1 и К2, катушки которых подключены к шинам ГРЩ (К1) и АРЩ (К2).

Контактор К1 — 3-полюсный, контактор К2 — 2-полюсный.

При нормальной работе основной электростанции катушка контактора К1 получает питание от шин ГРЩ, поэтому контактор К1 включен, и его 3 контакта замкнуты.

Через эти контакты к шинам ГРЩ подключены шины АРЩ.

Следовательно, при наличии напряжения на шинах ГРЩ есть напряжение и на шинах АРЩ. Поэтому группы приемников электроэнергии — П1…П11 и П12…П14 получают питание от основных генераторов G1…G4 СЭС.

Поскольку катушка контактора К2 получает питание от шин АРЩ, этот контактор включен, а его размыкающие контакты разомкнуты. Поэтому приемники П15…П17 отключены от аккумуляторной батареи АБ.

При выходе из строя основной электростанции напряжение на шинах ГРЩ пропадает, поэтому контактор К1 отключается и размыкает свои контакты. Тем самым шины ГРЩ и АРЩ рассоединяются.

По Правилам Регистра, после обесточивании шин ГРЩ должен произойти автоматический пуск АДГ (в течение не более 45 с) с последующим его включением на шины АРЩ. Следовательно, в течение 45 с шины АРЩ обесточены, поэтому контактор К2 отключен, а через его замкнувшиеся контакты К2 от батареи АБ аварийного освещения полу чают питание приемники П15…П17, в том числе светильники аварийного освещения напряжением 12 (24 В).

После пуска АДГ и его включения на шины АРЩ восстанавливается питание приемников П12…П14. Кроме того, повторно включается контактор К2, его контакты размыкаются, отключая от АБ приемники П15…П17. Аварийные светильники 12 (24) В отключены.

При выходе из строя аварийной электростанции контактор К2 отключается и через его замкнувшиеся контакты К2 вновь получают питание приемники П15…П17 напряжением 12 (24) В.

Контактор К1 выполняет важную функцию — рассоединяет шины ГРЩ и АРЩ при выходе из строя основной электростанции. Если бы этого контактора не было, т.е. шины ГРЩ и АРЩ были бы постоянно соединены, то при обесточивании основной электростанции и включении АДГ на шины АРЩ все без исключения судовые приемники П1…П14 стали бы получать питание от шин АРЩ.

Поскольку мощность АДГ невелика (обычно не более 150 кВт), одновременное включение на шины АРЩ этих приемников привело бы к перегрузке АДГ и его отключению.

Аккумулятор и генератор для автомобиля

... пластин. Сепаратор из стекловолокна замедляют диффузию электролита в пластины, что являются причиной снижения напряжения и емкости батарей, особенно при снижении температуры электролита. Над сепараторами в каждом аккумуляторе ... изменения объема ее активной массы при разряде аккумулятора у большинства батарей положительных пластин в блоке устанавливают на одну меньше, чем отрицательных. Благодаря ...

2.3 Обеспечение непрерывности электроснабжения переключением питания приемников электроэнергии

Обеспечение непрерывности электроснабжения переключением питания на контактных элементах

Переключение питания с одного фидера на другой используется в схемах управления рулевыми электроприводами (рис. 5.6).

Рис. 6 Схема автоматического переключения питания рулевыми приводами

По Правилам Регистра, питание на рулевой привод подается от шин ГЭРЩ через 2 автоматических выключателя, расположенных на разных половинах ГЭРЩ.

При подготовке РЭП к работе электромеханик вначале включает один автоматический выключатель, например, выключатель левого борта, а затем другой, правого борта.

При включении АВ левого борта появляется напряжение на линейных проводах Л1, Л2, Л3 левого борта. При этом катушка контактора КМ1 получает питание от линейных проводов Л2 и Л3 левого борта. Контактор КМ2 включается, его главные контакты

КМ1 замыкаются, подавая питание в схему РЭП. Одновременно размыкается вспомогательный контакт КМ1 в цепи катушки контактора КМ2 правого борта.

Поэтому при включении АВ правого борта контактор КМ2 включиться не может — в цепи его катушки разомкнут контакт КМ1.

Если исчезнет питание на фидере левого борта, например, вследствие отключения АВ этого борта, катушка контактора КМ1 обесточивается, контактор отключается.

