简答题2. 铅蓄电池有哪几种类型?
(1)按防护方式分,铅蓄电池可分为开口式铅酸蓄电池、防酸隔爆式铅酸蓄电池和密闭式阀控蓄电池。
(2)按维护方式分,铅蓄电池可分为普通维护蓄电池和免维护蓄电池。开口式铅酸蓄电池和防酸隔爆式铅酸蓄电池都属于普通维护蓄电池;密闭式蓄电池有阀控式免维护蓄电池。
(3)按使用方式分,可分为固定用蓄电池、启动(汽车)用蓄电池、电动车用蓄电池和其他专用蓄电池。
3. 启动用蓄电池和固定用蓄电池有什么主要区别?
启动用蓄电池用于柴油机、汽车和其他内燃机等的启动。通常为6V或12V的蓄电池组。它只在这些设备启动时才有电量输出。固定用蓄电池一般都作电源使用,在发电厂、变电站,电气设备的控制电源绝大部分使用的是固定用铅酸蓄电池。
4. 启动用蓄电池有什么特点?
与普通蓄电池相比,启动用蓄电池的特点是:
(1)需要经常在大电流下放电。
(2)工作环境较差。
(3)与其他种类电池相比,其使用寿命较短。
5. 碱性蓄电池是怎样构成的?有哪些特点?
碱性蓄电池是以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)为电解液的蓄电池,主要有铁—镍、镉—镍、锌—银、锌—镍蓄电池等。它具有放电电压平稳、工作性能好、比能量大(指电池单位质量或单位体积所放出的能量)、机械强度高的特点,如镉—镍蓄电池、铁—镍蓄电池的循环寿命(使用寿命)可达1000次左右。碱性蓄电池也有开口式、密闭式、全密闭式三种。
6. 碱性蓄电池的型号是怎样构成的?
碱性蓄电池的型号由系列代号、形状代号、放电率代号、额定容量四个部分组成。
(1)系列代号。系列代号以两极板主要材料的汉语拼音第一个大写字母表示,负极材料代号在左,正极材料代号在右,见表10-1。
表10-1 碱性蓄电池型号表示中的系列代号
|
负正极材料 |
镉镍 |
铁镍 |
锌银 |
锌镍 |
镍银 |
氢镍 |
氢银 |
锌锰 |
代号 |
GN |
TN |
XY |
XN |
GY |
QN |
QY |
XM |
(2)形状代号。开口式蓄电池不表示。密封式蓄电池的形状代号为:Y表示圆柱形;B表示扁形;F表示方形。
全密封式蓄电池在形状代号下角加脚注,如Y
1、B
1、F
1。
(3)放电倍率代号。放电倍率代号见表10-2。
表10-2 放电倍率代号
|
放电倍率 |
低倍率 |
中倍率 |
高倍率 |
超倍率 |
代号 |
D |
Z |
G |
C |
倍率范围 |
低于0.5倍率 |
0.5~3.5倍率 |
3.5~7倍率 |
高于7倍率 |
在型号中,低倍率蓄电池放电倍率代号不标注。
7. 举例说明碱性蓄电池的型号是怎样表示的?
(1)GNYG3型蓄电池。表示碱性蓄电池,负极材料为镉,正极材料为镍,密封式圆柱形,高放电倍率,容量为3A·h。
(2)GNY40m蓄电池。表示碱性蓄电池,负极材料为镉,正极材料为镍,密封式圆柱形,低放电倍率,容量为40mA·h。
(3)XY20蓄电池。表示碱性蓄电池,负极材料为锌,正极材料为银,方形开口式,低放电倍率,容量为20A·h。
(4)GNF110蓄电池。表示碱性蓄电池,负极材料为镉,正极材料为镍,全密封式方形,低放电倍率,容量为10A·h。
8. 举例说明铅蓄电池的型号是怎样表示的?
(1)型号3-Q-120:3表示由3个单个电压为2V的蓄电池串联组成,额定电压为6V;Q表示汽车启动用蓄电池;120表示蓄电池的额定容量为120A·h。
(2)型号6-DAW-60:6表示由6个2V单电池组成,额定电压为12V;D表示电动车用,A表示干荷型,W表示免维护型;60表示额定容量为60A·h。
(3)型号GF-800:G表示为固定用蓄电池;F表示防酸式(GF表示固定型防酸式)铅酸蓄电池;800表示容量为800A·h;额定电压为2V未表示,因为固定型铅酸蓄电池的单个电池的电压都是2V。
9. 铅蓄电池是怎样工作的?
