Grundlegende Theorie und Wartungsverfahren
Von Joe Escobar
Nickel-Cadmium-Batterien, allgemein als NiCad-Batterien bezeichnet, sind in der Luftfahrtindustrie weit verbreitet. Bei ordnungsgemäßer Wartung können sie jahrelangen störungsfreien Service bieten. Werfen wir einen Blick auf die grundlegende Konstruktion dieser Batterien sowie einige Wartungsprobleme, die bei der Arbeit mit ihnen zu beachten sind.
Aufbau
Die Zelle ist die Grundeinheit der NiCad Batterie., Es besteht aus positiven und negativen Platten, Separatoren, Elektrolyt, Zellentlüftung und Zellbehälter. Die positiven Platten bestehen aus einer porösen Plaque, auf der Nickelhydroxid abgelagert wurde. Die negativen Platten bestehen aus ähnlichen Plaques, auf denen Cadmium-Hydroxid abgelagert wird. In beiden Fällen wird die poröse Plaque durch Sintern von Nickelpulver-Nickelpulver zu einem feinmaschigen Drahtsieb erhalten. Das Sintern ist ein Prozess, der extrem kleine Pulvergranulate bei hoher Temperatur miteinander verschmilzt., Nachdem die aktiven positiven und negativen Materialien auf der Plaque abgelagert wurden, wird sie gebildet und in die richtige Plattengröße geschnitten. Eine Nickel-Lasche wird dann an eine Ecke jeder Platte geschweißt und die Platten werden mit den Laschen zusammengebaut, die an die richtigen Klemmen geschweißt sind. Die Platten sind durch einen durchgehenden Streifen aus porösem Kunststoff voneinander getrennt.
Der in der NiCad-Batterie verwendete Elektrolyt ist eine 30-prozentige Lösung von Kaliumhydroxid (KOH) in destilliertem Wasser. Das spezifische Gewicht des Elektrolyten bleibt bei Raumtemperatur zwischen 1.240 und 1.300., Es ist zu beachten, dass während des Ladens oder Entladens keine nennenswerten Veränderungen im Elektrolyten auftreten. Aus diesem Grund kann die Batterieladung nicht durch eine spezifische Schwerkraftprüfung des Elektrolyten bestimmt werden. Der Elektrolytstand sollte knapp über den Plattenoberseiten gehalten werden.
Laden von NiCad-Batterien
Wenn ein Ladestrom an eine NiCad-Batterie angelegt wird, verlieren die negativen Platten Sauerstoff und beginnen, metallisches Cadmium zu bilden. Das aktive Material der positiven Platten, Nickelhydroxid, wird stärker oxidiert., Dieser Vorgang wird fortgesetzt, während der Ladestrom angelegt wird oder bis der gesamte Sauerstoff von den negativen Platten entfernt wird und nur Cadmium übrig bleibt.
Gegen Ende des Ladezyklus emittieren die Zellen Gas. Dies tritt auch auf, wenn die Zellen überladen sind. Dieses Gas wird durch Zersetzung des Wassers im Elektrolyten in Wasserstoff an den negativen Platten und Sauerstoff an den positiven Platten verursacht. Die während des Ladevorgangs verwendete Spannung sowie die Temperatur bestimmen, wann eine Gasung auftritt., Um eine NiCad-Batterie vollständig aufzuladen, muss eine gewisse Vergasung, wie gering sie auch sein mag, stattfinden; Daher wird etwas Wasser verwendet.
Entladung
Die chemische Wirkung wird während der Entladung umgekehrt. Die positiven Platten geben langsam Sauerstoff ab, der von den negativen Platten wiedergewonnen wird. Dieser Prozess führt zur Umwandlung der chemischen Energie in elektrische Energie. Während der Entladung absorbieren die Platten eine Menge des Elektrolyten. Beim Aufladen steigt der Elektrolytstand an und bei voller Ladung befindet sich der Elektrolyt auf dem höchsten Niveau., Daher sollte Wasser nur hinzugefügt werden, wenn der Akku vollständig geladen ist.
