《直升机电气系统》课件-02 直升机电气系统 -航空蓄电池1

直升机电气系统02航空蓄电池1航空蓄电池的基本知识1蓄电池充电方法2酸性蓄电池3酸性蓄电池的故障与维护4目录课程小结5PART01航空蓄电池的基本知识航空蓄电池基本知识蓄电池是一种化学电源化学能电能充电时把电能转化为化学能储存起来。放电时化学能转化为电能，向用电设备供电。技术革新，开拓进取做新时代航空人航空蓄电池基本知识蓄电池按不同电解质的分类：分为碱性蓄电池、酸性蓄电池和有机电解液电池碱性电池，电解质首要以氢氧化钾溶液为主的电池，如碱性锌锰电池(俗称碱锰电池或碱性电池)、镉镍电池，镍氢电池等。酸性电池，首要以硫酸水溶液为介质，如锌锰干电池(也称之为酸性电池)、海水电池等。有机电解液电池，首要以有机溶液为介质的电池，如锂电池、锂离子电池等。航空蓄电池基本知识蓄电池按所用正、负极材料分类铅酸蓄电池，负极为铅，正极为二氧化铅，电解质为硫酸。镉镍蓄电池，负极为镉，正极为氧化镍，电解质为氢氧化钾水溶液。金属氢化物镍蓄电池，负极为吸氢稀土合金，正极为氧化镍，电解质为氢氧化钾、氢氧化锂水溶液。铁镍蓄电池，负极为铁粉，正极为氧化镍，电解质为氢氧化钾或氢氧化钠水溶液。锌银蓄电池，负极为锌，正极为氧化银，电解质为氢氧化钾水溶液。锌镍蓄电池，负极为锌，正极为氧化镍，电解质为氢氧化钾水溶液。锂离子蓄电池，负极是碳(石墨)，正极是氧化钴锂，选用有机电解质。航空蓄电池基本知识按用途分类机载主电池：可由飞行员或自动手控制，机务维护人员应知道蓄电池的类型和维护要求，以确保蓄电池随时可用和安全可靠。地面蓄电池：主要用来作为地面检查直升机用电设备和起动发动机。航空蓄电池基本知识航空蓄电池的功用起动电源给起动机供电，满容量的蓄电池能满足不少于5次的发动机起动。辅助电源当发电机过载或电压较低时协助发电机向部分用电设备供电。应急电源当主电源系统失效时，向直升机上关键负载供电，保证直升机安全降落。发电机不发电向用电设备供电。储存电能当发电机端电压高于蓄电池的电压时，将一部分电能转化为化学能储存起来。蓄电池就是贮存化学能量，在必要时放出电能的一种电气化学设备。航空蓄电池基本知识容量蓄电池从充足电状态放电到终了电压时输出的总电量称为容量蓄电池容量理论容量比容量，Ah/kg实际容量受使用条件影响额定容量保证容量航空蓄电池基本知识影响电瓶容量的主要因素放电速率和放电方式。放电时的温度；电解液的密度；极板活性物质的多少；极板面积的大小；航空蓄电池基本知识放电终止电压(Theendpointvoltage)BAT在一定条件下放电至能反复充电使用的最低电压。铅酸单体电池放电终止电压为1.8V（5小时放电率），则BAT放电终止电压为21.6V（12个）；碱性单体电池的放电终止电压为1V，则BAT放电终止电压为19V或20V。航空蓄电池基本知识放电速率放电速率简称放电率，有两种表示方法，即时率和“C”速率。时率是指放电时间，以某电流放电至规定的终止电压所经历的时间，单位是小时。例如某蓄电池容量为36Ah，以9A放电电流进行放电，其时率为4小时，用C4表示.“C”速率是描述蓄电池放电的速率，单位为安培。例如容量为36Ah的电池充足电后，用4小时放完称为“4C”，则其速率为9A。航空蓄电池基本知识额定电压蓄电池以2小时率放出80%的电量时，电池所能维持的电压，通常机载蓄电池的额定电压为24V，实际工作中，机载蓄电池充满电，电压一般在28V左右。蓄电池内阻内阻是电流通过电池内部时受到阻力，使蓄电池的输出电压降低。蓄电池的内阻不是常数，在放电过程中会随时间不断变化，这是因为活性物质的组成、电解液密度和温度都在不断变化。

