农机-农机系统维护-电子教案Word格式文档下载.docx
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仪表及检测系统:
指示仪表、传感器、信号指示灯、报警器等照明系统:
灯泡、灯具等
辅助电器:
空调、刮水器、、收录机、点烟器、喇叭、闪光器、继电器开关、插接器、线束、电器熔断器等
实车电气设备如下图所示:
3
2、农机电气设备的特点:
直流低压
单线制负极搭铁并联
二、农机电气维修中常用的工具和仪表电流表电压表
欧母表万用表
故障诊断仪手动测试灯喷油测试灯喷油测试仪
维修工具和接头三、农机故障诊断方法
宏观检查法搭铁试火法断路法
替换法试灯法短路法保险法
万用表测试法仪表法
作品或服
务
农机电气设备总体认识与类型识别
教学资
源
《 农机电气设备使用与维护.》教材、本课程PPT、电子教案、大学城空间教学素材、农机电气实训室、教学视频、多媒体课件等。
教学反
思
本项目教学基本达到目标,成功之处在于教室、实训室,空间教学素材、实训室电气实体和教学挂图整合,突出信息化手段和小组活动教学。
附件:
作品或作业考核评分表
评价内容
考核点
配分
扣分标准
得分
教师评价学生小组课堂表现
1.认真上听课
2.操作细致严谨
3.能自主学习
4.团队合作能力强
20
每个考核点扣分标准为5
分
教师随机抽查学生小组对农机电气设备的总体认知
识别农机电气各设备
30
每个考核点为6分
教师评价对各组认知熟悉程度评
价
分组学习
分组整体认识
每个考核点扣分标准为15
小组互评对农机电气设备各机构
的认知
记录各组的认知各机构规范
性
整个考核点扣分标准为20
合计
蓄电池
主讲教师
适应农业机械
使用与维护
12
1掌握蓄电池的结构与原理。
2掌握蓄电池的分类、功用、型号含义。
.
3掌握铅酸铅蓄电池的结构、原理、工作特性;
充电和充电设备
教学重点
1铅酸蓄电池的结构、原理、工作特性
2蓄电池与环境保护
教学难点
1掌握蓄电池的分类、功用、型号含义。
2铅酸铅蓄电池的结构、原理、工作特性
教学方法
综合教学法和项目教学法。
教学组织形式
全班学生分成5人小组
1.导入课题:
蓄电池(嵌入绿色环保思想)
随着21世纪的到来,汽车已经成为我们生活中不可缺少的一部分,各种车辆与日俱增,并已成为人们生产、生活和社会运行不可或缺的基本用具。
根据有关资料显示:
到2000年末,全世界汽车保有量已超过6亿辆。
平均每千人拥有116辆汽车;
全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度递增,预计到2010年将达10亿辆;
目前全世界有10亿多城市人口的健康受到空气污染的威胁!
绿色环保健康的大背景下,当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病,统计表明在占80%以上的道路条件下,一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%,在市区还会跌至25%,更为严重的是排放废气污染环境。
随着世界各国环境保护的措施越来越严格,替代燃油发动机汽车的方案也越来越多,例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。
在国家大力倡导节能减排的大背景下,我们汽车业将必然走环保的发展道路,纯电动车将会成为未来主要的交通工具,而现在限制我们向这条道路发展的阻力就是蓄电池技术成本。
蓄电池技术还达不到低成本,续航能力也有限。
为了我们以后不单单只能修理燃油汽车,我们还要学会如何修理纯电动车,下面我们就先开始我们的蓄电池的学习。
5分钟)2.讲解蓄电池相关知识。
3.分发项目任务书。
4各学习小组按照任务书完成任务。
5.学习小组相互点评。
6.老师点评、总
结该项目学生掌握程度,指出存在的问题与成功之处。
1.1.1蓄电池的分类
铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。
铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。
类
型
优
点
缺
适用车辆
铅酸蓄电池
结构简单;
价格便宜;
内阻小;
电压稳定;
可以短时间供给起动机强
大的起动电流
比容量小;
使用寿命相对较短
一般车辆
镍碱蓄
容量大;
使用寿命长;
活性物质导电
使用时间长、
电池
维护简单;
能承受大电流放电而不易损坏
性差;
价格较高
可靠性高的车辆
蓄电池是一种化学电源,靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。
目
前燃油汽车上
电动车蓄电池
比容量大;
无污染;
充放电性能好;
使用寿命
长
结构复杂;
成本高
电动汽车
使用的蓄电池
主要有两大类:
铅酸蓄电池(以下简称铅蓄电池)和镍碱蓄电池。
同时,由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击,各国正在不断探索和研制电动汽车,其主要的动力源为新型高能蓄电池。
氢燃料电池
汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要原因,为此,人们急需寻找一种代用燃料。
科学家经过几十年的精心研究发现,用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。
大家都知道氢气和氧气燃烧生成水,因此,使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的“绿色燃料”汽车。
燃料电池运行安静,噪声大约只有55dB,相当于人们正常交谈的水平。
这使得燃料电池适合于室内安装,或是在室外对噪声有限制的地方。
燃料电池的发电效率可以达到50%以上,这是由燃料电池的转换性质决定的,直接将化学能转换为电能,不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。
我们相信在不久的未来,燃料电池一定会得到更好的发展,会为节能环
