电器与自动化1

绪论一、本课程的性质和任务二、自行式机械电气设备的组成1、充电系:由发电机、调节器和蓄电池组成2、起动系：直流串激式电动机3、点火系：分为传统点火系、磁电机点火系、电子点火系4、其它用电设备：包括照明、信号、仪表和其他辅助电器5、电子控制装置：如自动找平装置、功率优化系统等三、电气设备的特点1、低压：有6V、12V、24V2、直流：3、单线制：所有用电设备采用并联连接，以发动机、底盘等金属机体作为公共线路，用电设备到电源只需一条导线。导线用量少，线路清晰，便于故障判断。4、负极搭铁：统一规定第一章蓄电池第一节蓄电池的作用、构造与型号一、蓄电池的作用1、当发动机起动时，向起动机和点火系供电。2、当发电机不发电或电压较低时，向用电设备供电。3、当发电机超载时，协助发电机供电。4、当蓄电池存电不足，而发电机的负载又较少时，发电机向蓄电池充电。5、稳定电网电压，保护电子元件。二、蓄电池的构造1、极板（1）栅架：容纳活性物质并使极板成形。（2）活性物质：正极板为深棕色的二氧化铅；负极板为青灰色的纯铅。极板的厚度；采用薄型极板，对提高蓄电池的比容量(即单位尺寸所提供的容量)和起动性能都很有利。极板的数量：为了增大蓄电池的容量，组成正、负极板组。负极板总比正极板多一片。2、隔板要求：应具有多孔性，以便电解液渗透，还应具有良好的耐酸性和抗氧化性。材料：木质隔板；微孔橡胶隔板；微孔塑料隔板。注意：安装时，隔板带槽一面应面向正极板，且沟槽必须与外壳底部垂直。3、外壳要求：应耐热、耐酸、耐震。材料：采用硬橡胶外壳和聚丙乙烯塑料外壳。各单格底部都有凸肋，以放置极板组。盖上有与各单格对应的加液孔和两个正、负端电桩孔。螺塞上有通气孔：保持畅通。4、电解液电解液的纯度是影响蓄电池电气性能和使用寿命的重要因素。5、单格电池的连接方式敞露式：即连接条敞露在铅蓄电池的外部。跨桥式：即在相邻单格电池之间的隔壁上端留有豁口，连接条通过豁口跨越隔壁。穿壁式：即在相邻单格电池之间的隔壁上打孔，供连接条穿过。三、蓄电池的型号1、串联的单体电池数，用阿拉伯数字表示。2、铅蓄电池类型，是根据其主要用途来划分的。3、铅蓄电池特征，为附加部分。4、额定容量，指20h放电率时的容量，单位为A·h，用阿拉伯数字表示。举例：3—Q—90；6—QAW—100第二节蓄电池的工作原理1、在使用中，可以通过检测电解液密度来判断蓄电池的放电和充电程度。2、密度的变化，主要由正极板表面的化学反应造成的，所以应保证正极板表面电解液的流通。3、在使用中，所谓放完电的蓄电他，其活性物质的利用率只有20％—30％；采用薄型极板和增加极板孔率可提高活性物质利用率。问题：蓄电池的电压取决于什么因素？蓄电池的容量取决于什么因素？第三节蓄电池的工作特性一、静止电动势是指蓄电池处于既不充电也不放电的静止状态时，正负极板之间的电位差，用E0表示，E0大小主要与电解液的密度和温度有关。二、内阻1、极板电阻，并且随极板上活性物质的变化而变化。2、隔板电阻，与隔板的材料、厚度及多孔性有关。3、电解液电阻，与电解液的温度和密度有关。温度越低，电阻增大。电解液密度过大时，电阻增大；密度过低时，电阻也增大。4、连接条和极桩的电阻。三、充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压和电解液密度随充电时间变化的规律。1、电解液随时间直线上升2、端电压的变化规律1）充电开始时，蓄电池端电压迅速上升。2）稳定上升阶段。3）充电接近终了，端电压迅速上升阶段。蓄电池充电终了的标志1、蓄电池内产生大量气泡，电解液“沸腾”；2、单格电池端电压上升到最大值2．7v；电解液密度上升到最大值．约1．28g／cm3。四、放电特性是指恒流放电(放电电流大小保持不变)过程，蓄电池端电压和电解液密度随放电时间而变化的规律。1、电解液密度随时间沿直线下降。