完整版工程机械电气设备

1、本学期内容,绪论,电源系统,起动系统,点火系统,教学,内容,教学重难点,教学重点,教学难点,工程机械电气,设备的特点,蓄电池的结构,重点,难点,工程机械电气,设备的组成,一、工程机械电气设备的组成：,?,1,电源系统,?,2,起动系统,?,3,点火系统,?,4,照明与信号系统,?,5,仪表系统,?,6,空调系统,二、工程机械电气设备的特点,?,1,低压电,?,2,直流电流,?,3,并联连接,?,4,负极搭铁、单线制,第一节：电源系统概述,?,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

2、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；,3,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；,5,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。,第二节,蓄电池的构造与型号,?,一、蓄电池的构造,?,极板组,?,隔板,?,电解液,?,外壳,?,连接条,?,极柱,?,加液孔盖,(1),极板,1),极板的结构如图所示,由栅架和活性物质组成。,2,）栅架,由铅锑合金浇铸而成。普,通栅架含锑量,5%7%,；干,荷电蓄电池栅架含锑量,1.5%2.3%,。,目前，多采用铅低锑合金,栅架或铅钙锡合金栅架。,为降低蓄电池内阻，

3、改善启,动性能，现代汽车蓄电池采用,了放射型栅架。,栅架,放设型,栅架,3,）活性物质,?,正极板,上的活性物质为二氧化铅（,PbO,2,），呈深褐色。,?,负极板,上的活性物质为海绵状纯铅（,Pb,），呈青灰色。,?,思考：为什么负极板比正极板多一片？,?,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。,蓄电池构造,4),极板组的结构,为了,增大容量,，一般将多片正极板（,413,片）和多片,负极板（,514,片）分别并联，组成正负极板组,如图所示。,(2),隔板,?,作用：,在正负极板间起绝缘,作

4、用，使电池结构紧凑。,?,特征：,（,1,）隔板有许多微孔，可,使电解液畅通无阻。,（,2,）隔板的结构有沟槽状、,袋装等。,?,沟槽状隔板比极板面积稍大，,安装时沟槽面对着正极板，,且与底部垂直。,?,袋式,隔板安装时仅包住正极,板，因为正极板活性物质比,较松散，容易脱落。,3.,电解液,?,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/cm,3,，使用中应根据地区、气候条件和制造,厂的要求而定。,?,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。,?,注意：,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

5、寿命。,4.,外壳,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。,外壳由,橡胶外壳,和,聚丙乙烯塑料,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,3,个或,6,个互不相通的单格。单格底部有凸筋用来积存,极板脱落的活性物质。蓄电池单格电池之间均用铅质,联条串联。,注意：,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。,单格电池间穿壁连接示意图,5.,连接条,连接条的作用,：,将单格蓄电池连接,起来，提高整个蓄电池,的端电压。,采用,铅锑合金,铸造而成。,连接方式：跨壁式,穿壁式,敞

6、露式,6.,极柱,?,蓄电池的首尾两极板上的横板上各有一个接线柱，称,为蓄电池的正负极柱。,?,分为：侧孔型、锥形和,L,型,3,种。,?,区分：,正极柱：标有,+,或涂红色，较粗,负极柱：标有,-,，较细,二、蓄电池的规格型号,铅蓄电池的型号分为三部分：,如型号,6,QA,60,代表额定电压,12V,、额定容量,60,Ah的起动型干,荷电铅蓄电池。,第一部分,第二部分,第三部分,串联的单,格电池数,蓄电池的类,型,蓄电池的特征,蓄电池的,额定容量,蓄电池的特,殊性能,用,阿,拉,伯,数字表示,用,大,写,的,汉,语,拼,音,字,母,表,示,。,如,：,Q,-,起,动,用,铅,蓄电池,N,-,

7、内,燃,机,车,用蓄电池,M-,摩托车用,蓄电池,用大写的汉语拼音字,母表示如：,A,-,干荷电铅蓄电池,H,-,湿荷电铅蓄电池,W,-,免维护铅蓄电池,B,-,薄型极板,无字母,-,普通铅蓄电,池,20h,率放,电率的额,定容量，,单位为,A,h,，单,位略去不,写。,用,大,写,的,汉,语,拼,音,字,母,表示,如,：,G,-,高,起动率,D,-,低温性能,好,S,-,塑料槽蓄,电池,?,1,、,6-QAW-100,?,2,、,6-QA-105G,1,、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,100A.h,的起动用干荷电免维护蓄电池。,型号举例及练习,2,、表

