02蓄电池与交流发电机

第二章蓄电池与交流发电机 第一节汽车对供电系统要求 一 汽车电器装置容量大内阻小强启动能力二 交流发电机输出稳定效率高体积小 第一节蓄电池 什么是蓄电池蓄电池是一种化学能转化为电能的装置 并且是可逆的装置蓄电池分类铅酸蓄电池镍碱蓄电池 普通蓄电池 免维护蓄电池 干荷蓄电池 胶体蓄电池 蓄电池作用 供电发动机启动时 向起动机及点火系统供电发电机不工作而电器系统打开时 进行供电当发电系统不能满足要求时补充提供电量储电当发电机输出电压高于电瓶电动势时 将发电机电能转化为化学能储存起来稳压相当一个大电容 吸收发电机过电压 避免损坏电器元件 蓄电池结构 汽车常用的蓄电池为铅酸蓄电池 12V蓄电池是由6个单格蓄电池串联而成的 每个单格蓄电池标称电压为2V 充满时会达到2 1V 铅酸蓄电池由极板 隔板 电解液和壳体组成 极板及极板组蓄电池极板分为正极板和负极板 他们都以铅 锑合金浇铸成的栅架为骨架 在栅架上填充活性物质制成极板 活性物质正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅 PbO2 负极板上的活性物质是海绵状 青灰色的纯铅 Pb 极板结构 为了增加电瓶容量 每个单个蓄电池是由多个正负极板组成的极板组 每个正极板是处在两个负极板中间 使正极板两边充放电均匀 极板组 单格蓄电池极板组 12V蓄电池极板组 隔板正负极板之间装有绝缘的隔板 以防止极板之间短路隔板具有多孔性 便于电解液自由渗透 隔板采用耐酸性和耐碱性的木质和微孔橡胶 微孔塑料 及树脂材料等制成现在 还有将微孔塑料隔板作成袋状 包裹着正极 可以防止活性物质脱落 电解液电解液是由化学纯的硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成的硫酸水溶液 密度为1 24 1 31克 厘米3之间 H2O 64 蒸馏水 36 硫酸 H2SO4 电解液 电解液密度对蓄电池的容量和寿命影响大 密度大可以提高蓄电池的容量 减少结冰的危险 但粘度增加 流动性变差 使蓄电池的容量下降 而且腐蚀作用增强 降低极板和隔板的寿命 密度 1 000 密度 1 835 密度 1 265 壳体 壳体采用耐酸 耐热和耐震的硬橡胶或聚丙稀塑料制成整体式结构 壳体内分成 个互不相通的单格 每个单格内装有极板组和电解液组成一个单格的蓄电池 壳体的底部有凸起的筋 用来支撑极板组 并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中 防止极板短路 蓄电池工作原理 蓄电池一种化学电源 充电和放电过程是可逆的化学反应电动势的建立 在正极板处 PbO2与硫酸作用而生成带正电荷的铅离子 Pb4 沉浮在正极板上 使正极板具有约2V的正电位 在负极板处 铅电离为铅离子 Pb2 和电子 2e 2个电子留在负极板上 使负极板具有约 0 1V的负电位 蓄电池放电 正 负极板上生成硫酸铅 PbSO4 电解液中水份增加 随着放电的进行 电解液密度减小 蓄电池充电 在外电源的作用下 使电子从正极板返回到负极板 形成了从正极板流向负极板的充电电流 极板上的硫酸铅还原成氧化铅和铅 电解液中的水份还原成硫酸 随着充电的进行 电解液中硫酸的成份增加 电解液密度增大 蓄电池容量 蓄电池容量标志了蓄电池对外供电的能力 公式为C IT单位为A H 蓄电池容量与放电电流及电解液温度有关额定容量是指20小时的容量 K20 这是指蓄电池在20小时内车外温度为 25 C时使电极柱电压维持在10 5V以上所能提供的电流量 储备容量指充满电的电瓶在输出电流25A 温度为25 放电至电压为10 5V时所维持的时间 通常是以分钟计算 主要是在发电机失效下 电瓶供应组件能持续的时间冷启动电流是指在 18摄氏度情况下 持续1分钟 并且电压不低于8 4V 所提供的电流值 蓄电池容量 影响蓄电池容量因素蓄电池的容量越大 所存贮的电能越多 蓄电池容量的大小 与放电电流 电解液的密度及极板结构等有关 放电电流增大 蓄电池的端电压和容量下降温度越低 蓄电池的容量下降 额定容量是在25oC时测得电解液密度增大 可以减少内阻 提高容量 但不能过大增大极板面积和片数 可以增大容量 采用簿型极板 增加极板的片数 可以在不增大蓄电池体积的情况下 提高蓄电池的容量 客户为尊服务为荣 蓄电池容量 蓄电池充电 1 定流充电充电过程中 充电电流保持不变但随着电瓶电动势的增加 为了确保充电电流恒定 需要提高充电电压当单格电压升为2 4V 需要将电流减半 