《电源和发电机》PPT课件.ppt

,第七节 蓄电池,退出,一、蓄电池的类型,汽车上采用蓄电池的目的,碱性蓄电池,酸性蓄电池,：NaOH或KOH溶液,：H2SO4溶液,汽车上采用,：起动发动机,湿荷电蓄电池,干荷电蓄电池,起动型铅酸蓄电池,简称蓄电池,少维护蓄电池,免维护蓄电池,返 回,上一页,下一页,二、蓄电池的功用,1起动时，向起动机和点火系统供电；2低速、发电机电压较低或不发电时，向用电设备供电；3中、高速、发电机正常供电时，将发电机剩余电能转换为化学能储存起来；4过载时，协助发电机向用电设备供电。,另外，相当于大电容,使电压稳定,吸收瞬时过电压，保护电子元件,能够,三、对蓄电池的要求,起动时,短时(5-10S)内，向起动机连续供给强大电流,汽油车：200-600A,柴油车：800-1000A,容量大,内阻小,足够的强度,寿命长,成本低,要求,主要要求,起动型铅酸蓄电池的突出优点：,内阻小、电压稳定,1-外壳 2-正极柱 3-加液孔螺塞 4-电池盖 5-负极柱 6-负极板组 7-正极板组 8-隔板 9-负极板 10-正极板,6-QA-100 型蓄电池,四、蓄电池的构造,由3个或6个单格电池串联而成,每个单格电池的电压约为2伏,隔板,电解液,外壳,蓄电池,极板,返 回,上一页,下一页,（一）极板,栅架,活性物质,是蓄电池的核心部分,1、组成,极 板,栅 架,（1）栅架,材料：铅锑合金,栅 架,作用：导电和支撑活性物质,加锑：提高机械性能和浇铸性能,极 板,（2）活性物质,铅粉+硫酸溶液+添加剂,栅 架,：PbO2 深棕色,：海绵状纯Pb 深灰色,极 板,膏状，,涂敷在极板上,正极板,负极板,2、焊接成极板组,栅 架,极板组,6-负极板组 7-正极板组 8-隔板 9-负极板 10-正极板,（）正负极板组交叉组成一个单格 U=2V,2、焊接成极板组,（）负极板组片数比正极板片数多一片,（）容量以正极板片数计算,组装后使每片正极板都处于两片负极板之间，使正极板两侧放电均匀,每片标准正极板额定容量Cs=15 Ah蓄电池额定容量C20=Csn,单格电池容量就是整个电池容量,单格串联，电压上升，额定容量不变；,单格并联，电压不变，额定容量增大。,（二）隔板,：为减小内阻和尺寸，防止短路,多孔性,1、作用,2、要求,耐酸性,抗氧化性,3、材料,正极板电解液充足且上下沟通,4、安装方法,气泡沿槽上升,脱落物质沿槽下沉,带槽面垂直面向正极板,返 回,上一页,下一页,（三）电解液,纯硫酸+蒸馏水,2、正确调整液面高度,1、正确选用电解液密度,季节、地区 1.271.31g/cm,：高出隔板1015mm,3,（四）外壳,2、联条,1、材料,橡胶,塑料,传统式,穿壁式,返 回,上一页,下一页,五、蓄电池的型号与选择,一、串联的单格电池数,二、电池的类型和特征,三、额 定容 量,举例：EQ1090型汽车 6-Q-105 6-Q-105D BJ2020型汽车 6-QA-60 CA1090型汽车 6-Q-100,按机械工业部JB259985铅蓄电池产品型号编制方法标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分：如型号6QA60代表额定电压12V、额定容量60Ah的起动型干荷电铅蓄电池。,电压与汽车电系的额定电压一致；,足够大的容量，以保证可靠起动。,返 回,上一页,下一页,工作原理,一、双极硫酸盐化理论,正极 电解液 负极 正极 电解液 负极,返 回,上一页,下一页,二、蓄电池放电时的特征,1、正、负极板活性物质转变为硫酸铅；2、电解液密度降低判断放电程度；3、内阻增大。,返 回,上一页,下一页,三、蓄电池充电时的特征,1、正、负极板活性物质恢复为PbO2、Pb；2、电解液密度增大判断充电程度；3、内阻减小。,返 回,上一页,下一页,四、几点说明,1、蓄电池充、放电过程可逆，化学反应方程式：,2、正极板处化学反应剧烈，且电解液密度变化大，应保证具有充足的电解液,措施,隔板安装正确,取消筋条,增大容积,经常检查液面高度,返 回,上一页,下一页,四、几点说明,3、充电末期，充电电流电解水,H2SO4+H2O,H2O2H+OH-,负极板处：,2H+2eH2,正极板处：,总反应式：,2SO42-+2H2O-4e,2H2O2H2+O2,危害,活性物质脱落,消耗蒸馏水、电力,2H2SO4+O2,蓄电池容量及影响因素,一、容量,1、容量概念 蓄电池在规定条件下（放电电流If、放电温度T、放电终止电压U终）放出的电量，称蓄电池容量。C=If tf 单位：安培小时Ah2、容量计量单位 中国：放电电流(A)时间(h)安时（Ah）国际：维持恒流放电时间 分钟（min）,（1）理论容量 假定活性物质全部参加放电反应，根据活性物质重量按法拉弟电化当量定律计算所得容量。