第5章 直流用電設(shè)備及直流電源-ppt課件

1、工業(yè)用電設(shè)備工業(yè)用電設(shè)備上海電力學(xué)院上海電力學(xué)院 電力系電力系第第5 5章章 直流用電設(shè)備直流用電設(shè)備 及直流電源及直流電源 電解和電鍍在直流用電設(shè)備中用電量最大，電解和電鍍在直流用電設(shè)備中用電量最大，電解鋁和電解燒堿都屬九種高耗電產(chǎn)品之列電解鋁和電解燒堿都屬九種高耗電產(chǎn)品之列P233） 直流用電設(shè)備：直流用電設(shè)備： 直流電動(dòng)機(jī)、直流電弧爐、直流電焊機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、直流電弧爐、直流電焊機(jī)、 電解、電鍍等等。電解、電鍍等等。直流電源：直流電源： 電力電子變換裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，電力電子變換裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電， 蓄電池蓄電池第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源本章內(nèi)

2、容本章內(nèi)容5.1 電解電解 電解：利用直流電流引起的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)的工藝。電解：利用直流電流引起的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)的工藝。5.1.1 電解燒堿電解燒堿 一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理 陰極反應(yīng)陰極反應(yīng):H+ + e H 2 H H2 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng):Cl e Cl 2 Cl Cl2全部反應(yīng)的化學(xué)方程式為全部反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2+ H2 圖圖5.1.1 電解燒堿示意圖電解燒堿示意圖第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源燒堿燒堿5.1.1 電解燒堿電解燒堿 一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理 第第5

3、章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 根據(jù)上述化學(xué)方程式，可以算出理論上根據(jù)上述化學(xué)方程式，可以算出理論上:電解產(chǎn)生電解產(chǎn)生1t燒堿燒堿(100 % NaOH ),同時(shí)生產(chǎn)同時(shí)生產(chǎn)0.866t氯氣氯氣100）和）和0.025t氫氣氫氣(100)，需要消耗需要消耗100的的NaCl 1.463t。電解制堿時(shí)，在陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉。電解制堿時(shí)，在陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉。這些產(chǎn)物如果不把它們隔離分開，將會按下式進(jìn)行反應(yīng)：這些產(chǎn)物如果不把它們隔離分開，將會按下式進(jìn)行反應(yīng)： 2NaOH十十Cl2 NaC1ONaClH2O產(chǎn)生次氯酸鈉

4、，次氯酸鈉還會進(jìn)一步變成氯酸鈉，就得不到所產(chǎn)生次氯酸鈉，次氯酸鈉還會進(jìn)一步變成氯酸鈉，就得不到所需要的氯和堿；需要的氯和堿；如果不把氫氣和氯氣隔開，還會發(fā)生爆炸事故。如果不把氫氣和氯氣隔開，還會發(fā)生爆炸事故。5.1.1 電解燒堿電解燒堿 一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 為了解決上述問題，在電解槽的陰陽極之間設(shè)置了多孔滲透性的隔膜材料，把電解槽分為陽極室和陰極室兩部分，這種采用隔膜的電解方法稱“隔膜法電解”。隔膜材料能讓離子(Na+、Cl、H+、HO)和水分子通過，卻阻止陰陽極電解產(chǎn)物的混合。因而，在隔

5、膜電解槽陽極室產(chǎn)生的氯氣，不會進(jìn)入陰極室，經(jīng)陽極室上方氯氣支管導(dǎo)出；在陰極室產(chǎn)生的氫氣，也不會進(jìn)入陽極室，由陰極箱氫氣支管導(dǎo)出，氫氧化鈉溶液經(jīng)陰極室下方導(dǎo)出。圖5.1.2 立式隔膜電解槽示意圖5.1.1 電解燒堿電解燒堿 一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理一電解燒堿生產(chǎn)的基本原理 二二. . 電解燒堿的生產(chǎn)流程電解燒堿的生產(chǎn)流程三三. . 立式吸附隔膜電解槽立式吸附隔膜電解槽第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 四電解燒堿的電量消耗四電解燒堿的電量消耗 電耗是電解生產(chǎn)的一個(gè)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電耗是電解生產(chǎn)的一個(gè)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電解燒堿耗電較多其中：直流電能消耗約占