铅酸蓄电池的极板上有铅物质,电解液由硫酸和蒸馏水配制,放在硫酸电解液中的正、负极板发生化学反应,因而在正、负两个极板之间将出现电位差。如果在正、负电极上接上负载,电路中就有电流流过,此过程称为放电过程,是把化学能转变为电能的过程。如果把放电后的蓄电池正、负极上接上直流电源,电路中直流电源就向蓄电池供电,使蓄电池产生化学反应,达到恢复正负极板之间电位差回复的目的,此过程称为充电过程。
10. 单个蓄电池的电压是多少?
变电站及工矿企业固定安装的蓄电池组单个蓄电池的电压为2V。启动用6、12V蓄电池也是由几个电压为2V的单个蓄电池串联组成的。蓄电池的实际端电压则随充放电有所变化。
11. 蓄电池的容量是如何表示的?
蓄电池的容量表示其输出电量的能力,单位为安培·小时(A·h)。蓄电池额定容量是指电解液温度为30℃±2℃时,在允许放电范围内,以一定值的电流连续放电10h,单个电池的电压降到1.7V时所输出的电量。以Q表示容量(单位为A·h),I表示放电电流值,t表示放电时间,则
Q=It
例如:某蓄电池的额定电容量为200A·h,则它在电解液平均温度为30℃时,能以20A的电流供电,连续供电10h。
12. 对蓄电池电解液的用水有什么要求?为什么?
普通铅蓄电池配制电解液用的水必须用蒸馏水或纯水。在实际工作中常用电阻率来表示水的纯度,铅蓄电池用水的电阻率要求>100kΩ·cm,即体积为1cm3的水的电阻值应大于100kΩ。如果使用含有杂质的电解液,不但会引起自放电,而且会引起极板腐蚀,使电池的放电容量下降,并缩短其使用寿命。
13. 怎样根据不同形式的蓄电池考虑电解液的浓度?
一般铅蓄电池电解液通常用15℃时的密度来表示。不同用途的蓄电池电解液的密度不一定完全相同,可按以下考虑:
(1)防酸隔爆式铅蓄电池由于体积和质量无严格限制,可以容纳较多的电解液,从而在放电时密度变化较小,因此可以采用较稀而且电阻率最低的电解液。
(2)发电机组和汽车等启动用蓄电池的体积和质量都有限制,必须采用较浓的电解液,以防止放电结束时电解液密度过低使低温时电解液发生凝固。
(3)阀控式密封铅蓄电池由于采用贫液式结构,必须采用较高浓度的电解液。
不同用途的铅蓄电池所用电解液的密度(充足电后应达到的密度)范围见表10-3。
表10-3 铅蓄电池电解液密度
|
铅蓄电池用途 |
电解液密度 (15℃)(kg/L) |
固定用 |
防酸隔爆式 |
1.200~1.220 |
阀控密封式 |
1.290~1.300 |
启动用(寒带) |
1.280~1.300 |
启动用(热带) |
1.220~1.240 |
蓄电池车用 |
1.230~1.280 |
航空用 |
1.275~1.285 |
携带用 |
1.235~1.245 |
14. 怎样配制使用电解液?
(1)配制硫酸电解液时禁止将纯水注入浓硫酸中,否则会造成酸液飞溅。
(2)倒入硫酸的速度不宜太快,否则会因局部温升过快导致酸液沸腾溅射。
(3)配制时不要迎风站立,应戴上防护眼镜、耐酸橡皮手套和围裙,以免硫酸溅入眼睛、皮肤和衣服上。若皮肤溅上酸液,可先用5%的苏打水冲洗,然后用自来水清洗。
(4)电解液密度应以15℃时的值为准,否则应进行换算。
(5)电解液的灌注时间不宜太长,应在尽可能短的时间内完成灌注工作,最长不得超过2h。
(6)刚配好的电解液温度可达80℃左右,必须让其冷却到35℃以下才能灌入电池内。
(7)灌好电解液以后,应静置浸泡5~8h。
15. 启动用蓄电池的运行方式有何特点?
