Файл: Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пи лотажнонавигационных комплексов самара издательство Самарского университета 2021 2.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА САМАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
А.В. КИРИЛЛОВ, МА. КОВАЛЁВ, В.И. СОЛОВЬЁВ ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВИАЦИОННЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Рекомендовано редакционно-издательским советом федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева в качестве учебного пособия для обучающихся по основным образовательным программам высшего образования по направлению подготовки
25.03.02 Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пи- лотажно-навигационных комплексов
САМАРА Издательство Самарского университета
2021

2
УДК 629.7.064.5:621.3(075)
ББК я К Рецензенты др техн наук, проф. Ф. В. Греч ник о в др техн наук, доц. А. Б. Прок о ф ь е в Кириллов, Алексей Владимирович
К431
Эксплуатация авиационных аккумуляторных батарей учебное пособие / А.В. Кириллов, МА. Ковалёв, В.И. Соловьёв. ‒ Самара Издательство Самарского университета, 2021. ‒ 84 с.
ISBN 978-5-7883-1613-0 Выполнен обзор применяемых в авиации аккумуляторных батарей и изложены правила их технической эксплуатации. Предназначено для студентов вузов, обучающихся по авиационно- техническим специальностями направлениям подготовки.
УДК 629.7.064.5:621.3(075)
ББК я
ISBN 978-5-7883-1613-0
© Самарский университет, 2021

3 ОГЛАВЛЕНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ..................................................................... 6 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................. 7 1 АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ САМ ..................................... 8 1.1 Общие сведения ............................................................................... 8 1
.2 Заряд аккумуляторных батарей .................................................... 12 1.2.1 Заряд с обычным электролитом ............................................ 14 1.2.2 Заряд с абсорбированным электролитом ............................. 15 1.
2.3 Заряд в полете ......................................................................... 17 1.2.4 Глубокий заряд ....................................................................... 18 1.2.5 Определение степени разряженности .................................. 19 1.3 Особенности эксплуатации ........................................................... 20 1.3.1 Саморазряд. 21 1.3.2 Сульфатация пластин ............................................................. 23 1.3.3 Короткие замыкания .............................................................. 25 1.3.4 Переполюсовка батареи ......................................................... 26 1.3.5 Срок службы ........................................................................... 27 2 АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ 15СЦС-45Б ................................... 29 2.1 Общие сведения ............................................................................. 29 2.2 Заряд аккумуляторной батареи ..................................................... 33 2.2.1 Нормальный заряд .................................................................. 33 2.2.2 Контрольный разряд .............................................................. 34 2.2.3 Доразряд .................................................................................. 35

4 2.2.4 Подзаряд. 36 2.2.5 Нормальный разряд ................................................................ 37 2.2.6 Применяемое оборудование и инструмент .......................... 38 2.3 Приведение батарей в рабочее состояние .................................... 39 2.3.1 Внешний осмотр ..................................................................... 40 2.3.2 Заливка батарей электролитом .............................................. 40 2.4 Регламентные работы .................................................................... 42 2.4.1 Контрольно-тренировочные циклы ...................................... 42 2.4.2 Выравнивание уровней разряженности аккумуляторов ..... 43 2.4.3 Контроль в межрегламентный период ................................. 45 2.4.4 Приёмка батарей в эксплуатацию ......................................... 47 2.5 Особенности эксплуатации ........................................................... 48 2.5.1 Установка на летательный аппарат ...................................... 48 2.5.2 Определение текущей ёмкости аккумуляторной батареи .. 50 2.5.3 Характерные неисправности ................................................. 55 2.5.4 Техника безопасности ............................................................ 57 2.5.5 Хранение ................................................................................. 58 3 АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ 20НКБН-25(40) ............................ 60 3.1 Общие сведения ............................................................................. 60 3.2 Заряди разряд аккумуляторной батареи ...................................... 62 3.3 Сохранение ёмкости аккумуляторной батареи ........................... 63 3.4 Тепловой разгон ............................................................................. 64 3.5 Срок службы ................................................................................... 67