6、電解燒堿耗電較多其中：直流電能消耗約占97%98， 交流動(dòng)力用電約占交流動(dòng)力用電約占23， 電費(fèi)約占生產(chǎn)成本的電費(fèi)約占生產(chǎn)成本的50。法拉第定律：電解過程中電極上所產(chǎn)生物質(zhì)的量，法拉第定律：電解過程中電極上所產(chǎn)生物質(zhì)的量， 與通過電解質(zhì)溶液的電量成正比，與通過電解質(zhì)溶液的電量成正比， 即與電流強(qiáng)度及通電時(shí)間成正比。即與電流強(qiáng)度及通電時(shí)間成正比。5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 五槽電壓五槽電壓 5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 槽電壓槽電壓即電解槽的實(shí)

7、際工作電壓，即電解槽的實(shí)際工作電壓， 是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，與能耗有極其密切的關(guān)系。是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，與能耗有極其密切的關(guān)系。槽電壓由槽電壓由 理論分解電壓、理論分解電壓、 過電壓、過電壓、 金屬導(dǎo)體電壓降、金屬導(dǎo)體電壓降、 電解質(zhì)溶液電壓降、電解質(zhì)溶液電壓降、 隔膜電壓降離子膜電壓降）、隔膜電壓降離子膜電壓降）、 接觸電壓降組成。接觸電壓降組成。五槽電壓五槽電壓 5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 表表5.1.1 電解槽槽電壓分布情況電解槽槽電壓分布情況1大功率整流電源大功率整流電源圖圖5.1.7 5.1.7 電解燒堿

8、的供電結(jié)構(gòu)框電解燒堿的供電結(jié)構(gòu)框圖圖 工廠主變電所工廠主變電所內(nèi)的變壓器，內(nèi)的變壓器，用于將電網(wǎng)高用于將電網(wǎng)高壓降低；壓降低；三相橋式（三相橋式（200V）；）；雙反星形帶平衡電抗雙反星形帶平衡電抗器（器（200V ）；）；6、12、24、36或或48相相 調(diào)節(jié)電調(diào)節(jié)電壓保持壓保持恒流恒流降低電壓，降低電壓，雙繞組或雙繞組或三繞組三繞組六電解燒堿供電六電解燒堿供電5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 IGBT大功率逆變電解電源：大功率逆變電解電源： 體積小、重量輕、高效節(jié)能，比普通電源節(jié)能體積小、重量輕、高效節(jié)能，比普通電源節(jié)

9、能30% 功率因數(shù)可做到功率因數(shù)可做到0.95。電源具有穩(wěn)壓、低紋波、軟啟動(dòng)等功能，抗沖擊能力強(qiáng)、輸電源具有穩(wěn)壓、低紋波、軟啟動(dòng)等功能，抗沖擊能力強(qiáng)、輸出波形平穩(wěn)、電解質(zhì)量穩(wěn)定、電壓電流調(diào)節(jié)范圍寬，恒流恒出波形平穩(wěn)、電解質(zhì)量穩(wěn)定、電壓電流調(diào)節(jié)范圍寬，恒流恒壓自動(dòng)切換并對電網(wǎng)電壓有自動(dòng)補(bǔ)償功能。防觸電、過熱、壓自動(dòng)切換并對電網(wǎng)電壓有自動(dòng)補(bǔ)償功能。防觸電、過熱、電壓異常等多種保護(hù)功能，工作時(shí)安全可靠。該系列產(chǎn)品是電壓異常等多種保護(hù)功能，工作時(shí)安全可靠。該系列產(chǎn)品是專門為惡劣的強(qiáng)腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)的全封閉式電源，廣泛用于銅專門為惡劣的強(qiáng)腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)的全封閉式電源，廣泛用于銅箔廠、氯堿廠大電流低紋波電解。亦

10、可用于其它化工行業(yè)大箔廠、氯堿廠大電流低紋波電解。亦可用于其它化工行業(yè)大電流電解。電流電解。2大功率逆變電解電源大功率逆變電解電源六電解燒堿供電六電解燒堿供電5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 某型號某型號IGBT大功率逆變電解電源的主要技術(shù)參數(shù)大功率逆變電解電源的主要技術(shù)參數(shù) 2大功率逆變電解電源大功率逆變電解電源六電解燒堿供電六電解燒堿供電5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 3電解燒堿對供電的要求電解燒堿對供電的要求1高壓高壓35kV或或110kV供電

