03 直升机电气系统 -航空蓄电池2讲解

直升机电气系统03航空蓄电池2航空维修工程学院碱性蓄电池1镉镍蓄电池故障与维护2锂蓄电池3课程小结4目录PART01碱性蓄电池碱性蓄电池常用的碱性蓄电池为镉镍蓄电池和锌银蓄电池。锌银蓄电池具有体积小、重量轻、能够短时大电流放电、内阻小以及自放电小等优点，但同时具有价格高、寿命短、低温性能差、维护要求高等缺点，因此仅在少数战斗机上装备。镉镍蓄电池具有适应大电流放电、自放电小、寿命长、低温特性好、结构牢固、使用维护简便等优点，主要缺点是原料来源少，造价高。碱性蓄电池镉镍蓄电池由20个单体电池串联组成。单体电池的结构于酸性蓄电池相似，主要由三价镍的氢氧化物(NiOOH)为活性物质的正极板、金属镉(Cd)为负极板、隔膜、释压阀等部件组成碱性蓄电池镍镉蓄电池的单体电池内部有正极板和负极板，正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵网筛状镉粉和氧化镉粉。碱性蓄电池电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。当环境温度较高时，使用密度为1.17~1.19(15℃时)的氢氧化钠溶液。当环境温度较低时，使用密度为1.19~1.21(15℃时)的氢氧化钾溶液。在-15℃以下时，使用密度为1.25~1.27(15℃时)的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力，密封镍镉蓄电池采用密度为1.40(15℃时)的氢氧化钾溶液。碱性蓄电池正负极板之间有一层隔膜该隔膜由多孔多层的尼龙和玻璃纸构成，尼龙主要是为了防止正负极板接触造成短路，玻璃纸可以防止正极板化学反应产生的氧气流到负极板与镉反应，如果镉与氧气反应会产生大量的热，造成热击穿。每个单体电池上安装有释压阀(又称为泄气阀或排气阀)。

释压阀可使单体电池内的气体排出，又可以防止外界杂质进入电池内部。碱性蓄电池镉镍蓄电池充电后，正极板上的活性物质变为氢氧化镍(NiOOH)，负极板上的活性物质变为金属镉；镉镍电池放电后，正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍，负极板上的活性物质变为氢氧化镉。

