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1、第一章 蓄电池,蓄电池的功用,汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设备供电。 蓄电池的作用： （1）发电机起动时，向发电机和点火系统供电。 （2）发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。 （3）当用电设备同时接入较多、发电机超载时，协助发电机供电。 （4）蓄电池存电不足，而发电机负载又小时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（充电）。,1.1 蓄电池的构造与型号,蓄电池由若干个单格电池串联而成。 单格电池：电压2V、一个单格。 组成：极板组、隔板、壳体、电解液、铅连接条、极柱等。其结构如图1-1。,1.1.1 极板组,1、正极板：活性物质（二氧化铅PbO2）呈深棕色，厚度2.2mm
2、2、负极板：活性物质（海绵状纯铅Pb）呈青灰色，厚度1.8mm 负极板比正极板多一片,1.1.3 壳体,隔开正负极板 特性：多孔性、以便电解液渗透、耐酸、抗氧化。 材料：微孔橡胶、微孔塑料、木质、玻璃纤维、纸板。,1.1.2 隔板,用来盛放电解液和极板组。 早期：硬橡胶 现在：工程塑料（聚丙稀塑料） 底部：突起肋条（搁置极板、积存脱落的活性物质、防极板短路）加液孔、螺塞（通气孔）。,1.1.4 联条,单格电池的串联方法： 内部穿壁式连接：在间壁上打孔穿越 传统外露式铅连接条连接：早期,1.1.6 电解液,纯硫酸（相对密度为1.84）+蒸馏水 比重一般为1.24 - 1.30 冬季比重大，减少结
3、冰的危险,蓄电池的规格型号,1单格数 2用途 Q起动型 3极板类型 420h放电率的额定容量 5特殊性能 3Q75,1,2,3,4,5,1.2 蓄电池的工作原理,蓄电池的充、放电过程是一种可逆式电化学反应。 一、铅蓄电池的放电过程（化学能电能） PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 化学反应过程见图1-3a所示 二、铅蓄电池的充电过程（电能化学能） 2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4 化学反应过程见图1-3b所示,1.2.1 放电过程,正极板 PbO2+2H2SO4Pb+2SO4-+2H2O Pb+2e Pb+ （接通电路） Pb+ SO4- PbSO4 负极
4、板 Pb Pb+ 2e Pb+ SO4- PbSO4 （接通电路）,PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,1.2.2 充电过程,正极板 PbSO4 Pb+SO4- Pb+-2e Pb+ Pb+ + 2SO4- PbSO4 PbSO4 +2H2O PbO2 +2H2SO4 负极板 PbSO4 Pb+ SO4- Pb+ 2e Pb,2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4,1.3 蓄电池的工作特性,1.3.1 电动势和内阻 静止电动势蓄电池内部工作物质的运动处于暂时的平衡状态时，蓄电池的电动势。 Ej = 0.84 +15 15 =t+ 0.00075(t-15) t：
5、t 时电解液的比重,1.3.2 蓄电池的充电特性,恒流充电特性曲线见图1-5 充电开始： 铅蓄电池的电动势和端电压上升到2.3-2.4V，就会产生气泡。 当上升到2.7V时，不再上升，硫酸增多，电解液密度增大。 当上升到2.7V，活性物质已基本还原为PbO2和Pb。 电解液“沸腾” “氢气和氧气”,判断蓄电池充足电的现象,端电压上升到最大值，且两小时内不再增加； 电解液比重上升到最大值，且两小时内不再增加； 蓄电池激烈地放出大量气泡，电解液沸腾。,1.3.3 蓄电池的放电特性,恒流放电特性曲线见图1-6 放电开始：端电压Uf从2.11V2V快，电解液密度下降快。 放电中期： Uf从2V 1.8