11、，電解燒堿生產(chǎn)的用電量大，供電，電解燒堿生產(chǎn)的用電量大，2供電電壓穩(wěn)定、不間斷供電電壓穩(wěn)定、不間斷 從電網(wǎng)引來兩路或三路獨(dú)立電源。從電網(wǎng)引來兩路或三路獨(dú)立電源。 電壓穩(wěn)定，連續(xù)生產(chǎn)，不僅對生產(chǎn)有利、槽的使用壽命延長，電壓穩(wěn)定，連續(xù)生產(chǎn)，不僅對生產(chǎn)有利、槽的使用壽命延長， 還可降低直流損耗。還可降低直流損耗。 如果電流波動(dòng)頻繁，就會造成氯、氫氣和電解流量的波動(dòng)，如果電流波動(dòng)頻繁，就會造成氯、氫氣和電解流量的波動(dòng)， 使正常生產(chǎn)受到破壞，還容易破壞隔膜。使正常生產(chǎn)受到破壞，還容易破壞隔膜。 嚴(yán)重時(shí)會因氫氯混合而引起爆炸。嚴(yán)重時(shí)會因氫氯混合而引起爆炸。3嚴(yán)禁突然停電。嚴(yán)禁突然停電。 突然停電會造成氯氣

12、外溢，直接影響操作人員、突然停電會造成氯氣外溢，直接影響操作人員、 甚至工廠周圍居民的健康安全，造成環(huán)境污染。甚至工廠周圍居民的健康安全，造成環(huán)境污染。六電解燒堿供電六電解燒堿供電5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 1提高整流效率提高整流效率2降低槽電壓、減小直流電壓損失降低槽電壓、減小直流電壓損失3采用金屬陽極電解槽采用金屬陽極電解槽 據(jù)資料介紹，用金屬陽極電解槽代替石墨電極電解槽，據(jù)資料介紹，用金屬陽極電解槽代替石墨電極電解槽， 每噸燒堿可節(jié)電每噸燒堿可節(jié)電530kWh。4保證鹽水質(zhì)量保證鹽水質(zhì)量5合理保持鹽水溫度并加強(qiáng)

13、對電解槽保溫合理保持鹽水溫度并加強(qiáng)對電解槽保溫6降低堿損失降低堿損失7選擇合適的電流密度選擇合適的電流密度七電解燒堿的節(jié)電途徑七電解燒堿的節(jié)電途徑5.1.1 電解燒堿電解燒堿 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 鋁因其質(zhì)輕、抗腐蝕性強(qiáng)、具有對各種形式加工的適應(yīng)性、制鋁因其質(zhì)輕、抗腐蝕性強(qiáng)、具有對各種形式加工的適應(yīng)性、制造加工費(fèi)用低、外觀美觀等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于：造加工費(fèi)用低、外觀美觀等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于： 建筑業(yè)、電力行業(yè)、包裝業(yè)、汽車結(jié)構(gòu)、海上應(yīng)用、建筑業(yè)

14、、電力行業(yè)、包裝業(yè)、汽車結(jié)構(gòu)、海上應(yīng)用、 航空航天、家用電器、加工設(shè)備、紡織設(shè)備、航空航天、家用電器、加工設(shè)備、紡織設(shè)備、 煤礦機(jī)械、移動(dòng)式灌溉管與工具等領(lǐng)域。煤礦機(jī)械、移動(dòng)式灌溉管與工具等領(lǐng)域。5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 20002019年我國電解鋁產(chǎn)量年我國電解鋁產(chǎn)量十年來我國電解鋁工業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)裝備水平明顯提高，但投資嚴(yán)重過熱，產(chǎn)量從2000年283萬噸急劇增加到2019年的1376萬噸，占世界總產(chǎn)量約33%。2009年已建產(chǎn)能已超過2100萬噸。5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流

15、用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 我國鋁產(chǎn)量占世界鋁產(chǎn)量的比重我國鋁產(chǎn)量占世界鋁產(chǎn)量的比重5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 電解鋁的生產(chǎn)在電解槽中進(jìn)行，電解鋁的生產(chǎn)在電解槽中進(jìn)行，電解鋁主原料：氧化鋁電解鋁主原料：氧化鋁Al2O3Al2O3），）， 基本材料：陽極糊由焦粉、焦粒和瀝青組成）、基本材料：陽極糊由焦粉、焦粒和瀝青組成）、 冰晶石冰晶石3NaFAlF33NaFAlF3）、）、 氟化鋁以及其他氟化物，如氟化鎂、氟化鈣等氟化鋁以及其他氟化物，如氟化鎂、氟化鈣等 電極：碳素材料。電極：碳素材料。一一 . 電解鋁生產(chǎn)的基

