工程机械电气设备ppt.ppt
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1、第一页,编辑于星期日:点 分。本学期内容绪论绪论绪论绪论电源系统电源系统电源系统电源系统起动系统起动系统起动系统起动系统点火系统点火系统点火系统点火系统教学教学内容内容第二页,编辑于星期日:点 分。教学重难点教学重点教学重点教学难点教学难点 工程机械电气设工程机械电气设备的特点备的特点蓄电池的结构蓄电池的结构重点重点难点难点第三页,编辑于星期日:点 分。一、工程机械电气设备的组成:v1电源系统v2起动系统v3点火系统v4照明与信号系统v5仪表系统v6空调系统第四页,编辑于星期日:点 分。二、工程机械电气设备的特点v1低压电v2直流电流v3并联连接v4负极搭铁、单线制第五页,编辑于星期日:点 分
2、。第一节:电源系统概述v工程机械电源系统的组成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、发电机及调节器、相关线路等组成。v蓄电池与发电机并联,作用如下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;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;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;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;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
3、,能吸收瞬时高压电,保护电路电子元件不被具有电容器的作用,能吸收瞬时高压电,保护电路电子元件不被损坏。损坏。第六页,编辑于星期日:点 分。第二节 蓄电池的构造与型号v一、蓄电池的构造v极板组v隔板v电解液v外壳v连接条v极柱v加液孔盖第七页,编辑于星期日:点 分。(1)极板1)1)1)1)极板的结构如图所示极板的结构如图所示由栅架和活性物质组成。由栅架和活性物质组成。由栅架和活性物质组成。由栅架和活性物质组成。第八页,编辑于星期日:点 分。2 2)栅架)栅架 由铅锑合金浇铸而成。普由铅锑合金浇铸而成。普通栅架含锑量通栅架含锑量5%7%5%7%;干;干荷电蓄电池栅架含锑量荷电蓄电池栅架含锑量1.
4、5%2.3%1.5%2.3%。目前,多采用铅目前,多采用铅低锑合金低锑合金栅架或铅栅架或铅钙钙锡合金栅架。锡合金栅架。为降低蓄电池内阻,改善启为降低蓄电池内阻,改善启动性能,现代汽车蓄电池采用动性能,现代汽车蓄电池采用了放射型栅架。了放射型栅架。栅架 放设型 栅架第九页,编辑于星期日:点 分。3 3)活性物质)活性物质v正极板正极板上的活性物质为二氧化铅(上的活性物质为二氧化铅(PbOPbO2 2),呈深褐色。),呈深褐色。v负极板负极板上的活性物质为海绵状纯铅(上的活性物质为海绵状纯铅(PbPb),呈青灰色。),呈青灰色。v思考:为什么负极板比正极板多一片?思考:为什么负极板比正极板多一片?
5、v注意: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。其放电均匀,防止变形。第十页,编辑于星期日:点 分。蓄电池构造4)4)极板组的结构极板组的结构 为了为了增大容量增大容量,一般将多片正极板(,一般将多片正极板(413413片)和多片负极板片)和多片负极板(514514片)分别并联,组成正负极板组片)分别并联,组成正负极板组,如图所示。如图所示。第十一页,编辑于星期日:点 分。(2)(2)隔板隔板v作
6、用:作用:在正负极板间起绝缘作用,在正负极板间起绝缘作用,使电池结构紧凑。使电池结构紧凑。v特征:特征:(1 1)隔板有许多微孔,可使)隔板有许多微孔,可使电解液畅通无阻。电解液畅通无阻。(2 2)隔板的结构有沟槽状、袋)隔板的结构有沟槽状、袋装等。装等。v沟槽状隔板比极板面积稍大,安沟槽状隔板比极板面积稍大,安装时沟槽面对着正极板,且与底装时沟槽面对着正极板,且与底部垂直。部垂直。v袋式袋式隔板安装时仅包住正极板,隔板安装时仅包住正极板,因为正极板活性物质比较松散,因为正极板活性物质比较松散,容易脱落。容易脱落。第十二页,编辑于星期日:点 分。第十三页,编辑于星期日:点 分。3.3.电解液电
