211. Режим работы аккумуляторных батарей

Режим заряд-разряд характеризуется тем, что после заряда аккумуляторной батареи зарядное устройство отключается я батарея питает постоянную нагрузку (лампы сигнализации, приборы управления), периодически кратковременную нагрузку (электромагнитные приводы выключателей) и аварийную нагрузку. Разряженная до определенного напряжения батарея вновь подключается к зарядному агрегату, который, заряжая батарею, одновременно питает нагрузку.

Для батареи, работающей по методу заряд-разряд, один раз в три месяца производится уравнительный заряд (перезарядка).

Режим постоянного подзаряда заключается в следующем. Батарея непрерывно подзаряжается от подзарядно-го агрегата, и поэтому она находится в любой момент в состоянии полного заряда. Толчковые нагрузки, возникающие в сети постоянного тока (например при действии электромагнитных приводов высоковольтных выключателей или быстродействующих автоматических выключателей), воспринимает аккумуляторная батарея.

Один раз в месяц батарея, работающая в режиме постоянного подзаряда, должна быть заряжена от зарядного агрегата.

Сравнивая между собой два режима работы аккумуляторной батареи, можно указать на следующие преимущества режима постоянного подзаряда. Износ пластин батареи, работающей в режиме постоянного подзаряда, значительно меньше, чем у батареи, работающей в режиме заряд-разряд. Батарея в режиме постоянного подзаряда всегда готова к работе, чего нельзя сказать о батарее, работающей в режиме заряд-разряд. Здесь может случиться, что от разряженной батареи, приготовленной к включению на заряд, вдруг потребуется мощность, которую батарея дать не может. Поэтому аккумуляторные батареи преимущественно работают в режиме постоянного подзаряда.

Для осуществления режима заряд-разряд применяют схему аккумуляторной батареи с двойным элементным коммутатором (переключателем) (фиг. 423). В качестве зарядного агрегата здесь применен двигатель-генератор. Генератор присоединен к шинам через предохранители, автомат максимального тока с реле обратного тока, амперметр и переключатель П на два положения.

Максимальный автомат защищает генератор от перегрузки.

Реле обратного тока отключает генератор, если его э. д. с. станет меньше напряжения на шинах батареи. Это может произойти при уменьшении скорости вращения генератора, исчезновении напряжения переменного тока, питающего двигатель, и от других причин. Если в это время не отключить генератор, то он, перейдя в режим двигателя, станет нагрузкой для батареи.

Коммутатор имеет две ручки, из которых одна предназначена для заряда, а другая—для разряда. Обе ручки насаживаются на одну ось и могут поворачиваться независимо одна от другой.

Общее число аккумуляторов, соединяемых в батарею, должно быть таким, что даже разряженные до минимального напряжения u_раз элементы должны обеспечить на шинах батареи номинальное напряжение U_ш (115 или 230 В).

Выше было указано, что минимальным напряжением, ниже которого нельзя разряжать аккумулятор, будет для кислотно-свинцовых аккумуляторов 1,75—1,8 В, а для щелочных — 0,9—1 В.

Общее число аккумуляторов n в батарее находится из условия:

Обычно берут 66 аккумуляторов.

По схеме, представленной на фиг. 423, можно осуществить следующие случаи работы:

1) работает одна аккумуляторная батарея, питая нагрузку;

2) работает один зарядный агрегат, питая нагрузку;

3) зарядный агрегат работает параллельно с аккумуляторной батареей; агрегат и батарея совместно питают нагрузку;

4) зарядный агрегат заряжает батарею, одновременно питая нагрузку.

Рассмотрим каждый из перечисленных случаев работы аккумуляторной установки.

Разряд батареи. Зарядный агрегат не работает. Автомат А (фиг. 423) и переключатель П отключены. Разрядная рукоятка ставится в крайнее левое положение. Включены рубильники Р_б1 и Р_б2. По мере разряда батареи для поддержания напряжения на шинах постоянным рукоятка передвигается вправо. Тем самым вводятся в работу свежие аккумуляторы.

Работа одного зарядного агрегата на сеть. Включен автомат А, переключатель П стоит в левом положении. Рубильники батареи Р_б1 и Р_б2, отключены.

Параллельная работа генератора и батареи иа сеть. Зарядный агрегат работает. Включен автомат А. Переключатель П поставлен в левое положение. Рубильники Ре, и Ра, включены.

Работа зарядного агрегата иа заряд батареи и на сеть. Если нагрузка сети незначительна, то агрегат может отдавать ток в сеть и одновременно заряжать аккумуляторную батарею. Однако к концу заряда генератор дает напряжение больше того, при котором обычно работает сеть. Если включить в цепь реостат, то за счет падения напряжения в нем можно уменьшить напряжение. Но это неэкономично. Простым решением задачи одновременной работы генератора на сеть и на заряд является применение в схеме двухэлементного коммутатора. Последний дает возможность использовать разность между напряжением генератора и напряжением сети для заряда группы аккумуляторов, присоединенных к коммутатору.

Число аккумуляторов, соединенных с коммутатором z, можно определить, исходя из следующих рассуждений. Число постоянно работающих аккумуляторов в батарее равно n—z. При работе генератора на заряд и на сеть эта группа аккумуляторов подключается параллельно на шины установки. Поэтому напряжение на шинах U_ш к концу заряда должно быть равно напряжению, приходящемуся на группу постоянно работающих аккумуляторов.

Число аккумуляторов, соединенных с коммутатором, определится из выражения:

В этом случае обычно берут 22 элемента, что составляет третью часть всех аккумуляторов батареи.

Для работы генератора на заряд и на сеть пускают в ход асинхронный двигатель и, регулируя возбуждение генератора, устанавливают на шинах батареи номинальное напряжение. Включают автомат А, ставят переключатель П в правое положение, замыкают рубильники Р_б1 и Р_б2. Зарядную рукоятку коммутатора ставят в крайнее правое положение, а разрядную располагают немного левее по отношению к зарядной.

Ток генератора I состоит из двух токов: тока нагрузки I_Н и тока заряда батареи I_зар . Ток генератора от точки а растекается на две части: от точки б он направляется в сеть и через точки в и г поступает на разрядную рукоятку (точка е). Ток заряда I_зар от точки а направляется через батарею к точке е. Между точками е и ж по аккумуляторам, включенным между двумя рукоятками коммутатора, протекает зарядный ток и ток нагрузки, т. е. полный ток генератора. Для того чтобы аккумуляторы, соединенные с коммутатором, не страдали от перегрузки, их выбирают иа больший зарядный ток. По мере заряда зарядная и разрядная ручки передвигаются влево.

На фиг. 424 дана схема аккумуляторной батареи, работающей нормально по режиму постоянного подзаряда. Схема допускает также возможность работы батареи в режиме заряд-разряд. Здесь постоянно работает подзарядный агрегат небольшой мощности. Зарядный агрегат включается лишь при работе батареи по режиму заряд-разряд. Подзарядиый агрегат является резервом для зарядного агрегата.

Аккумуляторные батареи 24—48 В малой мощности составляются из двух групп, которые заряжаются и разряжаются попеременно. На фиг. 425 дана схема установки с маломощной аккумуляторной батареей.