Главная > Документ


3. Аккумуляторная батарея 20НКБН-25

Назначение и устройство. Аккумуляторная батарея 20НКБН-25 (20 — число элементов, НК — никель-кадмиевая, Б—батарея, Н—намазная, 25 — емкость в ампер-часах) слу­жит дополнительным источником электрической энергии на са­молете. Кроме того, аккумулятор служит для запуска двигате­ля и питания бортовой сети в случае отказа генератора и для, работы в полете в буферном режиме с генератором. Щелочная аккумуляторная батарея установлена в центроплане справа (см. рис. 2).

Батарея составлена из 20 аккумуляторов, соединенных пос­ледовательно шинами (рис. 76). Сосуд аккумулятора изготов­лен из пластмассы. Внутри сосуда помещены положительные и отрицательные пластины, разделенные эбонитовыми изоляцион­ными палочками. Боковая изоляция предохраняет пластины от соприкосновения со стенками сосуда. Пробка прикрывает от­верстие в аккумуляторе, служащее дли заливки его электроли­том и для отвода газов.

Аккумуляторы помещены в корпус, выполненный из нержа­веющей стали. На боковых стенках корпуса имеются смотровые окна для наблюдения за уровнем электролита. В качестве электролита в кадмиево-никелевом аккумуляторе применяется водный раствор едкого калия (КОН). Для улучшения работы аккумулятора в электролит добавляется едкий литий (LiOH).


Рис. 76. Щелочной аккумулятор

Рис. 77. Пластины щелочного аккумулятора

Положительные и отрицательные пластины кадмиево-нике-левого аккумулятора (рис. 77) состоят из отдельных стальных никелированных рам, в которые заделаны в виде ячеек пакети­ки из перфорированной стали с активной массой. В качестве активной массы положительных пластин применяется смесь из гидрата закиси никеля Ni(ОН)2, гидрата окиси никеля Ni(ОН)3 и некоторого количества графита (до 20%), увеличивающего электропроводимость массы. В качестве активной массы отри­цательных пластин применяется смесь губчатого кадмия Cd с железом Fe (75—80% кадмия и 20—25% железа). Железо уве­личивает электропроводимость массы и предохраняет ее от спе-кания.

Электрохимические процессы при заряде аккумулятора. При заряде анод аккумулятора присоединяется к положительному полюсу источника электрической энергии, а катод — к отрица­тельному полюсу.

В начале заряда аккумулятор представляет собой электро­химическую систему следующего состава:

Ni(ОН)2 |КОН| Cd(ОН)2

анод электролит катод

При подключении аккумулятора к источнику постоянного тока в цепи возникает электрический ток вследствие движения ионов.

На рис. 78 показана принципиальная схема заряда акку­мулятора. Под действием внешней разности потенциалов сво­бодные электроны уходят с анода, одновременно отрицательные ионы гидроксила ОН попадают на анод и отдают ему свои от­рицательные заряды. На аноде возникает химическая реакция, которая в молекулярном виде может быть записана так: 2Ni(ОН)2 + 2(ОН) = 2Ni(ОН)3. На отрицательном электроде происходит реакция: Cd(ОН)2->Cd+2(ОН), т. е. гидрат окиси кадмия Cd(ОН)2, в результате химической реакции распадает­ся на губчатый кадмий Cd и гидроксил 2(ОН). Последний, вступая в химическое взаимодействие с калием, образует мо­лекулы едкого кали: 2(ОН)+2К = 2КОН. Следовательно, уравнение токообразующего процесса при заряде кадмиево-ни-келевого аккумулятора можно записать в следующем виде:

Cd(ОН)2 + 2КОН + 2Ni(ОН)2 = Cd2КОН + 2Ni(ОН)3,

катод анод анод

т. е. в результате на катоде восстанавливается губчатый кад­мий, а на аноде — гидрат окиси никеля 2Ni(ОН)3.

