一、概述

蓄電池是化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)換的裝置，它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來，使用時再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而且變換的過程是可逆的。以上兩個過程前者叫做充電，后者叫做放電。

根據(jù)極板所用材料和電解液性質(zhì)的不同，蓄電池一般可分為酸性(鉛)蓄電池和堿性蓄電池兩大類。堿性蓄電池按其極板活性物質(zhì)的不同，又可分為鐵鎳蓄電池和鎘鎳蓄電池等系列。

韶山系列電力機車采用的GN－100型鎘鎳堿性蓄電池組，由74個蓄電池串聯(lián)而成，每個蓄電池的標(biāo)稱電壓為1.25V，容量為100A·h，蓄電池組的標(biāo)稱電壓為92.5V。

其型號意義為：

GN－100型；

G－鎘（負(fù)極板材料）；

N－鎳（正極板材料）；

100－蓄電池容量（A·h）。

電力機車的蓄電池組與可控硅穩(wěn)壓電源并聯(lián)，是電力機車上直流控制電源的輔助電源，并兼作可控硅穩(wěn)壓電源的濾波元件。在升弓前及可控硅穩(wěn)壓電源發(fā)生故障時，由蓄電池組向機車控制電路供電；可控硅穩(wěn)壓電源正常工作時，蓄電池處于浮充電工作狀態(tài)。

圖8－27　GN－100型鎘鎳堿性蓄電池結(jié)構(gòu)

1－正極板；2－正極板引線端；3－負(fù)極板；4－負(fù)極板引線端；

5－硬橡膠棍；6－電槽；7－帶有開關(guān)作用的螺絲塞；8－電解液。

蓄電池主要由兩種不同金屬組成的正負(fù)極板、電解液以及容納極板和電解液的電槽組成，如圖8－27所示。

正、負(fù)極板用穿孔鋼帶制成的匣子分別裝入正、負(fù)活性物質(zhì)(氧化鎳、鎘鐵合金等)構(gòu)成，帶上的小孔用于排出充電時所形成的氣體，便于電解液的流通。正、負(fù)極板分別焊在各自帶有接線柱的匯流排上，組成極板組。安裝時將正、負(fù)極板交錯排列，并采用硬橡膠棍隔離，再通過各自的引線端柱緊固于槽蓋上。正極板與電槽直接相連，負(fù)極板與電槽絕緣，故負(fù)極板比正極板略窄，以防負(fù)極板與電槽相連，形成正、負(fù)極板間短路。由于正極板活性物質(zhì)單位重量的電容量少于負(fù)極板的活性物質(zhì)，故在鎘鎳蓄電池中，正極板比負(fù)極板多1片，即6片正極板，5片負(fù)極板。

電槽用鍍鎳鋼板制成。由于堿性電池的電槽本身也是1個電極，所以必須注意各電池之間以及電池與地之間的絕緣，以防短路。槽蓋上有3個小孔，左、右兩孔用于引出正、負(fù)極性，并在正極柱旁注明有“+”號標(biāo)志；中間1個為注液孔，孔內(nèi)裝有帶開關(guān)作用的氣塞。氣塞有三個作用：一是可防止外部空氣中二氧化碳侵入后產(chǎn)生碳酸鹽，降低電池容量；二是可防止蓄電池短時翻轉(zhuǎn)時電解液外流；三是能使電池內(nèi)部的氣體增加到一定量時通過氣塞排出，以免電池中氣壓過高。

電解液是根據(jù)使用蓄電池的環(huán)境溫度配制的，使用合理，可以延長蓄電池的壽命，保證其額定容量。

機車在運行一段時間以后，當(dāng)蓄電池電壓低于終止電壓(一般規(guī)定終止電壓為1.1 V)時，蓄電池不適宜繼續(xù)放電，應(yīng)及時充電，并須補充蒸溜水或電解液。蓄電池以恒定的電流充電時，其充電制有初充電制、標(biāo)準(zhǔn)充電制和快速充電制三種。對GN－100型鎘鎳堿性蓄電池，不同充電制時的充電電流和充電時間如下：

