直流系统讲课提纲韩京哲Word文档下载推荐.docx

1、两个电极反应之和就是电池反应：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O这就是“双硫酸盐化”理论。正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵状金属铅，电解液是稀硫酸；放电时正、负电极都变成了硫酸铅，充电时硫酸铅分别变成二氧化铅和铅；硫酸即传导电流，又是反应物，参加电化学反应，放电时，硫酸生成水，电解液浓度不断降低；充电时，水不断生成硫酸，电解液浓度不断升高。2、副反应：在电池充电的过程中还有一个副反应，这就是水的分解，产生氧气、氢气。 2H2O O24H4e（实际：2H2O H3O+OH-/4OH-4e 2H2OO2） 4H+4e 2H2水分解速率与电极电压有直接关系。当电位差达到1.23

2、V时氢和氧就开始析出，但进行得很慢；而当电压较大，超过一定值时，氢和氧的析出将急剧上升。经过理论分析和计算，负极电压超过平衡电压每0.12V，氢析出增加10倍当量电流；正极超过平衡电压每0.070.12V，氧析出增加10倍当量电流（一般的说法在充电70左右时正极氧析出，在充电90左右时负极氢析出。）3、阀控蓄电池的内部氧循环原理O2+4H+4e- 2H2O 总反应（过程：O2+2Pb 2PbO PbO+H+ HSO4- PbSO4H2O PbSO4H+ +2e Pb+ HSO4- ）在氧循环过程中，氧化铅变成硫酸铅时要产生较大的热量。4、基本结构4.1、防酸隔爆式、开口式、消氢式主要由正极板、

3、负极板、隔板、电解液、极柱、防酸栓、电池槽等组成。电池图1，电池图2正、负极板：多孔、粉末。目的是大大提高表面积，约为102103m2/kg，使反应更均匀、稳定，减少电流密度；减少活性物质的脱落和生成枝晶；为硫酸铅的膨胀提供空间等。分涂膏式粉末多孔电极、压成式粉末多孔电极、烧结式粉末多孔电极等。 板柵（正极板和负极板内）：支撑活性物质，充当活性物质的载体，传导电流，使电流均匀分布。因为：一是铅、二氧化铅、硫酸铅的摩尔体积分别为18.27、25.51、48.00cm3/mol，放电和充电时极板要膨胀和收缩。二是硫酸铅是绝缘体，导电性很差；二氧化铅的电阻率也较高0.25cm。蓄电池自装配以后，板柵

4、的腐蚀就开始了，腐蚀总是以一定的速率不停地进行，直至蓄电池最终损坏，因此板柵腐蚀就决定了蓄电池的寿命，所谓蓄电池的设计寿命就是由此推导出来的。4.2、阀控密封式结构：与普通铅酸蓄电池的主要区别：贫液式，隔板超细玻璃纤维，除有电解液外，还有气体通道；正常工作在密封状态，内部压力大时，由安全阀放气；板柵合金的成分有改进，减少了自放电，等等。板柵：板柵合金的成分影响腐蚀速率，因而也就影响着自放电的大小。为此多年来对板柵进行了不断的改进，铅锑、铅钙锡铝、铅锶锡铝，等等。隔板：有2种，一种使用超细玻璃纤维（孔径大部分510微米），电解液占90以上，有将近10的气体通道；紧装配；隔板较薄，有利于降低内阻。

5、另一种是胶体电解液，二氧化硅分散在硫酸中，使电解液均匀，优点是电解液不存在分层现象，有隔板，内阻稍大。电解液：密度一般在1.26V1.281.3V（固定式）安全阀：闭阀压力在110Kpa范围内，开阀压力在10Kpa49Kpa。安全阀上安有滤酸装置，以免排气过程中酸雾排出（订货技术条件）。壳体：水蒸汽和气体通过壳体有微弱的散失。图片二、 蓄电池的几个重要电特性1、蓄电池的平衡电压（开路电势、静态电压）把正、负电极电位叠加，得出两极之间的电压电池的平衡电压酸密度0.84这个参数是蓄电池各种其它参数的基础。2、极化问题过电位：蓄电池在充电和放电过程中，在欧姆内阻之外，有一个额外的电势消耗，这个电势就

6、是过电位。过电位是个变量。在充电后期氧循环加大时，过电位显著提高。过电位的原因是，蓄电池有电流流过时，进行化学反应，在反应物之间要进行电子交换，电极表面与电解液之间有物质传输，这些需要额外的能量。欧姆电位降：相对来说变化较小，但放电后期，蓄电池比重下降、硫酸铅增加，欧姆内阻增加较大。极化值过电位欧姆电位降下图是浮充电情况下的极化：充电时，蓄电池端电压：U=E+正极过电位+负极过电位+IR放电时，蓄电池端电压：U=E正极过电位负极过电位IR3、放电特性此为示意图。实际放电时要注意说明书中放电特性曲线，比照检查。4、充电特性温度对蓄电池的充电接受能力也有影响，温度低时，反应速度低，极化加大，充入电

7、流会减少，因此浮充电和均充电都有温度补偿。5、内阻内阻与极化有关。1、非线性；2、充电内阻与放电内阻不等；3、充放电状态影响内阻大小；4、温度影响内阻。短路电流水平：一般1015倍C10，个别超过1015倍C10的范围，但最大不会超过20倍C10。一般蓄电池容量小的短路电流倍数偏高一些。6、容量放电率影响容量温度影响容量7、寿命循环寿命：深度放电循环寿命减少的原因：时间寿命（设计寿命）：由正极板柵的腐蚀速率决定。8、自放电8.1、负极的自放电氢析出导致的自放电：Pb Pb2+2e- 负极放电2H+2e- H2 氢析出H2SO4 2H+SO42- 硫酸反应Pb+H2SO4 H2+PbSO4 总反

