《直升機電氣系統(tǒng)》課件-02 直升機電氣系統(tǒng) -航空蓄電池1

直升機電氣系統(tǒng)02航空蓄電池1航空蓄電池的基本知識1蓄電池充電方法2酸性蓄電池3酸性蓄電池的故障與維護4目錄課程小結(jié)5PART01航空蓄電池的基本知識航空蓄電池基本知識蓄電池是一種化學(xué)電源化學(xué)能電能充電時把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來。放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，向用電設(shè)備供電。技術(shù)革新，開拓進取做新時代航空人航空蓄電池基本知識蓄電池按不同電解質(zhì)的分類：分為堿性蓄電池、酸性蓄電池和有機電解液電池堿性電池，電解質(zhì)首要以氫氧化鉀溶液為主的電池，如堿性鋅錳電池(俗稱堿錳電池或堿性電池)、鎘鎳電池，鎳氫電池等。酸性電池，首要以硫酸水溶液為介質(zhì)，如鋅錳干電池(也稱之為酸性電池)、海水電池等。有機電解液電池，首要以有機溶液為介質(zhì)的電池，如鋰電池、鋰離子電池等。航空蓄電池基本知識蓄電池按所用正、負(fù)極材料分類鉛酸蓄電池，負(fù)極為鉛，正極為二氧化鉛，電解質(zhì)為硫酸。鎘鎳蓄電池，負(fù)極為鎘，正極為氧化鎳，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液。金屬氫化物鎳蓄電池，負(fù)極為吸氫稀土合金，正極為氧化鎳，電解質(zhì)為氫氧化鉀、氫氧化鋰水溶液。鐵鎳蓄電池，負(fù)極為鐵粉，正極為氧化鎳，電解質(zhì)為氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液。鋅銀蓄電池，負(fù)極為鋅，正極為氧化銀，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液。鋅鎳蓄電池，負(fù)極為鋅，正極為氧化鎳，電解質(zhì)為氫氧化鉀水溶液。鋰離子蓄電池，負(fù)極是碳(石墨)，正極是氧化鈷鋰，選用有機電解質(zhì)。航空蓄電池基本知識按用途分類機載主電池：可由飛行員或自動手控制，機務(wù)維護人員應(yīng)知道蓄電池的類型和維護要求，以確保蓄電池隨時可用和安全可靠。地面蓄電池：主要用來作為地面檢查直升機用電設(shè)備和起動發(fā)動機。航空蓄電池基本知識航空蓄電池的功用起動電源給起動機供電，滿容量的蓄電池能滿足不少于5次的發(fā)動機起動。輔助電源當(dāng)發(fā)電機過載或電壓較低時協(xié)助發(fā)電機向部分用電設(shè)備供電。應(yīng)急電源當(dāng)主電源系統(tǒng)失效時，向直升機上關(guān)鍵負(fù)載供電，保證直升機安全降落。發(fā)電機不發(fā)電向用電設(shè)備供電。儲存電能當(dāng)發(fā)電機端電壓高于蓄電池的電壓時，將一部分電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來。蓄電池就是貯存化學(xué)能量，在必要時放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。航空蓄電池基本知識容量蓄電池從充足電狀態(tài)放電到終了電壓時輸出的總電量稱為容量蓄電池容量理論容量比容量，Ah/kg實際容量受使用條件影響額定容量保證容量航空蓄電池基本知識影響電瓶容量的主要因素放電速率和放電方式。放電時的溫度；電解液的密度；極板活性物質(zhì)的多少；極板面積的大小；航空蓄電池基本知識放電終止電壓(Theendpointvoltage)BAT在一定條件下放電至能反復(fù)充電使用的最低電壓。鉛酸單體電池放電終止電壓為1.8V（5小時放電率），則BAT放電終止電壓為21.6V（12個）；堿性單體電池的放電終止電壓為1V，則BAT放電終止電壓為19V或20V。航空蓄電池基本知識放電速率放電速率簡稱放電率，有兩種表示方法，即時率和“C”速率。時率是指放電時間，以某電流放電至規(guī)定的終止電壓所經(jīng)歷的時間，單位是小時。例如某蓄電池容量為36Ah，以9A放電電流進行放電，其時率為4小時，用C4表示.“C”速率是描述蓄電池放電的速率，單位為安培。例如容量為36Ah的電池充足電后，用4小時放完稱為“4C”，則其速率為9A。航空蓄電池基本知識額定電壓蓄電池以2小時率放出80%的電量時，電池所能維持的電壓，通常機載蓄電池的額定電壓為24V，實際工作中，機載蓄電池充滿電，電壓一般在28V左右。蓄電池內(nèi)阻內(nèi)阻是電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使蓄電池的輸出電壓降低。蓄電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過程中會隨時間不斷變化，這是因為活性物質(zhì)的組成、電解液密度和溫度都在不斷變化。