8、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。,第三节,蓄电池的工作原理,?,一、蓄电池的工作原理,?,1.,蓄电池充放电的电化学方程式：,P,b,O,2,+2H,2,SO,4,+,P,b,2P,b,SO,4,+2H,2,O,?,结论：,（,1,）具有可逆性。,（,2,）充浓放稀。,（,3,）正极板附近化学,反应较负极板附近,化学反应剧烈。,2.,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。,?,放电过程具有以下特征：,?,1.,正负极板上的活性物质逐渐转变为,P,b,SO,4,。,?,2.,随着放电的进

9、行，电解液中的,H,2,SO,4,逐渐减少，水,增多，电解液密度下降。（检测）,?,3.,蓄电池的内阻增大，蓄电池的供电能力逐渐下降。,3.,充电过程,?,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。,?,充电时，两者并联。,?,充电过程具有以下特征：,?,1.,正负极板上的活性物质逐步转换为,P,b,O,2,、,P,b,。,?,2.,随着充电的进行，电解液中的水减少，,P,b,SO,4,增多，,电解液密度上升。（判断充电程度）,?,3.,蓄电池内阻减少，同时，蓄电池的供电能力逐渐恢,复。,二、蓄电池的主要工作参数,?,铅蓄电池的主要工作参数包括：,?,1,、电动

10、势（静止电动势）,无负荷情况下的端电压称为蓄电池的电动势。,Ej=0.85 +25,C,（,V,）；25C=1+ （,t-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,蓄电池的放电程度。,?,2,、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。,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,能力越强。,?,3,、端电压,?,放电时，端电压小于电动势,Uf=E-IfRo,?,充电时，端电压大于电动势,Uc=E+IcRo,?,1.,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,f,和,电解液密度

11、25 随放,电时间的变化规律。,恒流放电特性曲线,如图所示。,三、蓄电池的工作特性,?,端电压分析,U=E-IR,（,1,）开始放电阶段（,2.112V,）：消耗孔隙内的硫酸，,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,）：,?,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/cm,3,。,2,充电特性,在恒流充电过程中，单格

12、,电池的端电压,U,C,和电解液,相对密度25 随时间的,变化规律。,恒流充电特性曲线如图,所示。,?,U,C,变化规律：,U,C,= E + I,C,R,i,（,1,）充电开始阶段（,1.952.10V,）：孔稀内生成硫酸，,端电压迅速上升。,（,2,）稳定上升阶段（,2.102.4V,）：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,）充电末期电压迅速上升到,2.7V,左右，且稳定不变，,电解液呈沸腾状态。,（,4,）充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势,。,?,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,）端电压

13、和电解液相对密度均上升到最大值，且在,23,小时不再升高。,?,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；,表示蓄电池的供电能力。,?,蓄电池以恒流放电时，,Q=I,f,t,f,（,Ah,）,?,分类,：额定容量和起动容量,（,1,）额定容量,：将充足电的蓄电池在电解液温度为25时，以,20h,放,电率的放电电流连续放电,20h,，使单格蓄电池端电压下降到,1.75V,时,所输出的电量。,（,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。,?,常温起动容量：,即电解液温度为,25,0,C,时，以,5min,率放电的电流（,3,倍,额定容量的电

14、流）连续放电至单格电压降到,1.5v,时所输出的电量，,其持续时期应在,5min,以上。,?,低温起动容量：,即电解液温度为,-18,0,C,时，以,3,倍额定容量的电流连,续放电至单格电压下降到,1.5v,时所输出的电量，其放电的时间在,2.5min,以上。,四、蓄电池的容量及其影响因素,2,、蓄电池容量的影响因素,（,1,）构造因素对容量的影响,极板厚度,越薄，活性物质的利用率就越高，容量,就越高。,极板面积,越大，同时参与反应的物质就越多，容,量就越大。,同性极板中心距,越小，蓄电池内阻越小，容量越,大。,1),放电电流,放电电流越大，蓄电池输出的容量越小。,注意,在使用起动机时，必须严

15、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,放电电流与容量关系,（,2,）使用因素对容量的影响,?,2),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。,?,注意,冬季应注意对蓄电池的保温,温度粘度渗,入极板困难，活性物,质利用率Q；,同时，粘度内,阻内压降端,电压Q。,电解液温度与容量关系,?,3),电解液的相对密度,实践证明，采用较低的电解,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。电解液相,对密度对容量的影响如图所,示。,?,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。,电解液相对密度

