【導(dǎo)讀】料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨(dú)立完成，真實(shí)可靠，與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）全部或部分內(nèi)。保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。我國(guó)鐵路建設(shè)急需要解決的問題。而高速鐵路動(dòng)車的輔助供電系統(tǒng)作為其重要組成部分,除。的用電,其作用更加重要?，F(xiàn)代高速動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)是列車運(yùn)行不可缺少的部分，維護(hù)。車組速度達(dá)到350km/h，為旅客提供了快捷、舒適的旅行環(huán)境。扇,控制單元,確保其安全運(yùn)行的列車,為旅客提供舒適的旅游環(huán)境。

　　

【正文】 負(fù)極板材料鎘的代號(hào)，“ N” 是正極材料鎳的代號(hào)，“ H” 代表蓄電池組外殼是活動(dòng)蓋的， 60 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 表示其容量為 60安時(shí)。 鎘鎳蓄電池結(jié)構(gòu)與工作原理 鎘鎳蓄電池如按極板結(jié)構(gòu)可分為有極板盒式和無極板盒式，如按外形結(jié)構(gòu)可分為開口式和密封式蓄電池。 鎘鎳有極板盒蓄電池正極由氧化鎳粉、石墨粉組成，石墨主要是用來增強(qiáng)導(dǎo)電性，不參加化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成。摻入氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量。 正、負(fù)極上的這些活性物質(zhì)分別包在穿孔 鋼帶中，加壓成型后成為正、負(fù)極板。以焊接方式焊成極群裝入鍍鎳鐵質(zhì)電槽或聚乙烯電槽內(nèi)，并以耐堿的硬橡膠絕緣棍或穿孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開正負(fù)極板，然后焊底或焊蓋成型。 為了排灌電解液，在蓄電池外蓋上有一注液口，注液口擰以密閉式的氣塞，該氣塞能使蓄電池內(nèi)部氯體排出，而防止外部氣體進(jìn)入，并能保證當(dāng)蓄電池短時(shí)翻轉(zhuǎn)時(shí)不流出電解液。 小容量的鎘鎳蓄電池的正極與電槽（外殼）相接，較大容量的鎘鎳蓄電池的電槽都不帶極性，即正極不與電槽（外殼）相接。根據(jù)不同的電壓要求，可將單體電池串聯(lián)組合在一起，成為組合蓄電池。 鎘鎳無極板盒蓄電池中采用的極板有燒結(jié)式、壓成式兩種，可組裝成燒結(jié)式、壓成式和半燒結(jié)式三種鎘鎳無極板盒蓄電池。 燒結(jié)式蓄電池正負(fù)極板是以燒結(jié)的多孔性的鎳基板為骨架，在多孔鎳骨架的孔隙里填充氫氧化亞鎳為正極板，填充氫氧化鎘為負(fù)極板。 壓成式蓄電池的正極以氫氧化亞鎳和石墨粉為正極活性物質(zhì)，以海綿鎘粉和氧化鎘粉為負(fù)極活性物質(zhì)。正負(fù)極活性物質(zhì)中以鍍鎳鋼網(wǎng)為骨架，在專用模具中加壓成型，成為正、負(fù)極板。 多數(shù)鎘鎳密封蓄電池的正、負(fù)極板結(jié)構(gòu)與鎘鎳無極板盒蓄電池相同。以隔膜 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 把正負(fù)極板隔開組成極群， 放入鍍鎳鐵質(zhì)圓筒中，加入電解液化成后，再把外殼和外蓋以卷加封口方式密封成鎘鎳密封單體蓄電池。 另有壓成式密封電池其極板用鎳網(wǎng)包扎，在特別模具中加壓成型，正負(fù)極板采用維尼龍紙與卡普倫面為為隔膜，墊柵作為接觸片裝入鍍鎳鋼殼中，殼蓋卷邊封口密封成單體電池。 