第三节
蓄 电 池
蓄电池是内燃机车重要部件之一，其用途是，供柴油机启动用电；柴油机停机时，供照明及少量控制电器用电；机车运行中若启动发电机QD因故障而停止发电时，供机车控制电器用电，以维持机车做应急运行。
蓄电池是一种电能贮存装置，对它充电时，将电能变为化学能，并贮存起来；工作时，将化学能变为电能，供电器使用。它属于“二次电池”，可返复充电使用。
蓄电池分为酸性和碱性两大类。酸性蓄电池的电解液为稀硫酸，极板主要是用铅做的，故又称铅蓄电池；碱性蓄电池的电解液为碱液，极板主要是用镍铁或镍隔做的，故又称镍铁或镍隔电池。酸性蓄电池制造费用低，放电大，适于内燃机车使用。
目前东风4型内燃机车使用的蓄电池有4－NG－462型和4－N－400型两种。它们都是酸性蓄电池，每单节额定电压2V。4个单节组成一组（箱），每组（箱）额定电压8V。每台车用12组（箱），总额定电压96V。
一、蓄电池的结构
酸性蓄电池主要由正极板
8、负极板
6、箱体
1、电池盖
4、负极柱
3、正极柱5和隔离板10等组成。箱体中装有电解液——稀硫酸。正极由11片正极板和联板组成。为了连接，在联板上铸出两个正极柱。每片正极板由玻璃丝管17根及上、下联板组成。每根玻璃管中装有用铅锑合金制成的铅芯。铅芯与玻璃丝管之间充以作用物质——一氧化铅和水的糊状物。管式结构增加了表面积，因而容量大，作用物装在管内不易脱落，增加使用寿命。
负极由12片铅锑合金铸成的栅板——负极板及联板组成。为了联接，在联板上铸出两个负极柱。栅孔内充以作用物质——按一定配方制成的铅膏。
正、负极片内皆加入锑，其目的是为了增加极板的机械强度和耐腐蚀性。同时，铅锑合金的熔点低，流动性好，易于铸造。
正、负极板相间地套在一起，负极板多一块，将正极板包在里面。因为正极板的作用物质充电时变成二氧化铅，体积较大，如果放在外侧，则因正极板单侧作用物质增长而使其扭曲，作用物质也易脱落。负极板的作用物质膨胀较小，故装在外面。
正、负极板之间有隔离板，它用橡胶片或塑料制成，其作用是防止正、负极接触而短路。为使电解液能在正、负极板之间自由流动，隔板上开有许多孔。
蓄电池的箱体由硬塑料压制而成，用以盛放极板和电解液。其底部有两个凸出筋用以支持极板，使极板与底部离开一定的距离，作用物质脱落沉淀时不致引起极板间短路。
蓄电池盖也由硬塑料压制而成。盖上有5个孔：中间的螺纹孔用以注入和检查电解波，此孔上拧有螺纹塞，防止电解液溅出。塞上有孔，用以排出蓄电池内的气体。周围四孔为正、负极柱伸出孔。两个同性极柱以连板相连，形成电池的两极。
电解液是用高纯度的浓硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成的稀硫酸。电解液的浪面应超出极板一定高度。液面太低，使极板露出，造成极板硬化而损坏；液面过高，电解波易溢出。
二、蓄电池工作原理
随着充电电流在极板及电解液中不断流过，正、负极板上的硫酸铅将不断分别变成蓬松的铅和黑竭色的二氧化铅，同时电解液中的硫酸成分不断增加，正、负极板间的电压上升。
蓄电池接负载后，蓄电池放电，放电时蓄电池中的化学反应是充电时的逆反应。正、负极板上的活性物质都与硫酸发生化学反应，两个电极表面都逐渐变成硫酸铅。当两极上的活性物质都变成了同样的硫验铅后，蓄电池就不能继续放电了。铅蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。它消耗硫酸生成水，电解液比重不断下降。因此，可根据电解液比重及电压下降的程度判断铅蓄电池放电的程度。
三、蓄电池的容量
内燃机车蓄电池组容量，主要是根据柴油机的启动工况来设计和选择的。柴油机启动时，静摩擦力矩很大，需要较大的启动力矩，故蓄电池电流在启动瞬间可达最大值。启动过程中，随着柴油机转速增高，启动电流减小，启动终了，启动电流达最小值。蓄电池的容量，还与放电电流的大小，电解液的比重和温度有关。
蓄电池容量和电解液温度的关系为，当温度升高时，电解液变稀，其流动性和渗透作用都增加，因而容量增加，反之容量减少。
蓄电池的容量和电解液比重的关系为，当比重增高时，可使容量增大。但电解液比重过大时，对极板腐蚀作用增强，会缩短极板寿命，因此电解液的比重应保持在一定值。
(40min)
四、蓄电池的充、放电特性
开始充电时，电压迅速升高到2.2V，然后随着充电时间的增加，电压逐渐上升到2.3V。几小时后，电压升高到2.6v左右，此时充电已足，正、负极板附近将出现大量气泡，电解液中水分开始被电解。当电压高于2.6V而停止充电后，电压很快降到2.2V左右。这是因为充电后，毛细孔外面较稀的电解波渗入内部，使电解液比重下降。
