动车组辅助设备维护与检修课件：蓄电池与充电机

蓄电池与充电机第一节蓄电池工作原理与分类学习目标：1、了解蓄电池的用途和分类2、熟悉铅酸蓄电池的工作原理3、掌握镉镍蓄电池的工作原理与使用第一节蓄电池工作原理及分类一、蓄电池的用途与分类

1、蓄电池的概念：可逆的低压电源，能将化学能转化为电能，也能将电能转化为化学能。

2、蓄电池的分类根据电极和电解液所有物质的不同，蓄电池一般分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。酸性蓄电池：电解液是稀硫酸（浓度为27-37%）正极板的活性物质是二氧化铅（PbO2)

负极板的活性物质是绒状铅（Pb）

所以酸性蓄电池也叫铅蓄电池。碱性蓄电池：电解液是氢氧化钾（浓度20%）铁镍蓄电池：正极板:氢氧化镍（Ni（OH）3）负极板：铁（Fe)

镉镍蓄电池：正极板:氢氧化镍（Ni（OH）3）负极板：镉（Cd）

锌银蓄电池：正极板：银（Ag)

负极板:锌（Zn）

动车组主要采用镉镍蓄电池。

第一节蓄电池的工作原理及分类第一节蓄电池的工作原理及分类

3、蓄电池的基本名词

（1）额定容量蓄电池从额定电压放电到终止电压所提供的电能，一般用Ah表示。Ah=放电电流（A）×放电时间（h）

（2）放电率蓄电池在一定电流下，放电所能持续的时间称为放电率

（3）放电最终电压蓄电池应停止放电，进行充电的电压为最终电压。第一节蓄电池的工作原理及分类（4）影响蓄电池容量的因素电池容量取决于电极里所含活性物质的量。①放电电流越大，电池容量越小②电解液温度越低，电池容量越小③连续放电比间歇放电容量小4、蓄电池的功用起动发动机、备用供电、存储电能、协同供电、稳定电源电压。第一节蓄电池的工作原理及分类二、蓄电池的结构第一节蓄电池的工作原理及分类蓄电池由极板、隔板、电解液、外壳组成第一节蓄电池的工作原理及分类1、极板（1）组成：栅架、活性物质（2）类型：正极板、负极板（负极板比正极板多一块）第一节蓄电池的工作原理及分类2、隔板（1）作用：将正负极板隔开，防止短路。（2）工艺要求：

A、隔板有许多微孔，让电解液畅通无阻。

B、隔板一面平整，一面有沟槽。沟槽面对着正极板且与壳体底部垂直。使充放电时，电解液能通过沟槽及时供给正极板，当正极板上的活性物质PbO2脱落时能迅速通过沟槽沉入容器底部。（3）隔板材料：微孔塑料和微孔橡胶隔板（普通）第一节蓄电池的工作原理及分类3、电解液（1）作用：在蓄电池的冲、放电过程中起到导电的作用。（2）组成：由纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制成,配制成的电解液比重一般在1.24～1.30g/cm3之间。

4、壳体作用：蓄电池壳体用来盛装电解液和极板组，电池槽由间隔分隔成6个（6V蓄电池是3个）互不相通的单格，底部制有凸起的筋条用来搁置极板组。壳体材料应耐酸、耐热、耐冲击、绝缘性好，多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成。型号JB2599-85《铅蓄电池产品型号编制方法》串联单格数－电池类型和特征－额定容量－特殊性能如：6—QA—60S

序号12345产品特征干荷电湿荷电免维护少维护胶质电解液代号AHWSJ6个单格特征（常见电池产品特征代号）G：高起动率S：塑料壳D：低温起动

额定容量为60A•h汉语拼音qidong（起动）的缩写，表示起动蓄电池，以区别于拖动蓄电池三、蓄电池规格型号四、铅酸蓄电池工作原理分类：固定型防酸铅酸蓄电池（普通型）阀控式密封铅蓄电池富液式胶体电池四、铅酸蓄电池工作原理PbO2(正极板)+Pb(负极板)2H2SO4(电解液)2PbSO4(正、负极板)2H2O(电解液)+放电充电+（一）工作原理

1、化学反应方程式142、放电时化学反应为：正极板：Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正极板上负极板：Pb-2e→Pb2+Pb2++SO42-→PbSO4

附在负极板上

152.放电时化学反应总方程式为：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋

2H2O

电解液中：2H++O2-→H2OSO4→减少

电解液硫酸浓度降低蓄电池放电终了特征：（1）单格电池电压降到终止电压（2）电解液密度下降到最小许可值16PbO2(正极板)+Pb(负极板)2H2SO4(电解液)2PbSO4(正、负极板)2H2O(电解液)+充电+蓄电池充电终了特征：（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态（2）电解液密度和端电压上升到规定值，且2～3小时保持不变3、充电过程17第一节蓄电池的工作原理及分类（二）使用方法

