工程机械电气设备.ppt

本学期内容绪论电源系统起动系统点火系统教学内容教学重难点教学重点教学难点工程机械电气设备的特点蓄电池的结构重点难点工程机械电气设备的组成一、工程机械电气设备的组成：1电源系统2起动系统3点火系统4照明与信号系统5仪表系统6空调系统二、工程机械电气设备的特点1低压电2直流电流3并联连接4负极搭铁、单线制第一节：电源系统概述工程机械电源系统的组成：蓄电池、发电机及调节器、相关线路等组成。蓄电池与发电机并联，作用如下：1起动发动机时，给起动机供电；汽油机还给点火系供电；2发电机不工作或者输出电压低时，向用电设备供电；3发电机短时超载可以协助发电机向用电设备供电；4蓄电池储电不足时，将发电机的电量存储起来；5具有电容器的作用，能吸收瞬时高压电，保护电路电子元件不被损坏。第二节蓄电池的构造与型号一、蓄电池的构造极板组隔板电解液外壳连接条极柱加液孔盖(1)极板1)极板的结构如图所示由栅架和活性物质组成。2）栅架由铅锑合金浇铸而成。普通栅架含锑量5%~7%；干荷电蓄电池栅架含锑量1.5%~2.3%。目前，多采用铅—低锑合金栅架或铅—钙—锡合金栅架。为降低蓄电池内阻，改善启动性能，现代汽车蓄电池采用了放射型栅架。栅架放设型栅架3）活性物质正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），呈深褐色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。思考：为什么负极板比正极板多一片？注意：因为正极板化学反应剧烈，所以在单格电池中，负极板总比正极板多一片。使每一片正极板都处于两片负极板之间，保持其放电均匀，防止变形。蓄电池构造4)极板组的结构为了增大容量，一般将多片正极板（4~13片）和多片负极板（5~14片）分别并联，组成正负极板组,如图所示。(2)隔板作用：在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑。特征：（1）隔板有许多微孔，可使电解液畅通无阻。（2）隔板的结构有沟槽状、袋装等。沟槽状隔板比极板面积稍大，安装时沟槽面对着正极板，且与底部垂直。袋式隔板安装时仅包住正极板，因为正极板活性物质比较松散，容易脱落。3.电解液由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成，一般密度为1.24~1.30g/cm3，使用中应根据地区、气候条件和制造厂的要求而定。电解液的作用：形成电流，促使极板活性物质溶离，产生可逆的电化学反应。注意：不允许用工业硫酸和自来水、井水、河水等配制。因其杂质多，易引起自放电，从而影响蓄电池寿命。4.外壳外壳用于盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热、耐振动冲击。外壳由橡胶外壳和聚丙乙烯塑料两种，普遍采用的是塑料外壳。外壳为整体式结构，壳内间壁分成3个或6个互不相通的单格。单格底部有凸筋用来积存极板脱落的活性物质。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联。注意：每个单格电池设有一个液孔，可以加注电解液或检测电解液密度。孔盖上设有通气孔，便于排出蓄电池内部气体，防止外壳涨裂，发生事故。单格电池间穿壁连接示意图5.连接条连接条的作用：将单格蓄电池连接起来，提高整个蓄电池的端电压。采用铅锑合金铸造而成。连接方式：跨壁式穿壁式敞露式6.极柱蓄电池的首尾两极板上的横板上各有一个接线柱，称为蓄电池的正负极柱。分为：侧孔型、锥形和L型3种。区分：正极柱：标有+或涂红色，较粗负极柱：标有-，较细二、蓄电池的规格型号铅蓄电池的型号分为三部分：如型号6－QA－60代表额定电压12V、额定容量60A·h的起动型干荷电铅蓄电池。第一部分第二部分第三部分串联的单格电池数蓄电池的类型蓄电池的特征蓄电池的额定容量蓄电池的特殊性能用阿拉伯数字表示用大写的汉语拼音字母表示。如：Q--起动用铅蓄电池N--内燃机车用蓄电池M--摩托车用蓄电池用大写的汉语拼音字母表示如：A--干荷电铅蓄电池H--湿荷电铅蓄电池W--免维护铅蓄电池B--薄型极板无字母--普通铅蓄电池20h率放电率的额定容量，单位为A·h，单位略去不写。