7、解液v由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成,一般密度为由纯硫酸与蒸馏水按一定比例配制而成,一般密度为1.241.30g/cm1.241.30g/cm3 3,使用中应根据地区、气候条件和制造厂的,使用中应根据地区、气候条件和制造厂的要求而定。要求而定。v电解液的作用:形成电流,促使极板活性物质溶离,产生电解液的作用:形成电流,促使极板活性物质溶离,产生可逆的电化学反应。可逆的电化学反应。v注意:注意:不允许用工业硫酸和自来水、井水、河水等配制。因其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。杂质多,易引起自放电,从而影响蓄电池寿命。第十四页,编辑于星期
8、日:点 分。4.4.外壳外壳 外壳用于盛装电解液和极板组。外壳应耐酸、耐热、耐振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。动冲击。外壳由外壳由橡胶外壳橡胶外壳和和聚丙乙烯塑料聚丙乙烯塑料两种,普遍采用的是两种,普遍采用的是塑料外壳。外壳为整体式结构,壳内间壁分成塑料外壳。外壳为整体式结构,壳内间壁分成3 3个或个或6 6个互个互不相通的单格。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。性物质。蓄电池单格电池之间均用铅质联条串联。注意:注意:每个单格电池设有一个液孔,可以加注电解液每个单格电池设有一
9、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。内部气体,防止外壳涨裂,发生事故。第十五页,编辑于星期日:点 分。单格电池间穿壁连接示意图5.5.连接条连接条连接条的作用连接条的作用:将单格蓄电池连接起将单格蓄电池连接起来,提高整个蓄电池的端来,提高整个蓄电池的端电压。电压。采用采用铅锑合金铅锑合金铸造而成。铸造而成。连接方式:跨壁式连接方式:跨壁式 穿壁式穿壁式 敞露式敞露式第十六页,编辑于星期日:点 分。6.极柱v蓄电池的首尾两极板上的横板上各有一个接线柱,称蓄电池的首尾两极板上的横
10、板上各有一个接线柱,称为蓄电池的正负极柱。为蓄电池的正负极柱。v分为:侧孔型、锥形和分为:侧孔型、锥形和L型型3种。种。v区分:区分:正极柱:标有正极柱:标有+或涂红色,较粗或涂红色,较粗 负极柱:标有负极柱:标有-,较细,较细第十七页,编辑于星期日:点 分。二、蓄电池的规格型号 铅蓄电池的型号分为三部分:铅蓄电池的型号分为三部分:如型号如型号6 6QAQA6060代表额定电压代表额定电压1212V V、额定容量额定容量6060AhAh的起动型干荷电的起动型干荷电铅蓄电池。铅蓄电池。第一部分第一部分 第二部分第二部分 第三部分第三部分 串联的单串联的单格电池数格电池数蓄电池的类型蓄电池的类型蓄
11、电池的特征蓄电池的特征蓄电池的蓄电池的额定容量额定容量 蓄电池的特蓄电池的特殊性能殊性能 用用阿阿拉拉伯伯数字表示数字表示用用大大写写的的汉汉语语拼拼音音字字母母表表示示。如如:Q Q-起起动动用铅蓄电池用铅蓄电池N N-内内燃燃机机车车用蓄电池用蓄电池M-M-摩摩托托车车用用蓄电池蓄电池 用用大大写写的的汉汉语语拼拼音音字字母表示如:母表示如:A A-干荷电铅蓄电池干荷电铅蓄电池H H-湿荷电铅蓄电池湿荷电铅蓄电池W W-免维护铅蓄电池免维护铅蓄电池B B-薄型极板薄型极板无无字字母母-普普通通铅铅蓄蓄电电池池 20h率放电率放电率的额定率的额定容量,单容量,单位为位为Ah,单位略去单位略去
12、不写。不写。用用大大写写的的汉汉语语拼拼音音字字母母表示表示如如:G-高高起起动率动率D-低低温温性性能能好好S-塑料槽蓄塑料槽蓄电池电池 第十八页,编辑于星期日:点 分。v1、6-QAW-100v2、6-QA-105G1、表示由、表示由6个单格蓄电池串联组成,额定电压为个单格蓄电池串联组成,额定电压为12v,额,额定容量为定容量为100A.h的起动用干荷电免维护蓄电池。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。第十九页,编辑于星期日:点 分。第三节 蓄电池的工作原理v一、蓄电池的工作原理
13、一、蓄电池的工作原理v1.蓄电池充放电的电化学方程式:蓄电池充放电的电化学方程式:P Pb bO O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4+P Pb b2P2Pb bSOSO4 4+2H+2H2 2O Ov结论结论:(1 1)具有可逆性。)具有可逆性。(2 2)充浓放稀。)充浓放稀。(3 3)正极板附近化学)正极板附近化学 反应较负极板附近反应较负极板附近 化学反应剧烈。化学反应剧烈。第二十页,编辑于星期日:点 分。2.放电过程v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。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。v放电过程具有以下特征:放电过程具有以下特征:v1.正负极板上