2、端电压的变化规律1）开始放电阶段，端电压迅速下降。2）放电中期，端电压随着放电过程的进行缓慢下降。3）放电末期，端电压迅速下降至放电终止电压。蓄电池放电终了的特征1、电解液密度下降到最小许可值，约为1．12g/cm3；2、单格电池电压降至放电终止电压。第四节蓄电池的容量及影响因素一、容量：指实际使用过程中，完全充足电的蓄电池在允许放电的范围内所能输出的电量，单位为安培·小时。1、额定容量，它是指充足电的新蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以20h率放电电流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。2、储备容量，是指充足电的新蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以25A电流连续放电至各单格电池的平均电压降到1．75v时，放电所持续的时间，单位为min。二、影响因素1、放电电流，放电电流越大，蓄电池容量越小。2、电解液的温度越低、蓄电池输出容量越小。3、电解液的密度，密度过大或过小都使容量减小。4、构造因素：极板上活性物质的数量；极板的厚度；活性物质的孔率；活性物质的真实表面积；极板中心距。第五节蓄电池的充电一、充电方法1、定流充电：定流充电是指在充电过程中充电电流始终保持不变的一种充电方法。1）在充电过程中，电动势逐渐升高，所以要保持恒定的充电电流，就必须逐步提高蓄电池两端的充电电压。2）采用定流充电时，不论蓄电池是6v还是12v都可以串联在一起充电。3）特点：定流充电有较大的适应性。定流充电的缺点是充电时间长，并且，需要经常调节充电电流。2、定压充电定压充电是指蓄电池的充电电压在充电全过程中保持恒定的充电方法。1）定压充电开始时，由于蓄电池的电动势较低，充电电流很大。此后随着电动势的增大，充电电流逐渐减小，至充电终了时，充电电流将自动降低到零。2）定压充电可将额定电压相同的蓄电池并联在一起充电。3）特点：充电时间短，较适合于补充充电。在充电过程中可不用人照管。3、蓄电池正负极性的判断1）观察极柱的颜色，正极柱深棕色，负极柱淡灰色。2）根据万用表的指针偏摆方向。（直流电压）3）利用电解液识别，将蓄电池的两极接上导线，分别插入电解液中，导线周围产生气泡多的为负极。4）利用二极管和灯泡；自制蓄电池正负极鉴别仪。二、充电种类1、初充电：对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。步骤：1）首先往蓄电池中加注一定密度的电解液，静置4—6h，并将液面调整到高出隔板上缘10—15mm位置。2）初充电过程分两个阶段进行。第一阶段，充电电流约为额定容量的1／15，充电至单格电池端电压达到2．4v，而且电解液中放出气泡。第二阶段的充电电流为第一阶段的1／2，充电至电解液剧烈放出气泡(沸腾)，2-3h不变。2、补充充电蓄电池在使用过程个，常有充电不足的现象，应根据需要进行补充充电。表示容量不足的现象：(1)电解液密度降到1．20g／cm3以下时；(2)冬季放电超过额定容量的25％，夏季超过50％时；(3)起动无力或灯光暗淡等表明电力不足时；(4)充电后，两个月未使用(5)单格电池电压下降到1.7V补充充电也分两个阶段进行：第一阶段电流值一般为蓄电池额定容量的1／10，充电至单格电池端电压达到2．4v，电解液中放出气泡；第二阶段电流值一般为蓄电池额定容量的l／20，2-3h不变。3、去硫充电1）倒出原有电解液，用蒸馏水冲洗数次，加入足够蒸馏水。2）充电电流为1/30额定容量进行充电，当密度上升到1.15时，倒出，换加蒸馏水再进行充电，直到密度不再增加为止。3）以10h放电率放电，当单格电池电压下降到1.7V时，再以补充充电的电流进行充电，再放电，再充电，直到容量达额定容量的80%为止。