Он размыкает главные контакты КМ1, но одновременно замыкает вспомогательный контакт КМ1 в цепи катушки контактора КМ2. Последний включается, замыкает главные контакты КМ2, восстанавливая подачу питания в схему РЭП, и одновременно размыкает вспомогательный контакт КМ2 в цепи катушки контактора КМ1.

Отсюда следует, что для восстановления подачи питания по фидеру левого борта надо не только включить АВ левого борта, но и отключить АВ правого борта (чтобы замкнулся контакт КМ2 в цепи катушки контактора КМ1).

После этого можно повторно включить АВ правого борта.

Далее работа схемы повторяется.

Рассмотренная схема построена на контактных элементах — электромагнитных контакторах КМ1 и КМ2.

Обеспечение непрерывности электроснабжения переключением питания приемников электроэнергии на бесконтактных элементах

Развитие полупроводниковой техники позволило перейти от контактных к бесконтактным элементам, например, симметричным тиристорам, или, иначе, симисторам (рис. 5.7).

Рис. 7 Схема бесконтактного автоматического переключения сетей

В состав силовой части схемы входят:

1. сети основная и резервная;

2. группы симисторов VS1…VS3 и VS4…VS6;

3. приемники электроэнергии ПЭ.

В состав схемы управления входят:

1. Т1, Т2 — понижающие трансформаторы Т1, Т2, предназначенные для питания цепей управления симисторами;

2. UZ1, UZ2 — выпрямительные мостики, для получения постоянного тока цепей управления;

3. VD1, VD2 — cтабилитроны (пороговые элементы);

4. VD3…VD15 — полупроводниковые диоды;

5. D1 — cимметричный триггер R-S-типа;

6. D2 — элемент задержки переключения симисторов;

7. С1…С3 — конденсаторы;

8. SB — выключатель управления.

Схема работает так.

Вначале питание подается в основную сеть.

На выходе UZ1 появляется напряжение, достаточное для пробоя стабилитрона VD1

Через пробитый VD1 образуется цепь тока управления вспомогательного тиристора VS7:

«плюс» на правом выводе UZ1 — пробитый VD1 — диод VD3 — резистор R3 — управляющий электрод — катод VS7 — «минус» на левом выводе UZ1.

Тиристор VS7 открывается, вследствие чего пробивается стабилитрон VD2, через который и резистор RP1 образуется цепь тока:

«плюс» на правом выводе UZ1 — пробитый VD2 — открытый VS7 — потенциометр RP1 — «минус» на левом выводе UZ1.

На RP1 создается падение напряжения.

При включении выключателя управления SB это напряжение устанавливает триггер D1 в исходное состояние, при котором на прямом выходе триггера D1 появляется напряжение, отпирающее вспомогательный тринистор VS8 в цепях управления силовыми тринисторами VS1…VS3.

Последние открываются, напряжение основной сети поступает к приемникам ПЭ.

После этого включают резервную сеть

При снижении напряжения основной сети на 10% и более стабилитрон VD2 запирается, и триггер переключается во второе состояние, при котором на инверсном выходе триггера D1 появляется напряжение, отпирающее вспомогательный тринистор VS9 в цепях управления силовыми тринисторами VS4…VS6.

Включение этих тринисторов искусственно задерживается на небольшой промежу ток времени (несколько десятых с) для того, чтобы ранее успели закрыться тринисторы VS1…VS3.

Коммутирующий конденсатор С1 предназначен для запирания вспомогательных тринисторов VS8 и VS9.

Конденсаторы С2 и С3 являются фильтрующими, для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения мостиков UZ1 и UZ2.

Рассмотренные автоматические переключатели сетей выпускаются серийно. Их маркировка состоит из букв АПС, номера серии (величины) — от 2 до 6, шифров значений напряжений (2 — 220 В. 3 — 380 В) и частоты (1 — частота 50 Гц, 2 — частота 400 Гц).

Например, АПС331 расшифровывается так: АПС — автоматический переключатель сетей, первая цифра 3 — третьей величины (тока), вторя цифра 3 — для сетей напряжением 380 В, 1 — частота 50 Гц.

Бесконтактные АПП (устройства автоматического переключения питания) отличаются от рассмотренного АПС только наличием защиты асинхронного двигателя.