16、本原理電解鋁生產(chǎn)的基本原理電解質(zhì)電解質(zhì)5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 電解槽的化學(xué)反應(yīng)是：電解槽的化學(xué)反應(yīng)是： Al2O33/2C 2 Al3/2CO2 Al2O3 3C 2 Al3CO電解的結(jié)果是：電解的結(jié)果是： a. 陰極上得到鋁；陰極上得到鋁； b. 陽極上生成陽極上生成CO2和和CO氣體；氣體； c. 電解質(zhì)電解質(zhì)Al2O3被不斷消耗掉。被不斷消耗掉。一一 . 電解鋁生產(chǎn)的基本原理電解鋁生產(chǎn)的基本原理5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 二二 . 電解鋁

17、的生產(chǎn)流程電解鋁的生產(chǎn)流程圖圖5.1.11 電解鋁的基本生產(chǎn)流程電解鋁的基本生產(chǎn)流程三三 . 電解槽電解槽 耗電很大，耗電很大， 一座年產(chǎn)一座年產(chǎn) 50000 噸電解鋁廠每年耗電噸電解鋁廠每年耗電89億億kWh， 需要功率達(dá)需要功率達(dá)100MW。 電耗占成本的電耗占成本的50%左右。左右。 電解鋁生產(chǎn)消耗的電能約占總電耗的電解鋁生產(chǎn)消耗的電能約占總電耗的 90， 而另而另10則用于動(dòng)力，如廠房通風(fēng)、排煙、運(yùn)輸、則用于動(dòng)力，如廠房通風(fēng)、排煙、運(yùn)輸、 供水、壓風(fēng)、供氣及照明等。供水、壓風(fēng)、供氣及照明等。5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解

18、電解 四四 . 電解鋁用電情況電解鋁用電情況5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 四四 . 電解鋁用電情況電解鋁用電情況 有色金屬工業(yè)是國家重點(diǎn)高耗能產(chǎn)業(yè)之一，有色金屬工業(yè)是國家重點(diǎn)高耗能產(chǎn)業(yè)之一，2019年我國有色年我國有色金屬工業(yè)總耗能量約占全國總能耗的金屬工業(yè)總耗能量約占全國總能耗的3.1%。在國家發(fā)改委、。在國家發(fā)改委、國家能源領(lǐng)導(dǎo)小組等五部委聯(lián)合發(fā)布國家能源領(lǐng)導(dǎo)小組等五部委聯(lián)合發(fā)布中，中，2019年企業(yè)綜合能源消費(fèi)量達(dá)到年企業(yè)綜合能源消費(fèi)量達(dá)到18萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上的千家企業(yè)中，有色金屬企業(yè)占了的千家企業(yè)中，有

19、色金屬企業(yè)占了71家，其中鋁冶煉企業(yè)家，其中鋁冶煉企業(yè)51家。家。 電解鋁產(chǎn)品能耗相對較高，俗稱電解鋁產(chǎn)品能耗相對較高，俗稱“電老虎電老虎”。經(jīng)過多年技術(shù)進(jìn)。經(jīng)過多年技術(shù)進(jìn)步，國內(nèi)電解鋁企業(yè)綜合交流電耗由步，國內(nèi)電解鋁企業(yè)綜合交流電耗由2019年年15470 kWh /t降到降到2008年年14323 kWh /t ，而且電解鋁產(chǎn)量較大，而且電解鋁產(chǎn)量較大，2019年年10種有種有色金屬總產(chǎn)量色金屬總產(chǎn)量2519萬噸，其中電解鋁產(chǎn)量萬噸，其中電解鋁產(chǎn)量1318萬噸，占萬噸，占52%以上，其耗電量約占全國總耗電的以上，其耗電量約占全國總耗電的5%。兩種電解電源情況：兩種電解電源情況：1. 大功率

20、整流器設(shè)備目前采用較多）大功率整流器設(shè)備目前采用較多） 功率因數(shù)降低。高次諧波對電網(wǎng)的影響。功率因數(shù)降低。高次諧波對電網(wǎng)的影響。 隨著直流用電的增長，整流裝置高次諧波對電網(wǎng)的危害也正日隨著直流用電的增長，整流裝置高次諧波對電網(wǎng)的危害也正日漸嚴(yán)重。漸嚴(yán)重。2. 高頻開關(guān)直流電源，高頻開關(guān)直流電源， 采用高頻諧振逆變控制技術(shù)，采用高頻諧振逆變控制技術(shù)， 功率因數(shù)高，對電網(wǎng)的諧波污染小，無干擾。功率因數(shù)高，對電網(wǎng)的諧波污染小，無干擾。5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.1 電解電解 四四 . 電解鋁用電情況電解鋁用電情況五五 . 槽電壓槽電壓1必須

