工程机械主要电气设备1

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1、第三部分 主要电气设备,EXIT,Technical Presentation Kit,工程机械电气设备,挖掘机工作现场视频,铅蓄电池构造与原理认识,发电机是主要电源、蓄电池是辅助电源，两者并联 工作。 调节器用于保持发电机输出电压的稳定。,一、铅蓄电池 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化 学能转化为电能，也能将电能转换为化学能。 蓄电池可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类。 工程机械上一般采用铅酸蓄电池，其主要目的是启动发动机。车用蓄电池可分为以下4种： 湿荷电蓄电池 干荷电蓄电池 少维护蓄电池 免维护蓄电池,1.发动机启动时，向启动机和点火系统供电； 2.发动机低速运转时，向用电设备

2、和发电机磁场绕组供电； 3.发动机中、高速运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来； 4.发电机过载时，协助发电机向用电设备供电； 5.蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定。,蓄电池由3只或6只单格电池串联而成，每只单格电池电压约为2V，串联成6V或12V以供汽车选用。工程机械用柴油机，常用24V。蓄电池主要由极板、隔板、电解液和外壳组成。其结构如图。,思考：柴油机用24V电源，而蓄电池是六只单格电 池，怎么办？,对蓄电池的要求: 启动发动机时，蓄电池在510S内，要向起动机连续供给强大电流 （因此，对蓄电池的要求是：容量大、内阻小

3、、有足够的启动能力。,思考:起动电流有多大呢?,1)构造 （一）极板,汽油机 200600A,柴油机 8001000A,起动电流,1.功用 极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充放电过程中，电能与化学能的相互转换依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸的化学反应来实现。极板分正、负极板两种。 2.组成 由栅架和活性物质组成。 （1）栅架 由铅锑合金浇铸而成。,（2）活性物质 正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），深棕色 负极板上的活性物质为海绵状纯铅（Pb），深灰色 3.极板组 一片正极板和一片负极板浸入电解液中，可得到2V左右的电动势，为增大蓄电池容量，常将多片正、负极板分别并联组成正、负极板组。

4、,思考:正负极板数量一样多吗?为什么?,因为正极板的强度较低，所以在单格电池中，负极板总比正极板多一片。是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。,（二）隔板 1.功用 在正负极板间起绝缘作用，使电池结构紧凑。 2.特征 （1）隔板有许多微孔，可使电解液畅通无阻。 （2）隔板一面平整，一面有沟槽，沟槽面对着正极板，且与底部垂直，使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。,（三）电解液 由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配置而成，其相对密度1.24-1.30g/cm3,加入每个单格电池中。 电解液应符合标准，含杂质会引起

5、自放电和极板溃烂，从而影响蓄电池寿命。,（四）外壳 壳体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烯塑料两种，普遍采用的是塑料外壳，其有壳壁薄、质量轻、易于热封合、生产效率高等优点。 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。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联。 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。,2)蓄电池的型号 机械工业部JB2599-85铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，蓄电池的型号为： 第I部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字表示，蓄电池的标准电压

6、是该数字的2倍。 第II 部分表示电池类型和特征，用两个汉语拼音字母表示。第一个字母为“Q” 表示,启动型铅蓄电池。第二个字母表示电池结构特征。如：干荷蓄电池用“A”表示；薄型极板用“B”表示；免（无）维护蓄电池用“W”表示。 第III部分表示额定容量，用阿拉伯数字表示，单位为Ah，单位略去不写。在其后用一个字母表示特殊性能，如：高启动率用“G”表示；塑料槽用“S”表示；用“D”表示低温启动性好。 例：6-Q-105 6-QA-60,3)蓄电池的选择,1.电压必须和工程机械电器系统的额定电压一致,2.容量必须满足车辆启动的要求。 .,蓄电池的选择,一、工作原理,铅蓄电池的电化学反应及工作特性

7、蓄电池的化学反应方程式为:,蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反应过程: 负极板： 铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+Pb-2ePb2+ 电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0.1V。,正极板：PbO2溶于电解液 PbO2+2H2OPb(OH)4 Pb(OH)4Pb4+ + 4OH- OH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极表面,使正极板有+2.0V 在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为： E=2.0(0.1)=2.1V,放电状态,动画演示,1)放电过程 将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。 化学反应过程: 正极板：Pb4+2ePb2+

8、Pb2+SO42-PbSO4 负极板：Pb2ePb2+ Pb2+SO42-PbSO4 电解液：H+OH-H2O,提问:蓄电池放电特征有哪些? （1）活性物质PbO2和Pb均逐渐变为 PbSO4。 （2）放电过程中，电解液密度下降，所以，可通过电解液密度判断放电程度 。 （3）蓄电池内阻逐渐增大。,2)充电过程 将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程，它是放电反应的逆过程。 化学反应过程： PbSO4Pb2+SO42- H202H+OH- 正极板：Pb2+2ePb4+ Pb4+4OH- Pb(OH)4 PbO2+2H2O,负极板：Pb2+ +2ePb 电解液：2H+SO42- H2SO4 充

9、电末期，PbSO4基本还原为PbO2和Pb，部分充电电流电解水，其反应方程式为： H2SO4 2H+SO42- 负极： 4H+4e2H2 正极： 2H2SO4+2H2O4e 2H2SO4+O2 总反应式：2H2O2H2+O2,充电过程演示,铅蓄电池的故障检测与维修,检测视频演示,一、充电设备 工程机械上的充电设备为直流发电机或交流发电机； 充电车间专用设备：可控硅整流充电机、晶闸管整流充电机、快速充电机、智能充电机 二、充电方法 1定电流充电法(恒流充电) 充电过程中，充电电流恒定不变（通过调整电压，保证电流不变）。恒流充电的优点为：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可用于初充电和去硫