3. Судовые аккумуляторы и гальванические элементы

3.1 Основные сведения

Кислотные и щелочные АБ применяют на судах для питания электроэнергией сетей управления автоматических устройств, аварийного освещения, авральной и пожарной сигнализации, радио- и телефонной связи, отличительных огней, для пуска дизелей с помощью электростартеров.

На некоторых типах речных суда и судов смешанного класса плавания судовые щелочные аккумуляторы с суммарным напряжением 110 В используют в качестве аварийного источника электроэнергии для рулевых машин.

Электрический аккумулятор — это химический источник электроэнергии. Его действие основано на обратимых электрохимических процессах.

Во время заряда аккумулятора электрическая энергия зарядного устройства превращается в химическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе.

Если к аккумулятору подключить приемник электроэнергии, то аккумулятор будет разряжаться, т. е. его химическая энергия вновь будет превращаться в электрическую. Та-кие процессы заряда-разряда аккумулятора повторяются неоднократно.

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрохимических элементов, собранных в общий корпус (см. рис. 8.5, 8.6) и включенных по определенной схеме.

Обычно в аккумуляторной батарее несколько банок, в каждой банке блоки положительных и отрицательных пластин соединены параллельно.

Электродвижущая сила Е аккумулятора — разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи. Значение Е зависит, главным образом, от состояния активной массы пластин и состава электролита, но не зависит от размеров пластин аккумулятора.

Электролиты — это растворы кислоты или щелочи в дистиллированной воде. Состояние электролита характеризуется его плотностью. Плотность щелочи и кислоты больше плотности воды, поэтому определенной концентрации кислоты или щелочи в воде соответствует определенная плотность электролита.

Напряжение U аккумулятора — разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при замкнутой внешней цепи (при этом в цепи протекает ток).

Напряжение отличается от ЭДС значением падения напряжения внутри аккумулятора, которое определяется внутренним сопротивлением R аккумулятора и током, проходящим через него.

При заряде аккумулятора U больше ЭДС Е, при разряде — меньше. Конечное напряжение аккумулятора при его разряде — напряжение, ниже которого аккумулятор разряжать не рекомендуется исходя из условий длительной эксплуатации.

Внутреннее сопротивление аккумулятора, состоящее из сопротивлений электролита, пластин и сепаратора (перфорированный изолятор между пластинами), непостоянно: при разряде и понижении температуры оно увеличивается.

Емкость С аккумулятора — количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при разряде неизменным током определенного значения до конечного напряжения:

С = I t ,

где I- ток разряда, А;

• t — продолжительность разряда, ч.

Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы и конструкции пластин, количества и концентрации электролита, температуры, степени изношенности аккумулятора, наличия примесей в электролите и многих других факторов.

Заряженный аккумулятор подвержен саморазряду в результате протекающих побочных реакций, утечек тока через корпус и т. д. (например, саморазряд кислотных аккумуляторов составляет 1 % их емкости в сутки).

Поэтому для аккумуляторов периодически следует проводить контрольно-тренировочные циклы разряда — заряда.

Гальванические элементы

Гальванические элементы (ГЭ) отличаются от аккумуляторов необратимостью электрохимического процесса разряда (являются устройствами 1-разового использования).

Постоянная готовность ГЭ к работе позволяет применять их в переносных радиоустройствах, комбинированных измерительных приборах, электрических фонарях и спасательных средствах (плотиках, поясах и жилетах).

Гальванические элементы разделяют на сухие и водоналивные (активируемые), по форме исполнения — на баночные и галетные. Наиболее распространены марганцево-цинковые ГЭ.

Сухой баночный ГЭ состоит: из анода — угольного стержня, окруженного активной массой (оксидом марганца в смеси с графитом); цинкового катода — цилиндрической или прямоугольной банки; электролита — желеобразного хлорида аммония. Банка сверху залита смолой.

Сухой галетный ГЭ состоит из спрессованного из активной массы (оксид марганца с графитом) анода в виде прямоугольного брикета, пропитанной электролитом (хлорид аммония) картонной диафрагмы и пластинчатого цинкового катода. Элемент заключен в поливинилхло-ридный корпус.

Сухие ГЭ подвержены саморазряду, поэтому их сохранность не превышает 1,5 года. Выпускают сухие ГЭ для различных температурных условий.