Wechsel von blei-säure zu NiCad
Die NiCad batterie ist in der regel austauschbar mit blei-säure batterien. Wenn Sie eine Blei-Säure-Batterie durch eine NiCad-Batterie ersetzen, muss das Batteriefach sauber, trocken und frei von allen Spuren von Säure aus der alten Batterie sein. Das Fach muss ausgewaschen und mit Ammoniak-oder Borsäurelösung neutralisiert, gründlich trocknen gelassen und dann mit einem alkalibeständigen Lack gestrichen werden.,
Das Pad im Batteriesumpenglas sollte mit einer 3-prozentigen (Gewichts -) Lösung aus Borsäure und Wasser gesättigt sein, bevor das Batterieentlüftungssystem angeschlossen wird.
Wartung von NiCad-Batterien
Es gibt signifikante Unterschiede in den Wartungsmethoden, die für die NiCad-Batterien und die der Blei-Säure-Batterien erforderlich sind. Die wichtigsten Punkte sind wie folgt zu beachten.
Für NiCad-Batterien sollte ein separater Lager – und Wartungsbereich vorgesehen werden. Der Elektrolyt ist der in einer Bleibatterie verwendeten Schwefelsäure chemisch entgegengesetzt., Dämpfe aus einer Blei-Säure-Batterie können den Elektrolyten in einer Nickel-Cadmium-Batterie kontaminieren. Diese Vorsichtsmaßnahme sollte Geräte wie Handwerkzeuge und Spritzen umfassen, die mit Bleibatterien verwendet werden. In der Tat muss jede mögliche Vorsichtsmaßnahme getroffen werden, um säurehaltige Gegenstände von NiCad-Batteriehäusern fernzuhalten.
Der in NiCad-Batterien verwendete Kaliumhydroxid-Elektrolyt ist extrem korrosiv. Bei der Handhabung und Wartung von Batterien sollten Schutzausrüstungen wie Schutzbrillen, Gummihandschuhe und Gummischürzen verwendet werden., Für den Fall, dass Elektrolyt auf Kleidung oder Haut verschüttet wird, müssen geeignete Waschmöglichkeiten bereitgestellt werden. Jede solche Exposition gegenüber Elektrolyt sollte sofort mit Wasser oder Essig, Zitronensaft oder einer Borsäurelösung gespült werden. Denken Sie daran, wenn Kaliumhydroxid und destilliertes Wasser gemischt werden, um den Elektrolyten herzustellen, sollte das Kaliumhydroxid langsam dem Wasser zugesetzt werden, nicht umgekehrt.
Vermeiden Sie die Verwendung einer Drahtbürste, um die Batterie zu reinigen. Bei Verwendung einer Drahtbürste kann es zu starken Lichtbögen kommen., Darüber hinaus sollten die Entlüftungsstopfen während des Reinigungsprozesses geschlossen sein und die Batterie sollte niemals mit Säuren, Lösungsmitteln oder einer chemischen Lösung gereinigt werden. Verschütteter Elektrolyt kann mit Kohlendioxid reagieren, um Kristalle von Kaliumcarbonat zu bilden. Diese, die ungiftig und nicht korrosiv sind, können mit einer Faserbürste gelöst und mit einem feuchten Tuch abgewischt werden. Wenn sich Kaliumcarbonat auf einer ordnungsgemäß gewarteten Batterie bildet, kann dies darauf hindeuten, dass die Batterie überladen ist, da der Spannungsregler nicht mehr eingestellt ist.,
Zusätzliche wasser sollte nie hinzugefügt werden, um die batterie früher als drei oder vier stunden, nachdem es vollständig aufgeladen wurde. Wenn Sie Wasser hinzufügen müssen, verwenden Sie nur destilliertes oder demineralisiertes Wasser. Achten Sie außerdem darauf, die Batterie nicht mit Wasser zu versorgen. Wenn Sie etwas von der Flüssigkeit entfernen und entfernen müssen, reduzieren Sie die Konzentration von Kaliumhydroxid in der Zelle. Dies wirkt sich auf den Betrieb aus.
Da der Elektrolyt nicht chemisch mit den Zellplatten reagiert, ändert sich sein spezifisches Gewicht nicht merklich., Somit ist es nicht möglich, den Ladezustand einer NiCad-Batterie mit einem Hydrometer zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Ladung einer NiCad-Batterie nicht durch einen Spannungstest bestimmt werden, da die Spannung einer NiCad-Batterie während 90 Prozent des Entladezyklus konstant bleibt.
