ФГОУ СПО «Омский колледж отраслевых технологийстроительства и транспорта»
Курсовой проект
По дисциплине: «Электроэнергетические системытранспортного электрооборудования»
Тема: «Конструкция, устройство и принцип работыаккумуляторной батареи»
Выполнил: студент гр. 938
Безбородова В.В.
Проверил: преподаватель
Литвинов В.Д.
Омск 2009
Содержание
Введение
1. Основнаячасть
1.1Назначения аккумуляторной батареи
1.2Устройство аккумуляторной батареи
1.2.1Электроды
1.2.2Моноблок (корпус)
1.2.3Крышка
1.2.4Пробки
1.3Принцип работы аккумуляторной батареи
2. Расчётаккумуляторной батареи
Заключения
Списокиспользуемой литературы
Приложение
Введение
На автомобилях применяют стартерные свинцовыеаккумуляторные батареи. Аккумуляторная батарея обеспечивает питаниеэлектростартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии принеработающем генераторе или его недостаточной мощности. Электростартер являетсяосновным потребителем энергии аккумуляторной батареи. Работа в стартерномрежиме определяет тип и конструкцию батареи.
К современным аккумуляторам выдвигают следующиетребования:
· Максимальное рабочее напряжения,которое определяется ЭДС одно аккумулятора и их количеством в последовательномсоединении.
· Не большая общая масса;
· Минимальное внутреннеесопротивление (особенно при понижении температуры);
· Максимальное количество энергииотдаваемой с единицы массы;
· Быстрое восстановления ёмкости впроцессе заряда;
· Малые габаритные размеры имеханическая прочность;
· Малая стоимость при массовомпроизводстве.
Аккумуляторные батареи выпускаются двух исполнениях:
1. Обслуживаемые (ремонтируемые)
2. Необслуживаемые (В этих батареяхприменяются конверт — сепаратор).
1. Основная часть
1.1 Назначения аккумуляторнойбатареи
Аккумуляторная батарея обеспечивает питаниеэлектростартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии принеработающем генераторе или его недостаточной мощности.
1.2 Устройство аккумуляторнойбатареи
/>
1 – решетка; 2 – сепаратор; 3,4- электродысоответственно положительный и отрицательный; 5 – полублок отрицательныхэлектродов; 6 – блок электродов с сепараторами; 7 –корпус моноблока; 8– полюсный вывод; 9 – общая крышка; 10 – пробка; 11 – мостикс борном; 12 – полублок положительных электродов
1.2.1 Электроды
В полностью заряженной свинцовой батарее активнымвеществом положительных электродов является диоксид свинца PbO2(тёмно-коричневого цвета), а отрицательных – губчатый свинец Pb (серого цвета).
Решетки электродов выполняют функцию подвода тока кактивной массе при её заряде токоотвода при её разряде, а также механическогоудержания активной массы.
/>
Одинаковые по конструкции решетки положительных иотрицательных электродов имеют ушки 1, рамку 2 с вертикальнымиребрами и горизонтальными жилками, опорными ножками 3.
В некоторых решетках в случае применения сепараторов –конвертов ножки имеют меньшую высоту или отсутствуют. Профиль ребер и жилокобеспечивает легкое извлечения решетки из литейной формы и хороший контактмежду активной массой и решеткой.
Толщина решеток электродов зависит от режимов иустоновленного срока службы батареи. Для автомобильных батарей толщина решетокравна 1,5 – 2 миллиметра.
Ячейки решеток электродов заполнены пористой активноймассой. Основой пасты электродов ячейки является свинцовый порошок, замешанныйв водном растворе серной кислоты. Для увеличения прочности активной массы впасту добавляют полипропиленовое волокно.
1.2.2 Моноблок (корпус)
Корпус стартерных изготавливают из эбонита илипластмассы. Тяжелые и хрупкие моноблоки из эбонита в настоящее время заменяютмоноблоками из термопласта или тонкостенными моноблоками из морозостойкогосополимера пропилена с этиленом.
1.2.3 Крышка
Крышка отдельных аккумуляторов или всей батареиизготавливаются из однородного с моноблоком материала. В местах стыка отдельныхкрышек со стенками моноблока батареи герметизированы битумной мастикой.
Применения общей крышки на все аккумуляторы батареипозволяет:
- Уменьшить длину межэлементныхсоединений, что понижает внутреннее сопротивления батареи;
- Легче поддерживать чистоту верхнейчасти батареи, чем снижается вероятность её само разряда на крышку;
- Усилить крепления отдельныхаккумуляторов в батарее.
Однако применения общей крышки имеет и недостатки:
- Невозможность измерить напряжениеотдельного аккумулятора и заменить его, если он непригоден
- Невозможность ремонта батареиобщей крышкой .
1.2.4 Пробки
Они изготавливаются из эбонита, полиэтилена,полистирола или фенолита. Пластмассовые пробки имеют меньшую массу и большуюпрочность.
/>
Для того чтобы предотвратить вытекания электролита,между уплотнительным бортиком корпуса 1 и заливной горловиной крышкиустанавливают резиновую шайбу 5.
1.3 Принцип работы аккумуляторнойбатареи
В АКБ электрическая энергия при заряде преобразуется вхимическую, а при разряде в электрическую.
Химическим источником тока называется устройство, вкотором за счет протекания пространственно раздельныхокислительно-восстановительных химических реакций их свободная энергияпреобразуется в электрическую.