Водоналивной марганцево-цинковый ГЭ заполнен кристаллическим хлоридом аммония: только после добавления пресной или дистиллированной воды хлорид аммония превращается в электролит и ГЭ может работать. Водоналивной медно-магниевый ГЭ работает на хлоридном электролите и активизируется морской водой, что позволяет использовать его в устройствах световой сигнализации и радиостанциях спасательных средств (плотиков, жилетов и т. д.).

3.2 Кислотные аккумуляторы

Маркировка батарей

В странах СНГ маркировка наносится на батарею и должна содержать:

• товарный знак предприятия-изготовителя;
• условное обозначение батареи;
• знаки полярности: плюс «+» и минус «-«;
• дату изготовления (месяц, год);
• обозначение технических условий батарей конкретного типа;
• номинальную емкость в ампер-часах на батареях с общей крышкой;
• номинальное напряжение в вольтах на батареях с общей крышкой;
• клеймо технического контроля;
• максимальная масса батареи (без электролита) по техническим условиям.

Условное обозначение батарей

Батареей называют группу отдельных аккумуляторов (банок), соединенных определенным образом — последовательно, параллельно или по смешанной схеме.

В приведенных ниже таблицах условное обозначение батарей состоит из типа и исполнения.

Обозначение типа состоит из цифр и букв, которые означают следующее:

3 или 6 — число последовательно соединенных аккумуляторов;

• СТ — стартерная;
• цифры после букв — номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда, А*ч (ампер-часы).

После обозначения типа батареи указываются буквы, обозначающие:

• материал моноблока (корпуса): Э — эбонит;
• Т — термопласт;

• материал сепараторов: М — мипласт;
• Р — мипор;

• Обозначение исполнения батарей состоит из букв А или Н, которые означают следующее: А — с общей крышкой; Н — несухозаряженная.

Пример. В батарее типа 6СТ — 50А цифры и буквы обозначают следующее:

6 — число последовательно соединенных аккумуляторов с общим напряжением 6 х х 2 = 12В; СТ — стартерная; 50 — емкость в Ач; А — с общей крышкой.

Устройство кислотных аккумуляторов

Кислотный аккумулятор изображен на рис. 5.8.

Рис. 8 Кислотный аккумулятор: а — пластины; б — общий вид

Кислотный аккумулятор (рис. 5.8) состоит из эбонитового или пластмассового корпуса 5, отрицательных 1 и положительных 4 пластин, собранных с помощью соединительных мостиков (бареток) 3 в полублоки, и электролита, в который погружены пластины.

С помощью борнов 2 (полюсных выводов) и межэлементных соединений (перемычек) 6 блоки пластин соединяют в электрическую цепь. Для изоляции разноименных пластин в аккумуляторе применяют сепараторы из различных пластмасс, на крышках аккумулятора устанавливают вывинчивающиеся пробки 7, в нижней части пластины опираются на изоляционные призмы 8.

Положительные и отрицательные пластины отливают в виде решеток из химически чистого свинца с 5-10 %-ной присадкой сурьмы. Решетки пластин заполняют активными массами: активная масса положительных пластин состоит из свинцового сурика Рb02 и сульфата аммония, отрицательных — из свинцового глета (губчатый свинец) с добавлением сернокислого бария. Отрицательные пластины механически более прочны, поэтому в блоке их на одну больше, они располагаются с обеих сторон.

Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты в дистиллирован ной воде.

Когда серную кислоту вливают в воду, в результате химической диссоциации часть молекул кислоты распадается на положительные и отрицательные ионы Ни SO.

Таким образом в электролите присутствуют ионы-носители электрического заряда и целые молекулы кислоты НSO.

Во время разряда аккумулятора в нем протекают следующие реакции:

у отрицательных пластин Рb + SO= Рb SO,

у положительных пластин РbО + Н+ НSO= Рb SO+ 2 НО.

Положительные и отрицательные ионы электролита вступают в реакцию с активны

ми массами пластин, изменяя их состав и отдавая электрический заряд на пластину. На всех пластинах образуется сульфат свинца Рb SO.

Количество ионов SOв электролите уменьшается; поэтому его плотность в процессе разряда заметно снижается.

Аккумулятор будет источником электроэнергии до тех пор, пока текут реакции разряда, а они возможны, если еще не вся активная масса пластин РbОи Рb превращены в Рb SO, т. е. пока в растворе есть ионы. Полный разряд не рекомендуется.

