На электропоездах ЭР2 применяют щелочные аккумуляторные батареи 40НК-125, а на ЭР2Р—90НК-55. Первая цифра обозначает число элементов (банок) в батарее, буквы НК — никелево-кадмиевая, число после букв — номинальная емкость батареи в ампер-часах.
Аккумуляторная батарея 40НК-125 разделена на пять групп по восемь элементов в каждой группе. Каждый элемент (рис. 147) представляет собой сосуд, наполненный электролитом. Внутри него помещены шесть положительных и пять отрицательных пластин. У положительных пластин активной массой является гидроокись никеля Ni(OH)3, содержащая чешуйчатый графит для лучшей электропроводности, у отрицательных — губчатый кадмий, содержащий 5—30 % губчатого железа Cd + Fe. Каждая пластина (как положительная, так и отрицательная) помещена в железный пакет, имеющий много отверстий. Отверстия очень малы, и активная масса не может высыпаться через них. В то же время их размеры достаточны для выхода газов, образующихся при заряде, и проникновения электролита.
Положительные пластины соединены железной рамкой с выводом. Рамка, соединяющая отрицательные пластины, имеет свой вывод. В собранном виде в банке каждая отрицательная пластина находится между двумя положительными. Разноименные пластины изолированы друг от друга эбонитовыми палочками, а для изоляции банок служат резиновые чехлы. На крышке банки около отверстия, через которое выходит штырь положительных пластин, выштампован знак «+». Положительные пластины соединены с корпусом аккумулятора, так как крайние из них соприкасаются со стенками банки, поэтому штырь положительных пластин не изолирован от корпуса.
Штырь отрицательных пластин изолирован от корпуса банки изоляционными втулками с уплотняющими кольцами. Для заливки электролита и выхода из аккумулятора газов в крышке имеется отверстие со стальной пробкой и уплотняющим резиновым кольцом. При повышении давления газов внутри корпуса резиновое кольцо отходит от поверхности пробки, и газы выходят в атмосферу. Такая конструкция пробки предотвращает выплескивание электролита из банки при тряске и исключает попадание в нее воздуха.
Масса элемента НК-125 без электролита 5,4 кг, а с электролитом 6,6 кг.
Аккумуляторная батарея 90НК-55 содержит 90 элементов, соединенных последовательно. По устройству они аналогичны элементам батареи 40НК-125, но имеют меньшие размеры.
Щелочные аккумуляторы обладают большой механической прочностью и не боятся тряски, толчков, ударов. По сравнению с кислотными они выдерживают большие разрядные токи, не выделяют вредных испарений, имеют меньшую массу при одинаковой емкости и больший срок службы (в 7—8 раз). Они менее чувствительны к перезаряду и недозаряду и значительно проще в эксплуатации.
К недостаткам щелочных аккумуляторов относится то, что их изготовляют из дорогостоящих металлов, в результате чего они в 2—4 раза дороже кислотных; кроме того, напряжение на элементах у них 1,25 В, в то время как у кислотных — 2,0—2,1 В.
Чтобы привести батарею в рабочее состояние, необходимо в аккумуляторы залить электролит. Через 2 ч надо проверить уровень электролита над пластинами (он должен быть не менее 5 мм и не более 12 мм) и напряжение на каждом элементе.
Рис. 147. Элемент аккумуляторной батареи НК-125: 1 — выводные зажимы; 2 — пробка; 3-чехол; 4 — эбонитовые палочки; 5 — пакеты; 6 — активная масса; 7 — корпус; 8 — положительный блок; 9 — отрицательный блок
После установления нормального уровня электролита аккумуляторы подвергают двум-трем циклам «заряд-разряд». Заряд аккумулятора НК-125 осуществляют током 31 А в течение 6 ч , разряд — током 12,5 А в течение 8 ч. Для аккумулятора НК-55 зарядный ток 14 А, а разрядный — 6,87 А,
При заряде щелочного аккумулятора (рис. 148, а) под действием электрической энергии происходит окисление активной массы положительных пластин, причем гидрат закиси никеля №(ОН)2 переходит в гидрат окиси никеля Ni(OH)3, а активная масса отрицательных пластин из гидрата окиси кадмия Cd(OH)2 и гидрата окиси железа Fe(OH)2 превращается в металлические кадмий Cd и железо Fe.
При разряде (рис. 148, г) гидрат окиси никеля Ni(OH)3 положительных пластин, взаимодействуя с ионами электролита, переходит в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, а кадмий и железо отрицательных пластин превращаются в гидрат окиси кадмия Cd(OH)2 и гидрат окиси железа Fe(OH)2.
Реакции разряда и заряда можно записать следующим образом:
Рис. 148. Прохождение тока при заряде (а) и разряде (б) щелочного аккумулятора
Заряд батареи происходит до тех пор, пока на отрицательных пластинах гидрат окиси кадмия Cd(OH)2 и гидрат окиси железа Fe(OH)2 не превратятся в кадмий Cd и железо Fe.
Далее ток не будет изменять химического состояния пластин, а начнет разлагать воду электролита на составные части — кислород и водород.