Электрохимические процессы при разряде аккумулятора. За­ряженный аккумулятор представляет собой электрическую схе­му, где активным веществом анода является гидрат окиси ни­келя Ni(ОН)з, активной массой катода—губчатый (пористый) кадмий Cd и электролитом раствор едкого кали КОН. В элек­тролите аккумулятора происходит непрерывный процесс элек­тролитической диссоциации молекул: КОН<>К+ + ОН-.

Рис. 78. Схема заряда кадмиевоникелевого аккумулятора Рис. 79. Схема разряда кадмиевоникелевого аккумулятора

При подсоединения к зажимам аккумулятора нагрузки в це­пи возникает электрический ток, и аккумулятор начинает раз­ряжаться.

Принципиальная схема разряда кадмиево-никелевого аккуму­лятора показала на рис. 79. Положительные ионы калия К пе­ремещаются в направлении электрического поля, т. е. от отри­цательного электрода к положительному. Отрицательные ионы гидроксила ОН перемещаются навстречу электрическому полю, т. е. от анода к катоду. С отрицательного электрода электроны уходят во внешнюю цепь. Отрицательные ионы гидроксильной группы ОН отдают свои отрицательные заряды катоду и в ре­зультате этого там возникает химическая реакция Cd + 2ОН = = Cd(ОН)3, т. е. образуется гидрат окиси кадмия Cd (ОН)2.

Из внешней цепи на анод поступают свободные электроны, а из электролита — положительные ионы калия К+, которые отдают аноду свои положительные заряды. В результате на аноде возникает следующая реакция: 2Ni(ОН)3 + 2К = = 2Ni(ОН)2+2КОН, т. е. при разряде аккумулятору на аноде образуется гидрат закиси никеля Ni(ОН)2 и едкий кали КОН. Следовательно, уравнение токообразующего процесса при раз­ряде кадмиево-никелевого акумулятора можно записать так:

2Ni(ОН)3 + 2КОН + Cd = 2Ni(ОН)2 + 2КОН + Cd(ОН)2.

анод катод анод катод

Концентрация электролита при разряде и заряде аккумуля­тора не изменяется, так как сколько едкого кали расходуется вблизи катода, столько же его возникает вблизи анода.

Основные технические данные аккумуляторной батареи 20КНБН-25

э.д.с. заряженной батареи, В 25

Емкость заряженной батареи при t= 25±10°С и разряде током 10 А до напряжения 20 В,

А.Ч 25

Диапазон рабочих температур, °С .... от —5

до +50 Продолжительность разряда, мин:

током 25 А не менее 57

» 50 » » » 22

» 100 » » » 11

Плотность электролита, г/см3 1,3

Масса батареи, кг 24

Электрические характеристики авиационных аккумуляторов.

Электродвижущей силой (э. д. с.) аккумулятора назы­вается разность потенциалов его выводных зажимов при разом­кнутой внешней цепи. Э. д. с. элемента зависит от состава элек­тродов и электролита и не зависит от формы, числа и размеров электродов.

Внутренним сопротивлением аккумулятора называется электрическое сопротивление, оказываемое аккуму­лятором току, протекающему через него. По мере разряда ак­кумулятора его внутреннее сопротивление растет. Внутреннее сопротивление кадмиево-никелевого аккумулятора можно прак­тически определять по формуле r0=0,3 : Qгде Q — емкость ак­кумулятора.

Напряжение аккумулятора отличается от э.д.с. на значение падения напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора. С эксплуатационной точки зрения важно знать не э. д. с., а напряжение аккумулятора, так как именно его необходимое значение нужно обеспечить потребителю. Напря­жение аккумулятора, зависящее от э. д. с., разрядного тока и внутреннего сопротивления аккумулятора, уменьшается в про­цессе разряда.

