Тяговый аккумулятор: особенности, назначение, виды

Некоторые отрасли промышленности отличаются строгими санитарными требованиями к содержанию производственной и рабочей зоны, в которых надлежит обеспечить допустимые концентрации вредных веществ в воздухе. В них использование двигателей внутреннего сгорания считается недопустимым, поэтому в закрытых помещениях и технологических зданиях используется транспорт и оборудование аккумуляторного типа. В качестве источников питания для этого электрического двигателя используются тяговые аккумуляторы.

Особенности и назначение

В отличии от автомобильных аккумуляторов, тяговые агрегаты имеют как схожие черты, так и ряд существенных отличий. Так, тяговые АКБ представляют собой набор отдельных емкостей, каждая из которых представляет собой отдельную батарейку. В то время как стартерные АКБ состоят из ряда пластин в одном корпусе.

По способу работы тяговые аккумуляторы рассчитаны на продолжительную отдачу заряда через питание подключенной к нему токовой нагрузки, они задействованы в течении всей рабочей смены или технологической операции. В то время как автомобильные, задействованы лишь для пуска двигателя и поддержки вспомогательных электроприборов до тех пор, пока скорость движения не обеспечит штатный режим работы генератора.

Конструктивно, пластины обычной стартерной батареи тонкие, в то время, как у тяговых аккумуляторных устройств, пластины обладают значительно большей толщиной и весом. В результате, габариты последних существенно увеличиваются, повышая и вес, если сравнить  их как источники тока.  Но такое конструктивное отличие повышает и время окислительно-восстановительных реакций внутри емкости, что значительно увеличивает время разряда.

Тяговые не боятся циклов глубокого разряда, в отличии от автомобильных аккумуляторов. Такие режимы являются нормальным для питания электромоторов и приводов.

На практике, применение тяговых источников питания охватывает самые разнообразные сферы человеческой деятельности, которые предназначены для:

• Погрузочного транспорта – автотележек, погрузчиков, штаблеров и прочих, которые используются на складах, где применение ДВС привели бы к загазованности воздуха.
• Шахтные электрические аппараты – тягачи, комбайны, дрезины и прочие, выполняющие технологические операции в замкнутом пространстве с дефицитом свежего воздуха.
• Для солнечных электростанций, которые длительно накапливают электроэнергию в цикле зарядки, а потом аккумуляторные батареи отдают ток заряда к нагрузке.
• Бытовые устройства – широко распространенные детские электросамокаты, скутеры, электромобили, лодочные моторы.

Помимо этого их актуально использовать в сфере производства фармакологической продукции, медицины, детских смесей и т.д. Однако следует отметить, что  для каждой сферы деятельности применяются аккумуляторные батареи различные по типу и виду.

Виды

По виду тяговые аккумуляторы отличаются компонентами сплава пластин и химическим составом электролита. В то время как конструкция готовой батареи остается одинаковой для всех – наличие положительных и отрицательных полюсов, наличие среды протекания реакции. Некоторые из них будут иметь существенные отличия, далее рассмотрим все типы более детально.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотные аккумуляторные приспособления наиболее приближены к стандартным батареям для авто. Они имеют обозначение WET, широко используются в штаблерах и погрузчиках. В качестве наполнителя для кислотных АКБ применяются раствор дисцилированной воды и кислоты.

Устройство такого тягового аккумулятора приведено на рисунке ниже:

По конструкции разделяются на:

• Обслуживаемые – пластины таких свинцово-кислотных батарей состоят из сплава плюмбума  и сурьмы. В этих моделях обязательно контролируется уровень электролита, а при необходимости, производится его доливка.
• Частично обслуживаемые – плюсовая пластина выполнена из свинца и сурьмы, но с меньшим процентным содержанием последней, а минусовая из свинцово-кальциевого сплава, что обеспечивает меньшее газообразование. Электролит в них доливается крайне редко после аварийных режимов.
• Необслуживаемые  модели — полностью герметичные, свинцовые пластины лигируются кальцием, оловом, реже серебром.

К их преимуществам относится низкая себестоимость и простота переработки после списания, малый процент саморазряда и хорошие рабочие токи. К недостаткам относится чувствительность к низкой температуре и циклам глубоких разрядов, которые существенно сокращают срок службы.