蓄電池的內(nèi)阻包括歐姆電阻和極化電阻。航空蓄電池基本知識自放電電池的自放電是指電池在存儲期間容量降低的現(xiàn)象。深度放電深度放電就是在蓄電池放電到終止電壓后，繼續(xù)放電，把所有電量都放完，再用短路夾短接單體電池的兩端。使用壽命在規(guī)定條件下，蓄電池的有效壽命期限稱為使用壽命。航空蓄電池基本知識我國航空蓄電池的型號采用漢語拼音首字母大寫和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。型號前面的數(shù)字表示單體電池串聯(lián)的個數(shù)，后面的數(shù)字表示容量，中間的拼音字母有兩種表示方法：航空鉛蓄電池用HK表示；航空堿性蓄電池則依次表示負(fù)極材料、正極材料、放電性能，如GNG、GNC、XYG等表示。12HK-28型蓄電池，表示該蓄電池是由12個單體串聯(lián)、容量為28A?h的航空用酸性蓄電池；20GNC-36型蓄電池，表示該蓄電池是由20個單體電池串聯(lián)，容量為36A?h的隔鎳超高放電率蓄電池。PART02蓄電池充電方法蓄電池的充電方法充電方式可分為恒壓充電、恒流充電、恒流恒壓充電、快速充電和浮充電等。蓄電池充電方法恒壓充電直流發(fā)電機充電恒流充電專用充電器恒流+恒壓充電機載充電器快速充電脈沖充電ReflexTM充電法浮充電恒壓小電流蓄電池的充電方法恒壓充電是指在充電過程中，充電電壓恒定不變，同時，充電設(shè)備的輸出電壓應(yīng)高于蓄電池電壓。由于充電初期蓄電池的電動勢較低，因此恒壓充電時初始允電電電流很大，隨著充電的進行，電流逐步減小。蓄電池的充電方法恒壓充電方式的優(yōu)點在充電設(shè)備能提供足夠充電電流的情況下(大于l0C)，充電速度快。充電設(shè)備簡單。電解液的水分損失比較小。恒壓充電方式的缺點沖擊電流大。容易造成單體電池充電不平衡，單體會過充或單體充電不足。當(dāng)充電設(shè)備的電壓設(shè)定過高或過低時，容易造成蓄電池過充或充電不足。蓄電池的充電方法恒流充電是指在充電過程中，電流維持恒定，充電設(shè)備的輸出電壓隨蓄電池電壓的變化而改變。目前，蓄電池離位充電大多采用這種充電方式。蓄電池的充電方法恒流充電方式的優(yōu)點沒有過大的沖擊電流。不會引起單體電池充電不平衡。容易測量和計算充入蓄電池的容量。恒流充電方式的缺點開始充電階段的電流較小，充電時間較長。過充時析出氣體多，對極板沖擊大，能耗高，電解液水分損失相對較多。充電設(shè)備比較復(fù)雜。蓄電池的充電方法恒流恒壓充電方式是在蓄電池開始充電時采用恒流充電方式，充電一段時間后自動轉(zhuǎn)換到恒壓充電方式。這種充電方式集中了恒壓、恒流充電的優(yōu)點，克服了恒壓、恒流充電的不足，但充電設(shè)備比較復(fù)雜。現(xiàn)代飛機上安裝的充電器大多采用這種方式。蓄電池的充電方法快速充電方式主要有脈沖式充電法和ReflexTM快速充電法等。脈沖式充電法是用脈沖電流對蓄電池充電，然后讓蓄電池停止充電一段時間，如此循環(huán)。ReflexTM快速充電法，它主要應(yīng)用的充電對象是鎳鎘蓄電池。由于蓄電池充滿電后存在自放電現(xiàn)象，為維持蓄電池的容量，必須對充滿的蓄電池進行浮充電。在直升機上進行浮充電時，將蓄電池連接到比其電壓略高的直流電源上，一般直流電壓應(yīng)為28V。浮充電電流的大小與蓄電池的環(huán)境溫度、清潔程度和容量有關(guān)。PART03酸性蓄電池酸性蓄電池鉛酸蓄電池(Lead-acidbattery)也被稱為鉛蓄電池。在當(dāng)今世界的各種電化學(xué)能源中，鉛酸蓄電池的份額占到了65%，主要是因為鉛資源豐富、價格低，鉛酸蓄電池工藝成熟、適用范圍廣、具有良好的可逆性、使用維護簡單。在含水電池中，只有鉛酸蓄電池的單體電池電壓超過了2V。鉛酸蓄電池(12個單體電池串聯(lián)組成，每個單體電壓2.1V。)電解質(zhì)：硫酸電解液：稀硫酸（硫酸溶液）酸性蓄電池主要構(gòu)造主要由極板組、隔板、電解液和容器組成。科學(xué)維修按章操作酸性蓄電池正極板由絨狀和多孔的二氧化鉛(棕紅色)和負(fù)極板由鉛(灰色)涂在用鉛梯構(gòu)成的柵架上制成，正、負(fù)極板交替排列，中間用隔板隔開，防止極板間短路。隔板常用材料：木材、塑料、硬橡膠等。隔板做成一面有溝槽、一面平滑。酸性蓄電池負(fù)極板的數(shù)量比正極板多一塊，這樣做的目的是使兩側(cè)放電均勻，避免因放電不均勻造成極板拱曲。酸性蓄電池鉛酸蓄電池的正極板的活性物質(zhì)在充電狀態(tài)下為二氧化鉛(Pb02)，在放電狀態(tài)下為硫酸鉛(PbSO4)；負(fù)極板的活性物質(zhì)在充電狀態(tài)下為海綿狀鉛(Pb)，在放電狀態(tài)下為硫酸鉛(PbS04)。電解液起離子間導(dǎo)電的作用，并參與化學(xué)反應(yīng)。電解液由純硫酸（H2SO4）與蒸餾水按一定比例配制而成，其密度一般為1.28～1.30g/cm3。電解液的純度對蓄電池的電氣性能和使用壽命有重要影響，不能用工業(yè)硫酸和普通水配制，否則容易造成BAT自行放電，損壞極板。酸性蓄電池鉛蓄電池的放電蓄電池和負(fù)載接通后，電池開始放電，電子從負(fù)極板流向正極板。酸性蓄電池