При подключении аккумулятора к источнику постоянного тока под действием зарядного тока протекают обратные реакции заряда:

• у отрицательных пластин Рb SO + Н= Рb + НSO;
• у положительных пластин Рb SO+ 2 НО + SO= РbО+ 2 НSO.

В результате Рb SO распадается на исходные материалы пластин, и в раствор выделяется кислота, поэтому плотность увеличивается до исходного значения (1,24-1,31 г/см) в зависимости от климатических условий), причем ЭДС заряженного аккумулятора составляет 2,1 В.

Опытным путем установлена зависимость между ЭДС и плотностью электролита для кислотного аккумулятора:

Е = 0,84 + d,

где d : плотность электролита, г/см3.

Напряжение аккумулятора в режимах разряда и заряда:

Uр = 0,84 + d — Iр Rвн ,

Uз = 0,84 + d + Iз Rвн ,

где: Iр — ток разряда, А;

• Iз — ток заряда, А;
• Rвн — внутреннее сопротивление аккумулятора.

Обычно принимают Rвн = 0,005 Ом.

Эксплуатация кислотных аккумуляторов

При нормальном обслуживании кислотных аккумуляторов сульфат свинца Рb SO образующийся на пластинах, полностью распадается в конце заряда, и аккумулятор восстанавливает свою емкость.

Если в течение нескольких суток полностью или частично разряженный аккумулятор не зарядить, то Рb SO может перекристаллизироваться в крупнозернистую соль того же химического состава. Такой сульфат не распадается при последующем заряде.

Аккумулятор начинает «кипеть», так как реакции распада сульфата свинца не протекают и энергия источника расходуется на нагрев электролита. Возникает так называемый процесс сульфатации пластин, в результате аккумулятор теряет часть емкости.

Во избежание сульфатации кислотные АБ нужно держать всегда заряженными, что требует постоянного ухода за ними.

По сравнению с щелочными аккумуляторами кислотные имеют и преимущество: низкое (примерно в 10-15 раз меньше, чем у щелочных) внутреннее сопротивление Rвн .

Поэтому только кислотные аккумуляторы могут использоваться в качестве стартерных, так как большие разрядные токи Iр создают сравнительно малое падение напряжения на аккумуляторе: ДU = Iр Rвн. В результате аккумулятор при разряде практически сохраняет напряжение:

Uр= Е- ДU

Нормальным током разряда кислотной АБ считается ток, составляющий около 10 % емкости АБ, т.е.

Iр = С / 10.

Например, для батареи 6СТЭ-128 нормальный ток разряда Iр = С / 10 = 128 / 10 = 12,8 А.

Полную емкость АБ отдает за 10 ч: С = 12,8*10 = 128 А-ч.

При работе со стартером эта АБ разряжается током 300-400 А за короткое время. Для аккумулятора такой режим неблагоприятен, так как при обильном выделении Рb SO может возникнуть деформация пластин и возможно выпадение активной массы.

Стартерный режим при температуре 30єС может длиться не более 5,5 мин, а при температуре -18єС — всего 2 мин. Полную емкость аккумулятор, конечно, не отдает, но его напряжение понижается до 1,5В.

При эксплуатации кислотных АБ необходимо обеспечить нормальные режимы разряда и заряда, наблюдать за плотностью электролита, поддерживать чистоту батарей, так как загрязнение увеличивает степень саморазряда.

Приготовление электролита и заряд кислотных АБ

Электролит приготовляют в чистой стеклянной, фарфоровой, эбонитовой или эмалированной посуде. В воду осторожно вливают кислоту, размешивая раствор стеклянной или эбонитовой палочкой.

Раствору нужно дать остыть до температуры 25єС. Обычно плотность электролита предварительно устанавливают 1,4 г/см, затем перед заливкой в аккумулятор плотность доводят до нормы.

При вводе в эксплуатацию новых АБ после заливки электролита в течение 3-6 ч дают возможность активной массе пластин хорошо пропитаться, проверяют уровень электролита в банках и заряжают током, несколько меньшим 10 % емкости.

Через каждый час проверяют температуру и плотность. В случае нагрева выше 45є С прекращают заряд и охлаждают АБ до 35єС.