Щелочные

Щелочные тяговые аккумуляторы имеют схожую конструкцию с кислотными. Ощутимым отличием является наполнение – это никель-кадмиевые или никель-металлогидридные элементы. Вместо кислоты в них применяется щелочной электролит, поэтому обслуживание требует других мер безопасности.

К преимуществам щелочных аккумуляторов относятся:

• В сравнении со свинцовыми АКБ они отличаются длительным периодом эксплуатации, высокой энергоемкостью, проще переносят глубокие разряды.
• Можно длительно не подключать к зарядным устройствам, оставляя в состоянии полного разряда.
• Устойчивы к механическим воздействиям, вибрациям, не боятся кратковременных кз.

К недостаткам относится химическая активность кадмия, который может засорять окружающую среду, щелочные аккумуляторы обладают «памятью», для их обслуживания необходим штат профильных специалистов.

Литиевые

Являются одними из самых прогрессивных типов тяговых аккумуляторов, подразделяются на литий-ионные или литий-полимерные. Технология их производства сейчас активно развивается и совершенствуется, благодаря чему такие модели все больше вытесняют остальные виды.

К преимуществам литиевых тяговых источников питания относятся:

• Хорошее соотношение габаритов и энергетической емкости.
• Обладают быстрым насыщением электролита зарядами.
• Легко воспринимают попеременный цикл разрядки и воздействия тока зарядки, но доводить до полного разряда тяговый аккумулятор не допускается.

К недостаткам относится довольно большая цена таких батарей, связанная с дефицитом лития  в природе и некоторые сложности обслуживания.

AGM и GEL

Обе модели имеют схожую конструкцию и принцип работы, однако их состав существенно отличается, пример конструктивного исполнения показан на рисунке ниже:

Тяговые аккумуляторы GEL изготавливают по гелевой технологии – емкость наполнена вязким веществом, которое содержит большое число газовых включений. Внутри включения происходит реакция кислорода и водорода, с выделением энергии, а за счет большой плотности гелевого электролита газы не поднимаются вверх.  В результате чего гелевые модели обладает большей емкостью и лучшими рабочими параметрами.

Технология AGM содержит жидкий электролит между пластинами. С тем отличием, что жидкость заключается в полимерное волокно, которое так же удерживает газовые смеси и не дает им подниматься.

Конструкция этого тягового аккумулятора приведена на рисунке ниже:

AGM аккумуляторы, как и GEL, используются в автомобилях, для лодочных электромоторов и т.д. Эти батареи позволяют существенно сократить затраты на их содержание и могут полноценно заменять стартерные модели.

Обзор производителей

Среди наиболее известных отечественных и зарубежных производителей тяговых аккумуляторов следует выделить такие компании.

Таблица: обзор производителей тяговых аккумуляторов

Наименование производителя	Краткое описание
Sonnenschein	Более века компания удерживается на рынке, аккумуляторы удовлетворяют требования практически любого потребителя.
Ventura	Специализируются на выпуске батарей по технологии AGM и GEL, в ассортименте представлены самые разнообразные модели.
Курский завод	Выпускает модели серии ТНЖ, ТНК, ТНЖШ, ориентируется на безрельсовый транспорт и горнодобывающие машины.
Тюменский завод	Производит свинцово-кислотные тяговые батареи с различными рабочими параметрами.
Великолукский завод	Также занимается выпуском источников питания для рельсового и безрельсового транспорта.
VS Battery	Отличаются применением передовых технологий в изготовлении тяговых аккумуляторов.

Итоговые критерии выбора

В виду важности обеспечения безопасного выполнения работ на соответствующих предприятиях, в цехах и т.д. необходимо ответственно подходить к выбору аккумулятора на тягу электродвигателя. Для этого вы должны сопоставить условия эксплуатации оборудования и параметры тягового аккумулятора:

• мощность тягового аккумулятора – определяет величину нагрузки, которую можно к нему подключить;
• величина напряжения на выводах тягового аккумулятора;
•  емкость тягового аккумулятора – указывает на объем накапливаемой электрической энергии;
• температурный режим работы тягового аккумулятора;
• количество циклов разряда и заряда тягового аккумулятора.