10、化充电。,2定电压充电法(恒压充电) 在充电过程中，充电电压恒定不变。是蓄电池在工程机械上由发电机对其充电的方法。 3改进恒流充电法 两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当单格电池电压升到2.4V，电解液开始产生气泡，将充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电，直到蓄电池完全充足电为止。,4脉冲快速充电法 原理：在铅蓄电池开始充电时，先采用0.81倍于额定容量值的大电流进行定电流充电，使被充电铅蓄电池在短时间内充至额定容量的50%-60%,停止充电约25ms。 然后采用放电或反充电使铅蓄电池通过一个与充电电流方向相反的大电流脉冲，一般此值为1.5-3倍于额定值，充电1501000us。最后停充

11、40ms。反复充放电，直到充足电为止。,三、充电种类,1.初充电(新蓄电池首次充电 40-60h),2.补充充电,3.间歇过充电,4.循环锻炼充电,5.去硫化充电,四、铅蓄电池的技术使用 1.铅蓄电池的常见故障 分组讨论 故障特征故障原因排除方法 1）外部故障 （1）外壳裂损 （2）封口胶破裂,2）铅蓄电池的内部故障 （1）极板硫化 （2）极板活性物质脱落 （3）极板短路 （4）故障性自放电 （5）故障性电解液减少,2、铅蓄电池的检测与保养 （1）渗漏 （2）紧固 （3）清洁 （4）密度和液高 （5）放电和补充充电,新型铅蓄电池 一、干荷蓄电池 极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的蓄电池。

12、 干荷蓄电池加足电解液后，静放2030min即可使用。 干荷蓄电池的工艺特点： 提高了负极板上的海绵状纯铅的憎水性和抗氧化性：（1）在负极板的铅膏中加入抗氧化剂； （2）在化学过程中，有一次深度放电或反复充放电循环； （3）负极板在化成过程中进行水洗和浸渍； （4）正负极板和隔板用特殊工艺干燥处理。,二.免维护蓄电池 (1)免维护蓄电池的结构特点 (2)极板栅架采用铅钙锡合金制成，消除了锑的副作用； (3)采用袋式聚氯乙烯隔板，可避免活性物质脱落、极板短路； (4)采用新型安全通气装置； (5)外壳由聚丙烯塑料制成，槽底无筋条。 2)免维护电池的优点 (1)使用中不需加水 (2)自放电少 (3

13、)耐过充电性能好 (4)使用寿命长,三、胶体电解质蓄电池 在胶体电解质蓄电池中，电解质是经过净化的硅酸钠溶液与硫酸水溶液混合后凝结成的稠状胶体物质。,缺点,优点,电解液不会溅出；在使用维护和运输中，活性物质不易脱落；可延长使用寿命20%；使用中无须调整密度，只需添加蒸馏水。,胶体电解质电阻较大，内阻增加，容量降低；与极板接触不均匀，自放电较严重。,四、密闭式铅蓄电池（SLA）,在矩形密闭式铅蓄电池中使用高纯度铅，采用低锑多元合金或铅钙合金制造极板栅。在整个使用寿命期不需要补加水，无酸雾排出。,起动机的结构与原理认识,机动车辆电气起动系统,工程机械电力起动系统,起动机 发动机需要外力起动。 人力

14、起动-简单不方便- 用于农用机械 常见的起动方式分为： 辅助汽油机起动： 常用于大型的柴油机（如：压路 机等）。 电力起动机起动:具有操作简便、起动迅速、具有重复起动能力、并且可以远距离控制的特点。 起动机的作用:将蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。,电力起动系的组成 由蓄电池、起动机、起动开关、起动继电器等组成,一、起动机的构造 (解体动画),1.直流串激式电动机,(1) 电枢总成,将电能转换成机械能,产生强大在电磁转矩.由电枢铁心、电枢绕组、转轴组成。换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。,(2)磁极,形成电动机的

15、 磁场，通常采 用四个磁极或 六个磁极。,（3）前后端盖,励磁绕组一端接在外壳的绝缘接线柱上，另一端与两个非搭铁电刷相连。,（4）电刷及电刷架的组合,2.传动机构,发动机起动时使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿圈，将起动机的电磁转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使起动机的驱动小齿轮与飞轮齿圈自动脱开。 传动机构由单向离合器和拨叉等组成。 单向离合器作用：起动时将电动机转矩传给发动机飞轮，起动后自动打滑。 单向离合器分滚柱式、弹簧式、摩擦片式3种。,(1)滚柱式单向离合器,1-驱动小齿轮;2-外壳;3-十字块;4-滚柱;5-弹簧; 6-垫圈;7-护盖;8-花键套筒;9-弹簧座;10-缓冲弹簧; 11-移动衬套;12-卡簧,滚柱式单向离合器,（2）摩擦片式单向离合器,（3）弹簧式单向离合器,起动时，电枢轴带动花键套筒旋转，弹簧被扭紧而紧箍在驱动齿轮和花键套筒的外圈表面上，将转矩传给驱动齿轮。,3.控制装置（起动开关）,4.起动机操纵机构 分为机械操纵式和电磁操纵式两种.,二、电力起动机的型号分类,1. 起动机的型号,QDJ表示减速起动机；QDY表示永磁起动机（包括永磁减速起动机），J、Y分别表示“减”、“永”。 电压等级：V；V 功率等级：,. 起动机的分类,在各种起