Напряжение аккумулятора зависит от тока на­грузки, поэтому его нужно измерять при определенном разряд­ном токе. По напряжению можно ориентировочно судить о сте­пени разреженности аккумулятора, а напряжение аккумуля­тора зависит от его температуры. При понижении температуры увеличивается вязкость электролита, процесс диффузии замед­ляется и это вызывает уменьшение э. д. с., а также повышение внутреннего сопротивления. Таким образом, с уменьшением температуры напряжение аккумулятора падает. Среднее раз­рядное напряжение кадмиево-никелевого аккумулятора прини­мается равным 1,25 В.

Емкостью аккумулятора называется, количество электричества, отдаваемое полностью заряженным аккумулято­ром в процессе разряда до наименьшего допустимого разрядно­го напряжения.

Отдача аккумулятора по емкости и по энер­гии. Энергия, затрачиваемая на заряд аккумулятора, больше энергии, получаемой при разряде. Это объясняется расходом энергии на нагревание акумулятора проходящими через него разрядными и зарядными токами, на электролиз воды во время заряда и саморазряд батареи.

Характеризуя аккумуляторы, различают отдачу по емкости и по энергии. Отдачей по емкости nQ называют отношение раз­рядной емкости Qp к зарядной емкости Qз:nQ=Qp/Qз

Зарядной емкостью Qз называется количество электричест­ва, затрачиваемое на заряд аккумулятора. При постоянных значениях зарядного и разрядного токов отдача по емкости оп­ределяется по формуле nQ=IРtР/IЗtЗ, где tР и tЗ — длитель­ность разряда и заряда. Отдача кадмиево-никелевого аккумуля­тора по его емкости колеблется в пределах 65—70%.

Отдачей по энергии или к. п. д. nWназывают отношение энергии WP, полученной от аккумулятора при разряде, к энер­гии WЗ, затраченной на его заряд: nW= WP /WЗ= VРIРtР/VЗIЗtЗ,

где VР и VЗ - средние значения напряжений при разряде и за­ряде.

Отдача ,по энергии меньше отдачи по емкости VР/I>VЗпоэ­тому nW

Срок службы самолетных аккумуляторов невысок, вследст­вие тяжелых условий эксплуатации и конструктивных особен­ностей, вытекающих из стремления уменьшить массу и габари­ты батареи. Срок службы измеряется в циклах. Циклом назы­вается процесс одного заряда батареи и ее последующего раз­ряда. Аккумуляторная батарея считается вышедшей из строя, если ее емкость менее 75% от номинальной. Срок службы ак­кумулятора во многом зависит от соблюдения правил его экс­плуатации. Отклонение от правил эксплуатации аккумуляторов, изложенных в специальных инструкциях, приводит к снижению срок а службы.

Преимущества и недостатки щелочного ак­кумулятора. Основными достоинствами этих батарей яв­ляются высокая прочность и большой срок службы. Они могут длительно храниться с электролитом в разряженном и полуза-ряженном состоянии и нечувствительны к перезаряду. Недоста­ток их в сравнительно большом внутреннем сопротивлении (примерно на 20% больше, чем у свинцовых аккумуляторов со­ответствующей емкости). Кроме того, они имеют большую раз­ницу между напряжениями заряда и разряда.

4. Регулирующие устройства

Для увеличения надежности снабжения потребителей элек­троэнергии установленные на самолете источники электропита­ния — генератор и аккумулятор — соединены между собой па­раллельно. При таком подключении напряжение генератора во время полета должно поддерживаться постоянным и быть не­сколько выше напряжения аккумулятора, чтобы питание всех потребителей осуществлялось от генератора и в то же время происходила подзарядка аккумулятора.

При понижении напряжения генератора вследствие умень­шения частоты вращения вала двигателя (планирование, руле­ние и т. п.) генератор должен автоматически отключаться от бортовой сети, в противном случае пойдет обратный ток, т. е-ток от аккумулятора к генератору.