（2）实际容量C 蓄电池实际放出电量称为实际容量。CIf tf 实际容量总是小于理论容量。,3、容量的分类,（3）额定容量,将充足电的新蓄电池在电解液温度为 255条件下，以20小时放电率的放电电流（即0.05C20安培）连续放电至单池平均电压降到1.75V时输出的电量，称为蓄电池的额定容量。说明：C20由结构保证，每片极板C2015Ah，与使用条件无关；放电条件改变，只影响实际容量，不影响额定容量；规定条件只供检查蓄电池技术状况时使用，即C20是否达标。,（4）储备容量：单位为 min,蓄电池在25 2条件下，以25A恒流放电至单池平均电压降到1.75V时的放电时间称为蓄电池的储备容量。储备容量表达了汽车在充电系统失效时，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。,返 回,上一页,下一页,发电机,一、发电机的功用,在发动机怠速以上转速运转时，向除起动机以外的所有用电设备供电，同时还向蓄电池充电。,汽车电源系统,蓄电池,发电机,调节器,返 回,上一页,下一页,为向蓄电池充电，要求提供直流电；端电压要保持恒定；工作可靠，满足电气设备同时用电需要。,二、要求,返 回,交流发电机的优点 体积小、重量轻、比功率大（W/Kg）低速充电性能好 工作可靠、结构简单、维修方便、使用寿命长 能节省大量铜材 配用调节器结构简单 产生的无线电干扰信号弱等。,交流发电机的工作原理,发电原理,发电原理,三相绕组按一定规律分布在定子铁芯上，彼此相差120电角度；转子绕组为磁场绕组，绕在转子铁芯上，当磁场绕组通入电流时，转子就会产生磁场。流经磁场绕组的电流称为磁场电流。当转子旋转时，因为定子绕组与磁力线之间会产生相对运动，所以定子绕组就会切割磁力线，在三相绕组中就会感应产生频率相同、幅值相等、相位互差120电角度的交流电动势。,三相桥式整流电路 及电压波形,通过硅整流器将交流电整流为直流电。,北京切诺基汽车用交流发电机,1-后端盖 2-定子 3-前端盖 4-前风扇5-皮带轮6-螺母 7-前轴承8-转子 9-内风扇 10-电压调节器11-后轴承 12-连接器13-电刷组件14-整流器,JF132型交流发电机组件图,1-电刷弹簧压盖；2-电刷；3-电刷架；4-后端盖；5-整流二极管；6-正整流板；7-转子；8-定子；9-前端盖；10-风扇；11-驱动带轮,JF132型交流发电机结构图,1-驱动带轮；2-风扇；3-前端盖；4-定子铁芯；5-定子绕组；6-磁场绕组；7-电刷架；8-电刷弹簧；9-电刷；10-滑环；11-后端盖；B-“输出”端子；F-“磁场”端子；E-“搭铁”端子；N-“中性点”端子,转子轴 磁轭减小磁路磁阻 磁场绕组 56 爪极 滑环,一、转子,产生磁场,组成,1-滑环；2-转子轴；3-爪极；4-磁轭；5-磁场绕组,磁轭N极气隙定子气隙气隙S极磁轭,磁路,1-转子铁芯；2-磁场绕组；3、6-磁极；4-定子铁芯；5-定子绕组；7-漏磁通；8-转子轴,相邻异性磁极间的气隙应大于转子与定子间的气隙,注意,定子绕组（三相绕组）定子铁芯,二、定子,产生交流电,组成,1-定子铁芯；2、3、4、5-定子绕组引线端,定子绕组（三相绕组）定子铁芯,二、定子,产生交流电,组成,Y、,使三相绕组产生频率相同、幅值相等、相位互差120度的三相对称电动势。,连接方式,绕制要求,返 回,上一页,下一页,JF132型交流发电机定子绕组展开图,返 回,上一页,下一页,三、整流器,将交流电变为直流电,返 回,上一页,下一页,三、整流器,将交流电变为直流电,(1)整流二极管的极性,六只二极管,三只引线为正极（正极管）,三只引线为负极（负极管）,(2)整流二极管的结构型式,返 回,上一页,下一页,(2)整流二极管的结构型式,a型：将二极管外壳焊在金属散热板上,c型：将二极管做成扁圆形,焊在金属散热板,夹在金属散热板间,b型：将二极管PN结直接烧结在金属散热板上,d型：将二极管装在,金属散热板的孔中,外壳孔中,早期,(3)普通型交流发电机六只整流二极管的安装位置,三只正极管安装在正整流板,三只负极管安装在负整流板(或后端盖),(a)焊接式；(b)电路图；(c)压装式；1-正整流板；2-负整流板,(4)整流器总成,长方形：JF13系列,马蹄形：夏利轿车,形状,半圆形：CA1091用JF1522A,圆 形：丰田,1-负整流板 2-正整流板 散热筋条 连接螺栓 正极管负极管 安装孔 绝缘垫片 输出端子安装孔,安装,便于冷却便于维修,内侧,外侧,安装在后端盖,返 