第一章 电器设备.docx

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1、 第一章 蓄 电 池 第一章 蓄 电 池 第一章 蓄 电 池 第一章 蓄 电 池 第一章 蓄电池 1.1 概述 1.2 蓄电池的结构与型号 1.3 蓄电池的工作原理与特性 1.4 蓄电池的容量及其影响因素 1.5 蓄电池的使用与维护 1.6 蓄电池的常见故障 1.7 典型蓄电池介绍 第一节 概 述 一、蓄电池的作用 在发动机起动时，为起动系和其它电气设备（包括发电机的激磁绕组）供电； 由于各种原因（如：停车、发电机转速较低、发电机超载、发电机故障等）造成发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，为电气设备供电； 蓄电池存电不足，发电机负荷又较少时，可将发电机的电能转变成化学能储存起来。 吸收电路

2、中产生的过电压，稳定电网电压，保护电子元件。 二、对蓄电池的基本要求 在发动机起动时，蓄电池能给起动机提供200A600A的电流（有的柴油发动机最大起动电流超过1000A），并且要能持续一定的时间（一般要求5s10s以上）；在发电机发生故障不能发电时，蓄电池的容量应能维持车辆行驶一定的时间。所以，要求汽车用蓄电池有尽可能小的内阻和足够的容量。 三、起动用铅酸蓄电池特点 起动用铅酸蓄电池具有内阻小、电压稳定、在短时间内能提供较大的电流，并且结构简单、原料丰富，因而在汽车上得到广泛应用。本章主要介绍起动用铅蓄电池（以下简称蓄电池）的结构、原理、特性、使用等方面的知识。 电能 化学能 第二节 蓄电池

3、的结构与型号一、蓄电池的组成 二、蓄电池的构造 1、正负极板组；2、隔板；3、电解液；4、外壳；5、其他三、蓄电池的型号 一、蓄电池的组成由极板、隔板电解液和外壳等组成。l-密度计；4-连接条；5-活性物质；6-栅架；7-隔板；8-极桩；9-模压代号；l0-壳体； 二、蓄电池的构造1、正、负极板组 极板由栅架和活性物质组成 为了增大容量，将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来便分别组成正、负极板组。汇流条(横板)上联有极柱，各片间留有空隙。安装时各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池。 每个单个电池中负极板比正极板多一片，以防正极板两面反应不均匀而发生翘曲变

4、形使活性物质造成脱落。 蓄电池中每个单个电池的结构是完全相同的，每个单个电池的电压是2V。2、隔板 为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池的正负极板应尽可能靠近。为了防止相邻正、负极板彼此接触而短路，正、负极板之间要用隔板隔开。 3、电解液 电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成。电解液密度一般在1.1 g/cm31.3g/cm3之间，充足电后，电解液密度一般在1.26 g/cm31.30g/cm3之间。在蓄电池充放电过程中，电解液不但起导电作用，而且参与化学反应。4、外壳 蓄电池的外壳用来盛放极板组和电解液。多采用聚丙乙烯塑料外壳。外壳内有隔壁，将其分成3个或6个相同大小的单格，相互之间不沟通

5、，各单格底部都有凸肋，以放置极板组。凸肋间的空腔可积存极板脱落下来的活性物质，以防极板间短路。 各单格电池串联后，两端的正负极柱穿出电池盖，分别形成蓄电池的正负极桩。正极桩较粗，标有“+”号或涂红色；负极桩较细，标有“-”号或涂兰色、绿色等。三、蓄电池的型号在铅蓄电池产品型号编制方法中规定，铅蓄电池的型号由四部分组成，内容及排列格式如下 6-QAW-l00：由6个单体电池组成，额定电压l2V，额定容量为100A.h的起动用干荷电免维护铅蓄电池。 第三节 蓄电池的工作原理和特性 一、铅蓄电池的工作原理 电化学反应方程式为： PbO2 + 2H2SO4 +Pb PbSO4+ 2H2O+ PbSO4

6、 （正极板）（电解液）（负极板） （正极板）（电解液）（负极板） 1.放电过程 蓄电池将化学能转换成电能的过程称为蓄电池的放电过程。当蓄电池接上负载时，在电动势的作用下，电流便从正极经过负载流向负极。当放电回路断开时，放电过程即被终止，正负极与电解液之间达到新的电离平衡状态；理论上只有当正负极板上的活性物质全部转变成PbSO4时，蓄电池才因为正负极板的电位差等于零而失去供电能力，放电过程彻底停止。实际上活性物质的利用率只有20%30%。 蓄电池放电过程具有以下特征： 正、负极板上的活性物质逐渐转变为PbSO4。 随着放电的进行，电解液中的H2SO4减少，水增多，电解液密度下降。 随着PbSO4