21、有兩個(gè)以上的獨(dú)立電源，供電連續(xù)不能間斷，必須有兩個(gè)以上的獨(dú)立電源，供電連續(xù)不能間斷， 可靠性高。可靠性高。2交流供電電壓采用交流供電電壓采用220kV或或110kV。 220kV或或110kV交流電壓經(jīng)降壓變電所降至交流電壓經(jīng)降壓變電所降至10kV后，后， 再經(jīng)調(diào)壓變壓器、整流變壓器和電力電子變換裝置將交流電再經(jīng)調(diào)壓變壓器、整流變壓器和電力電子變換裝置將交流電變?yōu)樽優(yōu)?直流電向電解槽供電。直流電向電解槽供電。1降低電解槽平均電壓降低電解槽平均電壓2提高電流效率提高電流效率七電解鋁的節(jié)電途徑七電解鋁的節(jié)電途徑5.1.2 電解鋁電解鋁 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.

22、1 電解電解 六六 . 供電要求供電要求電鍍：利用電化學(xué)方法對零件進(jìn)行表面加工的一種工藝。電鍍：利用電化學(xué)方法對零件進(jìn)行表面加工的一種工藝。 電鍍時(shí)零件為陰極，鍍液中的金屬離子在直流電鍍時(shí)零件為陰極，鍍液中的金屬離子在直流電的作用電的作用 下沉積在零件表面形成均勻、致密的金屬鍍下沉積在零件表面形成均勻、致密的金屬鍍層。層。圖圖5.2.1 硫酸鍍銅工作硫酸鍍銅工作 原理示意圖原理示意圖 1-陽極；陽極；2-鍍液；鍍液；3-陰極陰極5.2.1 電鍍的基本原理電鍍的基本原理5.2 電鍍電鍍 第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源電鍍是在電鍍槽中進(jìn)行的。電鍍是在電鍍槽中進(jìn)行的。電鍍槽

23、中置有電極和電鍍液，電鍍槽中置有電極和電鍍液，電極通以直流，電極通以直流，所用的電鍍液必需具有被鍍金屬的離子。所用的電鍍液必需具有被鍍金屬的離子。 圖圖5.2.1 硫酸鍍銅工作硫酸鍍銅工作 原理示意圖原理示意圖 1-陽極；陽極；2-鍍液；鍍液；3-陰極陰極5.2.1 電鍍的基本原理電鍍的基本原理陰極反應(yīng)陰極反應(yīng): Cu2+ + 2e Cu 2 H+ + 2e H2 陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)： Cu 2e Cu2+ 4OH 4e 2 H2O+ O2 2SO42+ 2 H2O 4e 2 H2SO4+ O2第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.2 電鍍電鍍 硫酸鍍銅用的電鍍液主要成

24、分是硫酸銅硫酸鍍銅用的電鍍液主要成分是硫酸銅CuS045H20和硫酸和硫酸H2SO4。5.2.2 電鍍的分類及作用電鍍的分類及作用1. 大功率整流器設(shè)備目前采用較多）。大功率整流器設(shè)備目前采用較多）。2. 高頻脈沖開關(guān)電鍍電源高頻脈沖開關(guān)電鍍電源(用于鍍金、銀、鎘、銅、鋅等不同材料用于鍍金、銀、鎘、銅、鋅等不同材料的電鍍。的電鍍。3. 大多數(shù)的電鍍設(shè)備都使用電壓為大多數(shù)的電鍍設(shè)備都使用電壓為612V的不同功率的直流電源。的不同功率的直流電源。 只有鋁及其合金在陽極氧化時(shí)需要電壓為只有鋁及其合金在陽極氧化時(shí)需要電壓為60120V的直流電源。的直流電源。電鍍設(shè)備包括：電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、固定槽設(shè)備

25、、通風(fēng)設(shè)備、電鍍設(shè)備包括：電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、固定槽設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、 過濾設(shè)備。過濾設(shè)備。一電氣設(shè)備一電氣設(shè)備電氣設(shè)備包括：配電線路、配電盤、電鍍電源、匯流條等。電氣設(shè)備包括：配電線路、配電盤、電鍍電源、匯流條等。電鍍電源：電鍍電源：5.2.3 電鍍設(shè)備電鍍設(shè)備第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.2 電鍍電鍍 一電氣設(shè)備一電氣設(shè)備電鍍電源：電鍍電源：5.2.3 電鍍設(shè)備電鍍設(shè)備第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.2 電鍍電鍍 脈沖開關(guān)電源應(yīng)用于電鍍與直流電鍍相比有如下特點(diǎn)脈沖開關(guān)電源應(yīng)用于電鍍與直流電鍍相比有如下特點(diǎn): a. 電源體積小，重量