回,上一页,下一页,四、端盖,铝合金防止漏磁,(1)电刷组件,组成,电刷,电刷弹簧,非导磁材料，重量轻，散热性能好,电刷架,1-电刷架 2-磁场接线柱 3-电刷与弹簧 4-磁场接线柱,安装型式,内装式,外装式,：拆卸方便,(2)四个接柱,电枢接柱B中性点接柱N磁场接柱F搭铁接柱E,返 回,上一页,下一页,交流发电机的搭铁型式,内搭铁,外搭铁,磁场绕组的一端经电刷在发电机端盖上搭铁,磁场绕组的两端均与端盖绝缘，其中一端经调节器后搭铁,电 压 调 节 器,第二节 交流发电机电子调节器,第一节 电压调节器的功用及调压原理,退出,第一节,电压调节器的功用及调压原理,E Ce n式中：E 感应电动势()Ce 电机结构常数 磁极磁通(Wb)n 发电机转速（r/min),发电机的空载电压,返 回,一、调节器的功用,在发电机转速变化时，控制发电机电压保持恒定，防止电压过高而损坏用电设备，避免蓄电池过量充电。,返 回,If1,If2,二、电压调节原理,2,If,t,0,n=C,U,E,调节,调节,E,If,If,=U2,U,=U1,E=Ce n,发电机转速n一定时电压调节情况,1,If,当发电机转速升高时，调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压U保持不变；当发电机的转速降低时，调节器通过增大发电机的励磁电流If来增加磁通，使发电机的输出电压U保持不变。,返 回,返 回,返 回,返 回,返 回,三、磁场电流调节方法,通过触点开闭，使磁场电路的电阻改变来调节磁场电流单级电磁振动式,通过触点开闭，间断短路磁场绕组来调节磁场电流双级电磁振动式,利用功率管的开关特性，使磁场电路接通与切断来调节磁场电流电子调节器,返 回,第三节,交流发电机电子调节器,一、电子调节器的优点,调节电压稳定,工作可靠性高,使用寿命长,无需维修,能满足大功率发电机的要求,对无线电干扰小,返 回,二、电子调节器的分类,(一)按结构型式分,分立元件调节器,集成电路调节器,(二)按装配方式分,外装式调节器,内装式调节器,返 回,二、电子调节器的分类,(三)按功能分,普通电子调节器,带充电指示控制继电器调节器,(四)按发电机搭铁型式分,内搭铁型电子调节器,外搭铁型电子调节器,带过压控制器调节器,返 回,返 回,检测电路：,组成：,控制电路：,开关电路：,三、电子调节器的组成,、1、3,1、2,2,UR1,返 回,当U=U2时,四、电子调节器的工作原理,稳压管导通,返 回,当UU1时,UR1,稳压管截止,四、电子调节器的工作原理,返 回,导通条件,截止条件,当U=U2时,当UU1时,UR1,(一)稳压管的导通和截止条件,四、电子调节器的工作原理,返 回,(二)电子调节器的工作过程,返 回,1.当 U Uc时,稳压管、三极管T1截止，三极管T2导通，激磁电流由蓄电池提供,UR1,=,Uc U2,UR1 Uw+Ube1,返 回,=Ce n,n U,1.当 U Uc时,返 回,2.当 U Uc,且 U U2时,UR1,=,U U2,UR1 Uw+Ube1,稳压管、三极管T1截止，三极管T2导通，激磁电流由发电机提供,返 回,=Ce n,U If U,2.当 U Uc,且 U U2时,返 回,3.当 U 上升到U2 时,稳压管、三极管T1导通，三极管T2截止，切断激磁电路,UR1,=,=Uw+Ube1,返 回,=Ce n,If U,3.当 U 上升到U2 时,返 回,4.当 U 下降到 U1 时,稳压管、三极管T1截止，三极管T2导通，接通激磁电路,UR1,=,Uw+Ube1,返 回,=Ce n,If U重新上升,4.当 U 下降到 U1 时,返 回,调节器重复上述步骤 3 和 4，将发电机电压,5.当 U重新上升到U2 时,控制在调节电压下限U1与上限U2之间。,返 回,1.当UUc，且UU2时，UR1Uw+Ube1,DW与T1仍截止，T2 仍导通，激磁电流由发电机提供。3.当U=U2时，UR1=Uw+Ube1，DW导通，T1有基极电流，T1导通，T2截止，切断激磁电路，U下降。4.当U下降到U1时，UR1Uw+Ube1，DW、T1截止，T2导通，接通激磁电路，增大，U升高。5.当U重新上升到U2时，调节器重复上述步骤3和4，将发电机电压控制在调节电压下限U1与上限U2之间。,(二)电子调节器的工作过程,返 回,返 回,(三)调节电压公式,稳压管导通条件,调节电压公式,当三极管T2的开关频率足够高时,Ube1可以忽略不计,Ur=U2,返 回,五、电子调节器的工作特性,定义,发电机带电压调节器时，其输出电压U和磁场电流If随转速变化的关系称为电压调节器的工作特性。,返 回,