03 直升機(jī)電氣系統(tǒng) -航空蓄電池2講解

直升機(jī)電氣系統(tǒng)03航空蓄電池2航空維修工程學(xué)院堿性蓄電池1鎘鎳蓄電池故障與維護(hù)2鋰蓄電池3課程小結(jié)4目錄PART01堿性蓄電池堿性蓄電池常用的堿性蓄電池為鎘鎳蓄電池和鋅銀蓄電池。鋅銀蓄電池具有體積小、重量輕、能夠短時(shí)大電流放電、內(nèi)阻小以及自放電小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有價(jià)格高、壽命短、低溫性能差、維護(hù)要求高等缺點(diǎn)，因此僅在少數(shù)戰(zhàn)斗機(jī)上裝備。鎘鎳蓄電池具有適應(yīng)大電流放電、自放電小、壽命長(zhǎng)、低溫特性好、結(jié)構(gòu)牢固、使用維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是原料來(lái)源少，造價(jià)高。堿性蓄電池鎘鎳蓄電池由20個(gè)單體電池串聯(lián)組成。單體電池的結(jié)構(gòu)于酸性蓄電池相似，主要由三價(jià)鎳的氫氧化物(NiOOH)為活性物質(zhì)的正極板、金屬鎘(Cd)為負(fù)極板、隔膜、釋壓閥等部件組成堿性蓄電池鎳鎘蓄電池的單體電池內(nèi)部有正極板和負(fù)極板，正極材料為氫氧化亞鎳和石墨粉的混合物，負(fù)極材料為海綿網(wǎng)篩狀鎘粉和氧化鎘粉。堿性蓄電池電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，使用密度為1.17~1.19(15℃時(shí))的氫氧化鈉溶液。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，使用密度為1.19~1.21(15℃時(shí))的氫氧化鉀溶液。在-15℃以下時(shí)，使用密度為1.25~1.27(15℃時(shí))的氫氧化鉀溶液。為兼顧低溫性能和荷電保持能力，密封鎳鎘蓄電池采用密度為1.40(15℃時(shí))的氫氧化鉀溶液。堿性蓄電池正負(fù)極板之間有一層隔膜該隔膜由多孔多層的尼龍和玻璃紙構(gòu)成，尼龍主要是為了防止正負(fù)極板接觸造成短路，玻璃紙可以防止正極板化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣流到負(fù)極板與鎘反應(yīng)，如果鎘與氧氣反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，造成熱擊穿。每個(gè)單體電池上安裝有釋壓閥(又稱(chēng)為泄氣閥或排氣閥)。

釋壓閥可使單體電池內(nèi)的氣體排出，又可以防止外界雜質(zhì)進(jìn)入電池內(nèi)部。堿性蓄電池鎘鎳蓄電池充電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸?NiOOH)，負(fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k；鎘鎳電池放電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸瘉嗘嚕?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸k。

→放電2Ni(OH)3+2KOH+Cd==2Ni(OH)2+2KOH+Cd(OH)2+電能正極電解液負(fù)極←充電正極電解液負(fù)極

堿性蓄電池鎘鎳蓄電池在充放電過(guò)程中，電解液中的氫氧化鉀并無(wú)增減，故電解液的密度和液面高度幾乎不變。從電池反應(yīng)來(lái)看，充電過(guò)程中生成水分子，放電過(guò)程中消耗水分子，因此充、放電過(guò)程中電解液濃度變化很小，不能用密度計(jì)檢測(cè)充放電程度。注意勞動(dòng)安全；確保人身安全。PART02鎘鎳蓄電池故障與維護(hù)堿性蓄電池單體蓄電池內(nèi)部短路主要是內(nèi)部正負(fù)極板之間的隔膜損壞，致使正負(fù)極板之間的隔離作用變?nèi)跻鸬?。一般蓄電池過(guò)充電或蓄電池在高溫下工作，都容易造成隔膜失效。