开始放电时，电压很快由2.1V降到1.95～2.0V。这是由于极板毛细孔内形成的水分增加很快，使毛细孔内的电解液比重剧减之故。放电中期，极板毛细孔中的水分生成与极板外比重较高的电解波取得动平衡，毛细孔中电解液比重下降速度减慢，电压也缓慢降低。放电末期，在极板表面形成硫酸铅，电解液渗入困难，端电压很快降低。此时不可再继续放电，否则端电压将急剧下降，造成以后充电困难。放电电流愈大，电压降得愈快。
当蓄电池电压降到1.7V而停止放电时，电压可以逐步恢复到2.0V。这是由于蓄电池放电后，外面较浓的电解液渗入到毛细孔中，使电解活比重增加而引起的。
五、蓄电池的使用与维护
（一）充
电 1．初充电 （1）电解液的配制：将浓硫酸徐徐注入蒸馏水中（切忌加水入酸，以防硫酸飞溅造成人身事故），并用耐酸棒搅拌，直至成为均匀的稀硫酸。
（2）将配制好的比重为1.22～1.24（15℃）的稀硫酸灌入电池内，电液面应高出保护板10～15mm。
（3）注入电解溶液后，静置4～6h，使温度下降至35℃以下，进行初充电。 （4）初充电时，以第一阶段电流充电至电池端电压达2.4V，然后改用第二阶段电流，至充电完毕。出现下列现象时，可认为充电完毕。
（a）电压及电解液比重连续3h以上稳定不变。 （b）电池内部发生大量气泡呈“沸腾”状态。
（5）电池初充电所充入的电量应不少于5h率容量的4～5.5倍。
（6）充电中，电液温度上升至40C时，应将电流减半，如温度继续上升至45℃，即应停止充电，待温度降至35℃时再行充电，且须适当延长充电时间。
（7）临近充电终期，用蒸馏水或比重为1.4的稀硫酸调整电解液比重，随后进行间歇充电，即充1～2h，停lh，检查和调整电解液比重，如此反复，直至充足，至电液比重稳定在1.260士0.005（15℃）为止。
2．普通充电
（1）当电液比重降到1.200以下或单个电池电压降到1.7V时，需进行普通充电。 （2）普通充电所充入的电量，约为上次放出电量的120％～140％。
（3）普通充电按表8—4规定进行，开始以第一阶段电流充电，当电池端电压普遍升高到2.4V时，改用第二阶段电流充电，直至充电完毕。
（4）与初次充电一样，当电压，电液比重3h以上稳定不变，电池内部产生大量气泡呈“沸腾”状态时，就可认为普通充电完毕。电解液比重及电液温度过高的处理方法均与初次充电相同。
（二）使用时的注意事项
1．电池应保持清洁，经常检查电池各部件是否完备，单个电池相互间接触是否良好，如发现故障，应及时排除。
2．电池加液孔盖的气孔应保持畅通，充电时均应拧开，并避免明火。
3．电池在使用中，电液因水份蒸发而减少时，应经常添加蒸馏水，以保持规定的电波面高度。
4．电池在放电后，应在最短时间内进行充电，以免发生极板硫酸化现象。
5．已充电而搁置未使用的电池，每月至少补充电一次，补充电可按普通充电方法进行，但时间可以稍短一些。
6．电解液的比重换算 7．蓄电池的容量换算
（三）日常维护
机车运用中、乘务员接班时和机车中检后蓄电池必须达到的状态以及机车运行中乘务员必须注意的事项如下。
1．各电池出气孔必须畅通，表面应清洁、干燥，电气连接必须可靠，其接触面及螺纹部分应有薄层工业凡士林。
2．蓄电池组总电势不低于96V，代表性电池（均匀分布，不少于电池总数1／4的预先指定的电池，下同）的电势不低于1.5V。应特别注意抽头蓄电池的情况。
3．代表性电池的电液比重不应低于1.20Q，应特别注意抽头蓄电池的情况。 4．代表性电池的电液表面应高出保护权10～15mm。
5．如代表性电池中有不符合要求或差别较大时，应另外检查相等数量的电池，如仍有不符合要求的电池例应检查全部电池，然后对不符合要求的电池进行处理。
6．断开蓄电池组与机车电路系统的联接，蓄电池组正、负端对机车车体的绝缘电阻Rx不少于17kΩ。
7．柴油机运转后，乘务员应经常注意启动发电机电压表和蓄电池充放电电流表。当柴油机刚启动后，蓄电池充电电流约为40～60A，随着蓄电池的充电，此电流应逐步下降，经过20min左右，充电电流下降到20～30A。如不符合以上情况，应查找原因，及时清除。
8．柴油机运转后，通常应等待蓄电池组充电电流下降到20～30A后方可停机，以保证下次启动柴油机顺利。
9．若机车停站时间不超过20min，建议不要停止柴油机运转。
10．在停车状态，如果柴油机停止运转，禁止亮机车前照灯，其他照明灯也应尽量控制使用。
11．若机车停放超过一星期，在重新投入运用之前，必须仔细检查蓄电池，必要时进行补充充电。