Обеспечение указанных условий требует установки дополни­тельных электрических устройств, при помощи которых можно



Рис.80. Угольный регулятор Р-25АМ

Рис. 81. Схема угольного регулятора Р-25АМ:

1 — обмотка электромагнита; 2 — корпус; 3 — сердечник; 4 — якорь; 5 — мембрана; 6 и 10 — угольные контакты; 7—уголь­ный столб; 8 — керамическая трубка; 9 — ребристый корпус; 11 — регулировочный винт; R — регулируемое сопротивление; R1— сопротивление температурной ком­пенсации

поддерживать на определенном уровне напряжение гене­ратора, автоматически подключать и отключать его от бор­товой сети самолета.

На самолете Як-18Т такими регулирующими устройствами являются угольный регулятор напряжения Р-25АМ, дифферен-циальное минимальное реле ДМР-200Д, автомат защиты АЗП-1МБ, трансформатор ТС-9М-2.

Угольный регулятор напряжения Р-25АМ (рис. 80) предназ­
начен для автоматического поддержания стабильного напря­
жения генератора при изменении частоты вращения и нагруз­
ки. Он установлен в переднем отсеке оборудования между
шпангоутами № 0 и 1 (см. рис. 2). В комплект регулятора на­
пряжения входят: собственно регулятор с кронштейном, кон-
тактно-клеммовая панель, выносное переменное сопротивление
ВС-25А, конденсатор КБМ-31.

Основные технические данные

Номинальное напряжение, В . . . . 27±10%

Пределы изменения напряжения генератора с помощью сопротивления ВС-25А, В . ±2

Максимальная рассеиваемая мощность
в угольном столбе, Вт 85

Сопротивление угольного столба, Ом:

минимальное 0,28

максимальное 30

Общая масса комплекта угольного регуля­
тора, кг 1,6

Режим работы . . ... . длительный

Рис. 82. Функциональная схема регулятора

Р-'25АМ:

К угСт—сопротивление угольного столба; R1 — со­противление температурной компенсации; R2 — ста-билизирующее сопротивление; ВС-25А — регули- -ровочное сопротивление; L1—рабочая обмотка ре­гулятора; L2 — обмотка температурной компенсации; S0 — обмотка параллельной работы; С — конденса-тор постоянной емкости; А,Б,Ж,Л,Г,Шклем­мы регулятора

Угольный регулятор состоит из электромаг­нита с якорем, воспри-, нимающего изменения напряжения генерато­ра, и угольного столба (рис.81), являющего­ся переменным сопро­тивлением. Угольный столб собирается из от­дельных угольных шайб. С одной стороны шайбы удерживаются регулировочным вин­том, с другой — мем­бранной (пружинной латунной шайбой) в сжатом состоянии.

Юбмотка электромагнита состоит из трех частей: рабочей, предназначенной для температурной компенсации и обеспечи­вающей параллельную работу. Якорь электромагнита соеди­няется с мембраной. Рабочая обмотка электромагнита подклю­чается параллельно к зажимам генератора, а угольный столб — последовательно к цепи обмотки возбуждения генератора. Для отвода тепла угольный столб помещен в ребристый корпус.

В цепь обмотки электромагнита включены три резистора: регулировочный ВС-25А, R1с сопротивлением термокомпенса­ции и R2со стабилизирующим сопротивлением. Все элементы собираются в единую конструкцию и устанавливаются на крон­штейне. На кронштейне имеются контактные болты, которые при установке регулятора на клеммовую панель плотно прижи­маются контактным пластинам.

Для уменьшения помех радиоприему, возникающих при ра­боте угольного регулятора напряжения, имеется конденсатор КБМ-31 емкостью 4 мкФ.

На рис. 82 представлена принципиальная электрическая схема угольного регулятора Р-25АМ. Напряжение генератора зависит от частоты вращения якоря генератора и его магнит­ного потока: U= спФ, где с — постоянная величина, объединяю­щая постоянные параметры данного генератора, п — частота вращения якоря генератора; Ф — магнитный поток полюсов.