Конец заряда определяют по обильному выделению газа («кипению»), а также по постоянству напряжения и плотности электролита в течение последних 2 ч заряда.

В конце заряда напряжение достигает 2,75-2,80 В на каждой банке.

Разряд кислотных АБ

В режиме разряда по напряжению аккумулятора можно ориентировочно определить степень его заряженности: при напряжении 2,0-1,9 В аккумулятор полностью заряжен; при 1,9-1,8 В заряжен на 75 %; при 1,8-1,7 В заряжен на 50 %; при 1,7-1,6 В заряжен на 25 %; при 1,6-1,5 В полностью разряжен.

Для повышения надежности кислотных АБ, а также с целью предотвращения замерзания электролита (когда плотность понижена) их рекомендуют разряжать не более чем на 50 %.

Систематический перезаряд АБ, во время которого в аккумуляторах действуют повышенные температуры, вызывает разрушение активной массы.

Постоянный недозаряд способствует возникновению процесса сульфатации, признаками которого являются повышение напряжения в начале заряда, преждевременное «кипение», незначительное повышение плотности в процессе заряда, повышение температуры и быстрое понижение напряжения в процессе разряда.

Сульфатированный аккумулятор разряжают, заменяют электролит дистиллированной водой и заряжают током, составляющим 0,5 нормального тока заряда, до достижения постоянства плотности и напряжения в течение 6 ч при обильном газовыделении. Затем плотность доводят до номинального значения.

Загрязнение электролита посторонними примесями (например, при использовании нестандартной кислоты) приводит к разрушению активных масс пластин, у таких АБ наблюдается повышенный саморазряд.

Неправильное подключение АБ или ее отдельных банок в зарядную цепь может привести к изменению полярности пластин.

Правила обслуживания аккумуляторов предусматривают еженедельный осмотр АБ и аккумуляторных помещений.

Ежемесячно проводится протирка аккумуляторов, проверка уровня электролита, плотности, выполняется заряд.

Режимы и периодичность зарядов АБ определяются условиями их эксплуатации и соответствующими инструкциями.

3.3 Щелочные аккумуляторы

Маркировка батарей

В странах СНГ маркировка наносится на батарею и должна содержать:

• товарный знак предприятия-изготовителя;
• условное обозначение батареи;
• знаки полярности: плюс «+» и минус «-«;
• дату изготовления (месяц, год);
• обозначение технических условий батарей конкретного типа;
• номинальную емкость в ампер-часах на батареях с общей крышкой;
• номинальное напряжение в вольтах на батареях с общей крышкой;
• клеймо технического контроля;
• максимальная масса батареи (без электролита) по техническим условиям.

Условное обозначение щелочных батарей

Батареей называют группу отдельных аккумуляторов (банок), соединенных определенным образом — последовательно, параллельно или по смешанной схеме.

В приведенных ниже таблицах условное обозначение батарей состоит из типа и исполнения.

Обозначение типа состоит из цифр и букв, которые означают следующее:

5, 10, 32 или 64 — число последовательно соединенных аккумуляторов (банок);

• КН — кадмиево-никелевая;
• ЖН — железоникелевая;

цифры после букв — номинальная емкость при 20-часовом режиме разряда, А-ч

(ампер-часы).

Обозначение исполнения состоит из букв, которые обозначают следующее:

Б — безламельная.

Пример. В батарее типа 10КН-100 цифры и буквы обозначают следующее:

• число последовательно соединенных аккумуляторов с общим напряжением

10 х 1,2 = 12В; КН — кадмиево-никелевая; 100 — емкость в А-ч.

Устройство щелочных аккумуляторов

Если кислотные аккумуляторы используют в качестве стартерных, то для питания прочих низковольтных устройств применяют щелочные кадмиево-никелевые и железоникелевые аккумуляторы (они одинаковы по конструкции и составу электролита).

Корпус 9 щелочного аккумулятора (рис. 5.9) изготовляют сварным из листовой стали, покрытой никелем.

Технология изготовления положительных 4 и отрицательных 11 пластин одинакова: их выполняют из тонких перфорированных листов стали в виде ламелей-футляров 3, в которые помещается активная масса 1.

Гидрат окиси никеля Ni(ОН)3 служит активной массой положительных пластин щелочных аккумуляторов обоих типов.