6、5V时间长，电解液密度下降慢。 放电终期： Uf从1.85V 1 .75V下降快。,1.4 蓄电池容量,蓄电池容量在放电允许的范围内输出的电量。 Q = If*tf If: 放电电流 A tf: 放电持续时间 h 与放电电流的大小及电解液的温度有关 标称容量在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下测得。 标称容量有两种：额定容量、起动容量,1.4.1 额定容量,即设计容量 指完全充足电的蓄电池，在30时，以20h放电率的放电电流连续放电至单格电压降至1.75V时所输出的电量。 Q20 Ah 20h放电率的放电电流0.05Qe 以3-Q-90为例说明如何检验蓄电池的质量？,1.4.2
7、 起动容量,表征蓄电池在发动机起动时的供电能力，由于起动容量受温度影响很大，分为常温和低温两种。 常温：30、3Qe电流、1.5V、持续时间应在5min以上 低温：-18、3Qe电流、1V、持续时间应在2.5min以上 如何检验蓄电池的起动容量？,储备容量,蓄电池在25的条件下，以25A恒流放电至单格电压下降到1.75V时的放电时间。单位min。 表达了在汽车充电系统失效的情况下，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒流的能力仅靠蓄电池供电时，汽车所能运行的时间。,1.4.3 影响蓄电池容量的因素,（一）产品结构因素 极板的表面积越大、片数越多参加反应的活性物质越多容量越大 极板越薄电
8、解液向极板内部的渗透越容易活性物质的利用率越高容量越大,1.4.3 影响蓄电池容量的因素,（二）使用条件 1、放电电流的影响：放电电流大，Uf 下降快，容量小。 接通起动机的时间不超过5s，两次起动时间要相隔15s以上。,1.4.3 影响蓄电池容量的因素,2、电解液温度的影响：温度降低，容量减小。 3、电解液比重的影响： 提高容量提高 过高容量减小 实践证明：电解液比重较低时，有利于提高放电电流和容量,1.5 蓄电池的故障及其排除,外部故障 壳体或盖子裂纹、封口胶干裂、极桩松动或腐蚀等 内部故障 极板硫化、自行放电、极板短路、活性物质脱落,1.5.1 极板硫化,蓄电池长期充电不足或放电后长时间
9、放置未充电，极板上逐渐生成一层白色粗晶粒的PbSO4，在正常充电时，不能正常转化成PbO2和海绵状Pb，这种现象称“硫酸铅硬化”（硫化、白霜）。 现象：“一充就热，稍放便无”,1.5.1 极板硫化,产生硫化的原因： 蓄电池长期充电不足或放电后未及时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶的结果。 电池内液面太低，使极板上部与空气接触而强烈氧化（主要是负极板）。 电解液比重过高或不纯，外部气温剧烈变化时也将促进硫化。,1.5.1 极板硫化,产生硫化的原因： 长期过量放电或小电流深度放电，使极板深处活性物质的孔隙内生成PbSO4，平时充电不易恢复。 新蓄电池初充电不彻底，活性物质未得到充分还原。 补救
10、办法,1.5.2 自行放电,充足电的蓄电池，放置不用会逐渐失去电量，这种现象为“自行放电”。 （1）正负极板上活性物质自发溶解和还原而成为PbSO4。 （2）极板上活性物质与栅架材料不同，形成局部电池“自放电”。 （3）蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，造成电解液上部、下部的浓度差异（上小下大），使同一块极板的上、下部分形成电位差而造成自放电。 （4）电解液含杂质过多。 （5）蓄电池内部短路。 （6）蓄电池盖上洒有电解液。,1.5.3 极板短路,原因： 隔板破损使正、负极板直接接触； 活性物质大量脱落，沉积后将正、负极板连通； 极板组弯曲； 导电物体落入池内。 补救：更换破损的隔板；消除沉积的活性