Частота вращения вала двигателя в процессе полета может изменяться, поэтому меняется и напряжение генератора. Для поддержания постоянства напряжения нужно изменять магнит­ный поток так, чтобы с увеличением частоты вращения он про­порционально уменьшался и, наоборот, с уменьшением частоты вращения увеличивался. Такую работу выполняет угольный ре­гулятор напряжения Р-25АМ.

Принцип его работы основан на свойстве угольного столба менять свое сопротивление при изменении давления мембраны на него. Если напряжение генератора значительно меньше сво­его номинального значения или равно нулю, то притяжение электромагнита отсутствует, а под действием мембраны сжатие угольного столба максимально. При этом сопротивление уголь­ного столба достаточно мало (около 0,6 Ом) и обмотка воз­буждения генератора оказывается .практически включенной при полном напряжении генератора.

При возрастании напряжения генератора из-за увеличения частоты вращения его якоря или уменьшения нагрузки увели­чивается тяговое усилие электромагнита. Якорь сильнее при-, тягивается к сердечнику, преодолевая усилие мембраны, и уменьшает давление на угольный столб. Сопротивление уголь­ного столба увеличится, что «приведет к снижению тока в об­мотке возбуждения генератора, а следовательно, и магнитного потока статора. Меньший магнитный поток статора генератора наведет меньшую э. д. с. генератора. В новом положении яко­ря наступит равновесие сил, характеризующееся некоторым увеличением тягового усилия электромагнита и усилия мембра­ны из-за ее дополнительного прогиба.

При уменьшении частоты вращения вала двигателя или увеличении тока нагрузки напряжение генератора и ток в об­мотке электромагнита уменьшатся, его тяговое усилие снизит­ся, и якорь отойдет от сердечника. При этом угольный столб сожмётся, его сопротивление уменьшится, ток в обмотке воз­буждения возрастет. Большее магнитное поле статора наведет большую э. д. с., и напряжение генератора увеличится до но­минального значения.

Дифференциальное минимальное реле ДМР-200Д (рис. 83) предназначено для подключения генератора к бортовой сети самолета, когда напряжение генератора превышает напряже­ние аккумулятора на 0,3—0,7 В при правильной полярности генератора; отключения генератора от сети при обратном токе 15—25 А; отключения генератора при обрыве провода в ге­нераторной линии; сигнализации отказа генератора. Реле ДМР-200Д установлено в электрощитке питания под правым задним сиденьем.

Основные технические данные

Напряжение питания реле, В 20—30

Номинальный ток в цепи силовых контактов, А 200

Ток в цепи С, А, не более 5

Обратный ток отключения реле, А .... 15—25
Превышение напряжения генератора под напря­
жением сети, при котором срабатывает реле, В 0,3—0,7

Aвтомат защиты АЗП-1МБ предназначен для защиты са­молетной сети постоянного тока от аварийного повышения на-

пряжения, связанного с отказом угольного регулятора напряжения Р-25АМ. Автомат АЗП-1МБ (рис. 84) установлен в отсеке оборудова­ния между шпангоутами № 0 и 1 (см. рис. 2). Он работает совместно c регулятором напряжения Р-25АМ и дифференциальным минимальным реле ДМР-200Д.

Рис. 83. Дифференциально ми­нимальное реле ДМР-200Д

Принцип действия автомата за­щиты сети АЗП-1МБ следующий. При аварийном повышении напря­жения генератора от 31,5 до 50 В через промежуток времени 0,06— 1,5 с (зависящий от напряжения) в автомате срабатывает реле замед­ленного действия. Из-за замедлен-ния автомат не успевает реагиро­вать на случайные эксплуатацион­ные повышения напряжения. Об­мотка реле замедленного действия включена параллельно обмотке воз­буждения генератора и реагирует на повышение напряжения в ней.