蓄电池的内阻包括欧姆电阻和极化电阻。航空蓄电池基本知识自放电电池的自放电是指电池在存储期间容量降低的现象。深度放电深度放电就是在蓄电池放电到终止电压后，继续放电，把所有电量都放完，再用短路夹短接单体电池的两端。使用寿命在规定条件下，蓄电池的有效寿命期限称为使用寿命。航空蓄电池基本知识我国航空蓄电池的型号采用汉语拼音首字母大写和阿拉伯数字表示。型号前面的数字表示单体电池串联的个数，后面的数字表示容量，中间的拼音字母有两种表示方法：航空铅蓄电池用HK表示；航空碱性蓄电池则依次表示负极材料、正极材料、放电性能，如GNG、GNC、XYG等表示。12HK-28型蓄电池，表示该蓄电池是由12个单体串联、容量为28A・h的航空用酸性蓄电池；20GNC-36型蓄电池，表示该蓄电池是由20个单体电池串联，容量为36A・h的隔镍超高放电率蓄电池。PART02蓄电池充电方法蓄电池的充电方法充电方式可分为恒压充电、恒流充电、恒流恒压充电、快速充电和浮充电等。蓄电池充电方法恒压充电直流发电机充电恒流充电专用充电器恒流+恒压充电机载充电器快速充电脉冲充电ReflexTM充电法浮充电恒压小电流蓄电池的充电方法恒压充电是指在充电过程中，充电电压恒定不变，同时，充电设备的输出电压应高于蓄电池电压。由于充电初期蓄电池的电动势较低，因此恒压充电时初始允电电电流很大，随着充电的进行，电流逐步减小。蓄电池的充电方法恒压充电方式的优点在充电设备能提供足够充电电流的情况下(大于l0C)，充电速度快。充电设备简单。电解液的水分损失比较小。恒压充电方式的缺点冲击电流大。容易造成单体电池充电不平衡，单体会过充或单体充电不足。当充电设备的电压设定过高或过低时，容易造成蓄电池过充或充电不足。蓄电池的充电方法恒流充电是指在充电过程中，电流维持恒定，充电设备的输出电压随蓄电池电压的变化而改变。目前，蓄电池离位充电大多采用这种充电方式。蓄电池的充电方法恒流充电方式的优点没有过大的冲击电流。不会引起单体电池充电不平衡。容易测量和计算充入蓄电池的容量。恒流充电方式的缺点开始充电阶段的电流较小，充电时间较长。过充时析出气体多，对极板冲击大，能耗高，电解液水分损失相对较多。充电设备比较复杂。蓄电池的充电方法恒流恒压充电方式是在蓄电池开始充电时采用恒流充电方式，充电一段时间后自动转换到恒压充电方式。这种充电方式集中了恒压、恒流充电的优点，克服了恒压、恒流充电的不足，但充电设备比较复杂。现代飞机上安装的充电器大多采用这种方式。蓄电池的充电方法快速充电方式主要有脉冲式充电法和ReflexTM快速充电法等。脉冲式充电法是用脉冲电流对蓄电池充电，然后让蓄电池停止充电一段时间，如此循环。ReflexTM快速充电法，它主要应用的充电对象是镍镉蓄电池。由于蓄电池充满电后存在自放电现象，为维持蓄电池的容量，必须对充满的蓄电池进行浮充电。在直升机上进行浮充电时，将蓄电池连接到比其电压略高的直流电源上，一般直流电压应为28V。浮充电电流的大小与蓄电池的环境温度、清洁程度和容量有关。PART03酸性蓄电池酸性蓄电池铅酸蓄电池(Lead-acidbattery)也被称为铅蓄电池。在当今世界的各种电化学能源中，铅酸蓄电池的份额占到了65%，主要是因为铅资源丰富、价格低，铅酸蓄电池工艺成熟、适用范围广、具有良好的可逆性、使用维护简单。在含水电池中，只有铅酸蓄电池的单体电池电压超过了2V。铅酸蓄电池(12个单体电池串联组成，每个单体电压2.1V。)电解质：硫酸电解液：稀硫酸（硫酸溶液）酸性蓄电池主要构造主要由极板组、隔板、电解液和容器组成。科学维修按章操作酸性蓄电池正极板由绒状和多孔的二氧化铅(棕红色)和负极板由铅(灰色)涂在用铅梯构成的栅架上制成，正、负极板交替排列，中间用隔板隔开，防止极板间短路。隔板常用材料：木材、塑料、硬橡胶等。隔板做成一面有沟槽、一面平滑。酸性蓄电池负极板的数量比正极板多一块，这样做的目的是使两侧放电均匀，避免因放电不均匀造成极板拱曲。酸性蓄电池铅酸蓄电池的正极板的活性物质在充电状态下为二氧化铅(Pb02)，在放电状态下为硫酸铅(PbSO4)；负极板的活性物质在充电状态下为海绵状铅(Pb)，在放电状态下为硫酸铅(PbS04)。电解液起离子间导电的作用，并参与化学反应。电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.28～1.30g/cm3。电解液的纯度对蓄电池的电气性能和使用寿命有重要影响，不能用工业硫酸和普通水配制，否则容易造成BAT自行放电，损坏极板。酸性蓄电池铅蓄电池的放电蓄电池和负载接通后，电池开始放电，电子从负极板流向正极板。酸性蓄电池