14、的活性物质逐渐转变为正负极板上的活性物质逐渐转变为P Pb bSOSO4 4。v2.随着放电的进行,电解液中的随着放电的进行,电解液中的H H2 2SOSO4 4逐渐减少,水增多,逐渐减少,水增多,电解液密度下降。(检测)电解液密度下降。(检测)v3.蓄电池的内阻增大,蓄电池的供电能力逐渐下降。蓄电池的内阻增大,蓄电池的供电能力逐渐下降。第二十一页,编辑于星期日:点 分。3.充电过程v蓄电池将外接电源的电能转换成化学能储存起来的过程,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。称为蓄电池的充电过程。v充电时,两者并联。充电时,两者并联。v充电过程具有以下特征:充电过
15、程具有以下特征:v1.1.正负极板上的活性物质逐步转换为正负极板上的活性物质逐步转换为P Pb bO O2 2、P Pb b。v2.2.随着充电的进行,电解液中的水减少,随着充电的进行,电解液中的水减少,P Pb bSOSO4 4增多,电增多,电解液密度上升。(判断充电程度)解液密度上升。(判断充电程度)v3.3.蓄电池内阻减少,同时,蓄电池的供电能力逐渐恢蓄电池内阻减少,同时,蓄电池的供电能力逐渐恢复。复。第二十二页,编辑于星期日:点 分。二、蓄电池的主要工作参数二、蓄电池的主要工作参数v铅蓄电池的主要工作参数包括:铅蓄电池的主要工作参数包括:v1、电动势(静止电动势)、电动势(静止电动势)
16、无负荷情况下的端电压称为蓄电池的电动势。无负荷情况下的端电压称为蓄电池的电动势。Ej=0.85+25C Ej=0.85+25C(V V););25C=1+25C=1+(t-25t-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。池的放电程度。v2、内电阻(主要是电解液的电阻)、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。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。反映了蓄电池带负荷的能力。内阻越小,输出电流越大,带负荷的能力内阻越小,输出
17、电流越大,带负荷的能力越强。越强。v3、端电压、端电压v放电时,端电压小于电动势放电时,端电压小于电动势 Uf=E-IfRov充电时,端电压大于电动势充电时,端电压大于电动势Uc=E+IcRo第二十三页,编辑于星期日:点 分。1.1.蓄电池的放电特性蓄电池的放电特性 是指充足电的蓄电是指充足电的蓄电池在恒流放电过程中,池在恒流放电过程中,蓄电池的端电压蓄电池的端电压U Uf f 和电和电解液密度解液密度25 25 随放电随放电时间的变化规律。时间的变化规律。恒流放电特性曲线恒流放电特性曲线如如图图所示。所示。三、蓄电池的工作特性三、蓄电池的工作特性第二十四页,编辑于星期日:点 分。v端电压分析
18、端电压分析 U=E-IRU=E-IR(1 1)开始放电阶段()开始放电阶段(2.112V2.112V):消耗孔隙内的硫酸,):消耗孔隙内的硫酸,U U下降较快。下降较快。(2 2)相对稳定阶段()相对稳定阶段(21.85V21.85V):孔内消耗孔隙内的硫酸):孔内消耗孔隙内的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡,与孔外消耗的硫酸达到动态平衡,U U缓慢下降。缓慢下降。(3 3)迅速下降阶段()迅速下降阶段(1.851.75V1.851.75V):):v蓄电池放电终了的标志:蓄电池放电终了的标志:v(1 1)单格电压降到放电终止电压值)单格电压降到放电终止电压值(以以2020小时放电小时放电率放电
19、时,此值为率放电时,此值为1.75V1.75V)v(2 2)电解液相对密度下降到最小许可值,约)电解液相对密度下降到最小许可值,约1.11g/cm1.11g/cm3 3。第二十五页,编辑于星期日:点 分。2 2 2 2充电特性充电特性充电特性充电特性 在恒流充电过程中,单格在恒流充电过程中,单格电池的端电压电池的端电压U UC C 和电解液和电解液相对密度相对密度25 25 随时间的随时间的变化规律。变化规律。恒流充电特性曲线如恒流充电特性曲线如图图所示。所示。第二十六页,编辑于星期日:点 分。vU UC C 变化规律:变化规律:U UC C=E+I=E+IC C R Ri i(1 1)充电开