→放电2Ni(OH)3+2KOH+Cd==2Ni(OH)2+2KOH+Cd(OH)2+电能正极电解液负极←充电正极电解液负极

碱性蓄电池镉镍蓄电池在充放电过程中，电解液中的氢氧化钾并无增减，故电解液的密度和液面高度几乎不变。从电池反应来看，充电过程中生成水分子，放电过程中消耗水分子，因此充、放电过程中电解液浓度变化很小，不能用密度计检测充放电程度。注意劳动安全；确保人身安全。PART02镉镍蓄电池故障与维护碱性蓄电池单体蓄电池内部短路主要是内部正负极板之间的隔膜损坏，致使正负极板之间的隔离作用变弱引起的。一般蓄电池过充电或蓄电池在高温下工作，都容易造成隔膜失效。过充电会导致蓄电池内部温度升高，温度上升会导致蓄电池电压下降。碱性蓄电池单体电池内部短路故障的应对措施单体电池内部短路通过活化或其他方法不能恢复到可用状态，因此是“永久失效”故障，“永久失效”一般没有修理价值，但按照航空镉镍蓄电池“能修进修”的原则，对短路的单体电池进行更换。精心维护方能培养优良维护作风工作认真方能杜绝飞行事故发生碱性蓄电池检验单体电池的容量使用要求的方法是：用螺丝刀拧下装配气塞，但不要取下，将装配气塞斜放在注液口部。用连线将蓄电池接到充电装置上，充电总电压约2V~3V。蓄电池以5A恒流充电8h。充电结束后搁置1h~2h，蓄电池以5A放电到终止电压1.0Ｖ。重复第上述步骤，直到单体电池容量达到使用要求。即：在保证期ｌ年内，不少于5h，保证期1~２年内，5A放电的时间不少于4.75ｈ，保证期２~3年内不少于4.25ｈ。碱性蓄电池单体蓄电池单元的电压过高故障原因随着使用时间的增加，电解液可能发生损耗。在反复充电的过中，存在电流电解水的副反应，水变成氢气和氧气脱离电解液。如果电解液不充足，会使正负极板部分外露，接受充电的极板面积减少，单体蓄电池的内阻增大。如果充电电流不变，内阻增大会导致电压升高。这种电压升高在充电初期可以通过万用表测量发现。单体蓄电池的电压高会使蓄电池组电压偏高，容易导致蓄电池容量虚高。碱性蓄电池应对措施因电解液液面降低引起单体电池充电电压过高故障，是“可逆失效”故障，采取补充电解液液面的方法即可排除。补充电解液液面需要注意两点：为了防止充电过程中电解液从单体电池的通气孔溢出，添加电解液应分阶段进行，在充电开始阶段补充的电解液液面以浸没极板为宜，不可过高，而在充电结束前30min，再将电解液液面高度调整到观察窗圆弧最高处。二是如果补充电解液液面只添加蒸馏水会使得电解质溶液的浓度降低，内阻增加，影响蓄电池的电气性能，因此补充电解液时一般不添加蒸馏水，并且还要注意添加的电解液密度。碱性蓄电池蓄电池极性倒置是由于蓄电池可等效为电动势和内阻的串联，假如一个蓄电池组中某蓄电池单元功能不佳，放电时会率先放完电。在放电后期，随着蓄电池组继续放电，这个单元体可能被反向充电，出现单元体电池反极性，作业电流在单元体内阻上的电压降大于蓄电池电动势，单元体上压降的增加导致整个蓄电池组的输出电压降低，严重影响蓄电池组的性能。碱性蓄电池蓄电池极性倒置应对措施蓄电池反极故障属于“可逆失效”故障，通过适当充放电循环即可使蓄电池恢复到正常状态。如果多个单元体出现极性倒置故障，蓄电池将不具备修理价值。碱性蓄电池容量下降的原因电解质与空气中杂质混合会降低OH-离子和K+离子的浓度，使电解液恶化，形成的碳酸盐等化合物积聚在电解液中，增加了蓄电池内阻，导致蓄电池容量下降。使用维护过程中，在单体蓄电池及组合箱表面有污物和电解液残留，有水分蒸发和冷凝，都会导致蓄电池局部或整体自行严重放电，使蓄电池容量下降。记忆效应现象：镍镉蓄电池长时间进行浅放电循环后，电池有自动保持这一特定性能的倾向，称为“记忆”效应，使电池容量下降。碱性蓄电池容量下降的应对措施外部漏电故障排除,通过蓄电池清洁即可排除故障。对于蓄电池绝缘降低故障排除，需要对蓄电池进行内部清洗。电解液劣化故障的排除,对于电解液劣化的故障，解决方法是更换蓄电池的电解液。电瓶的深度放电。碱性蓄电池更换电解液的步骤如下：对蓄电池组进行充电。充电结束前半小时，从充电设备上断开蓄电池组，取下气塞，翻转蓄电池组，将电解液倒入下方的槽子内(为尽可能倒干净单体蓄电池内的电解液，蓄电池组倒置的时间不得少于15min)。将蓄电池组翻转至正常状态，将配制好的电解液注入单体蓄电池内，调整液面至液面最高红线下５mm左右。PART03锂蓄电池酸性蓄电池锂电池通常是指以金属锂为阳极活性物质的一类化学电源的总称。金属锂是电位最负、比能显最高的金属材料，以锂为负极材料的电池具有工作电压高、比能量大的优点。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。酸性蓄电池锂离子电池的特点锂离子电池优点：比能量高，按质量计算，可达150~200W·h/kg，即540~720kJ/kg；质最轻；维护工作量小；充电时间短；无记忆效应；单体电池电压高，因电极材料不同而不同，可达3.3~4.2V；工作温度范围宽，可在-20~60°C正常工作。锂电池的缺点：安全性相对较差、电解液易燃、成本高等。酸性蓄电池锂电池组由串联电池组、加温组件、取样电阻、温度传感器及插座等组成，其中串联电池组由N个单体锂电池通过跨接板串联而成。单体锂电池由正极、负极、能传导锂离子的电解质以及隔膜等组成。酸性蓄电池锂电池的工作原理充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释放锂离子，使其嵌入负极分子排列且呈片层结构的碳中。放电时，锂离子从片层结构的碳中析出，这一过程称为脱嵌，析出的锂离子重新和正极的化合物结合。在这一过程中，锂离子的移动产生了电流。锂离子电池的充放电过程，其实就是锂离子的嵌入和脱嵌过程，锂离子在正、负极之间往返嵌入或脱嵌。酸性蓄电池锂离子蓄电池的维护注意事项锂离子蓄电池首次装机使用，应对照维护说明书进行起封检查、初始性能检查以及装机检查。锂离子蓄电池使用过程保温按使用维护说明书要求进行。在使用过程中应每3个月进行一次维护，按照使用维护说明书维护检查要求进行。锂离子蓄电池组容量检查，飞机处于仅在蓄电