→放電

PbO2+2H2SO4+Pb

==PbSO4+2H2O+PbSO4+電能

正極電解液負(fù)極←充電正極電解液負(fù)極鉛酸蓄電池在放電過程中，電解液的濃度降低。在充電過程中，電解液的濃度升高。

酸性蓄電池蓄電池電氣特性電動勢

E=0.84+d(V)內(nèi)電阻

電阻較小，一般為百分之幾到千分之幾歐姆。蓄電池的內(nèi)電阻是衡量電池特性的一個重要參量，它主要包括電解液電阻和電解液與電極間的過渡電阻。

端電壓

充電U=E+IR放電U=E-IR蓄電池的有效容量與工作狀況和使用條件有關(guān)。放電電流大會使電池的有效容量減小。電解液溫度越高，有效容量越大。此外它還與極板構(gòu)造、電解液濃度和總量有關(guān)。PART04酸性蓄電池故障與維護酸性蓄電池故障與維護鉛酸蓄電池極板的表面形成一層粗大的白色硫酸鉛結(jié)晶體，在充電時不易生成二氧化鉛和純鉛，這種現(xiàn)象就叫做鉛酸蓄電池的極板硫化，也稱為不可逆硫酸鹽化。極板硫化是航空鉛酸蓄電池最常見的故障，是降低蓄電池實有容量和造成提前報廢的主要原因之一。極板硫化故障現(xiàn)象正極板是淺褐色，有時極板表面有白色斑點，負(fù)極板為灰白色，用手指摸極板表面時感覺到有粗大的硫酸鉛結(jié)晶。酸性蓄電池故障與維護極板硫化故障原因初充電不足或平時經(jīng)常充電不足，在已全放電或半放電的狀態(tài)下放置時間長，致使極板上的部分硫酸鉛形成再結(jié)晶。在高溫下充放電、過量放電、電解液密度過高，使硫酸鉛深入形成。補充充電不及時、沒有定期過量充電。電解液不純，其中的有害雜質(zhì)沾在極板上，形成結(jié)晶體，妨礙有效物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)而使極板硫化。電解液的液面高度不夠。極板硫化的排除方法一般采用三種方法：過量充電法、反復(fù)充放電法、水療法。酸性蓄電池故障與維護預(yù)防措施做好蓄電池的維護工作，是防止極板硫化的有效措施。按規(guī)定要求，初充電必須充足。經(jīng)過放電(包括使用)后的蓄電池應(yīng)及時充電。環(huán)境溫度高時，應(yīng)防止過量放電，充電時，應(yīng)適當(dāng)減少充電電流，延長充電時間。電解液的純度和密度應(yīng)合乎規(guī)定。定期地進行過量充電和及時排除故障。酸性蓄電池故障與維護鉛酸蓄電池正常工作時，活性物質(zhì)脫落的數(shù)量大大超過正常情況的時候稱為活性物質(zhì)脫落。一般來說，正極板的活性物質(zhì)脫落比負(fù)極多故障現(xiàn)象充電末期電解液混濁發(fā)紅，用密度計測量電解液密度時，從試管內(nèi)可以看到活性物質(zhì)。充電過程中密度、電壓上升緩慢，電解液的顏色、氣味不正常。存放中自放電增大，輸出容量降低。酸性蓄電池故障與維護活性物質(zhì)脫離的故障原因若脫落的物質(zhì)為深褐色的二氧化鉛，則屬于充電原因:充電末期的電流太大，產(chǎn)生劇烈氣泡，極板受到嚴(yán)重的沖刷，致使松軟的活性物質(zhì)脫落。過量充電太頻繁。充電末期雖然電流不大，但過量充電太多，會造成過量的氣泡，同樣使極板受到嚴(yán)重的沖刷，造成活性物質(zhì)脫落。