Wartungsintervalle
NiCad-Batterien sollten erfahrungsgemäß in regelmäßigen Abständen gewartet werden, da der Wasserverbrauch je nach Umgebungstemperatur und Betriebsmethoden variiert. In größeren Abständen sollte die Batterie aus dem Flugzeug entfernt und eine Bankkontrolle im Geschäft durchgeführt werden.,
Wenn eine Batterie vollständig entladen ist, können einige Zellen Nullpotential erreichen und in umgekehrter Richtung aufladen. Dies könnte es so beeinflussen, dass es keine volle Kapazitätsladung behält. In diesem Fall sollte der Akku entladen und jede Zelle ausgeglichen werden, bevor der Akku aufgeladen wird. Dies wird als Ausgleich bezeichnet.
Aufladen kann entweder durch die Konstantspannung oder die Konstantstrom-Methode durchgeführt werden., Halten Sie für die konstante Potentialladung die Ladespannung konstant, bis der Ladestrom auf 3 Ampere oder weniger abfällt, um sicherzustellen, dass die Temperatur der Batteriezelle 100 Grad Fahrenheit nicht überschreitet und die Spannung abnimmt.
Trickle charging
Trickle Charging ist der Vorgang, bei dem eine Batterie im aktiven Standby-Zustand gehalten wird, indem die Batterie kontinuierlich in einem Überladungszustand aufgeladen wird. Obwohl einige Hersteller dieses Verfahren zum Laden nicht empfehlen, haben einige Betreiber diese Methode zum Laden ihrer NiCad-Batterien gewählt., Denken Sie daran, dass die Verwendung eines Rinnsalladegeräts aufgrund des zuvor diskutierten Begasungseffekts im Laufe der Zeit Wasser verbraucht. Sie müssen den Elektrolytstand einstellen, bevor Sie die Batterie an Bord des Flugzeugs bringen. Wenn nicht, besteht die Gefahr eines Batterievorfalls, da die Zellen vor dem normalen Ende des Wartungsintervalls austrocknen können.
Sichere Handhabung
NiCad-Batterien sind im Normalbetrieb im Allgemeinen nicht gefährlich und robust genug gebaut, um Einstichen typischer Schadensszenarien standzuhalten. Wenn sie jedoch aus irgendeinem Grund gerissen sind, können sie ziemlich gefährlich sein., Das Kaliumhydroxid in NiCad-Batterien ist eine Alkalilösung, die gefährlich und stark ätzend für die Haut ist. Diese Flüssigkeit kann im Falle einer Beschädigung der Batterie freigesetzt werden. Wenn es mit der Haut in Kontakt kommt, kann es Verbrennungen verursachen. Kontakt mit den Augen kann zu dauerhaften Augenschäden führen. Es ist giftig, wenn es eingenommen wird. Vermeiden Sie es, die Dämpfe in einem geschlossenen Bereich einzuatmen, da dies zu Reizungen in Mund, Rachen und Lunge führen kann. Langfristige Exposition gegenüber Kaliumhydroxid-Dämpfen kann Leber-und Nierenstörungen verursachen und wurde von OSHA als mögliches Karzinogen identifiziert.,
Jeder, der mit NiCad-Batterien umgeht, sollte den Kontakt mit den inneren Komponenten vermeiden und sich nach der Handhabung gründlich die Hände waschen. Wenn Sie eine Verschüttung haben, tragen Sie Schutzkleidung, einschließlich Vinyl-oder PVC-Handschuhe, Augenschutzbrille und Gesichtsschutz. Versuchen Sie natürlich niemals, einen Gefahrgutunfall zu beseitigen, es sei denn, Sie haben eine angemessene Schulung erhalten.
Versand
Beachten Sie, dass NiCad-Batterien gefährliche Materialien enthalten und gemäß den geltenden IATA-Vorschriften (UN2797 oder UN2800) für den Versand belüfteter NiCad-Batterien gekennzeichnet und dokumentiert werden sollten.,
Am Ende können Sie durch gute Wartungspraktiken dazu beitragen, die lange Lebensdauer Ihrer NiCad-Batterien zu gewährleisten. Alle Mitarbeiter, die sie pflegen oder sogar behandeln, sollten in den richtigen Praktiken geschult werden. Befolgen Sie unbedingt alle vom Hersteller empfohlenen Verfahren. Wenn möglich, nutzen Sie die Schulungen des Herstellers oder seiner Händler. Am Ende kann die Kenntnis der richtigen Verfahren eine lange, sichere Lebensdauer Ihrer Batterie gewährleisten.