7、的增多，蓄电池内阻增大。同时，由于PbSO4附着于极板表面，使电解液与PbO2和Pb接触面越来越少，蓄电池的供电能力逐渐下降。 2 .充电过程 蓄电池将外接电源的电能转换成化学能储存起来的过程称为蓄电池的充电过程。充电时，蓄电池接直流电源，电源的正负极分别接蓄电池的正负极（即二者是并联而不是串联）。当电源电压高于蓄电池的电动势时，在电源电压的作用下，电流从蓄电池的正极流入、负极流出，当电源断开时，充电过程即被终止，正负极与电解液之间达到新的电离平衡状态；只有当正负极板上的PbSO4全部转变为PbO2和Pb时，充电过程才完全结束。 蓄电池充电过程具有以下特征：正、负极板上的活性物质逐渐由PbSO

8、4转变为PbO2和Pb。随着充电的进行，电解液中的水减少、H2SO4增多，电解液密度上升。随着充电的进行，PbSO4的减少及PbO2和Pb的增多，蓄电池内阻减小；同时，蓄电池的供电能力逐渐恢复。 二、铅蓄电池的工作特性 1、蓄电池的电动势 2、蓄电池的内电阻 3、放电特性 4、充电特性 3、放电特性 指恒流连续放电过程中，U和 随放电时间的变化规律。 采用20h放电率，放电电流为额定容量的1/20，即0.05 。 放电特性曲线 1. ； 2.放电过程中，电解液密度逐渐下降， 每下降 0.04 g/cm3 ，相当于放电25%； 蓄电池放电极限冬季为额定容量的25%，夏季为额定容量的50%； 放电

9、过程中，内阻逐渐增大（生成物体积大，导电性差，）； 放电终了时，电解液密度下降到最小许可值，电压降至放电终止电压； 不同的放电电流，放电终止电压不同。 4、充电特性 指恒流连续充电过程中，U和 随充电时间的变化规律。 初充电电流为额定容量的1/15，平常充电电流为额定容量的1/10。 充电特性曲线 1. ； 2.氢过电位； 3.充电终了的标志： 产生大量气泡，所谓“沸腾”； U与 上升至最大值，23h内不再变化。 第四节 蓄电池的容量及影响因素 一、蓄电池容量的概念 蓄电池的容量是标志蓄电池对外放电能力的重要参数，也是选用蓄电池的重要依据。 蓄电池的标称容量有额定容量和储备容量两种。 额定容量

10、用20 h率容量表示，它是指充足电的新蓄电池在电解液平均温度为255C条件下，以20h率放电电流（即0.05C20安培）连续放电至各单格电池的平均电压降到1.75V时输出电量的最小允许值。它是检验新蓄电池是否合格的重要指标，新蓄电池的输出电量如果小于额定容量，即为不合格。 储备容量Cm是指充足电的新蓄电池在电解液温度为252C条件下，以25A电流连续放电至12V蓄电池端电压下降至10.500.05V，6V蓄电池端电压下降至5.250.02V，放电所持续的时间，单位为min。它表征当汽车充电系失效时，蓄电池尚能持续提供25A电流的能力。 二、影响容量的因素 影响蓄电池容量的因素有制造因素和使用因

11、素两个方面。 制造因素主要包括：极板厚度、表面积以及其它影响蓄电池内阻的结构因素。 使用因素主要包括：电解液密度、温度和放电电流。 放电电流越大，其容量越小。应严格控制起动时间； 电解液温度越低，其容量越小。冬季应加强保温，合理化使用； 电解液密度在充满电时为1.261.30 g/cm3 ， 过高过低都会使容量降低。 第五节 蓄电池的使用与维护 为了保证蓄电池的使用性能、延长蓄电池的使用寿命，必须正确使用蓄电池，并及时对蓄电池进行检查和维护。一、蓄电池的正确使用和维护 应尽量避免：(1)长时间过充电或充电电流过大；(2)过度放电；(3)电解液液面过低或过高；(4)电解液密度过高；(5)电解液内

12、混入杂质。在蓄电池的日常使用和维护中应努力做到： (1)及时充电。放完电的蓄电池应在24h内送到充电室充电；蓄电池每两个月至少补充充电一次。 (2) 不要连续使用起动机，每次起动时间不得超过5s，如果一次未能起动发动机，应休息15s以上再作第二次起动，连续三次起动不成功，应查明原因，排除故障后再起动发动机。 (3)应经常清除蓄电池表面的灰尘污物，保持蓄电池表面清洁、干燥。 (4)经常检查电解液液面高度，必要时用蒸馏水或电解液进行调整使其保持在规定范围内。 二、蓄电池技术状况的检查 为了保证蓄电池合理使用和正确维护，及时检查电解液液面高度、确定蓄电池的充放电程度非常重要。 对于塑料壳体的蓄电池，

13、可以直接通过外壳上的液面线检查，电解液液面应保持在高、低水平线之间。 对于橡胶壳体的蓄电池，可以用孔径为35mm的透明玻璃管测量电解液高出隔板的高度来检查。 当电解液液面偏低时，应补充蒸馏水。除非确知液面降低是由电解液溅出或渗漏所致，否则不允许补充硫酸溶液。 2.蓄电池放电程度的检查 蓄电池的放电程度可根据电解液密度判断和用高率放电计或蓄电池测试器检查。 1）根据电解液密度判断 电解液密度可用吸式密度计或电解液密度检测仪检测。 结果分析：根据实际经验，电解液密度每下降0.04g/cm3约相当于蓄电池放电25%，所以从测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。良好各单格密度差不超过0.0