5 4 АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Р ..................................... 68 4.1 Общие сведения ............................................................................. 68 4.2 Технические характеристики ........................................................ 71 4.3 Проверка напряжения батареи ...................................................... 72 4.4 Проверка внешнего состояния батареи в полевых условиях .... 73 4.5 Проверка внешнего состояния батареи на ЗАС .......................... 74 4.6 Заряди разряд батареи .................................................................. 76 4.7 Доразряд батареи ........................................................................... 77 4.8 Разборка и чистка батареи ............................................................. 78 4.9 Особенности эксплуатации ........................................................... 79 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................... 82 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................ 83

6 ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АБ – аккумуляторная батарея АД – авиационный двигатель
ЗАС – зарядная аккумуляторная станция
ЗРУ – зарядно-разрядные устройства
КТЦ – контрольно-тренировочный цикл
НРЦ – напряжение разомкнутой цепи САК – система автоматического контроля ЭДС – электродвижущая сила.

7 ВВЕДЕНИЕ На самолётах и вертолётах аккумуляторные батареи применяются в качестве буферных и аварийных источников электроэнергии. Бортовые аккумуляторные батареи предназначаются для
- питания электростартеров и аппаратуры зажигания при автономном запуске авиационных двигателей
- питания жизненно важных потребителей вовремя полёта, при выходе из строя основных источников электроэнергии
- питания бортовых потребителей электроэнергии при выполнении регламентных работ и проведении предварительной и предполётной подготовки
- сглаживания пиковых токовых нагрузок при включении мощных бортовых потребителей электроэнергии. В авиации применяются
1. Аккумуляторные батареи САМ.
2.
Серебряно-цинковые батареи 15СЦС-45Б.
3.
Никель-кадмиевые батареи 20НКБН-25, 20НКБН-40.
4.
Никель-кадмиевая батарея 20KSX 22 Р. Щелочные аккумуляторы обладают лучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с кислотными, поэтому постепенно вытесняют последних.

8
1 АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ САМ
1.1 Общие сведения Различают свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа АСАМ, САМ, АСАМ. В качестве аэродромных аккумуляторных батарей применяются АО, АО, АСА. Расшифровка обозначения следующая Первые цифры (12) – количество аккумуляторов в батарее. Все аккумуляторы соединены последовательно. Буквы А – авиационный, С – стартёрный, М – модернизированный, АО – аэродромного обслуживания. Первая буква А в обозначении аккумуляторной батареи АСАМ и АСА обозначает, что её электролит абсорбирован (поглощён) активным веществом электродов и сепараторами. Последние цифры указывают номинальную ёмкость вам- пер-часах. На рис. 1.1 представлена конструкция аккумуляторной батареи САМ. Между пластинами для изоляции вставляются сепараторы 2. Так образуется блок пластин в сборе 16.

9 Рис. 1.1. Конструкция аккумулятора САМ Пластины 1 и 3 представляют собой тонкую решётку, в которую впрессовывается активная масса. Активная масса положительных пластин – двуокись свинца, а отрицательных – губчатый свинец. Решётка выполнена из свинца с примесью
6-
8% сурьмы. Сепараторы 2 представляют собой пористые перегородки, служащие для предохранения пластин разной полярности от короткого замыкания. Чем толще сепаратор, меньше диаметр его пори больше их извилистость, тем надёжнее защита аккумулятора от коротких замыканий, но меньше его ёмкость, так как увеличивается сопротивление сепаратора. Сепараторы изготавливаются из различных кислостойких материалов, например, дерева, эбонита, пластмассы, стекловолокна и др. Сепараторы выполняются в виде листов, гладких с одной стороны и ребристых с другой.