這些電池在使用前不必灌注電解液，并且任何方向放置不漏電解液 。 蓄電池工作原理 鎘鎳蓄電池極板的活性物質(zhì)在充電后，正極板為氫氧化鎳 Ni(OH)3，負(fù)極板為金屬鎘（ Cd）；而放電終止時(shí)，正極板轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鎳 [Ni(OH)2]，負(fù) 極板轉(zhuǎn)化為氫氧化鎘 [Cd(OH)2]。電解液多選用氫氧化鉀（ KOH）溶液。蓄電池充電時(shí)電能變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存起來，放電時(shí)將化學(xué)能變?yōu)殡娔芏敵觯瑑呻姌O所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)式如下： 從上述化學(xué)反應(yīng)式可以看到，電解液只作為電流的傳導(dǎo)體，其濃度不發(fā)生變化；因此對(duì)于鎘鎳蓄電池不能依據(jù)電解液的比重來判斷電池充放電的程度，唯一可靠的辦法就是根據(jù)電壓的變化來判斷充放電的程度。 鎘鎳蓄電池的使用 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 （ 1）蓄電池外殼應(yīng)無裂紋、損傷、漏液等現(xiàn)象。 （ 2）電池的正負(fù)極性必須正確，殼內(nèi)部件應(yīng)齊全無損傷，有孔氣塞通氣性能應(yīng)良好。 （ 3）連接條、螺栓及螺母應(yīng)齊全，并無銹蝕。 （ 4）帶電解液的蓄電池，其液面高度應(yīng)在兩液面線之間，防漏運(yùn)輸螺栓應(yīng)無松動(dòng)、脫落 （ 5）測(cè)量電池的干燥電壓，開箱取出蓄電池，先不注入電解液，直接測(cè)量極柱間的電壓。 （ 6）蓄電池排列上架：小心仔細(xì)地將未注入電解液的蓄電池按順序入座放置架上，電池間距離由連接片的尺 寸來定。蓄電池底部不需加墊任何東西，蓄電池排列好以后，用連接片嚴(yán)格按相鄰電池正負(fù)極相接依次串聯(lián)起來，連接片和螺母上涂上凡士林作為保護(hù)層。完成電池組內(nèi)部接線后，再進(jìn)行充電器和蓄電池間的連接，先接充電器柜一側(cè)，再接蓄電池極柱側(cè)。 電解液的配制和蓄電池注液 （ 1）電解液屬性 蓄電池的電解液一般是氫氧化鉀和氫氧化鋰的水溶液，因此配制電解液時(shí)，容器應(yīng)選用干凈的塑料或鋼制容器，不可使用銅、鋁或鍍鋅容器。 （ 2）電解液配制的技術(shù)參數(shù) 根據(jù)隨電池配備的電解質(zhì)使用說明書，電解液的配制 必須用蒸餾水或去離子水 (脫鹽水 ) 。如果使用普通水，即使是飲用水 (因?yàn)楹须s質(zhì) ) ，電池經(jīng)過長(zhǎng)時(shí) 間的運(yùn)行，電解液將會(huì)被污染，并會(huì)影響電池的使用壽命。 電解液對(duì)脫鹽水的要求是 : ① 電導(dǎo)不大于 10μ S/cm ， ②水中含有雜質(zhì)，折合成 KMnO4的消耗量不超過 。根據(jù)電解質(zhì)的類型，電解液的技術(shù)參數(shù)見下表。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 （ 3）電解液的配制 ①將適量的水注入大塑料桶中。 ②把氫氧化鋰 (粉狀 ) 加入水中，用木棒輕輕攪拌，使之混合，直到其完全溶解時(shí)為止。 ③小心將氫氧化鉀 (顆粒狀 ) 加入到溶液中，輕輕攪伴，直到溶解為止。 ④在配制電解液 (物理變化 ) 的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量致使溶液的溫度升高。