电源系 二90130.ppt

§1—3 蓄电池的工作特性
一、蓄电池的静止电动势
在蓄电池内部工作物质的运动处于暂时的平衡状态时,蓄电池的电动势称为静止电动势。静止电动势的大小取决于电解液的密度和温度,在电解液密度为 - g/cm3的范围内,蓄电池的静止电动势可用下面的经验公式计算
EO=+ρ25℃
式中,E。——蓄电池的静止电动势,单位为V;
ρ25℃——25℃时电解液的密度。
如果测量电解液密度时的电解液温度不是标准温度25℃,则需要进行换算,公式为
ρ25℃=ρt+β(t-25)
式中,ρt——实测的电解液密度;
t——测量时电解液温度,单位为℃;
β——密度温度系数,取β= 75。
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。( 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 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,,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, V。 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 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, 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 V。
②电解液密度下降至最小的许可值,。
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