10 Гладкой стороной сепараторы обращены к отрицательным пластинам, а ребристой – к положительным. В результате увеличится объем электролита со стороны положительных пластин. Так как при заряде возле положительных пластин выделяется вода, то такое конструкторское решение позволит сохранить концентрацию электролита на достаточном уровне. Для авиационных аккумуляторов наибольшее применение имеют сепараторы из микропористого эбонита мипор. Диаметр пор мипора составляет 3-6 микрон. Сепараторы имеют толщину порядка 0,5 мм. Блоки пластин 4 и вместе с сепараторами помещаются в отдельные эбонитовые ячейки моноблоков, на дне каждой ячейки имеются опорные призмы 15, на которые опираются выступы положительных пластин. Отрицательные пластины выступов не имеют и опираются на специальные эбонитовые башмачки 18. Призмы и башмачки предохраняют разноимён- ные пластины от короткого замыкания, возможного при выпадении шлама вовремя эксплуатации. Сверху каждая ячейка имеет предохранительный щиток 5, отражательный щиток 7 и крышку 8 стремя отверстиями два для выводных штырей-борнов, и одно для заливки электролита. Отверстие для заливки электролита 9 находится посередине крышки и закрывается специальной пробкой 10. Пробка
(рис. 1.2) обеспечивает отвод газов, выделяющихся при работе, и предохраняет электролит от выливания при различных эволюциях летательного аппарата.

11 Рис. 1.2. Рабочая пробка аккумуляторной батареи Основные технические характеристики свинцово- кислотных аккумуляторных батарей представлены в табл. 1.1. Таблица 1.1 12-ACAM-23 12-ACAM-28 12-ACAM-55 Номинальное напряжение, В
24 24 24 Номинальная ёмкость, А·ч
23 28 55 Напряжение аккумуляторов в конце пятичасового разряда, В
1,7 1,7 1,7 Номинально допустимый ток разряда, А
800 750 1500 Длительность запуска авиадвигателя, с
45 45 25 Количество запусков при С
5 4
5 Напряжение батареи в конце запуска, В
16 16 16 Масса батареи, кг
31 28,6 58

12
1
.2 Заряд аккумуляторных батарей Заряд аккумуляторных батарей производится в специальных помещениях. Эти помещения должны быть сухими, светлыми, хорошо вентилируемыми, защищёнными от попадания прямых лучей солнца. Температура в них должна быть 13…16 С. Стеллажи, на которые устанавливаются батареи, должны быть обиты листовым свинцом или покрыты резиновыми ковриками. Во избежание взрыва в зарядных помещениях не должна устанавливаться температура, при которой могут возникать ис- крообразования. Источниками постоянного тока для заряда аккумуляторных батарей могут быть выпрямители, питаемые от сети переменного тока или специальные зарядные агрегаты. В зависимости от величины напряжения и мощности источника постоянного тока в зарядную цепь могут включаться одна или несколько последовательно, или параллельно соеди- нённых батарей. Запрещается при составлении электролита лить воду в кислоту, работать необходимо в прорезиненном фартуке, предохранительных очках ив резиновых перчатках. Следует предохранять батарею от механических повреждений. При повреждениях корпуса и течи электролита батарею использовать нельзя. Не допускается установка на летательный аппарат разряженной или полузаряженной батареи в связи стем, что это приводит к ненадёжному питанию потребителей, невозможным

