课件3铅蓄电池的使用、维护及检测

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1、回顾：铅蓄电池的工作原理 蓄电池放电过程蓄电池的化学 能变成电能的过程 称放电过程。如图 所示。,蓄电池放电示意图,蓄电池充电过程与外界直流电源相连而将电能转化为化学能储存起来，它是放电反应的逆过程。,蓄电池的化学反应方程式为:,充放电过程特性： 具有可逆性 放电过程中，消耗了H2SO4，生成了H2O,电解液的密度不断下降；正极板上的PbO2和负极板上的Pb都变成PbSO4 充电过程中，消耗了H2O ，生成了H2SO4，电解液的密度不断上升；正、负极板上的PbSO4逐渐恢复为PbO2和Pb 充满电时，正极板上的活性物质为PbO2 ，负极板上的活性物质为纯Pb,一、 蓄电池的工作特性,1静止电动

2、势和内阻 1）静止电动势蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。 Ej=0.85 +25C（V） 式中： 25C温度为25C时电解液的相对密度 25C =t+0.00075（t - 25） t实测电解液的密度 t实测时电解液的温度 静止电动势的影响因素电解液的相对密度和温度 单格蓄电池的静止电动势一般在1.972.15V之间变化,1.2 铅蓄电池的使用、维护及检测,2）内电阻 蓄电池内电阻包括：电解液电阻 极板电阻、隔板电阻和联条电阻 极板电阻 很小，随活性物质 的变化而变化，充电时变小，放 电时变大 隔板电阻与材料、厚度及多 孔性有关；隔板越薄，电阻越小 电解

3、液电阻 温度越低， 密度越大，电阻越大，电阻与密 度关系密度如图所示。 联条电阻很小 蓄电池内阻的大小反映了蓄电池的带负载能力。在相同的条件下，蓄电池的内阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。,2.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U 和电解液相 对密度25 随放 电时间t的变化规律,端电压分析 U=E-IfR0（1）开始放电阶段（2.1V2V）：消耗孔隙内的硫酸，孔隙内电解液密度迅速下降，U下降较快。（2）相对稳定阶段（21.85V）：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（1.851.75V）：放电接近终了

4、，PbSO4聚集在极板孔隙内，孔隙内电解液密度迅速下降，U下降较快。（4）过放电阶段（1.75V）：应停止放电，如继续放电，蓄电池端电压将急剧下降，造成蓄电池产生硫化故障,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。 停止放电后，由于极板孔隙中的电解液相互渗透，趋于平衡，蓄电池的端电压将稍有回升（蓄电池“休息”）。,3充电特性,在恒流充电过 程中，单格电池 的端电压U 和电 解液相对密度 25 随时间的 变化规律。,端电压U变化规律：UC = E + IC R0 （1）充电开始阶

5、段（2 2.2V）：孔稀内生成硫酸， 端电压迅速上升。 （2）稳定上升阶段（2.2 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：蓄电池端电压达到2.3 2.4V时，这 时极板上的活性物质几乎最大限度地转变为PbO2和海绵状 Pb。如继续充电，电解液中的水将开始分解而产生H2和O2， 以气泡的形式剧烈放出，形成所谓的“沸腾”状态，端电压 迅速上升到2.7V左右，且稳定不变。 应停止充电，否则，将造成蓄电池的过充电 过充电时，由于剧烈地放出气泡，会在极板内部造成压 力，加速活性物质的脱落 （4）充电停止后，端电压迅速回落，逐渐下降至静止 电动势。,注意

6、点：在实际充电时，为了保证将蓄电池充足电，往往需要23h的过充电才行。 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）电解液相对密度上升到最大值，且在23h小时内不再上升。 （3）单格端电压上升到最大值（2.7V），且在23h小时不再升高。 （4）蓄电池从充电机上拆下后，端电压大约为12.5V（12V蓄电池）,二、蓄电池的容量及其影响因素,1. 蓄电池的容量 概念 表示蓄电池的供电能力。指在规定的放电条件下，完全充足电的蓄电池所能提供的电量。 当蓄电池以恒流放电时，其容量C等于放电电流If和放电时间tf的乘积，即C= Iftf （Ah） 分类 额定容量和起动容

7、量 （1）额定容量将完全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（0.05C20）连续放电，至12V蓄电池端电压下降到10.50.05V时所输出的电量。用C20表示，单位Ah。储备容量指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为252，以25A放电电流连续放电至12V蓄电池端电压下降到10.500.05V时，放电所持续的时间，用 C20 表示，单位是min。,注意点：,我国国家标准规定以20h放电率额定容量作为起动型蓄电池的额定容量，国际蓄电池协会和美国汽车工程师协会（SAE）规定以储备容量作为蓄电池容量指标。,（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

8、起动容量电解液温度为250C时，以5min率放电的电流（3倍额定容量的电流）连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为9V）时所输出的电量。 低温起动容量电解液温度为-180C时，以3倍额定容量的电流连续放电至规定的终止电压（12V蓄电池为6V）时所输出的电量，其放电的时间在2.5min以上。,2.影响蓄电池容量的主要因素,（1）蓄电池结构因素 极板的厚度极板厚度蓄电池容量。 活性物质的孔率 活性物质的孔率蓄电池容量。 孔率过大，蓄电池容量会下降。 极板的面积极板面积蓄电池容量。 同性极板的中心距极板中心距R内蓄电池容量。,（2）使用因素对容量的影响,放电电流放电电流越大，蓄电池输出的容量越小。

9、,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,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。,温度粘度渗入极板困难，活性物质利用率C； 温度粘度内阻内压降端电压C 一般，电解液温度每下降10C，蓄电池容量约下降1%,注意：冬季应注意对蓄电池的保温,电解液的相对密度 随电解液相对密度的增大，蓄电池的内阻先减小后增大，蓄电池容量是先增大后减小。 实践证明，采用偏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。,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。,三、蓄电池的充电方法 （一）蓄