→放电

PbO2+2H2SO4+Pb

==PbSO4+2H2O+PbSO4+电能

正极电解液负极←充电正极电解液负极铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的浓度降低。在充电过程中，电解液的浓度升高。

酸性蓄电池蓄电池电气特性电动势

E=0.84+d(V)内电阻

电阻较小，一般为百分之几到千分之几欧姆。蓄电池的内电阻是衡量电池特性的一个重要参量，它主要包括电解液电阻和电解液与电极间的过渡电阻。

端电压

充电U=E+IR放电U=E-IR蓄电池的有效容量与工作状况和使用条件有关。放电电流大会使电池的有效容量减小。电解液温度越高，有效容量越大。此外它还与极板构造、电解液浓度和总量有关。PART04酸性蓄电池故障与维护酸性蓄电池故障与维护铅酸蓄电池极板的表面形成一层粗大的白色硫酸铅结晶体，在充电时不易生成二氧化铅和纯铅，这种现象就叫做铅酸蓄电池的极板硫化，也称为不可逆硫酸盐化。极板硫化是航空铅酸蓄电池最常见的故障，是降低蓄电池实有容量和造成提前报废的主要原因之一。极板硫化故障现象正极板是浅褐色，有时极板表面有白色斑点，负极板为灰白色，用手指摸极板表面时感觉到有粗大的硫酸铅结晶。酸性蓄电池故障与维护极板硫化故障原因初充电不足或平时经常充电不足，在已全放电或半放电的状态下放置时间长，致使极板上的部分硫酸铅形成再结晶。在高温下充放电、过量放电、电解液密度过高，使硫酸铅深入形成。补充充电不及时、没有定期过量充电。电解液不纯，其中的有害杂质沾在极板上，形成结晶体，妨碍有效物质参加化学反应而使极板硫化。电解液的液面高度不够。极板硫化的排除方法一般采用三种方法：过量充电法、反复充放电法、水疗法。酸性蓄电池故障与维护预防措施做好蓄电池的维护工作，是防止极板硫化的有效措施。按规定要求，初充电必须充足。经过放电(包括使用)后的蓄电池应及时充电。环境温度高时，应防止过量放电，充电时，应适当减少充电电流，延长充电时间。电解液的纯度和密度应合乎规定。定期地进行过量充电和及时排除故障。酸性蓄电池故障与维护铅酸蓄电池正常工作时，活性物质脱落的数量大大超过正常情况的时候称为活性物质脱落。一般来说，正极板的活性物质脱落比负极多故障现象充电末期电解液混浊发红，用密度计测量电解液密度时，从试管内可以看到活性物质。充电过程中密度、电压上升缓慢，电解液的颜色、气味不正常。存放中自放电增大，输出容量降低。酸性蓄电池故障与维护活性物质脱离的故障原因若脱落的物质为深褐色的二氧化铅，则属于充电原因:充电末期的电流太大，产生剧烈气泡，极板受到严重的冲刷，致使松软的活性物质脱落。过量充电太频繁。充电末期虽然电流不大，但过量充电太多，会造成过量的气泡，同样使极板受到严重的冲刷，造成活性物质脱落。