8、应氧还原引起的自放电：见“内部氧循环过程”。在铅变成氧化铅，和氧化铅变成硫酸铅过程中，都会产生自放电。8.2、正极的自放电氧析出导致的自放电：PbO2+H2SO4+2H+2e PbSO42H2O 正极放电H2O 1/2O22H2e 氧析出PbO2H2SO4 1/2 O2PbSO4H2O 总反应板柵腐蚀导致的自放电：Pb+ H2O PbO2H+2e 板柵腐蚀PbO2+ Pb +H2SO4 PbSO4PbOH2O 总反应正极在开路情况下，板柵腐蚀是主要的自放电。蓄电池储存期间，如不定期补充电，板柵腐蚀会导致不可恢复的损坏。8.3、电解液杂质引起的自放电：如：铁离子，当Fe2+接触到正电极被氧化成F

9、e3+ （Fe2+ Fe3+e-）；然后到达负极时被还原成Fe2+，往复运动不断放电。8.4、极板短路：腐蚀使正极板长大，接触到负极汇流排；铅枝晶生长（负极）引起短路。自放电量主要由氢析出决定。温度对自放电的影响也很大。9、比能量三、 运行维护的若干要点及重要参数1、 开路电压：1.1意义：1.2范围：1.3偏差：最大最小电压差值不超过0.02V1.4测量方法：2、 浮充电运行2.1作用：2.2范围：2.3偏差问题：2.4温度补偿：2.5整组电池长期浮充下的结果：3、 充电特性曲线3.1均衡充电3.2补充电4、 放电电压、放电曲线、放电能力4.1放电电压的变化特点：4.2终止电压：4.3冲击放

10、电：在连续10次短时合闸电流放电时，电池组端电压应不低于额定值的91。短时合闸电流幅值应不小于200A，时间不小于500ms、不大于1s。4.4技术条件中的放电能力：3C10放电1 min，6C10放电5s5、 注意温度问题：5.1温度与寿命：5.2温度控制范围：6、 理解寿命的概念：7、 蓄电池的早期损坏及防范7.1正极板柵的加速腐蚀：7.2电解液干枯：7.3极板的硫酸盐化新电池正极板、部分硫化、大部分硫化、完全硫化7.4热失控及防范热失控是阀控蓄电池可能出现的一种情况，因为阀控蓄电池有内部氧循环过程。在内部氧循环过程中，伴随着要产生大量的热，产热和散热不平衡导致蓄电池温度上升，上升的温度使

11、电流又增加，气体析出更快，温度进一步上升。热失控对蓄电池的损坏是很大的，一定要避免，要防止过充电引起的热失控。（热失控一般在均衡充电，环境温度又较高时容易发生，但平时气温较高时也有可能发生轻微的热失控，实际就是析气量比平时有明显的增加。当蓄电池温度较高，充入电流非放电原因而比平时增大时，此时就可能是一种轻微的热失控。如蓄电池均充电，在进入恒压状态后，充电电流应下降较快，如电流衰减的较慢或维持在较高数值不变，并且蓄电池温度也较高时，可能就发生了热失控，要马上停止充电。蓄电池散热能力较差，外壳40，内部温度可能已很高了）。8、 定期外观检查8.1外壳检查：8.2极柱连接：蓄电池连接条的总压降在3I

12、10为时不超过8mv。8.3安全阀：9、 通风：避免氢气浓度达到4（体积浓度）10、 蓄电池的储存11、 新电池的管理、后期管理第二部分 充电设备一、 相控充电机1、 电力电子器件：2、 晶闸管的基本结构和等效电路：晶闸管的伏安特性:3、 基本原理3.1简单电路举例单相半波电路控制角：从晶闸管开始承受正向电压到触发导通的电角度。导通角：晶闸管在1个周期内导通的电角度，控制角加导通角等于180。移相控制：通过改变控制角的大小，调节输出电压叫移相控制。3.2、感性负载及续流二极管3.3、三相桥式全控整流电路不同控制角与对应的直流电压：4、 相控充电机实例图1 链接.图2链接5、 主要部件及功能5.

13、1、隔离变压器：5.2、晶闸管的选择及保护：5.3、晶闸管的触发电路：5.4、滤波电路：5.5、实物照片: 相控充电机系列1晶闸管1、晶闸管2相控充电机系列2：二、 高频开关电源1、 功率场效应管（MOSFET）及绝缘柵双极型晶体管（IGBT）2、 高频开关电源基本原理开关管的脉宽调制：控制系统结构图：3、 高频化的诸多优点3.1、高频变压器体积减小的原因：3.2、其它元器件的节省：3.3、参数改善：3.4、模块化、集成化：3.5、多模块并联与可靠性的提高：4、 软开关技术（零电流与零电压）软开关的方法：5、 模块的均流：6、 功率因数校正技术：7、 防雷、防过电压：防雷保护、浪涌抑制8、 主要结构三、 运行中注意的一些问题第三部分 直流系统配置、接线一、 北京电力公司的直流系统配置原则二、 空开与熔断器三、 绝缘监察与接地选线四、 降压硅链五、 直流接地查找六、 运行中注意的一些问题参考文献：1、德D.Berndt 免维护蓄电池（第2版） 北京：中国科学技术出版社 20012、朱松然 铅蓄电池技术（第2版） 北京：机械工业出版社 20023、杨旭 裴云庆 王兆安 开关电源技术 北京：机械工业出版社 20044、张乃国 电源技术 北京：中国电力出版社 1998谢谢！有不对之处，请批评指正。