酸性蓄電池故障與維護若脫落物質(zhì)不是活性物質(zhì)，而是硫酸鉛，則原因是:經(jīng)常的過放電或大電流放電，使極板過于膨脹，硫酸鉛被擠壓下來了。充電初期電流過大，化學(xué)反應(yīng)劇烈，使距離柵板遠(yuǎn)的硫酸鉛脫落。若脫落物質(zhì)為塊狀，則屬于制造上的原因，可能是鉛膏質(zhì)量或涂片工藝較差造成的。若脫落物質(zhì)為粒糊狀，則屬于電解液不純、電解液密度高或溫度高，致使極板被腐蝕。若脫落物一層是褐色的，一層是淺藍(lán)色或白色的相互交迭堆積，則說明蓄電池工作不均勻，也說明使用的蒸餾水不純。酸性蓄電池故障與維護排除方法更換電解液，清洗沉淀物。方法是將蓄電池充足電后進行半放電，輕輕搖動蓄電池，把電解液倒出，然后注入30~35℃的蒸餾水，浸泡30min，輕輕搖動倒掉，反復(fù)3~5次，直到倒出的水清潔為止。之后注入和半放電相同密度的電解液，進行過量充電和放電檢查。對活性物質(zhì)脫落嚴(yán)重的蓄電池，上述方法無法排除的，視蓄電池的使用情況，可進行拆裝修理和更換極板。酸性蓄電池故障與維護預(yù)防措施按規(guī)定進行蓄電池的充電，不允許用大電流進行補充充電。嚴(yán)禁頻繁的過量充電。過量充電是提高蓄電池有效物質(zhì)利用率的一種措施，但若太頻繁，不但不能提高活性物質(zhì)利用率，反而把電極上的活性物質(zhì)給沖掉了，降低了蓄電池的容量，所以過量充電必須按照規(guī)定執(zhí)行。蓄電池應(yīng)按規(guī)定進行放電，嚴(yán)禁過量放電和大電流放電。使用符合規(guī)定的電解液。酸性蓄電池故障與維護蓄電池單格短路是指蓄電池內(nèi)正、負(fù)極之間形成了通路，使蓄電池的電能消耗在電池內(nèi)部。故障現(xiàn)象電解液密度比正常電池低，開路電壓低甚至為零。充電時，電解液密度和電池電壓很少上升甚至不變；不冒氣泡或冒氣泡很晚；電解液溫度比正常電池高。放電時，短路電池的容量小，電壓下降很快。酸性蓄電池故障與維護故障原因有效物質(zhì)脫落過多，在蓄電池底槽堆積起來，致使正、負(fù)極板短路。隔板損壞或極板彎曲變形，使正、負(fù)極板相碰而短路。極板間的導(dǎo)電物落入而形成短路。電解液中金屬雜質(zhì)過多，使正、負(fù)極板短路。排除方法在判定蓄電池極板間已發(fā)生短路后，可用橡皮球猛烈沖擊電解液或?qū)㈦姵貎A斜，用力搖晃，如發(fā)現(xiàn)電解液很混濁，則短路是由于有效物質(zhì)沉淀堆積造成，可用更換電解液的方法進行排除。酸性蓄電池故障與維護如果這種方法不能排除時，視電池的使用情況，可將電池拆開，檢查隔板是否損壞或是否有金屬物落入，再根據(jù)情況予以排除。具體方法步驟如下：半放電后，分解蓄電池，取出極板組。清除極板間形成短路的物質(zhì)，并徹底清洗沉淀槽。檢查隔板，發(fā)現(xiàn)有腐爛、裂紋、缺角和炭化痕跡現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)更換隔板。彎曲的極板應(yīng)設(shè)法壓平。裝配完畢，注入半放電相同密度的電解液進行補充充電。補充充電充足后，按規(guī)定進行放電檢查。酸性蓄電池故障與維護蓄電池的自放電過大是與正常自放電相比較而言的。維護較好的蓄電池，一般情況下，在充足電三晝夜內(nèi)，容量的損失平均每天不