境做出更大的贡献。
特 点
普通铅蓄电池
新蓄电池的极板不带电,使用前需按规定加注电解液并进行初充电,初充电的时间较长,使用中需要
定期维护。
干荷电铅蓄电池
新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态,电池内部无电解液。
在规定的保存期内,如需使用,只需按规定加入电解液,静置20~30min即可使用,使用
中需要定期维护。
湿荷电铅蓄电池
新蓄电池的极板处于已充电状态,蓄电池内部带有少量电解液。
在规定的保存期内,如需使用,只需按规定加入电解液,静置20~30min即可使用,使
用中需要定期维护。
免维护蓄电池
使用中不需维护,可用3~4年不需补加蒸馏水,极桩腐蚀极少,自放电少。
64
1.1.2蓄电池的功用
汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源,这两个电源并联,全车的用电设备均为并联。
1.1.2蓄电池的功用蓄电池的功用:
n1)起动发动机时,蓄电池向起动系和点火系供电。
n2)当发动机低速运转,发电机电压低于蓄电池的充电电压时,由蓄电池向
用电设备供电。
n3)当发动机中、高速运转,发电机电压高于蓄电池的充电电压时,蓄电池
将发电机的剩余电能储存起来。
n4)当发电机过载时,蓄电池协助发电机向用电设备供电。
n5)蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压,保持汽车电器系统电压的稳定,
保护电子元件。
1.2铅蓄电池
1.2.1铅蓄电池的结构
铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成,结构如图所示:
1.极板
极板是蓄电池的核心部分,蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。
极板分为正极板和负极板,均由栅架和活性物质组成。
栅架的作用是固结活性物质。
栅架一般由铅锑合金铸成,具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。
栅架的结构右上图所示。
为了降低蓄电池的内阻,改善蓄电池的起动
性能,有些铅蓄电池采用了放射形栅架,
右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。
正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)呈深棕色;
负极板上的活性物质是海绵状的纯铅(Pb),呈青灰色。
将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板,如右上图所示。
2.隔板
隔板插放在正、负极板之间,以防止正、负极板互相接触造成短路。
隔板应耐酸并具有多孔性,以利于电解液的渗透。
常用的隔板材料有木质、
微孔橡胶和微孔塑料等。
其中,木质隔板耐酸性较差,微孔橡胶隔板性能最好但成本较高,微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低,因此被广泛采用。
3.电解液
电解液在蓄电池的化学反应中,起到离子间导电的作用,并参与蓄电池的化学反应。
电解液由纯硫酸(H2SO4)与蒸馏水按一定比例配制而成,其密度一般为1.24~1.30g/cm3。
电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响,密度大,可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量,但密度过大,则粘度增加,反而降低蓄电池的容量,缩短使用寿命。
下表列出了不同地区和气温下的电解液的密度
气候条件
完全充足电的蓄电池25℃时电解液的密
度(g/cm3)
冬季
夏季
冬季温度低于-40℃
地区
1.30
1.26
冬季温度高于-40℃
1.28
1.25
冬季温度高于-30℃
1.27
1.24
冬季温度高于-20℃
1.23
冬季温度高于0℃地
区
4.壳体
壳体用于盛放电解液和极板组,应该耐酸、耐热、耐震。
壳体上部使用相同材料的电池盖密封,电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔,用于添加电解液和蒸馏水,以及测量电解液密度、温度和液面高度。
加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。
1.2.2铅蓄电池的工作原理
1.铅蓄电池的静止电动势
将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中,正、负极板与电解液相互作用,在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势。
铅蓄电池的静止电动势Ej:
Ej=0.85+ρ25℃ (2-1)式中,Ej-静止电动势,即开路电压(V);
ρ25℃-基准温度(25℃)时,电解液的相对密度(g/cm3)。
注意,实测电解液的相对密度,应转换成25℃时电解液的相对密度,转换关系式为:
ρ25℃=ρt+0.00075(t-25) (2-2)
式中,ρt-实测电解液相对密度(g/cm3);
t-实测电解液温度(℃)。
因为铅蓄电池工作时,电解液密度总是在1.12~1.30g/cm3之间变化,所以每个单格电池的电动势也相应地在1.97~2.15V之间变化。
1.2.2铅蓄电池的工作原理2.铅蓄电池的放电
当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时,在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势,此时若接入负载,在电动势的作用下,电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极,这一过程称为放电,蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。