為使電解液的技術(shù)參數(shù)達(dá)到要求，在用比重計(jì)測(cè)量電解液的比重前，應(yīng)先將電解液冷卻至室溫 (20～ 25℃ ) ，當(dāng)達(dá)到室溫時(shí)，測(cè)量其比重，并通過增加電解質(zhì)或脫鹽水調(diào)整電解液的比重，直到達(dá)到要求時(shí)為止。 （ 4）灌注電解液 在給蓄電池注入電解液前，應(yīng)用萬(wàn)用表測(cè)量每個(gè)電池的干燥電壓和總電壓，并記錄在表格里。 當(dāng)電解液冷卻靜置一段時(shí)間，電解液中無懸浮顆粒時(shí)，便可以將電解液注入蓄 電池中。打開所有蓄電池的出氣孔，去掉運(yùn)輸時(shí)加的密封蓋，用吸管、漏斗、塑料舀子等器具將電解液慢慢加入蓄電池中。注意，電解液面應(yīng)達(dá)到最高和最低 水平標(biāo)注線中間附近。最后，根據(jù)要求，在蓄電池電解液的表面注入大約 5mm厚的蓄電池電解液專用油 (Cell Oil) 。 蓄電池電解液注液完畢后，用干布將電池表面 (包括極板 ) 擦干凈。在充電之前，應(yīng)先將注液后的蓄電池靜置 1～ 2h ，靜置期間，應(yīng)注意觀察電解液的液面， 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 如果液面低于最低液面線，則需要再注入電解液達(dá)到液面要求。 蓄電池充放電試驗(yàn) （ 1）試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作 ①備齊充放電記錄表格，掌握記錄工作。 ②檢查蓄電池接線正確，電池上無任何雜物，電池的電解液液位合適，接線正確，接線柱、連接板、連接螺栓緊固。打開所有電池的排氣孔。 ③放電電阻的準(zhǔn)備 :利用舊的空汽油桶制作一個(gè)水電阻作為吸收電池放電電能的負(fù)載，利用桶壁作為水電阻的一極，另一極用一塊 8mm厚的鐵板，鐵板的寬度和高度視鐵桶的大小和操作空間大小而定。鐵板懸掛在鐵桶上，用固定在鐵桶上方支架上的倒鏈來調(diào)節(jié)鐵板插入鐵桶水中的深度，達(dá)到調(diào)節(jié)水電阻阻值的目的。 ④充 電器柜的各項(xiàng)試驗(yàn)都已經(jīng)完成，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足技術(shù)要求。 （ 2）充電試驗(yàn) ①充電前測(cè)量并記錄蓄電池組的總電壓及單電池的電壓、電解液的比重和溫度。 ②電解液溫度在 35℃ 以后，即可對(duì)電池進(jìn)行充電試驗(yàn)。 ③按照電池規(guī)定的充電電流進(jìn)行，記錄充電開始時(shí)間。 ④經(jīng)常監(jiān)視充電電流指示，尤其是開始的 10min左右。發(fā)現(xiàn)電流變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，維持充電電流恒定。 （ 2）充電試驗(yàn) ⑤充電過程中，每隔 1h 對(duì)每個(gè)電池電壓和電解液的比重、溫度進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)及時(shí)做好試驗(yàn)記錄。隨著充電， 電池電壓逐漸升高，充電電流要下降，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，維持電流恒定。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 ⑥充電中如測(cè)量發(fā)現(xiàn)電解液的溫度超過 45℃ ，必須停止充電，待溫度降到35℃ 以下，再恢復(fù)充電 (要記錄暫停時(shí)間 ) 。 ⑦充電結(jié)束后，單個(gè)電池的電壓應(yīng)在 。 （ 3）放電試驗(yàn) ①放電回路敷設(shè)與接線 充電結(jié)束 1h 左右，可以開始對(duì)電池進(jìn)行放電試驗(yàn)。 