酸性蓄电池故障与维护若脱落物质不是活性物质，而是硫酸铅，则原因是:经常的过放电或大电流放电，使极板过于膨胀，硫酸铅被挤压下来了。充电初期电流过大，化学反应剧烈，使距离栅板远的硫酸铅脱落。若脱落物质为块状，则属于制造上的原因，可能是铅膏质量或涂片工艺较差造成的。若脱落物质为粒糊状，则属于电解液不纯、电解液密度高或温度高，致使极板被腐蚀。若脱落物一层是褐色的，一层是浅蓝色或白色的相互交迭堆积，则说明蓄电池工作不均匀，也说明使用的蒸馏水不纯。酸性蓄电池故障与维护排除方法更换电解液，清洗沉淀物。方法是将蓄电池充足电后进行半放电，轻轻摇动蓄电池，把电解液倒出，然后注入30~35℃的蒸馏水，浸泡30min，轻轻摇动倒掉，反复3~5次，直到倒出的水清洁为止。之后注入和半放电相同密度的电解液，进行过量充电和放电检查。对活性物质脱落严重的蓄电池，上述方法无法排除的，视蓄电池的使用情况，可进行拆装修理和更换极板。酸性蓄电池故障与维护预防措施按规定进行蓄电池的充电，不允许用大电流进行补充充电。严禁频繁的过量充电。过量充电是提高蓄电池有效物质利用率的一种措施，但若太频繁，不但不能提高活性物质利用率，反而把电极上的活性物质给冲掉了，降低了蓄电池的容量，所以过量充电必须按照规定执行。蓄电池应按规定进行放电，严禁过量放电和大电流放电。使用符合规定的电解液。酸性蓄电池故障与维护蓄电池单格短路是指蓄电池内正、负极之间形成了通路，使蓄电池的电能消耗在电池内部。故障现象电解液密度比正常电池低，开路电压低甚至为零。充电时，电解液密度和电池电压很少上升甚至不变；不冒气泡或冒气泡很晚；电解液温度比正常电池高。放电时，短路电池的容量小，电压下降很快。酸性蓄电池故障与维护故障原因有效物质脱落过多，在蓄电池底槽堆积起来，致使正、负极板短路。隔板损坏或极板弯曲变形，使正、负极板相碰而短路。极板间的导电物落入而形成短路。电解液中金属杂质过多，使正、负极板短路。排除方法在判定蓄电池极板间已发生短路后，可用橡皮球猛烈冲击电解液或将电池倾斜，用力摇晃，如发现电解液很混浊，则短路是由于有效物质沉淀堆积造成，可用更换电解液的方法进行排除。酸性蓄电池故障与维护如果这种方法不能排除时，视电池的使用情况，可将电池拆开，检查隔板是否损坏或是否有金属物落入，再根据情况予以排除。具体方法步骤如下：半放电后，分解蓄电池，取出极板组。清除极板间形成短路的物质，并彻底清洗沉淀槽。检查隔板，发现有腐烂、裂纹、缺角和炭化痕迹现象，应当更换隔板。弯曲的极板应设法压平。装配完毕，注入半放电相同密度的电解液进行补充充电。补充充电充足后，按规定进行放电检查。酸性蓄电池故障与维护蓄电池的自放电过大是与正常自放电相比较而言的。维护较好的蓄电池，一般情况下，在充足电三昼夜内，容量的损失平均每天不