安装在发动机上的启动用铅蓄电池,在启动放电时,放电电流可达200~600A,有的柴油机启动电流可达1000A以上,且有的持续时间长达数分钟。当发动机启动后,便立即与直流发电机相接,转入恒压浮充。6V的铅蓄电池用7.1~7.2V的电压浮充,12V的铅蓄电池用14.2~14.4V的电压浮充,单只电池的电压为2.37~2.4V。
启动用铅蓄电池的运行方式类似于固定用铅蓄电池的半浮充运行方式。由于电池启动时放出的容量必须在短时间内予以恢复,同时还要补偿自放电损失的容量,所以放出电压比较高,这也是启动用铅蓄电池寿命较短的原因之一。
16. 蓄电池在充放电过程中端电压是如何变化的?运行中的端电压是多少?
蓄电池在充电和放电过程中端电压是不断变化的。铅蓄电池每个电池放电时最低允许电压为1.8V,充电时最高达到2.7V,运行中的电压为2.15V;镉镍电池放电终止电压为1.2V,充电后达1.7V,运行中的电压为1.35V。
17. 蓄电池放电时电压降到什么程度时不应再继续放电?
蓄电池随着放电过程的进行,电压将缓慢下降。当电压降到1.7V时,不应再继续放电,否则电压将急剧下降,影响蓄电池的使用寿命。
18. 蓄电池的实际容量是如何变化的?
在实际使用中,蓄电池的容量不是一个定值。影响放电容量的因素很多,除了蓄电池的结构、极板的数量和面积、隔板的材料等因素外,还与放电电流、充电电流、电解液的浓度和温度等因素有关。如放电电流过大,化学反应只在极板的表面进行而不能深入内部,电压便迅速下降,使容量减少。当温度降低时,会导致电解液的黏度和电阻增加,使蓄电池的容量减少,这就是在冬季蓄电池容量不足的重要原因。因此,在冬季和较严寒地区对蓄电池必须采取保温措施,否则难以启动柴油机。
19. 多个蓄电池串联使用应特别注意什么问题?
除6、12V等专用蓄电池外,一般情况下蓄电池都是串联使用的。例如发电厂变电站的控制系统多为220、110、48、24V等直流电源,必须将多个电压为2V的单体蓄电池串联。由于串联的数量多,就容易出现个别电池电压极低甚至电压为零的情况。特别是在电压高的系统,由于串联的数量多,个别电池不良有时不易发现,但其不良影响是很严重的。所以多个蓄电池串联使用应经常测量单体蓄电池的电压,以保证每个蓄电池都处于良好状态。
20. 蓄电池的初充电有何重要意义?
初充电是对新的普通铅蓄电池进行的活化充电。其目的是使极板上的活性物质全部转化成海绵状铅和二氧化铅,让蓄电池的放电容量能达到额定容量。
初充电对蓄电池放电容量和使用寿命有着直接的影响,如果初充电不彻底,会使极板上部分活性物质不能还原,造成电池永久性的充电不足,所以必须严格按照蓄电池使用说明书进行初充电。
21. 怎样进行蓄电池的初充电?
初充电采用两阶段恒流充电法,若无厂家说明书,一般可按下述步骤进行:
(1)第一阶段:用10h率充电约25h,到单体电池的端电压升高到2.7V左右,极板上析出大量气体,电解液密度不再上升且在1.210kg/L附近时停止。
(2)第二阶段:用20h率充电约20h,此时各单体电池电压升高到2.7V左右,电池两极激烈冒气,电解液密度不再上升。若连续测得上述三个标志保持3h不变,意味着初充电过程结束。两个阶段充电时间共需约45h,充入电量约为额定容量的3.5倍。
22. 什么情况下的充电为正常充电?
正常充电的目的是及时恢复铅蓄电池的容量,以免电池因长时间处于放电状态而损坏。蓄电池活化启用后,在以下情形下进行的充电称为正常充电:
(1)蓄电池在放电之后的充电称为正常充电。铅蓄电池必须在放电后24h内进行正常充电。
(2)部分放电或小电流间隙式放电,虽然放电容量未达到额定容量的一半,但放电后搁置时间超过1周时应进行充电。
(3)1个月内蓄电池未放电时进行的充电。
23. 怎样进行正常充电?
正常充电可以采用两阶段恒流充电法、先恒流后恒压充电法(或限流恒压充电法)以及快速充电法等。采用两阶段恒流充电法时,第一阶段用10h率电流充电,直到单格电池电压达2.4V,这一阶段一般延续5~6h。第二阶段用20h率电流充电,直到充电终了,这一阶段一般延续8~10h左右。
24. 蓄电池充电终了有哪些标志现象?