11、物质；校正或更换弯曲的极板组等。,1.5.4 活性物质脱落,原因： 正极板放电过程中，电解液比重大，或低温大电流放电； 负极板大电流过充电； 行驶中的颠簸振动。,初充电,初充电：新蓄电池或修复后的使用之前的首次充电 目的：在于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。 特点：充电电流小，充电时间长。 蓄电池充电规范见表1-6 注入电解液后静置3-6h，第二阶段将充电电流减半。,补充充电,一般每月一次 （1）当电解液相对密度降到1.15以下时；（2）冬天放电超过25%，夏天放电超过50%；（3）灯光比平时暗淡；（4）单格电池电压降到1.7V以下；（5）充电后，两个月未
12、使用。 充电总时间13-16h,3、预防硫化过充电：平时充电电流将电池充足，中断1h，再用1/2电流充至“沸腾”，重复几次，至到刚接入，就“沸腾”。 4、锻炼循环充电：每3月一次，在电池正常充足后，用20h放电率放完后，再正常充电后送出使用。,1.6.2 充电方法,1、定电流充电 充电电流保持一定 不论6V、12V都可串联在一起。 适用于：初充电、去硫化充电,2、定电压充电 电源电压U保持不变 充电开始时，电流很大，逐渐减小，充电终了，自动降为0。 充电时间短，不能调整充电电流的大小。 适用于：补充充电,3、脉冲快速充电,充电设备：可控硅调压充电机 初充电 5h 补充充电 0.5-1.5h,3
13、、脉冲快速充电,极化在充电后期化学反应过程中，电池两极之间的电位差会高于两极活性物质的平衡电极电位（每单格2.1V）。 产生极化的原因： 欧姆极化：由内阻产生的电压降 浓差极化 电化学极化,3、脉冲快速充电,充电电流i:随时间按指数曲线而衰减 i = I0e-xt I0：t=0时，蓄电池能接受的充电电流最大值 x：衰变率常数 x = I0 / Q,过程：正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充再正脉冲充电 前、后停充：消除欧姆极化 负脉冲瞬间放电：消除电化学极化、浓差极化,脉冲快速充电的电流波形,怎样正确维护和使用蓄电池？,要经常保持蓄电池的外部清洁，以防间接短路和电极接线柱腐蚀。 要经常检查蓄电
14、池在车上的安装是否牢靠，电极接线柱与接线头的连接是否紧固，为防治接线柱氧化，通常应涂以保护剂（比如黄油）。 定期检查和调整各单格内电解液液面高度。液面高度在任何时候均应超出极板上缘10-15mm，不允许极板露出液面，以防极板硫化。当电解液因蒸发而减少时，应加注一定量的蒸馏水。,怎样正确维护和使用蓄电池？,根据不同季节及时间调整电解液密度。 冬季补加蒸馏水时，只能在电池充电前进行。 要经常检查加液孔盖是否拧紧，通气孔是否畅通。 使用起动机时，每次起动时间不超过5s，两次起动之间的时间间隔应大于15s。 对于车上使用的蓄电池，每月应拆下来进行一次补充充电，新、旧蓄电池不允许混装使用。,第二章 交流
15、发电机及调节器,2.1交流发电机的构造,三相同步交流发电机+整流器（六只硅二极管构成三相桥式全波整流器） 2.1.1 转子产生磁场 两块爪极+磁场绕组+滑环+轴 2.1.2 定子产生感应电动势，即产生交流电 定子铁芯+三相定子绕组 相临两相间绕组线圈的起端（或末端）相临两个槽（或8个槽），即三相绕组的各起端A、B、C分别放入1、3、5槽（或1、9、17槽）。 即能保证三相绕组相临之间相差120电角度。,三相绕组的连接方法,星形接法（Y） 大多采用,三角形接法（）,2.1.3 整流器 作用：将发电机定子绕组产生的三相交流电变换为直流电。 组成：六只硅二极管 负极管系：压装在发电机后端盖上，引线为
16、负极，外壳为负极。 正极管系：压装在散热板上，引线为正极，元件板为正极。,2.1.4 端盖和电刷总成 电刷总成：两只电刷+电刷弹簧+电刷架 端盖：铝合金（非导磁性材料） 内搭铁：两电刷引线中一根与磁场接线柱“F”相连；另一根接搭铁“-”。 外搭铁：两只电刷均与发电机绝缘,2.2 交流发电机的工作原理,2.2.1 发电原理 三相绕组中电动势的瞬时值方程式为： 频率相同，幅值相等，相位差120电角度。,2.2.2 整流过程,发电机输出直流的平均值 U = 1.35UUV = 2.34U UUV：线电压有效值 U ：相电压有效值 2.2.3 激磁方式,1他激 在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他激发电。 2自