放电时,正极板上的PbO2和负极板上的Pb,都与电解液中的H2SO4反
应生成硫酸铅(PbSO4),沉附在正、负极板上。
电解液中H2SO4不断减少,密度下降。
理论上,放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止,但由于生成的PbSO4沉附于极板表面,阻碍电解液向活性物质内层渗透,使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应,因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20%~30%。
因此,采用薄型极板,增加极板的多孔性,可以提高活性物质的利用率,增大蓄电池的容量。
1.2.3铅蓄电池的工作原理蓄电池放电终了的特征是:
(1)单格电池电压降到放电终止电压;
(2)电解液密度降到最小许可值。
放电终止电压与放电电流的大小有关。
放电电流越大,允许的放电时间就越短,放电终止电压也越低。
如下表所示。
放电电流(A)
0.05C20
0.1C20
0.25C20
C20
3C20
放电时间
20h
10h
3h
25min
5min
单格电池终止电压
(V)
1.75
1.70
1.65
1.55
1.50
C20——蓄电池的额定容量。
蓄电池放电过程
1.2.3铅蓄电池的工作原理
3.铅蓄电池的充电
充电时,蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连,当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时,在电场的作用下,电流从蓄电池的正极流入,负极流出,这一过程称为充电。
蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。
充电时,正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb,电解液中的H2SO4
增多,密度上升。
当充电接近终了时,PbSO4已基本还原成PbO2和Pb,这时,过剩的充电电流将电解水,使正极板附近产生O2从电解液中逸出,负极板附近产生H2从电解液中逸出,电解液液面高度降低。
因此,铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。
蓄电池充足电的标志是:
(1)电解液中有大量气泡冒出,呈沸腾状态;
(2)电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值,且在2~3h内保持不变。
铅蓄电池的充电过程蓄电池充放电过程结论
n蓄电池在放电时,电解液中的硫酸将逐渐减少,而水将逐渐增多,电解液相对密度下降。
n蓄电池在充电时,电解液中的硫酸将逐渐增多,而水将逐渐减少,电解液相
对密度增加。
n在充放电时,电解液浓度发生变化,是由于正负极板的活性物质化学反应的
结果,但由于正极板上的反应更加剧烈,因此要求正极极处的电解液流动性要好。
n在装配蓄电池时,应将隔板有沟槽的一面对着正极板,以便电解液流通。
n
蓄电池的工作特性
n蓄电池的静止电动势及基本电特性
n蓄电池的内阻
n蓄电池的放电特性
n蓄电池的充电特性
1、蓄电池的静止电动势及基本电特性
n静止电动势ES
n蓄电池处于静止状态时,正负极板之间的电位差(即开路电压)称为静止电
动势。
n开路电压:
理论上,开路状态下的端电压并不等于电池的电动势。
但是,开
路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势,可以用开路电压代替静止电动势。
n一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。
n开路电压(静止电动势)公式
nES=0.85+ρ25°
C(V)
n汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间,因此
ES=1.97~2.15(V)
n蓄电池端电压的测量:
n端电压包括开路电压、放电电压和充电电压,取决于蓄电池的工作状况。
n一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电压为12V。
n一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压为14V。
n启动时测量蓄电池电压为放电电电压约为8-11V。
实际测量时采用放电计模拟启动状态。
2、蓄电池的放电特性
n蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压和电解液相对密
度随时间而变化的规律。
n将完全充足电的蓄电池以20h放电率的电流进行放电,在放电过程中不断地调节外接的电位器,使放电电流保持稳定不变,每隔一定的时间,测量端电压和电解液密度,得到如图所示的放电特性曲线。
放电特性曲线
n
(1)开始放电阶段
n端电压由2.14V迅速下降至2.1V
n极板孔隙内硫酸迅速消耗,电解液密度迅速下降,浓差极化增大,端电压迅
速下降。
n
(2)相对稳定阶段
n端电压由缓慢下降至1.85V
n极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡,孔内外
电解液密度一起缓慢下降,所以端电压缓慢下降。
n(3)迅速下降阶段
n端电压由1.85V迅速下降至1.75V。
n放电接近终了时,电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大,端电压迅速
下降。
3、蓄电池的充电特性
n在恒流充电过程中,蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变化的规律。
n充电电源必须采用直流电源,以一定的电流向一只完全放电的蓄电池进行充
电。
n保持充电电流不变,每隔一定时间测量单格电池的端电压和电解液相对密度。