26、輕，效率高，控制精度高。電源體積小，重量輕，效率高，控制精度高。 b. 輸出電流為方波高頻脈沖電流，脈沖電源可通過控制輸出電輸出電流為方波高頻脈沖電流，脈沖電源可通過控制輸出電壓的波形、頻率和占空比及平均電流密度等參數(shù)壓的波形、頻率和占空比及平均電流密度等參數(shù),改變金屬離子的改變金屬離子的電沉積過程，使電沉積過程在很寬的范圍內(nèi)變化電沉積過程，使電沉積過程在很寬的范圍內(nèi)變化,從而在某種鍍液從而在某種鍍液中獲得具有一定特性的鍍層。中獲得具有一定特性的鍍層。 c. 輸出電壓，電流可調(diào)，限壓，限流可調(diào)，大大提高客戶使用輸出電壓，電流可調(diào)，限壓，限流可調(diào)，大大提高客戶使用靈活性，并有遠(yuǎn)程操作功能。靈活性

27、，并有遠(yuǎn)程操作功能。 d. 保護(hù)功能齊全，輸入過壓保護(hù)，輸出過熱，過流保護(hù)，并有保護(hù)功能齊全，輸入過壓保護(hù)，輸出過熱，過流保護(hù)，并有報(bào)警功能。報(bào)警功能。 e. 功率因數(shù)高，對電網(wǎng)的諧波污染小，無干擾。功率因數(shù)高，對電網(wǎng)的諧波污染小，無干擾。 f. 省電。省電。 g. 采用防鹽霧酸化的措施，增加電源在惡劣環(huán)境下的使用壽命。采用防鹽霧酸化的措施，增加電源在惡劣環(huán)境下的使用壽命。一電氣設(shè)備一電氣設(shè)備電鍍電源：電鍍電源：5.2.3 電鍍設(shè)備電鍍設(shè)備第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.2 電鍍電鍍 表表5.2.1 HT系列高頻脈沖開關(guān)電鍍電源與系列高頻脈沖開關(guān)電鍍電源與晶閘管整

28、流器的比較晶閘管整流器的比較1000A12V） 1. 電鍍車間里的電器必須采用防腐型，電鍍車間里的電器必須采用防腐型， 否則應(yīng)安裝在單獨(dú)的房間內(nèi)。否則應(yīng)安裝在單獨(dú)的房間內(nèi)。 (電鍍車間有腐蝕性、酸性或堿性的溶液，以及在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍車間有腐蝕性、酸性或堿性的溶液，以及在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蒸汽和飛沫對大多數(shù)金屬和纖維質(zhì)絕緣都有腐蝕作用，對電器很有害蒸汽和飛沫對大多數(shù)金屬和纖維質(zhì)絕緣都有腐蝕作用，對電器很有害)2. 36V以上的裸導(dǎo)體必須采取防護(hù)措施，以上的裸導(dǎo)體必須采取防護(hù)措施， 否則人體觸及會有一定危險(xiǎn)。否則人體觸及會有一定危險(xiǎn)。 車間內(nèi)的電線管最好采用明敷。車間內(nèi)的電線管最好采用明敷。

29、直流母線和金屬支架等，都應(yīng)涂上防腐油漆。（電鍍車間的環(huán)境潮直流母線和金屬支架等，都應(yīng)涂上防腐油漆。（電鍍車間的環(huán)境潮濕）。濕）。以上兩項(xiàng)是電鍍供電極為重要之點(diǎn)。以上兩項(xiàng)是電鍍供電極為重要之點(diǎn)。5.2.4 電鍍供電電鍍供電第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.2 電鍍電鍍 蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域：蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域： 通信、照明事故照明）、汽車起動(dòng)、動(dòng)力牽引、通信、照明事故照明）、汽車起動(dòng)、動(dòng)力牽引、 國防、電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制、儀器儀表等。國防、電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制、儀器儀表等。蓄電池：將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，蓄電池：將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能， 再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的一種電源設(shè)備。再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換

