电源二.ppt

§1—3 蓄电池的工作特性;二、蓄电池的内阻 蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力。在相同条件下，内阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。蓄电池内阻包括极板、隔板、电解液、铅连接条和极极等的电阻。 极板电阻在完全充电状态下是很小的，但随着蓄电池放电程度的增加，覆盖在极板表面的PbSO4增多，极板电阻会随之增大。 隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的电阻较小。 电解液的电阻与电解液的温度和密度有关。温度降低时会因电解液的粘度增大，渗透能力下降而引起电阻增加。而电解液的密度过高或过低时，均会导致电阻增大。密度过高时，由于粘度增加，致使渗透能力下降，引起电阻增加；密度过低时，又会引起电解液中的H+和SO42－离子数下降，致使扩散能力下降，引起电阻增加。当密度为1.208g／cm3（ 25 T）时，电阻值相对较小。 ; 总之，铅蓄电池的内阻是很小的，如美国标准SAEJ546明确规定，12 V蓄电池在标准负荷时的内阻为0.014 Ω。因此，铅蓄电池可以获得较大的输出电流，以适应起动需要。;三、放电特性 1、蓄电池的放电特性： 指恒流放电时，蓄电池端电压Uf；、电动势E和电解液密度ρ25℃随放电时间变化的规律。完全充足电的蓄电池以20 h放电率恒流放电的特性曲线见图。 ; 放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压Uf低于其电动势E，即 Uf＝ E一IfR0 式中，If——放电电流，长时间恒温小电流放电。 放电开始时，蓄电池端电压Uf从2.1V迅速下降，这是由于放电之初极板孔隙内的H2SO4迅速消耗，密度迅速下降的缘故。随着极板孔隙外的电解液向极板孔隙内渗透速度加快，当其渗透速度与化学反应速度达到相对平衡时，极板孔隙内的电解液密度的变化速率趋于一致，端电压将随整个容器内的电解液密度降低而缓慢下降到1.85 V。随后端电压又迅速降低到1.75 V，此时应立即停止放电，并称此电压值为单格电池的终止电压。若继续放电，端电压会急剧下降，这是因为放电终了时，化学反应深入到极板的内层，并且放电过程中生成的PbSO4较原来的活性物质的体积大且积聚在孔隙内，使孔隙变小，电解液渗透困难，由此造成极板孔隙内电解液密度迅速下降，端电压随之急剧下降。继续放电则为过放电。过度放电对蓄电池板为有害，极板孔隙中生成粗结晶硫酸铅，充电时不易还原，即造成极板硫化，严重影响蓄电池的寿命，并导致蓄电池的容量下降。; 放电停止后，由于电解液渗透的结果，使孔隙内外的电解液密度趋于一致，蓄电池单格电池电动势会回升至 1．95 V。 由于恒流放电，放单位时间内所消耗的H2SO4的数量保持一致，因此，电解液的密度ρ25℃呈线性变化。一般来说，电解液密度每下降0．04 g／cm3，蓄电池放电量大约为额定容量的 25％。 2、蓄电池放电终了的特征： ①单格电池电压下降至放电终止电压，以 20 h放电率放电，单格电池电压降至 1．75 V。 ②电解液密度下降至最小的许可值，大约为1.11g／cm3。 此外，放电所允许的终止电压与放电电流的大小有关，放电电流越大，放电的时间越短，允许的放电终止电压也越低。 ;3、判断放电是否放完： ①Uf下降到终止电压。 ②?下降到最小允许值（1?11）;二、充电特性 1、蓄电池的充电特性： 指以恒电流充电时，蓄电池充电电压队、电动势E及电解液密度ρ25℃等随充电时间变化的规律。蓄电池以20 h充电率恒电流充电时的特性曲线见图。 ;由于充电电源必须克服蓄电池内阻尼的电压降，因此，充电电压Uc 要高于蓄电池的电动势E， 即： Uc＝ E＋ Ic R0 式中，Ic——充电电流，以恒定电流进行充电。 充电开始时，蓄电池电压迅速上升，这是因为在极板孔隙内发生化学反应所致，生成的H2SO4使得极板孔隙内的电解液的密度迅速上升。故端电压随之迅速上升。随着极板孔隙内的电解液向外扩散的速度加快，当孔隙内H2SO4生成速度与扩散速度相对平衡时，蓄电池的端电压不再迅速上升，而随整个容器内电解液密度缓慢上升而逐步提高。 ; 当蓄电池单格电池电压达到2．3－2．4 V时，极板上 PbSO4已基本被还原成活性物质，这时充电接近终了。继续通电，电解液中的水开始分解，产生氢气和氧气，并以气泡的形式释放出来，电解液呈“沸腾”状态。由于氢气生成的速度较水解速度慢，故在负极板处积聚了较多的氢离子H+，使极板相对电解液产生了附加电位（约0．33 V），导致单格电池的充电电压高达27 V左右。 从理论上讲，当单格电池电压升至2．7V时，应终止充电，否则将造成过充电。过充电将产生若干气体并在极板孔隙内造成压力，会加速极板物质脱落，所以应避免长时