初充電制：先用25A充6h，再用12.5A充6h(放電時用12.5A放4h)；

標(biāo)準(zhǔn)充電制：25A充7h；

快速充電制：50A充2.5h，再用25A充2h?？焖俪潆姺椒▋H在特殊情況下使用，不能作為經(jīng)常的充電制度。

GN－100型鎘鎳堿性蓄電池具有能承受大電流，耐振動，耐沖擊；對過充電和欠充電不很敏感，自放電極弱，壽命長等優(yōu)點，且不散發(fā)有害氣體。缺點是單個電池的電壓較低，內(nèi)阻大，放電時電壓變化較大。

二、使用與檢修

(一)使用

1．蓄電池使用時，最好采用正常的充放電制度，急用時方可采用快速充電。如遇過放電、反充電、小電流長期放電或間歇放電而造成容量損失，可用過充電制度充電恢復(fù)。充放電時，電解液要始終高于極板，低于極板時，應(yīng)補充蒸餾水或電解液。每使用10～15次充放電循環(huán)，應(yīng)檢查并調(diào)整電解液比重。

2．啟用新的或短期(一年以內(nèi))存放的蓄電池組，注入電解液后應(yīng)浸泡2h以上，然后采用過充電制充電。長期(一年以上)存放的蓄電池組，需經(jīng)2～3次正常充放電循環(huán)，恢復(fù)到額定容量后，方可正常充電使用。

3．電解液容易吸收空氣中的二氧化碳，增加碳酸鹽含量，當(dāng)含量超過50g/L時，蓄電池容量將顯著降低。因此，一般使用一年左右或50～100次充放電循環(huán)應(yīng)更新電解液。更新時應(yīng)在放電狀態(tài)下進行，必要時還需用水清洗電槽，然后注入新電解液。

4．環(huán)境溫度升高或降低，蓄電池組容量和壽命均會降低。因此應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度選用合適的電解液。環(huán)境溫度升高(+35℃以上)影響充電效率，除應(yīng)及時補加蒸餾水、調(diào)整電解液比重和縮短更換電解液周期外，還應(yīng)采取降溫措施，在冷風(fēng)、空調(diào)環(huán)境或在夜間通風(fēng)良好的地方充電。

5．蓄電池組在低溫環(huán)境(－15℃以下)使用，應(yīng)選用比重大的氫氧化鉀，充電最好在常溫下進行，充電后再在低溫環(huán)境中使用。如確需在低溫下充電，宜采用快速充電制或過充電制充電。

6．蓄電池正極與外殼相接，所以在使用、帶電保存和運輸中，導(dǎo)電體不能同時接觸蓄電池的正、負(fù)極或同時接觸外殼與負(fù)極。

7．對隨時使用或短期存放的蓄電池組，充電后可帶電解液，擰緊氣塞，在25℃以下干燥通風(fēng)的地方存放。對于長期存放的蓄電池組，應(yīng)在放電狀態(tài)下倒掉電解液，清理干凈，并在導(dǎo)電金屬零件上涂上凡士林，以防銹蝕。

(二)檢修

1．日常維護

蓄電池使用中要經(jīng)常維護，表面應(yīng)清潔，氣塞及絕緣件良好，無泄漏電解液現(xiàn)象，外殼耐堿絕緣的環(huán)氧瓷漆層良好。

定期檢查液面高度，調(diào)整電解液比重。定期檢查每只蓄電池的容量，及時更換電壓過低的元件。各連接銅板及接線應(yīng)無燒痕、腐蝕現(xiàn)象。機車入庫檢修，需長時間使用控制電源時，應(yīng)外接電源，用正常充電制充電。

2．定期檢修

蓄電池按規(guī)定周期自車上拆下作較大范圍的檢修時應(yīng)逐個清掃元件，必要時可用70～80℃熱水整體沖洗。檢查電槽有無裂紋、漏液現(xiàn)象，氣塞、絕緣件及密封件狀態(tài)是否良好。檢查元件的絕緣電阻及容量，每個元件的電壓低于1 V時應(yīng)更新。

檢查連接板及接線有無燒損、老化現(xiàn)象，聯(lián)接螺帽是否緊固。電槽的漆層及連接板鍍層應(yīng)良好。雙次定修時，應(yīng)全部分解元件，電槽重新涂刷耐堿的絕緣漆。

檢查電解液面的高度及比重，進行充放電試驗，每個元件的容量應(yīng)達到額定容量的60%以上。

蓄電池充電后，應(yīng)再次檢查液面高度及比重，排氣2h后擰緊氣塞備用。

三、常見故障及處理

蓄電池常見故障、可能原因及處理方法見表8－9。

表8－9　蓄電池常見故障及處理