По характеру работы эти источники делятся на двегруппы:
-Первичные химические источники тока илигальванические элементы;
-Вторичные источники или электрические аккумуляторы.
Первичные источники допускают только однократноеиспользование, так как вещества, образующиеся при их разряде, не могут бытьпревращены в исходные активные материалы. Полностью разряженный гальваническийэлемент, как правило, к дальнейшей работе непригоден – он является необратимымисточником энергии.
Вторичные химические источники тока являютсяобратимыми источниками энергии – после как угодно глубокого разряда ихработоспособность можно полностью восстановить путем заряда. Для этого черезвторичный источник достаточно пропустить электрический ток в направлении,обратном тому, в котором он протекал при разряде. В процессе зарядаобразовавшиеся при разряде вещества, превратятся в первоначальные активныематериалы. Так происходит многократное превращение свободной энергии всвободную энергию химического источника тока в электрическую энергию (разрядаккумулятора) и обратное превращение электрической энергии в свободную энергиюхимического источника тока (заряд аккумулятора).
2. Расчёт аккумуляторнойбатареи
Исходные данные.№ АКБ Р+25 Р-25 Uв Ео Р+25 1 1,25 1,22 1,7 2,09 2 1,26 1,23 1,6 2,10 3 1,23 1,20 1,4 2,07 4 1,24 1,21 1,5 2,08 5 1,23 1,20 1,4 2,07 6 1,22 1,19 1,5 2,06
Измерили плотность электролитапри температуре +25 С и получили
1 банка =1,25 г/см
2 банка =1,26 г/см
3 банка =1,23 г/см
4 банка =1,24 г/см
5 банка =1,23 г/см
6 банка =1,22 г/см
Определяем разность между принятой плотностью исредней измеренной плотностью:
1,28 – 1,19 = 0,09 г/см
2.3.Так как на каждую 0,01 г/см снижения плотностиэлектролита приходиться 6% разреженности, а в нашем случае плотность электролитаснизилась на 0,09 г/см, то степень разреженности будет составлять:
0,09 * 100% = 9%; 9% * 6% = 54%
ЭДС определяем двумя способами:
Измеряем напряжения вольтметром Uв, и получили:
1 банка = 1,7 В
2 банка = 1,6 В
3 банка = 1,4 В
4 банка = 1,5 В
5 банка = 1,4 В
6 банка = 1,5 В
Определяем по плотности решая уравнения Ео =0,84 +Р+25
1 банка = 0,84 + 1,25= 2,09
2 банка = 0,84 + 1,26 = 2,10
3 банка = 0,84 + 1,23 = 2,07
4 банка = 0,84 + 1,24 = 2,08
5 банка = 0,84 + 1,23 =2,07
6 банка = 0,84 + 1,22 = 2,06
Из расчётов можно сделать вывод, что в аккумулятореимеется сульфитация или частичное замыкания электродов.
Так как при изменении температуры окружающей среды на1 С соответствует снижению плотности электролита на 0,0007 г/см, то мыполучаем:
50 * 0,0007=0,035 ~ 0,3 г/см
Теперь высчитываем температурную погрешность притемпературе -25 С:
1 банка =1,25 – 0,03 = 1,22 г/см
2 банка =1,26 – 0,03 = 1,23 г/см
3 банка =1,23 – 0,03 = 1,20 г/см
4 банка =1,24 – 0,03 = 1,21 г/см
5 банка =1,23 – 0,03 = 1,20 г/см
6 банка =1,22 – 0,03 = 1,19 г/см
Аккумулятор запрещается эксплуатировать, так как егопроцентная разреженность равна 54% при допустимом значении 50% -летом и25%-зимой. Его необходимо поставить на зарядку и выронить плотность электролитав банках.
Заключение
Достоинство современных аккумуляторных батарейзаключается в том что у них Максимальное рабочее напряжения, котороеопределяется ЭДС одно аккумулятора и их количеством в последовательномсоединении, не большая общая масса, минимальное внутреннее сопротивление(особенно при понижении температуры), максимальное количество энергииотдаваемой с единицы массы, быстрое восстановления ёмкости в процессе заряда,малые габаритные размеры и механическая прочность, малая стоимость при массовомпроизводстве.
Список литературы
1. Туревский И.С., Соков В.Б.,Калинин Ю.Н «Электрооборудование автомобилей.»
2. Чижков Ю.П. « Электрооборудованиеавтомобилей». Издательство «Машиностроение» 2003;
3. Акимов С.О., Чижков Ю.П.«Электрооборудование автомобилей». Учебник для вузов. М. ЗАО КЖИ «За рулем»2001.
4. А.Трангер « Электрическое оборудование автомобилей».
5. ТимофеевА. М. « Электрооборудование автомобилей».
Приложение
/>
Аккумуляторные батареи:
а — сячеечными крышками; 6, в, г-с межэлементными перемычками черезперегородки; 1 — опорные призмы моноблока; 2 — моноблок; 3 — полублокотрицательных электродов; 4 — баретка; 5 — пробка; б — межэлементнаяперемычка; 7- крышка; 8 — полюсный вывод; 9 — сепаратор; 10 — борн; 11 — мостик; 12 — полублок положительных электродов; 13 -перегородкимоноблока; 14- индикатор уровня жидкости; 15 — положительныйэлектрод; 16- отрицательный электрод; 17- выступ моноблока; 18 — переносноеустройство