蓄電池充放電過程及其放電控制方法課件

蓄電池充放電過程及其充放電控制方法蓄電池的定義化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡(jiǎn)稱為電池電池放電后，能夠用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生——把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能；需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。將這類電池稱為蓄電池(StorageBattery)，也稱二次電池。所謂蓄電池(StorageBattery)即是貯存化學(xué)能量，于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備?，F(xiàn)在一般用的蓄電池為鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的充放電過程一、蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生1.鉛酸蓄電池充電后，正極板是二氧化鉛（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)——?dú)溲趸U（Pb（OH）2），氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb）留在正極板上，故正極板上缺少電子。2.鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板是鉛（Pb），與電解液中的硫酸（H2SO2）發(fā)生反應(yīng)，變成鉛離子（Pb+2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子（2e）?？梢?，在未接通外電路時(shí)（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。

6.化學(xué)反應(yīng)式為：正極活性物質(zhì)

電解液

負(fù)極物質(zhì)

正極生成物

電解液生成物

負(fù)極生成物↓↓

↓

↓

↓↓PbO2+H2SO4+PbSO→PbSO4+2H2O+PbSO4氧化鉛

稀硫酸鉛

硫酸鉛水硫酸鉛鉛酸蓄電池放電過程1.、鉛酸蓄電池放電時(shí)，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流I，同時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。2、負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后，生成的鉛離子（Pb+2）與電解液中的硫酸根離子（SO4-2）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO4）。3、正極板的鉛離子（Pb+4）得到來自負(fù)極的兩個(gè)電子（2e）后，變成二價(jià)鉛離子（Pb+2）與電解液中的硫酸根離子（SO4-2）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO4）。正極板水解出的氧離子（O2）與電解液中的氫離子（H+）反應(yīng)，生成穩(wěn)定物質(zhì)水.4、電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場(chǎng)的作用下分別移向電池的正負(fù)極，在電池內(nèi)部形成電流，整個(gè)回路形成，蓄電池向外持續(xù)放電。5、放電時(shí)H2SO4濃度不斷下降，正負(fù)極上的硫酸鉛（PbSO2）增加，電池內(nèi)阻增大（硫酸鉛不導(dǎo)電），電解液濃度下降，電池電動(dòng)勢(shì)降低。6、化學(xué)反應(yīng)式為：極活性物質(zhì)

電解液負(fù)極活性物質(zhì)

正極生成物

電解液生成物負(fù)極生成物↓

↓

↓↓↓↓PbO2+

H2SO4+

Pb→PbSO4+2H2O+

PbSO4氧化鉛稀硫酸

鉛硫酸鉛水硫酸鉛鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化：A）從上面可以看出，鉛蓄電池放電時(shí),電解液中的硫酸不斷減少,水逐漸增多,溶液比重下降.B）從上面可以看出,鉛酸蓄電池充電時(shí),電解液中的硫酸不斷增多,水逐漸減少,溶液比重上升.C）實(shí)際工作中,可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。蓄電池自動(dòng)充放電控制器的構(gòu)成

蓄電池自動(dòng)充放電控制器的構(gòu)成如圖所示

由三相全控整流橋電路、觸發(fā)板、計(jì)算機(jī)控制板、電流電壓傳感器及濾波電路構(gòu)成。三相全控整流橋電路由觸發(fā)板控制，為蓄電池組提供數(shù)百安培充放電流。觸發(fā)板由計(jì)算機(jī)控制板控制，為三相全控整流橋電路提供整流或逆變觸發(fā)脈沖。用電流分流器和電壓分壓器測(cè)得充放電過程電流和電壓信號(hào)，信號(hào)濾波后，被計(jì)算機(jī)控制板周期采樣。以16位單片計(jì)算機(jī)80C196KB為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制板包括鍵盤、顯示電路、微型打印機(jī)、12位調(diào)節(jié)輸出電路，80C196KB通過內(nèi)嵌A/D開啟通道采樣輸入信號(hào)，完成分段曲線控制。

三相全控整流橋的輸出電流是帶有紋波的直流，電流和電壓傳感器信號(hào)經(jīng)π型濾波器濾波，其輸出信號(hào)作為混合型模糊PID控制器的輸入量，濾波前的信號(hào)由計(jì)算機(jī)采樣用于快速保護(hù)。濾波器的時(shí)間常數(shù)取值為工頻電壓的周期。模糊PID控制器的控制周期取值小于工頻電壓的周期，過大會(huì)造成調(diào)節(jié)失控。過電流和過電壓的抑制與保護(hù)措施是由計(jì)算機(jī)快速封鎖觸發(fā)脈沖完成的。

由于電網(wǎng)的波動(dòng)及周邊負(fù)荷的變化，在交流電的一個(gè)或多個(gè)周波內(nèi)會(huì)使充電電流出現(xiàn)躍變。自動(dòng)充放電控制器的調(diào)節(jié)功能是使充電電流或電壓穩(wěn)定。電池在深放電后充電，開始階段電池的內(nèi)阻較大，隨著充電電壓的升高，內(nèi)阻變得非常小，因此使電網(wǎng)中很