第6节 蓄电池

一、概述

蓄电池是化学能与电能互相转换的装置，它能把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能，而且变换的过程是可逆的。以上两个过程前者叫做充电，后者叫做放电。

根据极板所用材料和电解液性质的不同，蓄电池一般可分为酸性(铅)蓄电池和碱性蓄电池两大类。碱性蓄电池按其极板活性物质的不同，又可分为铁镍蓄电池和镉镍蓄电池等系列。

韶山系列电力机车采用的GN－100型镉镍碱性蓄电池组，由74个蓄电池串联而成，每个蓄电池的标称电压为1.25V，容量为100A·h，蓄电池组的标称电压为92.5V。

其型号意义为：

GN－100型；

G－镉（负极板材料）；

N－镍（正极板材料）；

100－蓄电池容量（A·h）。

电力机车的蓄电池组与可控硅稳压电源并联，是电力机车上直流控制电源的辅助电源，并兼作可控硅稳压电源的滤波元件。在升弓前及可控硅稳压电源发生故障时，由蓄电池组向机车控制电路供电；可控硅稳压电源正常工作时，蓄电池处于浮充电工作状态。

图8－27　GN－100型镉镍碱性蓄电池结构

1－正极板；2－正极板引线端；3－负极板；4－负极板引线端；

5－硬橡胶棍；6－电槽；7－带有开关作用的螺丝塞；8－电解液。

蓄电池主要由两种不同金属组成的正负极板、电解液以及容纳极板和电解液的电槽组成，如图8－27所示。

正、负极板用穿孔钢带制成的匣子分别装入正、负活性物质(氧化镍、镉铁合金等)构成，带上的小孔用于排出充电时所形成的气体，便于电解液的流通。正、负极板分别焊在各自带有接线柱的汇流排上，组成极板组。安装时将正、负极板交错排列，并采用硬橡胶棍隔离，再通过各自的引线端柱紧固于槽盖上。正极板与电槽直接相连，负极板与电槽绝缘，故负极板比正极板略窄，以防负极板与电槽相连，形成正、负极板间短路。由于正极板活性物质单位重量的电容量少于负极板的活性物质，故在镉镍蓄电池中，正极板比负极板多1片，即6片正极板，5片负极板。

电槽用镀镍钢板制成。由于碱性电池的电槽本身也是1个电极，所以必须注意各电池之间以及电池与地之间的绝缘，以防短路。槽盖上有3个小孔，左、右两孔用于引出正、负极性，并在正极柱旁注明有“+”号标志；中间1个为注液孔，孔内装有带开关作用的气塞。气塞有三个作用：一是可防止外部空气中二氧化碳侵入后产生碳酸盐，降低电池容量；二是可防止蓄电池短时翻转时电解液外流；三是能使电池内部的气体增加到一定量时通过气塞排出，以免电池中气压过高。

电解液是根据使用蓄电池的环境温度配制的，使用合理，可以延长蓄电池的寿命，保证其额定容量。

机车在运行一段时间以后，当蓄电池电压低于终止电压(一般规定终止电压为1.1 V)时，蓄电池不适宜继续放电，应及时充电，并须补充蒸溜水或电解液。蓄电池以恒定的电流充电时，其充电制有初充电制、标准充电制和快速充电制三种。对GN－100型镉镍碱性蓄电池，不同充电制时的充电电流和充电时间如下：

初充电制：先用25A充6h，再用12.5A充6h(放电时用12.5A放4h)；

标准充电制：25A充7h；

快速充电制：50A充2.5h，再用25A充2h。快速充电方法仅在特殊情况下使用，不能作为经常的充电制度。

GN－100型镉镍碱性蓄电池具有能承受大电流，耐振动，耐冲击；对过充电和欠充电不很敏感，自放电极弱，寿命长等优点，且不散发有害气体。缺点是单个电池的电压较低，内阻大，放电时电压变化较大。

二、使用与检修

(一)使用

1．蓄电池使用时，最好采用正常的充放电制度，急用时方可采用快速充电。如遇过放电、反充电、小电流长期放电或间歇放电而造成容量损失，可用过充电制度充电恢复。充放电时，电解液要始终高于极板，低于极板时，应补充蒸馏水或电解液。每使用10～15次充放电循环，应检查并调整电解液比重。

2．启用新的或短期(一年以内)存放的蓄电池组，注入电解液后应浸泡2h以上，然后采用过充电制充电。长期(一年以上)存放的蓄电池组，需经2～3次正常充放电循环，恢复到额定容量后，方可正常充电使用。

3．电解液容易吸收空气中的二氧化碳，增加碳酸盐含量，当含量超过50g/L时，蓄电池容量将显著降低。因此，一般使用一年左右或50～100次充放电循环应更新电解液。更新时应在放电状态下进行，必要时还需用水清洗电槽，然后注入新电解液。

4．环境温度升高或降低，蓄电池组容量和寿命均会降低。因此应根据环境温度选用合适的电解液。环境温度升高(+35℃以上)影响充电效率，除应及时补加蒸馏水、调整电解液比重和缩短更换电解液周期外，还应采取降温措施，在冷风、空调环境或在夜间通风良好的地方充电。

5．蓄电池组在低温环境(－15℃以下)使用，应选用比重大的氢氧化钾，充电最好在常温下进行，充电后再在低温环境中使用。如确需在低温下充电，宜采用快速充电制或过充电制充电。

6．蓄电池正极与外壳相接，所以在使用、带电保存和运输中，导电体不能同时接触蓄电池的正、负极或同时接触外壳与负极。

7．对随时使用或短期存放的蓄电池组，充电后可带电解液，拧紧气塞，在25℃以下干燥通风的地方存放。对于长期存放的蓄电池组，应在放电状态下倒掉电解液，清理干净，并在导电金属零件上涂上凡士林，以防锈蚀。

(二)检修

1．日常维护

蓄电池使用中要经常维护，表面应清洁，气塞及绝缘件良好，无泄漏电解液现象，外壳耐碱绝缘的环氧瓷漆层良好。

定期检查液面高度，调整电解液比重。定期检查每只蓄电池的容量，及时更换电压过低的元件。各连接铜板及接线应无烧痕、腐蚀现象。机车入库检修，需长时间使用控制电源时，应外接电源，用正常充电制充电。

2．定期检修

蓄电池按规定周期自车上拆下作较大范围的检修时应逐个清扫元件，必要时可用70～80℃热水整体冲洗。检查电槽有无裂纹、漏液现象，气塞、绝缘件及密封件状态是否良好。检查元件的绝缘电阻及容量，每个元件的电压低于1 V时应更新。

检查连接板及接线有无烧损、老化现象，联接螺帽是否紧固。电槽的漆层及连接板镀层应良好。双次定修时，应全部分解元件，电槽重新涂刷耐碱的绝缘漆。

检查电解液面的高度及比重，进行充放电试验，每个元件的容量应达到额定容量的60%以上。

蓄电池充电后，应再次检查液面高度及比重，排气2h后拧紧气塞备用。

三、常见故障及处理

蓄电池常见故障、可能原因及处理方法见表8－9。

表8－9　蓄电池常见故障及处理