211. Режим роботи акумуляторних батарей
Застосовуються два режими роботи акумуляторних батарей: заряд-розряд та постійний підзаряд.
Режим заряд-розряд характеризується тим, що після заряду акумуляторної батареї зарядний пристрій вимикається батарея живить постійне навантаження (лампи сигналізації, прилади управління), періодично короткочасне навантаження (електромагнітні приводи вимикачів) і аварійне навантаження. Розряджена до певної напруги батарея знову підключається до зарядного агрегату, який заряджаючи батарею, одночасно живить навантаження.
Для батареї, що працює методом заряд-розряд, один раз на три місяці проводиться зрівняльний заряд (перезарядка).
Режим постійного підзаряду ось у чому. Батарея безперервно заряджається від підзарядного агрегату, і тому вона знаходиться в будь-який момент у стані повного заряду. Поштовхові навантаження, що виникають у мережі постійного струму (наприклад при дії електромагнітних приводів високовольтних вимикачів або автоматичних вимикачів швидкодіючих), сприймає акумуляторна батарея.
Один раз на місяць батарея, що працює в режимі постійного підзаряджання, повинна бути заряджена від зарядного агрегату.
Порівнюючи між собою два режими роботи акумулятора, можна вказати на наступні переваги режиму постійного підзаряду. Зношування пластин батареї, що працює в режимі постійного підзаряду, значно менше, ніж у батареї, що працює в режимі заряд-розряд. Батарея в режимі постійного підзаряду завжди готова до роботи, чого не можна сказати про батарею, яка працює в режимі заряду-розряду. Тут може статися, що від розрядженої батареї, приготовленої до включення на заряд, раптом буде потрібна потужність, яку батарея дати не може. Тому акумуляторні батареї переважнопрацюють у режимі постійного підзаряду.
Для здійснення режиму заряд-розряд застосовують схему акумуляторної батареї з подвійним елементним комутатором (перемикачем) (фіг. 423). Як зарядний агрегат тут застосований двигун-генератор. Генератор приєднаний до шин через запобіжники, автомат максимального струму з реле зворотного струму, амперметр та перемикач П на два положення.
Максимальний автомат захищає генератор від навантаження.
Реле зворотного струму відключає генератор, якщо його е. д. с. стане менше напруги на шинах батареї. Це може статися при зменшенні швидкості обертання генератора, зникненні напруги змінного струму, що живить двигун, та інших причин. Якщо в цей час не відключити генератор, він, перейшовши в режим двигуна, стане навантаженням для батареї.
Комутатор має дві ручки, з яких одна призначена для заряду, а інша для розряду. Обидві ручки насаджуються на одну вісь і можуть повертатися незалежно одна від одної.
Загальна кількість акумуляторів, що з'єднуються в батарею, повинна бути такою, що навіть розряджені до мінімальної напруги саме елементи повинні забезпечити на шинах батареї номінальну напругу Uш (115 або 230 В).
Вище було зазначено, що мінімальним напругою, нижче якого не можна розряджати акумулятор, буде кислотно-свинцевих акумуляторів 1,75—1,8 У, а лужних — 0,9—1 У.
Загальна кількість акумуляторів n у батареї перебуває з умови:
Зазвичай беруть 66 акумуляторів.
За схемою, представленою на фіг. 423, можна здійснити такі випадки роботи:
1) працює одна акумуляторна батарея, що має навантаження;
2) працює один зарядний агрегат, живлячи навантаження;
3) зарядний агрегат працює паралельно закумуляторною батареєю; агрегат та батарея спільно живлять навантаження;
4) зарядний агрегат заряджає батарею, одночасно живлячи навантаження.
Розглянемо кожен із перелічених випадків роботи акумуляторної установки.
Розряд батареї. Зарядний агрегат не працює. Автомат А (фіг. 423) та перемикач П відключені. Розрядна ручка ставиться в крайнє ліве положення. Включено рубильники Рб1 і Рб2. У міру розряду батареї для підтримки напруги на шинах постійним ручка пересувається вправо. Тим самим уводять у роботу свіжі акумулятори.
Робота одного зарядного агрегату на мережу. Включено автомат А, перемикач П стоїть у лівому положенні. Рубильники батареї Рб1 та Рб2 відключені.
Паралельна робота генератора та батареї та мережу. Зарядний агрегат працює. Включено автомат А. Перемикач П поставлено в ліве положення. Рубильники Ре і Ра включені.
Робота зарядного агрегату та заряд батареї і на мережу. Якщо навантаження мережі незначне, агрегат може віддавати струм у мережу і одночасно заряджати акумуляторну батарею. Однак до кінця заряду генератор дає напругу більше, при якому зазвичай працює мережа. Якщо включити в коло реостат, то за рахунок падіння напруги в ньому можна зменшити напругу. Але це неекономічно. Простим рішенням завдання одночасної роботи генератора на мережу та на заряд є застосування у схемі двоелементного комутатора. Останній дає можливість використовувати різницю між напругою генератора та напругою мережі для заряду групи акумуляторів, приєднаних до комутатора.
Число акумуляторів, з'єднаних з комутатором z, можна визначити, виходячи з таких міркувань. Число постійно працюючих акумуляторів в батареї дорівнює n-z. При роботі генератора на заряд і мережа цяГрупа акумуляторів підключається паралельно на шини установки. Тому напруга на шинах Uш до кінця заряду повинна дорівнювати напруги, що припадає на групу акумуляторів, що постійно працюють.
Число акумуляторів, з'єднаних з комутатором, визначиться з виразу:
У цьому випадку зазвичай беруть 22 елементи, що становить третину всіх акумуляторів батареї.
Для роботи генератора на заряд і мережу пускають у хід асинхронний двигун і, регулюючи збудження генератора, встановлюють на шинах батареї номінальну напругу. Включають автомат А, ставлять перемикач П у праве положення, замикають рубильники Рб1 та Рб2. Зарядну рукоятку комутатора ставлять у крайнє праве положення, а розрядну мають трохи лівіше по відношенню до зарядної.
Струм генератора I складається з двох струмів: струму навантаження ІН і струму заряду батареї Iзар. Струм генератора від точки а розтікається на дві частини: від точки б він прямує в мережу і через точки в і г надходить на розрядну рукоятку (точка е). Струм заряду Iзар від точки а направляється через батарею до точки е. Між точками е і ж акумуляторами, включеним між двома рукоятками комутатора, протікає зарядний струм і струм навантаження, тобто повний струм генератора. Для того щоб акумулятори, з'єднані з комутатором, не страждали від перевантаження, їх вибирають більший зарядний струм. У міру заряду зарядна та розрядна ручки пересуваються вліво.
На фіг. 424 дано схему акумуляторної батареї, що працює нормально за режимом постійного підзаряду. Схема допускає також можливість роботи батареї як заряд-розряд. Тут постійно працює підзарядний агрегат невеликої потужності. Зарядний агрегат включається лише під час роботи батареї за режимом заряд-розряд. Підзарядний агрегат єрезерв для зарядного агрегату.
Акумуляторні батареї 24-48 У малій потужності складаються з двох груп, які заряджаються і розряджаються поперемінно. На фіг. 425 дана схема установки з малопотужною акумуляторною батареєю.