继续进行充电当单格电压升为2 7V不变 电解液沸腾 并且电解液密度和端电压在2 3小时内没发生变化 说明电瓶已经充满电定流充电充电时间的确认 电瓶容量 建议充电电流如果电瓶型号标为800A 建议充电电流为 800A 0 01 8A 电瓶容量为110AH 因此 充电时间为 110 8 14小时 特点 需要调节充电电流大小 充电时间较长 适应于新电瓶及故障修复电瓶的初充电 蓄电池充电 定压充电在充电过程中 充电电压保持不变采用定压充电时 需要注意充电电压的选择 过高会导致充电初期电流过大 造成极版损坏 电压过低 会导致充电不足 通常将单格电压定为2 5V 因此 充电电压为14 8V 6格 左右 但还需要注意 初期的充电电流不能高于电瓶容量的0 3倍 否则需要降低充电电压 待电瓶电压升高后再调回到标准电压 当充电电流在2小时内变化不大于0 1A 并且电解液密度不变 认为充满 特点 充电过程中电解液无沸腾现象 可以减少水分的损失 在充电4 5小时后 量容可达90 95 缩短了充电的时间 定压充电时间短 适应于电瓶的补充充电 由于不能调整电流 可能会导致充电不足 车上发电机对电瓶的充电为补充充电 定压充电在充电初期 由于蓄电池的电动势较低 因而充电电流大 随着电动势的升高 充电电流逐渐减小 在接近充电终了时 充电电流已降低到很小值 蓄电池充电 快速充电充电时间短 污染小 省电等特点 但由于能量转换率低 不能将蓄电池完全充满电 并且对蓄电池寿命不利 因此在正常情况下 建议使用厂家推荐的方法进行充电 特殊情况下使用快速充电 蓄电池充电种类 初充电新蓄电池和修复后的蓄电池的首次充电 称为初充电 初充电采用定流充电方法 初充电的特点是充电电流小 充电时间较长补充充电补充充电可以采用定压充电或定流充电方法 如采用定流充电 其充电过程与初充电相似 分为两个阶段 充电电流按补充充电的电流规范进行 充电时间在13 16小时 客户为尊服务为荣 第三节交流发电机 交流发电机的构造 一 转子二 定子三 整流器四 前后端盖五 带轮及风扇 交流发电机在汽车上的位置 交流发电机的解体图 转子 是用来建立磁场的 由两块爪极 激磁绕组 轴和滑环等组成 F 或 磁场 接线柱和 搭铁 接线柱 转子 磁场的磁力线分布激磁电路 定子 定子又叫电枢 是用来产生交流电动势的 由铁芯和三相绕组组成连接方法 星形连接 Y 三角连接在三相绕组中所产生的电动势应是对称电动势 即电动势的大小相等 电位差互差120 电角度 整流器 作用 交流直流由六只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路 正极管子 元件板上 负极管子 后端盖上 元件板必须与后端盖绝缘 并固定在后端盖上用螺栓引至后端盖外部作为发电机的火线接柱 标记为 B A 或 电枢 内搭铁与外搭铁 内搭铁 东风EQ1090等外搭铁 桑塔纳 捷达 奥迪 解放等 交流发电机的工作原理 发电原理整流原理励磁方法 一 发电原理 转子磁场分布规律 转子旋转时 产生一个旋转磁场 使相对静止的电枢绕组切割磁力线而产生感应电动势 由于磁极铁芯的鸟嘴形布置使磁场近似于正弦规律分布 感生电势主要根据电磁感应原理三相绕组交流电动势其周波频率为 每相电动势有效值 A B C三相绕组电动势可分别表示为 感应电势 整流过程 汽车用电系统均为低压直流电 必须使交流发电机向外提供直流电势 整流原理 利用二极管的单向导电性 I 0 截止 整流过程 如图所示 分析 t1负载电流的流向 W U V I流向 W D5 R D4 V负载电压 UW UV 2UD电压方向如图示同理可分析其它时段负载电流 电压变化 整流过程 发电机平均直流电压输出值为 UL 1 35UAB 2 34U 星形 UL 1 35UAB 1 35U 三角 二极管所承受最大反向电压为 UDRM 2 34U 实际选择二极管允许反向电压时 通常高于UDRM计算值十几倍乃至几十倍 中性点电压的作用 交流发电机的特性 空载特性负载特性外特性 空载特性 当发电机空载时 发电机端电压U与发电机转速n的函数关系称为发电机的空载特性 不考虑调节器的作用 随着转速升高 端电压将不断上升 负载特性 输出特性 当发电机端电压U 常数 输出电流I与发电机转速之间的函数关系称为发电机的负载特性 交流发电机具有自我限流的保护作用 原因 1 电枢反应2 阻抗变化 不能供电 外特性 当发电机转速n 常数 发动机端电压U与输出电流I之间的函数关系称为发电机的外特性 突然失去负载的危害 交流发电机的调节器 要求 由于