三、充电设备车上；发动机驱动的交流发电机充电室：硅整流、可控硅整流电源大型充电场所：电动机-发电机组第五节蓄电池的常见故障及排除方法一、极板硫化是指极板表面形成白色、坚硬、不易溶解的粗晶粒硫酸铅的现象，简称“硫化”。现象：极板表面有较厚的白霜原因：(1)蓄电池长期充电不足或放电后不及时充电。(2)蓄电池液面过低。(3)电解液密度过高，电解液不纯或外部气温剧烈变化。预防措施：保持蓄电池经常处于充足电状态。放完电及时充电。电解液液面高度应符合规定。排除：轻者用过充电方法充电恢复，不太严重的可采用去硫化充电方法进行充电恢复，重者只能报废。二、自放电蓄电池在无负载状态下，电量自行消失的现象称为自放电。原因：主要包括结构因素和使用因素；构造因素如栅架中锑元素含量等；使用因素如电解液含杂质过多，电解液密度偏高．电池表面不清洁等。预防措施：(1)配制电解液必须符合规定；(2)蓄电池盖、塞要盖好，以免掉人杂质；(3蓄电池表面要保持清洁、干燥。排除：若电解液不纯，应倒出电解液，取出极板组，抽出隔板，用蒸馏水冲洗干净后重新组装，加入新的电解液后充足电即可。三、极板短路现象：开路电压低，大电流放电时端电压迅速下降，甚至到零；充电时，电压和密度上升慢，气泡少，温升高。原因：隔板、壳体间壁损坏；活性物质大量脱落；极板拱曲四、活性物质现象：主要是正极板上的活性物质PbO2脱落，蓄电池输出容量降低，充电时电解液浑浊，有褐色物质。原因：充电电流过大；过充电时间过长；低温大电流放电。预防措施：使用中应避免长时间过充电；蓄电池的充电电流不能过大；充电时电解液温度不得过高。排除：较少时，可清除后继续使用；沉积多时，须更换极板。五、极板拱曲多发生与正极板原因：制造中铅膏涂填不匀，各部分化学反应不匀；经常大电流放电而充电不及时，内层生成的硫酸铅充电时得不到恢复；电解液有杂质，局部电池，有小部分活性物质转化为硫酸铅，使整个活性物质变化不一致。排除：轻度用木夹板夹紧校正；严重更换极板。第六节蓄电池的使用与维护一、蓄电池的维护1、观察外壳表面有无电解液漏出；2、检查在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固；3、经常清除电池盖上的脏物，擦去电池顶上的电液，畅通通气孔，清除极柱和导线接头上的氧化物；4、定期检查和调整电解液的密度和高度；（密度计、玻璃管）5、经常检查蓄电池放电程度，超过规定时应立即充电。1）测量电解液密度，转换到25℃修正，密度下降0.01，放电约6%；2）用高率放电计测量放电电压，测单格电压与放电程度对照。6、引线正负极不可接错；7、长时间不用的应拆下，移入储藏室内二、冬季使用注意事项1、注意保持处于充足电的状态，防止电解液密度下降而结冰。2、加水时，在发电机充电时进行，使水和电解液较快地混合，减小结冰的危险。3、由于容量下降，冷发动机起动应预热，每次起动不超过3-5S，两次启动之间应有15S的间隔。4、电解液密度按规定，冬季较高，夏季较低。5、由于温度降低，充电困难，应适当提高充电电压第七节其他类型的蓄电池一、干荷电蓄电池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。优点：1、储存时间长。2、使用方便。二、免维护蓄电池1、结构特点：1）极板栅架采用铅钙合金或低锑合金。2）隔板采用袋式聚氯乙烯隔板。3）通气孔采用新型安全的通气装置。4）单格电池间采用穿壁式连接。5）外壳为聚丙烯塑料热压而成。6）对于无加液孔的全密封型免维护蓄电池，电池顶上一般常装有一只小型密度计。2、优点：(1)合理使用过程中不需添加蒸馏水，不需维护，使用方便；(2)极桩腐蚀极轻甚至没有腐蚀；(3)使用寿命长；(4)自行放电少，使用或贮存时不需进行补充充电。(5)内阻小，起动性能好。