過(guò)充電會(huì)導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部溫度升高，溫度上升會(huì)導(dǎo)致蓄電池電壓下降。堿性蓄電池單體電池內(nèi)部短路故障的應(yīng)對(duì)措施單體電池內(nèi)部短路通過(guò)活化或其他方法不能恢復(fù)到可用狀態(tài)，因此是“永久失效”故障，“永久失效”一般沒(méi)有修理價(jià)值，但按照航空鎘鎳蓄電池“能修進(jìn)修”的原則，對(duì)短路的單體電池進(jìn)行更換。精心維護(hù)方能培養(yǎng)優(yōu)良維護(hù)作風(fēng)工作認(rèn)真方能杜絕飛行事故發(fā)生堿性蓄電池檢驗(yàn)單體電池的容量使用要求的方法是：用螺絲刀擰下裝配氣塞，但不要取下，將裝配氣塞斜放在注液口部。用連線(xiàn)將蓄電池接到充電裝置上，充電總電壓約2V~3V。蓄電池以5A恒流充電8h。充電結(jié)束后擱置1h~2h，蓄電池以5A放電到終止電壓1.0Ｖ。重復(fù)第上述步驟，直到單體電池容量達(dá)到使用要求。即：在保證期ｌ年內(nèi)，不少于5h，保證期1~２年內(nèi)，5A放電的時(shí)間不少于4.75ｈ，保證期２~3年內(nèi)不少于4.25ｈ。堿性蓄電池單體蓄電池單元的電壓過(guò)高故障原因隨著使用時(shí)間的增加，電解液可能發(fā)生損耗。在反復(fù)充電的過(guò)中，存在電流電解水的副反應(yīng)，水變成氫氣和氧氣脫離電解液。如果電解液不充足，會(huì)使正負(fù)極板部分外露，接受充電的極板面積減少，單體蓄電池的內(nèi)阻增大。如果充電電流不變，內(nèi)阻增大會(huì)導(dǎo)致電壓升高。這種電壓升高在充電初期可以通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)。單體蓄電池的電壓高會(huì)使蓄電池組電壓偏高，容易導(dǎo)致蓄電池容量虛高。堿性蓄電池應(yīng)對(duì)措施因電解液液面降低引起單體電池充電電壓過(guò)高故障，是“可逆失效”故障，采取補(bǔ)充電解液液面的方法即可排除。補(bǔ)充電解液液面需要注意兩點(diǎn)：為了防止充電過(guò)程中電解液從單體電池的通氣孔溢出，添加電解液應(yīng)分階段進(jìn)行，在充電開(kāi)始階段補(bǔ)充的電解液液面以浸沒(méi)極板為宜，不可過(guò)高，而在充電結(jié)束前30min，再將電解液液面高度調(diào)整到觀(guān)察窗圓弧最高處。二是如果補(bǔ)充電解液液面只添加蒸餾水會(huì)使得電解質(zhì)溶液的濃度降低，內(nèi)阻增加，影響蓄電池的電氣性能，因此補(bǔ)充電解液時(shí)一般不添加蒸餾水，并且還要注意添加的電解液密度。堿性蓄電池蓄電池極性倒置是由于蓄電池可等效為電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的串聯(lián)，假如一個(gè)蓄電池組中某蓄電池單元功能不佳，放電時(shí)會(huì)率先放完電。在放電后期，隨著蓄電池組繼續(xù)放電，這個(gè)單元體可能被反向充電，出現(xiàn)單元體電池反極性，作業(yè)電流在單元體內(nèi)阻上的電壓降大于蓄電池電動(dòng)勢(shì)，單元體上壓降的增加導(dǎo)致整個(gè)蓄電池組的輸出電壓降低，嚴(yán)重影響蓄電池組的性能。堿性蓄電池蓄電池極性倒置應(yīng)對(duì)措施蓄電池反極故障屬于“可逆失效”故障，通過(guò)適當(dāng)充放電循環(huán)即可使蓄電池恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果多個(gè)單元體出現(xiàn)極性倒置故障，蓄電池將不具備修理價(jià)值。堿性蓄電池容量下降的原因電解質(zhì)與空氣中雜質(zhì)混合會(huì)降低OH-離子和K+離子的濃度，使電解液惡化，形成的碳酸鹽等化合物積聚在電解液中，增加了蓄電池內(nèi)阻，導(dǎo)致蓄電池容量下降。使用維護(hù)過(guò)程中，在單體蓄電池及組合箱表面有污物和電解液殘留，有水分蒸發(fā)和冷凝，都會(huì)導(dǎo)致蓄電池局部或整體自行嚴(yán)重放電，使蓄電池容量下降。