30、成電能的一種電源設(shè)備?；窘Y(jié)構(gòu)：電解液和正負(fù)電極?；窘Y(jié)構(gòu)：電解液和正負(fù)電極。5.3 蓄電池蓄電池第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)：鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)：（與鐵（與鐵-鎳蓄電池，鎘鎳蓄電池，鎘-鎳蓄電池，鉛鎳蓄電池，鉛-銀蓄電池，氫銀蓄電池，氫-鎳蓄電鎳蓄電池、鋰離子蓄電池等比較）：池、鋰離子蓄電池等比較）：a除鋰離子二次電池外，在常用體系蓄電池中，鉛酸蓄除鋰離子二次電池外，在常用體系蓄電池中，鉛酸蓄電池電池 的電壓最高，為的電壓最高，為2.0V； 堿性蓄電池的電壓為堿性蓄電池的電壓為1.2V；鋅；鋅-銀蓄電池的電壓為銀蓄電池的電壓為1.65V1.1V；b較

31、廉價(jià)，在世界范圍內(nèi)均可生產(chǎn)低倍率和高倍率放電較廉價(jià)，在世界范圍內(nèi)均可生產(chǎn)低倍率和高倍率放電的電的電 池，價(jià)格為鎘池，價(jià)格為鎘-鎳蓄電池的鎳蓄電池的1/31/5；c可制成小至可制成小至1Ah大致幾千大致幾千Ah的各種尺寸和結(jié)構(gòu)的蓄電池；的各種尺寸和結(jié)構(gòu)的蓄電池；d高倍率放電性能良好，可用于引擎起動(dòng)，能以高倍率放電性能良好，可用于引擎起動(dòng)，能以35倍率、倍率、 910倍率，甚至高達(dá)倍率，甚至高達(dá)2627倍率的電流放電；倍率的電流放電；e高低溫性能良好，可在高低溫性能良好，可在-4060條件下工作；條件下工作；f電能效率高達(dá)電能效率高達(dá)60%；g易于浮充使用，沒有記憶效應(yīng)；易于浮充使用，沒有記憶效應(yīng)

32、； h易于識別荷電狀易于識別荷電狀態(tài)。態(tài)。5.3.1 閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱VRLA）目前廣泛應(yīng)用的蓄電池。目前廣泛應(yīng)用的蓄電池。第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池鉛密度大，使其比能量低，理論比能量為鉛密度大，使其比能量低，理論比能量為240Wh/kg，實(shí)際只有，實(shí)際只有1050Wh/kg；維護(hù)復(fù)雜，充電速度慢；維護(hù)復(fù)雜，充電速度慢；使用壽命較鎘使用壽命較鎘-鎳和鐵鎳和鐵-鎳蓄電池短；鎳蓄電池短；制成小尺寸比較難鎘制成小尺寸比較難鎘-鎳堿性電池可制成鎳堿性電池可制成0.5Ah）；）；放電態(tài)長期保存會導(dǎo)致電極的不可逆硫酸鹽化；

33、放電態(tài)長期保存會導(dǎo)致電極的不可逆硫酸鹽化；所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境；所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境；在某些結(jié)構(gòu)和用途中，由于氫化銻和氧化砷析出而引起公害。在某些結(jié)構(gòu)和用途中，由于氫化銻和氧化砷析出而引起公害。普通鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)：普通鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)：5.3.1 閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱VRLA）第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池5.3.2 鉛酸蓄電池分類及用途鉛酸蓄電池分類及用途 見見P164表表5.3.1 整體采用密封結(jié)構(gòu)，不漏液、不污染，可回收，使用安全可靠，整體采用密封結(jié)構(gòu)，不漏液、不污染，可回收，使用安全可靠，能量高、成本低、壽命

34、長能量高、成本低、壽命長10年）、容量更大是普通鉛酸蓄電年）、容量更大是普通鉛酸蓄電池的兩倍）。池的兩倍）。對于新發(fā)展的雙極性和水平式對于新發(fā)展的雙極性和水平式VRLA蓄電池，蓄電池，C/3C為蓄電池容為蓄電池容量放電比能量量放電比能量50Wh/kg，正常運(yùn)行時(shí)無須對電解液進(jìn)行檢測，正常運(yùn)行時(shí)無須對電解液進(jìn)行檢測和調(diào)酸加水，又稱為和調(diào)酸加水，又稱為“免維護(hù)蓄電池。它已被廣泛地應(yīng)用到電免維護(hù)蓄電池。它已被廣泛地應(yīng)用到電力、郵電通信、船舶交通、應(yīng)急照明等許多領(lǐng)域。力、郵電通信、船舶交通、應(yīng)急照明等許多領(lǐng)域。VRLA蓄電池已逐漸取代了普通鉛酸蓄電池。蓄電池已逐漸取代了普通鉛酸蓄電池。VRLA蓄電池的