用大写的汉语拼音字母表示如：G--高起动率D--低温性能好S--塑料槽蓄电池1、6-QAW-1002、6-QA-105G1、表示由6个单格蓄电池串联组成，额定电压为12v，额定容量为100A.h的起动用干荷电免维护蓄电池。型号举例及练习2、表示由6个单格蓄电池串联组成，额定电压为12v，额定容量为105A.h的起动用干荷电高起动率蓄电池。第三节蓄电池的工作原理一、蓄电池的工作原理1.蓄电池充放电的电化学方程式：PbO2+2H2SO4+Pb——2PbSO4+2H2O结论：（1）具有可逆性。（2）充浓放稀。（3）正极板附近化学反应较负极板附近化学反应剧烈。2.放电过程蓄电池将化学能转换为电能的过程成为蓄电池的放电过程。放电过程具有以下特征：1.正负极板上的活性物质逐渐转变为PbSO4。2.随着放电的进行，电解液中的H2SO4逐渐减少，水增多，电解液密度下降。（检测）3.蓄电池的内阻增大，蓄电池的供电能力逐渐下降。3.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，两者并联。充电过程具有以下特征：1.正负极板上的活性物质逐步转换为PbO2、Pb。2.随着充电的进行，电解液中的水减少，PbSO4增多，电解液密度上升。（判断充电程度）3.蓄电池内阻减少，同时，蓄电池的供电能力逐渐恢复。二、蓄电池的主要工作参数铅蓄电池的主要工作参数包括：1、电动势（静止电动势）无负荷情况下的端电压称为蓄电池的电动势。Ej=0.85+ρ25°C（V）；ρ25°C=ρ1+（t-25）与电解液的温度和密度有关，因此采用测量电解液的密度可以判断蓄电池的放电程度。2、内电阻（主要是电解液的电阻）为极板、电解液、隔板、连接条和极柱等电阻的总和。反映了蓄电池带负荷的能力。内阻越小，输出电流越大，带负荷的能力越强。3、端电压放电时，端电压小于电动势Uf=E-IfRo充电时，端电压大于电动势Uc=E+IcRo1.蓄电池的放电特性是指充足电的蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf和电解液密度ρ25℃随放电时间的变化规律。恒流放电特性曲线如图所示。三、蓄电池的工作特性端电压分析U=E-IR（1）开始放电阶段（2.11~2V）：消耗孔隙内的硫酸，U下降较快。（2）相对稳定阶段（2~1.85V）：孔内消耗孔隙内的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡，U缓慢下降。（3）迅速下降阶段（1.85~1.75V）：蓄电池放电终了的标志：（1）单格电压降到放电终止电压值(以20小时放电率放电时，此值为1.75V）（2）电解液相对密度下降到最小许可值，约1.11g/cm3。2．充电特性在恒流充电过程中，单格电池的端电压UC和电解液相对密度ρ25℃随时间的变化规律。恒流充电特性曲线如图所示。UC变化规律：UC=E+ICRi（1）充电开始阶段（1.95~2.10V）：孔稀内生成硫酸，端电压迅速上升。（2）稳定上升阶段（2.10~2.4V）：孔内生成的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡，U缓慢上升。（3）充电末期电压迅速上升到2.7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。（4）充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势。蓄电池充电终了的标志：（1）电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。(电解水)（2）端电压和电解液相对密度均上升到最大值，且在2~3小时不再升高。1.蓄电池的容量：指完全充足电的蓄电池在放电允许的范围内输出的电量；表示蓄电池的供电能力。蓄电池以恒流放电时，Q=Iftf（Ah）分类：额定容量和起动容量（1）额定容量：将充足电的蓄电池在电解液温度为25℃时，以20h放电率的放电电流连续放电20h，使单格蓄电池端电压下降到1.75V时所输出的电量。（2）起动容量：起动时的供电能力。分常温起动容量和低温起动容量。