記憶效應(yīng)現(xiàn)象：鎳鎘蓄電池長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行淺放電循環(huán)后，電池有自動(dòng)保持這一特定性能的傾向，稱(chēng)為“記憶”效應(yīng)，使電池容量下降。堿性蓄電池容量下降的應(yīng)對(duì)措施外部漏電故障排除,通過(guò)蓄電池清潔即可排除故障。對(duì)于蓄電池絕緣降低故障排除，需要對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)部清洗。電解液劣化故障的排除,對(duì)于電解液劣化的故障，解決方法是更換蓄電池的電解液。電瓶的深度放電。堿性蓄電池更換電解液的步驟如下：對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。充電結(jié)束前半小時(shí)，從充電設(shè)備上斷開(kāi)蓄電池組，取下氣塞，翻轉(zhuǎn)蓄電池組，將電解液倒入下方的槽子內(nèi)(為盡可能倒干凈單體蓄電池內(nèi)的電解液，蓄電池組倒置的時(shí)間不得少于15min)。將蓄電池組翻轉(zhuǎn)至正常狀態(tài)，將配制好的電解液注入單體蓄電池內(nèi)，調(diào)整液面至液面最高紅線(xiàn)下５mm左右。PART03鋰蓄電池酸性蓄電池鋰電池通常是指以金屬鋰為陽(yáng)極活性物質(zhì)的一類(lèi)化學(xué)電源的總稱(chēng)。金屬鋰是電位最負(fù)、比能顯最高的金屬材料，以鋰為負(fù)極材料的電池具有工作電壓高、比能量大的優(yōu)點(diǎn)。鋰電池大致可分為兩類(lèi)：鋰金屬電池和鋰離子電池。酸性蓄電池鋰離子電池的特點(diǎn)鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)：比能量高，按質(zhì)量計(jì)算，可達(dá)150~200W·h/kg，即540~720kJ/kg；質(zhì)最輕；維護(hù)工作量?。怀潆姇r(shí)間短；無(wú)記憶效應(yīng)；單體電池電壓高，因電極材料不同而不同，可達(dá)3.3~4.2V；工作溫度范圍寬，可在-20~60°C正常工作。鋰電池的缺點(diǎn)：安全性相對(duì)較差、電解液易燃、成本高等。酸性蓄電池鋰電池組由串聯(lián)電池組、加溫組件、取樣電阻、溫度傳感器及插座等組成，其中串聯(lián)電池組由N個(gè)單體鋰電池通過(guò)跨接板串聯(lián)而成。單體鋰電池由正極、負(fù)極、能傳導(dǎo)鋰離子的電解質(zhì)以及隔膜等組成。酸性蓄電池鋰電池的工作原理充電時(shí)，加在電池兩極的電勢(shì)迫使正極的化合物釋放鋰離子，使其嵌入負(fù)極分子排列且呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放電時(shí)，鋰離子從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出，這一過(guò)程稱(chēng)為脫嵌，析出的鋰離子重新和正極的化合物結(jié)合。在這一過(guò)程中，鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流。鋰離子電池的充放電過(guò)程，其實(shí)就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入或脫嵌。酸性蓄電池鋰離子蓄電池的維護(hù)注意事項(xiàng)鋰離子蓄電池首次裝機(jī)使用，應(yīng)對(duì)照維護(hù)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行起封檢查、初始性能檢查以及裝機(jī)檢查。鋰離子蓄電池使用過(guò)程保溫按使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行。在使用過(guò)程中應(yīng)每3個(gè)月進(jìn)行一次維護(hù)，按照使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)維護(hù)檢查要求進(jìn)行。鋰離子蓄電池組容量檢查，飛機(jī)處于僅在蓄電