10、电池充电的作用 1、放电后的蓄电池必须通过充电才能重新投入使用。 2、新蓄电池或修复后的蓄电池在首次使用前必须进行初充电。 3、蓄电池在正常使用过程中为了保持一定容量，延长其使用寿命，还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等维护性作业。,（二）蓄电池的充电方法,1、定流充电 定流充电在蓄电池充电过程中，充电电流保 持不变（通过调整电压，保证电流不变）的充电方法。 注意点： （1）采用定流充电时，被充电的蓄电池（无论额定电压是否相同）可多只串联在一起。 可串联蓄电池单格总数和电池只数为： 蓄电池单格总数=充电机的额定充电电压/2.7 串联12V蓄电池数=充电机的额定充电电压/（2.7 6） （2）

11、所串联的蓄电池最好容量相同（否则充电电流的大小必须按照容量最小的蓄电池来选定，而容量大的蓄电池则充电太慢）。,定流充电,a）连接简图； b）充电特性曲线,定流充电的特点,（1）充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命。 （2）可减少活性物质脱落，又能保证蓄电池充慢电 （3）充电时间长，需要经常调节充电电流（初充电需6070h，补充充电需1013h）。 应用新蓄电池的初充电、使用中的蓄电池 补充充电，去硫化充电。,2、定压充电,定压充电在蓄电池充电过程中，充电电压始终保持不变的充电方法。,a）连接简图； b）充电特性曲线,注意点：,（1）采用定压充电时，要选择好充电电压。 一般每单体电池的充电电

12、压约需2.5V。6V的蓄电池充电，充电电源的电压应为7.5V；12V的蓄电池充电，充电电源的电压应为15V。 （2）采用定压充电时，多只被充电的蓄电池必须并联在一起，并联蓄电池的数目必须按充电设备的最大输出电流决定。 （3）要求所有充电的蓄电池额定电压相同。,定压充电的特点,（1）充电速度快，充电时间短。 （2）充电电流IC会随着电动势E的上升，而逐渐减小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管。 （3）充电电流的大小不能调整，不能保证蓄电池彻底充足电，不能用于初充电、去硫化充电。 应用广泛应用于蓄电池的补充充电，蓄电池在 汽车上使用时的充电。,3、脉冲快速充电,脉冲快速充电以脉冲大电流充电来

13、实现快速充电的方法。,脉冲快速充电的过程： 大电流恒流充电 IC=（0.81）C20 至单池电压升至2.4V； 前停充1525ms； 反向脉冲充电 IC=（1.52.0）C20 t=1501000us； 后停充2540ms，如此循环，直至充足电。,脉冲快速充电的特点:,（1）充电时间短，空气污染小。 一般初充电时间不超过5h，补充充电时间不超过1h。 （2）可增加蓄电池的容量，节约电能。 新蓄电池采用脉冲快速充电进行初充电后不必放电即可使用。 （3）具有显著的去硫化作用。 （4）活性物质易脱落，输出容量低，能量转化率低，影响蓄电池的使用寿命。 （5）脉冲充电机价格高，使用性能有待进一步改进。

14、应用一般用于蓄电池集中、充电频繁或应急使用。,4、智能快速充电 利用单片机的智能功能，控制充电电流按照最佳充电电流变化而实现快速充电的方法。,1、初充电,新蓄电池或修复过的蓄电池在使用之前的首次充电。 （1）初充电的目的恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量。 （2）初充电的特点充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。,四、蓄电池的充电种类,（3）初充电过程,1）加注相对密度符合厂家规定（一般为1.251.29 g/cm3）的电解液。 2）电解液液面应高出极板上沿15mm左右。 3）注入电解液后应静置36h后，待温度低于35开始充电。 4）将蓄电池的正极接充电机的正

15、极，蓄电池的负极接充电机的负极。 5）按初充电规范选择充电电流开始充电。,（4）初充电规范（定流充电法）,第一阶段：充电电流约为额定容量的1/15，充电至电解液中放出气泡，单体电池端电压达2.4V为止，充电时间为2535h。 第二阶段：将充电电流减半，继续充电至电解液“沸腾”，蓄电池端电压和电解液相对密度连续3h稳定不变为止，充电时间为2030h。 初充电的全部充电时间约为6070h。 注意点：对于新蓄电池的初充电作业，应进行13次充、放电循环 目的：是检查蓄电池的容量是否达到额定容量，并促使极板上未转化的物质转变为活性物质，以提高蓄电池的容量功能。,2、补充充电,蓄电池在车辆上使用时而进行的

16、充电过程。 （1）补充充电的目的补偿蓄电池在使用过程中充电不足的电量。,（2）需要补充充电的现象,蓄电池的补充充电一般每月一次，如有下列现象发生，必须进行补充充电： 1）灯光暗淡、喇叭沙哑。 2）起动机运转无力。 3）电解液相对密度下降到1.20 g/cm3以下。 4）冬季放电超过25%，夏季放电超过50%。 5）蓄电池放置超过一个月。 6）蓄电池补充大量蒸馏水后。,（3）补充充电规范 检查外部、通气孔、液面高度，若液面不足补加蒸馏水至极板上沿15mm 第一阶段：充电电流约为额定容量的1/10，充电至电解液中放出气泡，单体电池端电压达2.4V为止，充电时间为1011h。 第二阶段：将充电电流减半，继续充电至电解液“沸腾”，蓄电池端电压和电解液相对密度连续3h稳定不变为止，充电时间为35h。 补充充电的全部充电时间约为1316h。 （4）补充充电的特点充电电流大，充电时间短。,