16、与容量关系,4,）电解液的纯度,不纯的电解液存在一些有害杂质会腐蚀栅架，并且,杂质还会导致自行放电多，蓄电池的容量降低。,注意：,使用过程中，一定要采用纯硫酸和蒸馏水配制,电解液。,第四节,蓄电池的充电,?,蓄电池的充电,:,定义：将充电电源的电能转化为蓄电池的化学能的过,程，称为蓄电池的充电。,?,目的,:,为了保持蓄电池有足够的容量，延长蓄电池的使,用寿命，必须对其进行充电，充分转化极板上的活性,物质。,?,种类,：初充电、补充充电、去硫化充电、均衡充电、,预防硫化过充电,一、充电种类,?,1,、初充电,?,适用：,待启用的新蓄电池或修复后的蓄电池。,?,特点：,充电电流小，充电时间长。,

17、?,步骤：,检查外部、通气孔加注电解液，静置,6-,8h 选择充电,电流（,I,C1,=Q,20,/15,，,I,C2,=Q,20,/30,）,连接蓄电池,-,充电,过程中应注意问题 调整电解液密度。,?,对于新蓄电池的初充电工作，应进行,1-3,次充放电循,环，一边检查蓄电池是否达到额定容量；,?,更换部分极板的修复蓄电池，电解液密度要低于规定,值,0.03-0.06g/cm3,，并按规定电流的,50%-80%,充电。,2.,补充充电,?,适用,：连续使用,3,个月或起动机起动无力，应对蓄电池进,行补充充电。,?,判断依据：,密度下降低于,1.20g/cm3,，冬季放电超过额定,容量的,25

18、%,，夏季超过,50%,；单格蓄电池电压降到,1.7v,以下；照明系统灯光比正常黯淡等。,?,充电后，蓄电池若不用，没两个月对其进行一次补充充,电,?,步骤：,检查外部、通气孔、液面高度液面不足补加蒸馏,水至极板上沿,15mm, 检查单格电压选择充电电流,（,I,C1,=Q,20,/10,，,I,C2,=Q,20,/20,）,充电时间约为,13,16h,。,3.,去硫化充电,?,适用,：轻度硫化，可用充电的方法予以消除,?,步骤,：,（,1,）倒出电解液，用蒸馏水冲洗两次，再加入蒸馏水,（,2,）用,I,C,=Q,20,/30,（,A,）的电流进行充电，当密度上升到,1.15g/cm3,时，倒

19、出电解液，再加蒸馏水继续充电，直,至密度不再上升；,（,3,）以,20h,率放电电流放电至单池电压降到,1.75V,时，再,进行上述充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到,额定容量的,80%,以上，即可使用。,?,4,、均衡充电,?,使用：,弥补制造或使用等因素而导致的蓄电池单格端,电压、电解液密度、容量等差异。,?,步骤,：用正常的方法冲完电，停,1h,然后以,20h,的放电,率放电，充,2h,停,1h,，反复三次，直至各单格蓄电池一,开始充电就立即剧烈产生气泡，最后，调整好电解液,密度至规定值。,?,5,、预防硫化充电,?,适用：,防止极板硫化，每隔,3,月进行一次。,?,步骤：,正常的

20、充电方法充电结束后，停,1h,，用,50%,的,充电电流充电至蓄电池“沸腾”为止。重复几次，直,到一旦充电立即“沸腾”为止。,二、充电设备,?,目前常用的充电设备是硅整流充电机、可控硅整流充,电机和可控硅快速充电机。,?,特点：,结构简单、操作维修方便、整流效率高、工作,稳定可靠和寿命长。,可控硅整流充电机,硅,整,流,充电,机,硅整流,充,电,机,智能充电机,三、充电方法,?,通常蓄电池的充电方法有：,定电流充电、定电压充电和脉冲快速充电,三种。,?,（,1,）定流充电,在充电过程中，,充电电流恒定,不变（通过调整电压，保证,电流不变）的方法。,?,可以将不同电压等级的蓄电池串在一起充电，充

21、电电流的,选择应按容量最小的选择。,?,优点,：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可,用于初充电和去硫化充电。,?,缺点,：是充电时间长，且需要经常调整充电电流。,（,2,）定压充电,在充电过程中，,充电电压恒定不变,的方法。,可将电压相同的蓄电池并联一起充电。,优点,：充电速度快，充电时间短，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。,缺点,：充电电流大小不能调整，所以不能保证蓄,电池彻底充足电，也不能用于初充电和去硫化充,电。只能用于补充充电。,?,（,3,）脉冲快速充电法,以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。,?,优点,：