如圖 為方便測(cè)量電流和電壓，可以用兩塊萬(wàn)用表 ，一塊用于測(cè)量電池電壓 (彎曲的曲線表示表筆的連線 ) ，另一塊表通過測(cè)量分流器兩端的直流電壓 (mV 級(jí) ) ，進(jìn)而換 算成放電回路流過的電流值。 例如：根據(jù)分流器標(biāo)示（ 100A,75mV） ,則端電壓為 1mV 時(shí)流過的電流值等于 100247。 75 =(A/mV) 當(dāng)放電線路電流為 時(shí)，分流器的端電壓為 247。 =(mV)。 于是，放電的過程可以通過監(jiān)視兩塊萬(wàn)用表的讀數(shù)來對(duì)水電阻的阻值加以調(diào)整。 注意 :對(duì)放電回路接線時(shí)，應(yīng)先接放電現(xiàn)場(chǎng)的線路，再接電池側(cè)的端子。 放電試驗(yàn)電路 ② 放電過程 ，開始放電。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 流器毫伏電壓測(cè)試表的讀數(shù)，盡快通過倒鏈上下移動(dòng)水電阻的鐵板極，使電流迅速穩(wěn)定在 (即 ) 。 隨著放電的進(jìn)行，電池電壓的降低 (從另一塊萬(wàn)用表的讀數(shù)可以觀察到 ) ，應(yīng)及時(shí)調(diào)整水電阻，維持電流恒定。注意記錄放電前電池的電壓和電解液的溫度。 1h 記錄一次數(shù)據(jù)。 ② 放電過程 5h 時(shí)，停止放電，檢測(cè)并記錄電池的電壓及溫度。如果在 5h 之前，電池電壓在 1V 左右，應(yīng)立即停止放電，說明電池充電未達(dá)到額定容量，需要重新進(jìn)行充放電試驗(yàn)，直到滿足放電要 求為止。 ，測(cè)量單電池電壓，應(yīng)在 1V 及以上才算合格。 ，單電池容量仍不合格，則要調(diào)換備用的單元電池，再進(jìn)行充放電循環(huán)，直到合格為止。 第三節(jié) : 鎘鎳蓄電池 基本參數(shù) 鎘鎳蓄電池 參數(shù) 列車無線系統(tǒng)采用鎘鎳蓄電池，蓄電池額定容量為 60Ah（ 5h 放電率）。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 動(dòng)車組蓄電池運(yùn)用的技術(shù)條件 （ 1）在停電時(shí)，應(yīng)具備能夠使輔助設(shè)備等工作 30 分鐘以上的容量。 （ 2）設(shè)置具備足夠容量的蓄電池組，供緊急狀態(tài) 時(shí)使用。作為應(yīng)急用電力，至少應(yīng)持續(xù)工作 2 小時(shí)。蓄電池組在運(yùn)行時(shí)通過線路充電。 （ 3）當(dāng)來自車輛外部的供電停止時(shí)，僅通過蓄電池應(yīng)能夠向車廂內(nèi)照明、列車無線通信、 廣播裝置、前后車外標(biāo)識(shí)燈以及緊急換氣等裝置提供 2 小時(shí)以上的供電 容量 停電時(shí)運(yùn)行的負(fù)荷裝置 第 1種情況：架線停電、或者兩臺(tái) APU 發(fā)生故障時(shí)，能夠工作 30分鐘以上裝置的負(fù) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 荷，相當(dāng)于 115線以外的 DC100V負(fù)荷。（ 10 103B線系統(tǒng)） 第 2種情況：救援運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于救援運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所必要的機(jī)器在開動(dòng)的 狀態(tài)。 第 3種情況 :緊急待機(jī)時(shí)，能夠供電 2小時(shí)以上的裝置。作緊急待機(jī)開關(guān)時(shí)的負(fù)荷，相當(dāng)于 103B 線負(fù)荷。 蓄電池放電電流 第 1種情況：發(fā)生架線停電、或者兩臺(tái) APU發(fā)生故障時(shí)