蓄电池充电终了标志现象有:
(1)正负极板剧烈冒泡。
(2)电解液密度达到规定值:固定型蓄电池上升至1.20~1.22kg/L,移动型蓄电池上升至1.280~1.300kg/L,且不再上升。
(3)蓄电池的单格电压达到2.7~2.8V,不再上升。
(4)涂膏式极板的正极板变为棕红色,负极板变为深灰色。
25. 什么是蓄电池的均衡充电?均衡充电间隔时间为多长?
均衡充电是在铅蓄电池的电压和密度出现不均衡,或者全组电池的电压和密度均偏低时的充电。铅蓄电池在浮充过程中会出现容量和电压不均衡的现象,若不消除这种不均衡,就会使这种不均衡更严重,并形成有的电池电压严重偏低的情况,所以应定期对电池组进行均衡充电。均衡充电的目的就是防止电池发生硫化和消除电池已经出现的轻微硫化。
浮充运行的铅蓄电池,按规定应每3个月进行一次均衡充电。实际上,如果电池的电压和密度未出现不均衡现象,则没必要进行均衡充电。
26. 怎样进行均衡充电?
均衡充电有以下几种方法:
(1)过量充电法。过量充电的含义就是在正常充电后继续用小电流进行一段时间的充电。分为以下两种方法:
1)在正常充电完成后,继续用20h率进行一段时间的充电,直至电压和密度达到最大值,且连续3h无变化(每0.5h测一次)时为止。
2)在正常充电之后一停充1h,20h率电流充电至激烈冒气一停充0.5h,20h率充电1h→……→停充0.5h,20h率充电1h。如此循环数次,直到电压和密度均无变化,且一接上充电电源后,电池立即产生激烈的气泡为止。
(2)恒流和浮充交替法。这种方法适合于浮充运行方式的铅蓄电池组。具体方法为:先用10h率电流充电,当单体电池电压达2.30~2.35V/只时,改为浮充运行1h,然后再用10h率充电1h,再转入浮充1h。如此反复进行多次,直到电压和密度均正常,且恒流充电10min内,极板即产生剧烈气泡为止。
27. 什么是充电一放电运行方式?怎样应用?
充电一放电运行方式,就是用充好电的蓄电池组供给直流负荷用电,除充电期间外,充电装置是断开的。蓄电池组以充电一放电方式运行的主要缺点是必须频繁地进行充电,当放电约达其容量的60%~70%时,即需再进行充电。通常隔1~2昼夜充电一次。充电一放电运行的蓄电池老化较快,使用寿命短。
28. 什么是浮充电运行方式?怎样应用?
浮充电运行方式就是充电装置经常与充好电的蓄电池组并联工作。充电装置既作直接充电用,也作浮充电用。平时由充电装置供给直流母线上的经常负荷用电,同时以不大的电流向蓄电池组浮充电,以补偿蓄电池由于自放电所消耗的能量,使蓄电池经常处于满充电状态。在浮充电运行方式下,蓄电池的作用主要是担负短时间的冲击负荷(如断路器的合闸电流),此时虽然浮充电整流器与蓄电池组并列运行,但由于蓄电池自身的内电阻很小,在很大的冲击电流情况下,硅整流器电压下降得快,绝大部分电流由蓄电池组供给。此外,当交流系统发生事故,充电整流装置断开失电的情况下,蓄电池组将转入放电状态运行,承担全部直流负荷,直到交流电压恢复,用充电装置给蓄电池组充好电后,再将蓄电池组转入正常的浮充电状态。
29. 浮充电运行方式有什么优点?
(1)蓄电池组按浮充电方式运行,充电频率大为减小,除由于交流系统或充电装置发生事故,蓄电池组转入放电状态运行后需要进行临时充电外,正常情况下,直接充电的时间间隔比较长,例如对镉镍电池装置规定1~2年才进行一次核对性放电和放电后充电。
(2)采用浮充电运行方式,不仅可以减少运行维护的工作量,而且可提高直流系统的工作可靠性,因为蓄电池组是经常处于满充电状态。由于蓄电池不需要频繁地进行充电,使用寿命也大为延长。因此发电厂变电所的蓄电池组一般都采用浮充电运行方式。