14、25 g/cm3 ，并且已充满电（可以进行负荷实验）。需充电各单格密度差不超过0.025 g/cm3 ，但充电不足。差各单格密度差超过0.025 g/cm3 ，建议更换。 测量电解液密度时注意：必须同时测量电解液温度，以便将测得的电解液密度进行修正，得到对应25时的电解液密度；在大电流放电或加注蒸馏水后，不能立即测量电解液密度，应等电解液充分混合均匀后再测，一般在半小时以后即可。2)用高率放电计检查 高率放电计是模拟接入起动机负荷，通过测量蓄电池在大电流(接近起动机起动电流)放电时的端电压，判断蓄电池的技术状况和起动能力。 3)用蓄电池测试器检查 蓄电池测试器有可调电流式、不可调电流式两种。

15、三、蓄电池的充电 为了使蓄电池保持一定容量和延长蓄电池的使用寿命，新蓄电池和修复后的蓄电池在使用前必须进行初充电，使用中的蓄电池必须进行补充充电，并在必要时进行去硫化充电。2.补充充电 蓄电池在使用过程中，常有充电不足的现象，应根据需要进行补充充电。一般每月至少一次。如发现有下列情况之一者，应及时进行补充充电。(1) 电解液密度降到1.l50g/cm3以下时；(2) 冬季放电超过额定容量的25%，夏季超过50%时；(3) 单格电池电压降到1.7V以下时；(4) 起动无力或灯光暗淡等表明电力不足时；(5) 充电后若不用，每两个月需进行一次补充充电。 补充充电分两个阶段进行。 第一阶段电流值一般为

16、蓄电池额定容量的1/10，充电至单格电池端电压达2.4V，而且电解液中放出气泡，再进行第二阶段的充电。第二阶段的充电电流为第一阶段的1/2，充电至端电压和电解液密度在3h内稳定不变为止。 第六节 蓄电池的常见故障 蓄电池的常见故障可以分为外部故障和内部故障。 外部故障有极桩腐蚀、极桩松动、封胶干裂等， 可以直接通过外观检查发现，并根据具体情况进行维修或更换。 内部故障包括极板硫化、自放电、活性物质脱落等，需要根据使用和维护过程中的现象进行仔细分析，确定原因，视情处理。 一、极板硫化的现象原因和预防维修方法。二、自放电的现象原因和预防维修方法。三、活性物质脱落的现象原因和预防维修方法。 第七节

17、典型蓄电池介绍 1.干荷电铅蓄电池的加工特点 干荷电铅蓄电池与普通铅蓄电池相比，其结构基本相同，不同点主要在于负极板的制造工艺要求较高。在负极板的铅膏中加大了松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂，并在化成过程中有一次深放电循环或进行反复充、放电，以便活性物质达到深化。 2.干荷电铅蓄电池的优点（1）储存时间长，极板组在干燥状态下能够较长期（一般为2年）地保存制造过程中所得到的电荷，使其有效储存时间比一般蓄电池长一年左右。（2）使用方便，在规定的保存期(两年)内如需使用，只要灌注规定密度的电解液，搁置l5min、调整液面高度至规定标准后，不需进行初充电即可使用。 二、免维护铅蓄电池 1.免维护铅蓄电池的

18、结构特点:(1)极板栅架采用铅钙合金或低锑合金(含锑2%3%)，减少了析气量，耗水量。同时自行放电也大大减少，使用寿命延长。 (2)隔板采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板包住，可保护正极板活性物质不致脱落，并防止极板短路。(3)有的通气孔采用新型安全通气装置，可保持蓄电池内的酸气，避免与外部火花直接接触，以防爆炸。通气塞中还装有催化剂钯，帮助排出的氢氧离子结合生成水再回到蓄电池中去，减少了水的消耗。这种新型通气装置还可使蓄电池顶部和接线柱保持清洁，减少了接头的腐蚀。(4)单格电池间采用穿壁式连接，减小了内阻，提高了起动性能。 (5)外壳为聚丙烯塑料热压而成，壳底没有凸肋，极板组直接座落在蓄电池底部，这样可使极板上部容积增大，电解液储量增大，且壳体内壁薄，与同容量电池相比，重量轻，体积小。2.免维护铅蓄电池的优点（1）免维护铅蓄电池合理使用过程中不需添加蒸馏水，短途运输车辆可行驶8万km，长途载货车可行驶40万km80万km而不需维护，使用方便；（2）电桩腐蚀极轻或没有腐蚀；（3）使用寿命长，一般在4年左右，几乎是普通蓄电池的2倍；（4）蓄电池自行放电少，使用或贮存时不需进行补充充电。