Рис. 84. Автомат защиты от перенапряжения АЗП-1МБ

Рис. 85. Трансформатор ТС-9М-2

Реле замедленного действия, срабатывая, включает промежуточ­ное реле, которое, в свою очередь, включает кнопочный контактор. Контактор срабатывает, становится на механическую блокировку и сво­ими контактами обесточивает диф­ференциальное минимальное реле, которое отключает генератор от бортовой сети. Чтобы вновь вклю­чить генератор в сеть, необходимо нажать кнопку на корпус автомата и тем самым снять механическую блокировку. Нажимать на кнопку автомата АЗП-1МБ можно лишь после устранения неисправности в электросети. Срок службы автома­та — 50 срабатываний.

Совместная работа реле ДМР-200Д и автомата защиты се­ти АЗП-1МБ рассматривается в параграфе «Работа электриче­ской схемы источников постоянного тока и регулирующих уст­ройств».

Трансформатор ТС-9М-2 (рис. 85) предназначен для повы­шения устойчивости работы генератора. Он установлен на элек-

трощитке питания под правым задним сиденьем. Трансформа­тор — стержневого типа с О-образной магнитной системой. Верхняя съемная часть магнитопровода имеет прямоугольную форму, а нижняя — П -образную.

Трансформатор ТС-9М-2 работает совместно с угольным ре­гулятором напряжения. Плюсовой провод от генератора на бор­товую сеть проходит через окно в железе трансформатора и создает в нем магнитный поток. При изменении тока нагрузки генератора изменяется магнитный поток в сердечнике транс­форматора, благодаря чему создается э. д. с. самоиндукции.

При резких изменениях нагрузки генератора регулятор на­пряжения Р-25АМ в состоянии мгновенно восстанавливать заданное напряжение. В данном случае в регуляторе Р-25АМ используется э. д. с. самоиндукции обмоток трансформатора ТС-9М-2 для быстрой стабилизации напряжения генератора.




Похожие документы:

  1. Конспект проведения занятий по конструкции и лётной эксплуатации самолёта як-18т

    Конспект
    ... оперения на самолетеЯк-18Т применяется хлопчатобумажная авиационная ткань ... приборов и блоков радиоэлектронногооборудования. После полета ... условиях обледенения и в снег. СамолетЯк-18Т не оборудован противообледенительным устройством, поэтому полет в ...
  2. Утверждено ууз мга ссср в качестве учебного пособия для летных училищ гражданской авиации

    Учебное пособие
    ... самолета 123 5. Буксировка самолета 124 6. Оборудование стоянки самолета 126 ГЛАВА 10. ЭКСПЛУАТАЦИЯ САМОЛЕТАЯК-18Т ... на самолетеЯк-18Т применяется хлопчатобумажная авиационная ткань ... приборов и блоков радиоэлектронногооборудования. После полета ...
  3. Оао " аэрофлот - российские авиалинии" юр адрес 119002 г москва ул арбат дом 10 место пр деятельности г москва аэропорт шереметьево действует до 21 02 2013

    Документ
    ... Ми-8Т (для авиационного и радиоэлектронногооборудования Ф2, выполняемая через ... выполняемые после попадания самолета в условия обледенения Як-40 с температурой окружающего ... модификации, Як-18Т доработки по бюллетеням промышленности Як-42 текущий ...
  4. Оао " аэрофлот - российские авиалинии" юр адрес 119002 г москва ул арбат дом 10 место пр деятельности г москва аэропорт шереметьево действует до 21 02 2013

    Документ
    ... Ми-8Т (для авиационного и радиоэлектронногооборудования Ф2, выполняемая через ... выполняемые после попадания самолета в условия обледенения Як-40 с температурой окружающего ... модификации, Як-18Т доработки по бюллетеням промышленности Як-42 текущий ...
  5. Об утверждении типовых норм (2)

    Документ
    ... 4 4 4 4 4 - При выполнении полетов на самолетах типа Як-18Т дополнительно: Костюм летный 1 5 5 5 5 5 - ... 2 2 2 2 2 - При работе по проверке и ремонту авиационного и радиоэлектронногооборудования в лабораторных условиях: Халат 1 2 2 2 2 2 2 ...

Другие похожие документы..