22、,?,1.,充电效率高。新蓄电池不超过,5h,，旧的补充充电仅需,要半小时左右。,2.,可以增加蓄电池的容量。,3.,具有显著的去硫化作用。,LOGO,蓄电池的分类,铅酸蓄电池,镍碱蓄电池,普通,干荷,湿荷,免维护,汽车用蓄电池,电动车,蓄电池,双击画面,观看视频,普通蓄电池,干荷电蓄电池,免维护蓄电池,第五节,常见蓄电池,一、干荷电铅蓄电（,A,）,?,1,、极板组在干燥状态下，,能够较长时期保存在制造,过程中获得的电荷。,?,2,、在保存期内，加入电解,液，静置,30min,即可使用，,不需初充电。,?,3,、保质期两年，超过两年,需要进行补充充电,5-10h,。,?,4,、应用在奥拓等车

23、型上。,?,二、湿荷电蓄电池,?,1.,极板组在湿润的状态下，能够长期保持在制造过程,中获得的电荷。,?,2.,允许储存,6,个月，在此期间，只需加注符合标准的电,解液，,20min,后，不经初充电既可以使用。,?,3.,超期需补充充电。,1,、合理使用时，可,3.54,年不需添加蒸馏水,；,2,、栅架采用铅钙锡合金或低锑合金制成，减少析气量，,耗水量和自放电量，可以较长时间作湿式储存；,3,、采用袋式隔板、采用穿壁式联条；,4,、采用新型的安全通气装置，可减小电解液的损耗，,减少电桩腐蚀，减少水的消耗；,5,、耐过充电，使用寿命长。,三、免维护铅蓄电池（,MF,）,6,、内部有温度补偿型密度

24、计，壳体上有观察孔，通过,观察孔中小球的颜色，可指示存电情况和液面高度。,1,）绿色为蓄电池存电充足；,2,）黑色为蓄电池亏电，需补充充电；,3,）黄色或白色为电解液液面过低，应添加蒸馏水。,7,、应用在许多轿车上,最好每半年进行一次补充充电，,以保持蓄电池容量。,8,、缺点：生产工艺较复杂，成本较高。,四、胶体电解质铅蓄电池,?,电解液为胶状物质,；主要成分是硅酸钠和硫酸钠；,?,胶状电解质不流动、不贱出，使用、维护、保管运输都方便。,?,耐过充电，活性物质不易脱落。,?,耐硫化，蓄电池放电时，产生的硫酸铅很难溶解到电解液中。,?,缺点：,?,胶状电解质的电阻大，蓄电池的内阻大，大电流放电时

25、，蓄电池,容量有所降低。,?,极板易腐蚀，自行放电大。,五、碱性蓄电池和高能蓄电池,?,1,、碱性蓄电池：使用碱性电解液,?,主要有：铁镍蓄电池,镉镍蓄电池,银锌蓄电池,?,2,、高能蓄电池,?,比较有前景的有：钠硫高能蓄电池,燃料高能蓄电池,锌空气高能蓄电池,第六节,蓄电池的维护与性能检测,?,一、蓄电池的正确使用与维护,?,1.,日常使用和维护,?,1,）及时充电。,24h,内；两个月,/,次,?,2,）正确使用起动机,5s,；,15s,?,3,）经常清除表面灰尘污染物,保持干燥、清洁，清洗时可用,10%,的苏打水或碱,水，,保持极柱干净，通气孔畅通。,?,4,）经常检查电解液的液面高度,要符合规定值，必要时调整液面及密度。,?,2,、蓄电池使用中应避免的情况,?,1,）长时间过充电或者充电电流过大；,?,2,）过度放电；,?,3,）电解液液面过低或者过高；,?,4,）电解液密度过高；,?,5,）电解液内混入杂质。,?,3,、,冬季使用注意事项：,?,1,）尽量保持蓄电池在充足电的状态下；,?,2,）补加蒸馏水应该在充电时进行；,?,3,）冷态起动时，应先预热发动机。,二、蓄电池技术状况的检查,?,1,、电解液液面高度的检查,?,1,）塑料壳体的，可以直接观看外壳上的液面线。,?,2,）橡胶壳体的，可用孔径为,3-5mm,的透明玻璃管。,?,液