常温起动容量：即电解液温度为250C时，以5min率放电的电流（3倍额定容量的电流）连续放电至单格电压降到1.5v时所输出的电量，其持续时期应在5min以上。低温起动容量：即电解液温度为-180C时，以3倍额定容量的电流连续放电至单格电压下降到1.5v时所输出的电量，其放电的时间在2.5min以上。四、蓄电池的容量及其影响因素2、蓄电池容量的影响因素（1）构造因素对容量的影响极板厚度越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高。极板面积越大，同时参与反应的物质就越多，容量就越大。同性极板中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大。1)放电电流放电电流越大，蓄电池输出的容量越小。注意在使用起动机时，必须严格控制起动时间，每次接入起动机的时间不得超过5s，两次起动应间隔15s以上放电电流与容量关系（2）使用因素对容量的影响2)电解液温度电解液温度降低，蓄电池输出的容量减小，如图所示。注意冬季应注意对蓄电池的保温温度↓→粘度↑→渗入极板困难，活性物质利用率↓→Q↓；同时，粘度↑→内阻↑→内压降↑→端电压↓→Q↓。电解液温度与容量关系3)电解液的相对密度实践证明，采用较低的电解液相对密度，可以提高蓄电池输出大电流的能力和大电流放电时的容量。电解液相对密度对容量的影响如图所示。注意冬季，在不致结冰的前提下，应尽量采用稍低密度的电解液。电解液相对密度与容量关系4）电解液的纯度不纯的电解液存在一些有害杂质会腐蚀栅架，并且杂质还会导致自行放电多，蓄电池的容量降低。注意：使用过程中，一定要采用纯硫酸和蒸馏水配制电解液。第四节蓄电池的充电蓄电池的充电:定义：将充电电源的电能转化为蓄电池的化学能的过程，称为蓄电池的充电。目的:为了保持蓄电池有足够的容量，延长蓄电池的使用寿命，必须对其进行充电，充分转化极板上的活性物质。种类：初充电、补充充电、去硫化充电、均衡充电、预防硫化过充电一、充电种类1、初充电适用：待启用的新蓄电池或修复后的蓄电池。特点：充电电流小，充电时间长。步骤：检查外部、通气孔→加注电解液，静置6-8h→选择充电电流（IC1=Q20/15，IC2=Q20/30）→连接蓄电池-充电过程中应注意问题→调整电解液密度。对于新蓄电池的初充电工作，应进行1-3次充放电循环，一边检查蓄电池是否达到额定容量；更换部分极板的修复蓄电池，电解液密度要低于规定值0.03-0.06g/cm3，并按规定电流的50%-80%充电。2.补充充电适用：连续使用3个月或起动机起动无力，应对蓄电池进行补充充电。判断依据：密度下降低于1.20g/cm3，冬季放电超过额定容量的25%，夏季超过50%；单格蓄电池电压降到1.7v以下；照明系统灯光比正常黯淡等。充电后，蓄电池若不用，没两个月对其进行一次补充充电步骤：检查外部、通气孔、液面高度→液面不足补加蒸馏水至极板上沿15mm→检查单格电压→选择充电电流（IC1=Q20/10，IC2=Q20/20）→充电时间约为13～16h。3.去硫化充电适用：轻度硫化，可用充电的方法予以消除步骤：（1）倒出电解液，用蒸馏水冲洗两次，再加入蒸馏水（2）用IC=Q20/30（A）的电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，再加蒸馏水继续充电，直至密度不再上升；（3）以20h率放电电流放电至单池电压降到1.75V时，再进行上述充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。4、均衡充电使用：弥补制造或使用等因素而导致的蓄电池单格端电压、电解液密度、容量等差异。步骤：用正常的方法冲完电，停1h然后以20h的放电率放电，充2h停1h，反复三次，直至各单格蓄电池一开始充电就立即剧烈产生气泡，最后，调整好电解液密度至规定值。5、预防硫化充电适用：防止极板硫化，每隔3月进行一次。步骤：正常的充电方法充电结束后，停1h，用50%的充电电流充电至蓄电池“沸腾”为止。重复几次，直到一旦充电立即“沸腾”为止。二、充电设备目前常用的充电设备是硅整流充电机、可控硅整流充电机和可控硅快速充电机。特点：结构简单、操作维修方便、整流效率高、工作稳定可靠和寿命长。可控硅整流充电机硅整流充电机硅整流充电机智能充电机三、充电方法通常蓄