Нагрев аккумуляторов в эксплуатации на контактно–аккумуляторных поездах. Реальный график изменения температуры аккумуляторов на электропоезде

2 Нагрев  аккумуляторов в эксплуатации на контактно–аккумуляторных поездах

Выбирая расчетную температуру воздуха, учитывают характерный для контактно-аккумуляторного ЭПС относительно медленный рост температуры электролита и “зигзагообразный” закон ее изменения. По данным опыта никель-железные аккумуляторы при разряде можно эпизодически кратковременно перегревать на 5–10 °С  выше нормируемой температуры =45 °С . Однако до начала заряда необходимо обеспечить снижение температуры , по крайней мере, до уровня нормируемой, так как повышенная температура оказывает неблагоприятное влияние на срок службы аккумулятора в основном только в процессе заряда. Поэтому в качестве расчетной температуры теплового периода принимают максимальную среднесуточную температуру для данной местности.

Рисунок 4 – Реальный график изменения температуры аккумуляторов на электропоезде :    - температура аккумуляторов.  -темпер-атура окружающего воздуха; -превышение температуры аккумуляторов над .

Рисунок 5 – Кривые нагревания аккумуляторов при их заряде и разряде током 100А и в режиме тягового разряда по циклу № 2 для ТНЖ – 400 (а) и ТНЖТ – 400 (б), а также при разряде в тяговом режиме аккумуля-торов ТНЖТ – 400 и МТ – 8П по циклам № 2(в)и № 4(г).

Кривые нагревания и охлаждения аккумуляторов ( рисунок 4 и 5 ) позволяют наглядно проследить влияние скорости охлаждающего воздуха и режима нагрузки аккумуляторов на характер тепловых процессов. По известной нагрузке и графику движения контактно–аккумуляторный ЭПС эти кривые позволяют рассчитать ожидаемые зависимости превышения температуры электролита. Если задаться типовой кривой суточного изменения температуры воздуха в данной местности, то можно прогнозировать наибольшую температуру аккумуляторов _макс для данного графика движения и при необходимости скорректировать длительность запланированных по графикам оборота стоянок в конечных пунктах не электрифицированных участков или режимы движения контактно–аккумуляторных ЭПС на этих участках.

Рисунок 6 – Кривые охлаждения аккумуляторов ТНЖТ–400, МТ–8, ТНЖ –400

Кривая 1 показывает зависимость времени полного разряда  аккумулятора от величины разрядного тока, который принято представлять в долях номинальной емкости.

Кривые 2–4 характеризуют перегрузочную способность аккумулятора по условиям нагрева, т.е. время за которое температура электролита вырастает от 20 до 40 °С  и до максимально допустимой 45 °С . Например, при =30 °С (кривая 3) и токе 600 А=/аккумулятор полностью разрядился бы за 0,8 ч, но по условиям нагрева разряд следует прекратить через 0,4 ч. На самом деле разгон электропоезда  со средним током 600 А. продолжается не более =2мин, т.е. значительно меньше .

Рисунок 7 – Зависимость предельного времени разряда при =4 м/с и =45 градусов Цельсия для различных нагрузок и начальных температурных условий аккумулятора ТНЖТ–400: 1-предельная кривая при полном разряде; 2,3,4–предельные кривые при =20, 30 и 40 °С  соответственно.

Учитывая большую тепловую постоянную времени, соизмеримую со временем разряда аккумуляторов , эти расчеты можно вести по методу среднеквадратичного тока, т.е. с небольшой погрешностью заменить весь цикл тяговой нагрузки, включая паузы и рекуперацию среднеквадратичным током батареи . Для единичного тягового разряда по циклу № 4, имеющего продолжительность 6,5 мин, соответствующую одному перегону длинной 5,5км, средний ток разряда 185А, а среднеквадратичный ток батареи 340А без учета подзаряда при рекуперации.

Поскольку в течение всего полурейса практически одинаковые циклы продолжительностью  повторяются около 10 раз, то основное условие теплового режима можно свести к проверке роста  при токе  за время одного полурейса, т.е около 1 ч. Например, при =30 °С и при токе 2,50,8 находим =1,2 ч, т.е. больше общего времени полурейса 65мин. Следовательно, в рассмотренном примере электролит не успеет нагреться до =45 °С .