35、特點(diǎn)：蓄電池的特點(diǎn)：5.3.1 閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱閥控式密封鉛酸蓄電池簡稱VRLA）第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池1充電：蓄電池從其它直流電源獲得電能叫充電。充電：蓄電池從其它直流電源獲得電能叫充電。2放電：蓄電池向外電路輸出電能叫放電。放電：蓄電池向外電路輸出電能叫放電。3浮放電：蓄電池和其它電源并聯(lián)對外電路輸出電能叫浮放電。浮放電：蓄電池和其它電源并聯(lián)對外電路輸出電能叫浮放電。4安時(shí)容量：蓄電池的容量是以安培小時(shí)安時(shí)容量：蓄電池的容量是以安培小時(shí)(Ah)為單位的，為單位的， 稱為安時(shí)容量。蓄電池的安時(shí)容量稱為安時(shí)容量。蓄電池的安時(shí)容量Q

36、為：為：Q = IFtF5電量效率安時(shí)效率）：輸出電量與輸入電量之比電量效率安時(shí)效率）：輸出電量與輸入電量之比 稱電量效率，也稱安時(shí)效稱電量效率，也稱安時(shí)效率，率，6電能效率瓦時(shí)效率）：輸出電能與輸入電能之比電能效率瓦時(shí)效率）：輸出電能與輸入電能之比 稱電能效率，也稱瓦時(shí)效稱電能效率，也稱瓦時(shí)效率，率，5.3.3 蓄電池常用技術(shù)術(shù)語蓄電池常用技術(shù)術(shù)語第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池7自放電率：由于蓄電池本身局部作用而造成蓄電池容量的消自放電率：由于蓄電池本身局部作用而造成蓄電池容量的消 耗，這一容量損失與擱置不用前的容量之比，耗，這一容量損失與擱置

37、不用前的容量之比， 稱蓄電池的自放電率。稱蓄電池的自放電率。8使用壽命：使用壽命： 深循環(huán)使用的蓄電池，在保持輸出一定容量的情況深循環(huán)使用的蓄電池，在保持輸出一定容量的情況下下 蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)。蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)。循循 環(huán)使用的蓄電池以深循環(huán)次數(shù)來表示其使用壽命，環(huán)使用的蓄電池以深循環(huán)次數(shù)來表示其使用壽命，浮充使用的蓄電池以使用年限表示其使用壽命，蓄電池只有浮充使用的蓄電池以使用年限表示其使用壽命，蓄電池只有80%容容量時(shí)認(rèn)為其壽命終止。量時(shí)認(rèn)為其壽命終止。5.3.3 蓄電池常用技術(shù)術(shù)語蓄電池常用技術(shù)術(shù)語第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流

38、用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池蓄電池的重要特征就是反復(fù)充放電，蓄電池的重要特征就是反復(fù)充放電，充電時(shí)：充電時(shí)： 電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在蓄電池中，同時(shí)伴隨放熱過程。電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在蓄電池中，同時(shí)伴隨放熱過程。放電時(shí)：放電時(shí)： 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?shí)現(xiàn)向負(fù)荷供電，伴隨吸熱過程。化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?shí)現(xiàn)向負(fù)荷供電，伴隨吸熱過程。5.3.5 鉛酸蓄電池的基本工作原理鉛酸蓄電池的基本工作原理5.3.4 蓄電池的結(jié)構(gòu)蓄電池的結(jié)構(gòu)第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池在充電時(shí)，在充電時(shí)， 正極正極 PbSO4PbO2 將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在正極板中；將電

39、能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在正極板中； 負(fù)極負(fù)極PbSO4 海綿狀海綿狀Pb將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在負(fù)極板中。將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在負(fù)極板中。在放電時(shí)，在放電時(shí)， 正極正極PbO2 PbSO4將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能向負(fù)載供電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能向負(fù)載供電， 負(fù)極海綿狀負(fù)極海綿狀Pb PbSO4將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能向負(fù)載供電。將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能向負(fù)載供電。PbO2Pb2 H2SO4 2PbSO42H2O放電放電充電充電5.3.5 鉛酸蓄電池的基本工作原理鉛酸蓄電池的基本工作原理第第5章章 直流用電設(shè)備及直流電源直流用電設(shè)備及直流電源 5.3 蓄電池蓄電池1充放制工作方式充放制工作方式 這種方式是由甲、乙兩組蓄電池輪換進(jìn)行工作，這種方式是由甲、乙兩組蓄電池輪換進(jìn)行工作， 即一組放電時(shí)，另一組進(jìn)行充電，充完電后作為備用，即一組放電時(shí)，另一組進(jìn)行充電，充完電后作為