1、充电的重要性为了使蓄电池保持一定容量和延长蓄电池的使用寿命。

2、充电工艺

初充电----新蓄电池和修复后的蓄电池在使用前必须进行首次充电。目的是恢复其容量。其操作步骤：

（1）加注电解液（加注前，电解液温度不得超过30℃），放置4-6h，使极板浸透，并调整液面高度至规定值。（2）将蓄电池的正、负极接入充电机的正、负极。（3）两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、单格电池电压达2.4V时，转入第二阶段，将电流减小一半，直至蓄电池充足电为止。

18（4）充好电的蓄电池应检查电解液的密度，如不符合规定，应用蒸馏水或1.4g/cm3的稀硫酸进行调整，并调整液面高度至规定值。调整后，再充电2h，直到电解液密度符合规定为止。

补充充电----是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下，为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养充电。浮充电----将蓄电池组和整流设备并接在负载回路上，由整流设备供负载工作并向蓄电池保持微小的充电电流。19去硫化充电------是消除铅蓄电池极板轻度硫化，充电方法如下：（1）将铅蓄电池按20h放电率，放电至单格电池电压降至1.75V为止。（2）倒出电解液，用蒸馏水反复冲洗几次，加入蒸馏水至规定的液面高度，用初充电第二阶段充电电流进行充电，当电解液密度增大到1.15g/cm3时，再将电解液倒出，加入蒸馏水，继续充电，反复多次，直至电解液密度不再上升为止。（3）换用正常密度电解液，按初充电方法将蓄电池充足电。（4）用20h放电率放电，检查容量，若其输出容量达额定容量80％以上，可装车使用，若达不到，更换蓄电池或修理。均衡充电：

蓄电池在使用过程中，由于制造、使用等因素，会出现各单体电池的端电压、电解液密度、容量等的差异，采用均衡充电的方法可消除这种差异。第一节蓄电池的工作原理及分类3、放电工艺放电试验----目的是检验新电池初充电的容量。*准放电----在蓄电池修理前进行的放电，目的是使得极板表面生成一层硫酸铅薄膜，防止极板被空气氧化。过放电----指电池电压低于1.75V，电解液比重小于

1.20时仍然放电的现象。电池的定期保养----推荐用户每半年、每年进行检查电池组系统。检查项目：充电电压、单只电池的浮出电压，均衡充电电压、电池间连接的松紧度，电池充电设备的运行状况。

22（三）蓄电池的使用与维护1、蓄电池的储存（1）新蓄电池的储存；

储存室要干燥、清洁、通风、5～30度温度放置不挤压、密封加液孔和通气孔、远离热源和有害气体、不能倒置、也不能超过期限。（2）使用过的蓄电池的长时间储存；

先充足电，然后放完电；用蒸馏水洗净，密封加液孔、通气孔。（3）带电解液的蓄电池的储存

充足电，每隔1～2个月补充充电一次2、蓄电池的拆装

（1）拆装、移动蓄电池时，应轻搬轻放，严禁在地上拖拽。（2）蓄电池型号和车型应相符，电解液密度和高度应符合规定。（3）安装时，蓄电池固定在托架上，塞好防振垫。（4）极桩涂上凡士林或润滑油，防腐防锈。极桩卡子与极桩要接触良好。（5）蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。（6）接线时先接正极后接负极，拆线时相反，以防金属工具搭铁，造成蓄电池短路。3、蓄电池维护三抓：

1、抓及时、正确充电；2、抓正确使用操作；3、抓清洁保养。五防：

1.防止过充和充电电流过大；2.防止过度放电；3.防止电解液液面过低;4.防止电解液密度过大;5.防止电解液内混入杂质。4、蓄电池的正确使用----冬季使用1．应特别注意保持充足电状态2．加蒸馏水应在充电时进行3．冬季气温低，蓄电池充电困难，可调充电电压应经常检查蓄电池存电状况（四）蓄电池技术状态检测1、外部检测：目测272、电解液液面高度检测目的：判断蓄电池液面高度防止硫化方法:1、目测2、用玻璃管检测283、电解液密度的检测目的：判断放电程度仪器:

吸式密度计方法:(见右图)295、蓄电池大电流放电检测：目的：判断蓄电池存电量和是否有故障仪器:

高率放电计五、镉镍蓄电池工作原理与使用

碱性蓄电池特点：体积小、机械强度高、工作电压平稳、可以大电流放电、使用寿命长、宜于携

带。（一）碱性蓄电池的型号我国碱性蓄电池的型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字。

1、如为单体（每只）蓄电池，其型号仅由系列（构成正负极板的材料代号）和容量组成。例：TN500碱性蓄电池，XYZ5碱性蓄电池

GNYG40m碱性蓄电池

2、几个单体蓄电池串联组成蓄电池组时，由其型号前面再加上第一部分串联个数组成。例：2XYG200碱性蓄电池10GNH60碱性蓄电池

32第一节蓄电池的工作原理及分类（二）镉镍蓄电池结构与工作原理

按结构分为：有极板盒式和无极板盒式按外形结构分：开口式和密封式蓄电池

1、镉镍有极板盒蓄电池正极：氧化镍粉、石墨粉组成（石墨主要用来增强导电性，不参加化学反应）负极：氧化镉粉和氧化铁粉组成。（掺入氧化铁粉是使氧化镉粉具有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量）。33第一节蓄电池的工作原理及分类2、镉镍无极板盒蓄电池采用的极板有烧结式、压成式两种，可组装成烧结式、压成式和半烧结式三种镉镍无极板盒蓄电池。烧结式蓄电池：正负极板是以烧结的多孔性的镍基板为骨架，在多孔镍骨架的孔隙里填充氢氧化亚镍为正极板，填充氢氧化镉为负极板。压成式蓄电池：正负极活性物质中以镀镍钢网为骨架，在专用模具中加压成型，成为正负极板。半烧结式蓄电池：一个极为烧结式，另一个极为压成式。第一节蓄电池的工作原理及分类3、镉镍密封蓄电池

以隔膜把正负极板隔开组成极群，放入镀镍铁质圆筒中，加入电解液后，再把外壳和外盖以卷加封口方式密封成镉镍密封单体蓄电池。这些电池在使用前不必灌注电解液，并且任何方向放置不漏电解液。（三）蓄电池工作原理

镉镍蓄电池极板的活性物质在充电后，正极板为氢氧化镍Ni(0H)3,负极板为金属镉Cd；而放电终止时，正极板转化为氢氧化亚镍Ni(0H)2，负极板转化为氢氧化镉Cd(0H)2。电解液多选用氢氧化钾KOH溶液。蓄电池充电时电能变为化学能储存起来，放电时将化学能变为电能而输出，两电极所发生的电化学反应是可逆的。35第一节蓄电池的工作原理及分类在充放电过程中总的化学反应式如下：

从上述化学反应式可以看到，电解液只作为电流的传导体，其浓度不发生变化；因此对于镉镍蓄电池不能依据电解液的比重来判断电池充放电的程度，唯一可靠的办法就是根据电压的变化来判断充放电的程度。（四）镉镍蓄电池的使用

1、新蓄电池安装前的检查与连接（1）蓄电池外壳应无裂纹、损伤、漏液等现象（2）电池的正负极性必须正确，壳内部件应齐全无损伤，有孔气塞通气性能应良好。（3）连接条、螺栓及螺母应齐全，并无锈蚀。（4）带电解液的蓄电池，其液面高度应在两液面线之间，防漏运输螺栓应无松动、脱落。（5）测量电池的干燥电压，开箱取出蓄电池，先不注入电解液，直接测量极柱间的电压。（6）蓄电池排列上架：小心仔细地将未注入电解液的蓄电池按顺序入座放置架上，电池间距离由连接片的尺寸来定。（先接充电器柜一侧，再接蓄电池极柱侧）37第一节蓄电池的工作原理及分类2、电解液的配制和蓄电池注液（1）电解液属性

蓄电池的电解液一般是氢氧化钾和氢氧化锂的水溶液，因此配制电解液时，容器应选用干净的塑料或钢制容器，不可使用铜、铝或镀锌容器。（2）电解液配制的技术参数电解液的配制必须用蒸馏水或去离子水（脱盐水）。（3）电解液的配制①将适量的水注入大塑料桶中②把氢氧化锂（粉状）加入水中，用木棒轻轻搅拌，使之混合，直到其完全溶解时为止。③小心将氢氧化钾（颗粒状）加入到溶液中，轻轻搅拌，直到溶解为止。④在配制电解液（物理变化）的过程中，会产生大量的热量致使溶液的温度升高。38第一节蓄电池的工作原理及分类（4）灌注电解液在给蓄电池注入电解液前，应用万用表测量每个电池的干燥电压和总电压，并记录在表格里。当电解液冷却静置一段时间，电解液中无悬浮颗粒时，便可以将电解液注入蓄电池中。3、蓄电池充放电实验

（1）试验前的准备工作①备齐充放电记录表格，掌握记录工作。②检查电线、电解液，打开所有电池的排气孔。③放电电阻的准备④充电器柜的各项试验都已经完成，各项数据均满足技术要求。

39第一节蓄电池的工作原理及分类（2）充电实验

①充电前测量并记录蓄电池组的总电压及单电池的电压、电解液的比重和温度