13 становиться автономный запуск двигателя, а в самой батареи могут возникнуть такие неисправности, как сульфатация и пе- реполюсовка элементов. Следует иметь ввиду, что аккумуляторная батарея в полёте не может полностью зарядиться, т.к. напряжение на батарее в конце заряда должно быть
30,6…31,8 В, а напряжение бортовой сети не превышает
28,5 В. Не допускается держать аккумуляторную батарею в разряженном или полузаряженном состоянии более 8 часов. В конце лётного дня (ночи, а по возможности и после каждого полёта нужно проверять степень разряженности аккумуляторных батарей. Для предотвращения сульфатации аккумуляторные батареи должны периодически подвергаться глубоким зарядами кон- трольно-тренировочным циклам. Глубокий заряд (с перезарядом) проводиться один разв месяц и состоит в том, что после нормального заряда в две ступени аккумуляторная батарея отключается от зарядной цепи и после охлаждения электролита до температуры 20…25 С включается на дополнительный заряд током второй ступени в течение 2 часов. Если в процессе дополнительного заряда напряжение на элементах и плотность электролита не увеличиваются, то глубокий заряд на этом заканчивается. В сильно засульфатированной батарее в процессе дополнительного заряда наблюдается рост напряжения и плотности электролита. В этом случае дополнительные заряды, с перерывами для охлаждения, необходимо продолжать до постоянства напряжения и плотности электролита.
Контрольно-тренировочные циклы проводятся через каждые три месяца. Они включают глубокий заряд, разряд батареи номинальным током до напряжения 1,7 В, а затем нормальный заряд в две ступени. В заключении следует сказать, что при соблюдении правил технической эксплуатации батареи, она обеспечивает безотказную работу в течение всего гарантийного срока.
1.2.1 Заряд с обычным электролитом Большинство авиационных свинцово-кислотных аккумуляторов выпускается заводами в сухозаряженном состоянии. При вводе в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов их заливают электролитом нормальной плотности. Для аккумуляторов типа Аи АСАМ плотность электролита
1,285, для САМ и АСА – 1,265 г/см³. Электролит заливают выше уровня пластин на 6…10 мм. При приготовлении электролита необходимой плотности следует заливать кислоту в воду.
После заливки электролита аккумуляторы на 1-2 часа оставляют для пропитки. Температура электролита при пропитке поднимается вследствие взаимодействия электролита с активной массой пластин. На заряд аккумуляторы можно ставить, когда температура снижается до +35 С. Первый заряд производится током второй ступени (в соответствии с техническими условиями на аккумуляторную

15 батарею) и продолжается до явных признаков конца заряда, наблюдаемых в течение двух часов. Продолжительность первого заряда равна примерно пяти часам. В особых условиях, при необходимости быстрого ввода аккумуляторных батарей в эксплуатацию, допускается установка их на летательные аппараты без первого заряда, сразу после пропитки электролитом. При этом батареи отдают лишь 75% номинальной ёмкости. Разряженная аккумуляторная батарея должна быть заряжена не позднее чем через 8 часов после разряда. При большем времени хранения разряженной батареи мелкозернистый сульфат свинца переходит в крупнозернистый, трудно восстанавливаемый. Длительное хранение разряженной батареи приводит к потере ёмкости, если не к полному выходу её из строя.
1.2.2 Заряд с абсорбированным электролитом Приведение в рабочее состояние сухозаряженных аккумуляторных батарей типа 12-ACAM-23 с абсорбированным электролитом имеет особенности и состоит из следующих операций
1) заливка и пропитка пластин аккумуляторов электролитом
2) проведение трёх формовочных зарядно-разрядных циклов со свободным электролитом
3) проведение четвёртого заряда со свободным электролитом

16 4) удаление свободного электролита из всех аккумуляторов батареи и установка рабочих пробок с резиновыми клапанами. При выполнении трёх зарядно-разрядных циклов батареи
12-ACAM-
23 первый заряд производится током 4 А в течение
5 часов. Разряд производится током 5 А до снижения хотя бы на одном аккумуляторе до 1,7 В. Второй и последующие заряды производятся в две ступени. На первой ступени зарядный ток равен 4 А, а время заряда – от 5 до 6 часов до повышения напряжения на каждом аккумуляторе до 2,38…2,42 В. На второй ступени зарядный ток равен 2 А, а время заряда 13…14 часов. Время перерыва между зарядом и разрядом при выполнении формировочных циклов должно быть не менее 2 часов и не более 12 часов, а время между разрядом и зарядом – небо- лее 3 часов. Батарея А считается пригодной к эксплуатации, если емкость, полученная на третьем разряде, будет не менее
24
А·ч
. В противном случае проводится ещё один тренировочный зарядно-разрядный цикл. Полученная при разряде ёмкость должна быть приведена к температуре + 25 С по формуле
(
)
25 0009
,
0 1
25
−
τ
+
=
ср
Q
Q
, где
ср
τ
– средняя температура электролита при разряде. При работе аккумуляторной батареи на высотах болеем происходит удаление пузырьков воздуха из электролита и активной массы пластин. Вследствие этого наблюдается