20、始阶段()充电开始阶段(1.952.10V1.952.10V):孔稀内生成硫酸,端):孔稀内生成硫酸,端电压迅速上升。电压迅速上升。(2 2)稳定上升阶段()稳定上升阶段(2.102.4V2.102.4V):孔内生成的硫酸与孔外):孔内生成的硫酸与孔外消耗的硫酸达到动态平衡,消耗的硫酸达到动态平衡,U U缓慢上升。缓慢上升。(3 3)充电末期电压迅速上升到)充电末期电压迅速上升到2.7V2.7V左右,且稳定不变,电左右,且稳定不变,电解液呈沸腾状态。解液呈沸腾状态。(4 4)充电停止后,端电压逐渐下降至静止电动势)充电停止后,端电压逐渐下降至静止电动势。v蓄电池充电终了的标志:蓄电池充电终了的
21、标志:(1 1)电解液中剧烈冒汽泡,呈沸腾现象。)电解液中剧烈冒汽泡,呈沸腾现象。(电解水电解水)(2 2)端电压和电解液相对密度均上升到最大值,且在)端电压和电解液相对密度均上升到最大值,且在2323小时不再升高。小时不再升高。第二十七页,编辑于星期日:点 分。v1.1.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;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。表示蓄电池的供电能力。v蓄电池以恒流放电时,蓄电池以恒流放电时,Q=IQ=If ft tf f(AhAh)v分类分类:额定容量和起动容量:额定容量和起动容量(1 1)额定容量)
22、额定容量:将充足电的蓄电池在电解液温度为:将充足电的蓄电池在电解液温度为2525时,以时,以20h20h放电率放电率的放电电流连续放电的放电电流连续放电20h20h,使单格蓄电池端电压下降到,使单格蓄电池端电压下降到1.75V1.75V时所输出的电时所输出的电量。量。(2 2)起动容量:)起动容量:起动时的供电能力。起动时的供电能力。分常温起动容量和低温起动容量。分常温起动容量和低温起动容量。v常温起动容量:常温起动容量:即电解液温度为即电解液温度为25250 0C C时,以时,以5min5min率放电的电流(率放电的电流(3 3倍额定倍额定容量的电流)连续放电至单格电压降到容量的电流)连续放
23、电至单格电压降到1.5v1.5v时所输出的电量,其持续时时所输出的电量,其持续时期应在期应在5min5min以上。以上。v低温起动容量:低温起动容量:即电解液温度为即电解液温度为-18-180 0C C时,以时,以3 3倍额定容量的电流连续放电至倍额定容量的电流连续放电至单格电压下降到单格电压下降到1.5v1.5v时所输出的电量,其放电的时间在时所输出的电量,其放电的时间在2.5min2.5min以上。以上。四、蓄电池的容量及其影响因素四、蓄电池的容量及其影响因素第二十八页,编辑于星期日:点 分。2、蓄电池容量的影响因素、蓄电池容量的影响因素(1 1)构造因素对容量的影响)构造因素对容量的影响
24、极板厚度极板厚度越薄,活性物质的利用率就越高,容量就越薄,活性物质的利用率就越高,容量就越高。越高。极板面积极板面积越大,同时参与反应的物质就越多,容量越大,同时参与反应的物质就越多,容量就越大。就越大。同性极板中心距同性极板中心距越小,蓄电池内阻越小,容量越越小,蓄电池内阻越小,容量越大。大。第二十九页,编辑于星期日:点 分。1)1)放电电流放电电流 放电电流越大,蓄电池输出的容量越小。放电电流越大,蓄电池输出的容量越小。注意注意注意注意 在使用起动机时,必须严格控制起动时间,每次接入在使用起动机时,必须严格控制起动时间,每次接入在使用起动机时,必须严格控制起动时间,每次接入在使用起动机时,
25、必须严格控制起动时间,每次接入起动机的时间不得超过起动机的时间不得超过起动机的时间不得超过起动机的时间不得超过5s5s5s5s,两次起动应间隔,两次起动应间隔,两次起动应间隔,两次起动应间隔15s15s15s15s以上以上以上以上 放电电流与容量关系(2)使用因素对容量的影响)使用因素对容量的影响第三十页,编辑于星期日:点 分。v2)2)电解液温度电解液温度 电解液温度降低,蓄电池输出的容量减小,电解液温度降低,蓄电池输出的容量减小,如图所示。如图所示。v注意注意 冬季应注意对蓄电池的保温冬季应注意对蓄电池的保温 温度温度粘度粘度渗渗入极板困难,活性物入极板困难,活性物质利用率质利用率QQ;同
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