Активная масса отрицательных пластин у кадмиево-никелевых аккумуляторов состоит из смеси губчатого кадмия с железом, а у железо-никелевых — из смеси химически активного железа (губчатого железа) с его окислами и небольшого количества окиси ртути.

В электрохимических процессах участвуют кадмий Cd или железо Fe, а присадки улучшают электрохимические свойства масс.

Рис. 9 Устройство щелочного аккумулятора: 1 — активная масса; 2 — палочки распорные эбонитовые; 3 — ламель-футляр; 4 — положительные пластины; 5 — вывод; 6 — пробка; 7 — вывод; 8 — крышка стальная; 9 — корпус аккумулятора; 10 — баретки (соединительные мостики); 11 — отрицательные пластины; 12 — контактные пластины; 13 — эбонитовые пластины; 14 — стойки.

С помощью контактных пластин 12 и соединительных бареток 10 пластины собирают в блоки и через выводы 5, 7 соединяют с внешней цепью.

В стальной крышке 8 расположены пробки 6, в которых устроены небольшие отверстия для вентиляции.

Изоляция пластин одна от другой и от корпуса достигается установкой распорных эбонитовых палочек 2 и эбонитовых пластин 13 со стойками 14.

У кадмиево-никелевых аккумуляторов крайние пластины всегда положительные, у железоникелевых отрицательные.

При сборе в батарею аккумуляторы монтируют на изоляционных прокладках в общем деревянном или пластмассовом ящике и надежно изолируют от корпуса судна.

Электролитом служит раствор едкого кали КОН или натра NaOН в дистиллированной воде плотностью 1,19-1,21 г/см3 с небольшой добавкой едкого лития с небольшой добавкой едкого лития КОН, который увеличивает срок службы аккумуляторов в 2-2,5 раза.

Реакции разряда-заряда (на примере кадмиево-никелевого аккумулятора) следующие:

• у положительных пластин Ni (ОН3) + К — Ni (ОН)2 + КОН;
• у отрицательных пластин Cd + 2OН — Сd(ОН)2.

Образовавшиеся при разряде гидроокиси Ni(ОН)2 и Сd(ОН)2 не обладают какими-либо отрицательными свойствами, поэтому щелочные аккумуляторы могут длительное время находиться в разряженном состоянии, следовательно, их обслуживание упрощается.

Так как ионы К+ и ОН- или целые молекулы КОН присутствуют в левых и правых частях уравнений реакций, плотность электролита в процессе разряда-заряда почти не изменяется.

ЭДС заряженного аккумулятора составляет 1,35 В, при разряде уменьшается до 1 В (это зависит от состояния активных масс пластин и в меньшей степени от плотности электролита и температуры эксплуатации).

Напряжение заряженного аккумулятора составляет 1,25 В, разряжают его до напряжения не ниже 1,1 В.

Например, батарея 10 КН-100 (кадмиево-никелевая батарея, собранная из 10 банок, общей емкостью 100 А-ч) имеет номинальное напряжение U = 12,5 В.

Номинальным зарядным током считается ток Iз = С / 4= 25 А продолжительностью 6 час.

Номинальным разрядным током считается ток Iр = С / 8 = 12,5 А продолжительностью 8 час.

Допускается 1-часовой режим разряда током Iр = 100 А.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов Rвн = 0,03—0,05 Ом, т.е. в десятки раз больше внутреннего сопротивления кислотных аккумуляторов, у которых Rвн = 0,005 Ом. Поэтому щелочные аккумуляторы нельзя использовать в стартерном режиме.

Эксплуатация щелочных АБ

Приготовление электролита и заряд щелочных АБ

Для пользования в судовых условиях едкие кали КОН и натр N304 поставляются в жидком (плотностью 1,41 г/см3) или твердом (иногда с добавкой едкого лития) виде.

Для приготовления электролита пригодна дождевая и питьевая вода. После растворения щелочи в железной, стеклянной или пластмассовой посуде раствор выдерживают в течение 3-6 ч до полного осветления.

Осветленную часть раствора при температуре не выше 30єС доводят до нужной плотности и заливают в аккумулятор.

Во избежание поглощения электролитом углекислого газа из воздуха в каждый аккумулятор вливают несколько капель вазелинового масла или керосина.

После заливки нового аккумулятора электролитом его выдерживают в течение 2-10 ч (для пропитки пластины) до появления начального напряжения.