n可以绘制出蓄电池的充电特性曲线,如图所示。
蓄电池的充电特性
n
(1)充电开始阶段
n端电压迅速上升。
开始充电时,孔隙内迅速生成硫酸,浓差极化增大,端电
压迅速上升。
n
(2)稳定上升阶段
n孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散,当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时,
端电压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升,端电压缓慢上升至2.4V左右。
n(3)充电末期
n电压迅速上升到2.7V左右,且稳定不变,电解液呈沸腾状态。
n活性物质还原反应结束后的充电称为过充电,充电电流用于电解水,应避免
长时间过充电。
蓄电池的充满电的特征
n端电压上升到最大值2.7V,并在2h~3h内不在增加。
n电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm
n蓄电池内产生大量气泡。
1.2.4铅蓄电池的型号
按机械工业部JB2599-85《铅蓄电池产品型号编制方法》标准规定,铅蓄电池的型号分为三部分:
如型号6-QA-60代表额定电压12V、额定容量60A·
h的起动型干荷电铅蓄电池。
1.3蓄电池的容量及其影响因素
1.3.1蓄电池的容量
蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积:
C=If·
tf
1.额定容量
据国标GB5008.1-91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定,将充足电的新蓄电池,在电解液温度为25±
5℃的条件下,以20小时率的放电电流
(即0.05C20安培)连续放电至单格蓄电池平均电压降到1.75V时,输出的电量称为蓄电池的额定容量,用C20表示。
单位为A·
h。
2.储备容量
据国标GB5008.1-91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定,蓄电池在25±
2℃的条件下,以25A恒流放电至单格蓄电池平均电压降到1.75V时的放电时间,称为蓄电池的储备容量,单位为分钟。
储备容量表达了在汽车充电系统失效时,蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒流的能力。
3.起动容量
起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力,是检验蓄电池质量的重要指标之一。
起动容量受温度影响很大,故又分为低温起动容量和常温起动容量两种。
(1)低温起动容量:
电解液在-18℃时,以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。
持续时间应在1.5min以上。
(2)常温起动容量:
电解液在30℃时,以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。
持续时间应在5min以上。
1.3.2影响蓄电池容量的因素1.结构因素
蓄电池极板的表面积越大,极板片数越多,参加反应的活性物质就越多,容量就越大。
另外,极板越薄,活性物质的多孔性越好,则电解液向极板内部的渗透越容易,活性物质利用率就越高,输出容量也就越大。
1.3.2影响蓄电池容量的因素2.使用因素
(1)放电电流
(2)电解液温度(见右图)
(3)电解液密度
适当提高电解液的密度,可加快电解液的渗透速度,提高蓄电池的电动势和容量。
但电解液密度过大,又将导致粘度增加,内阻增大,反而使蓄电池容量降低。
1.3.2影响蓄电池容量的因素
1.4蓄电池的充电
1.4.1充电设备
蓄电池是直流电源,必须用直流电源对其进行充电。
充电时,充电电源的正极接蓄电池的正极,充电电源的负极接蓄电池的负极。
汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机。
充电间多采用硅整流充电机、晶闸管整流充电机和智能充电机等。
1.4 蓄电池的充电
1.4.2充电方法
1.恒压充电
2.恒流充电
3.快速充电
恒压充电是指充电过程中,充电电源电压保持恒定的充电方法。
恒压充电的接线方法(右上图)。
恒压充电特性曲线(右下图)。
在恒压充电初期,充电电流较大,4~5h内即可达到额定容量的90%~95%,适用于补充充电。
由于充电电流不可调节,所以不适用于初充电和去硫化充电。
1.4.2 充电方法
指充电电流保持恒定的充电方法。
广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。
恒流充电的接线方法(右上图),充电特性曲线(右下图)。
恒流充电的适应性强,可任意选择和调整充电电流的大小,有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命,其缺点是充电时间长,要经常调节充电电流。
为缩短充电时间,充电过程通常分为两个阶段。
第一阶段采用较大的充电电流,使蓄电池的容量得到迅速恢复,当蓄电池电量基本充足,单格电池电压达到2.4V,开始电解水产生气泡时,转入第二阶段,将充电电流减小一半,直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在2~3h内不再上升,蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。
3.脉冲快速充电
脉冲快速充电必须用脉冲快速充电机进行,其充电电流波形(右图)。
1.4.3充电种类
1.初充电
指对新的或更换极板后的蓄电池进行的第一次充电。
采用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、
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