第一節 鉛酸蓄電池的構造和工作原理
蓄電池是一種化學電源。它是將電能轉化為化學能積蓄起來(稱充電過程),使用時將積蓄的部分化學能又轉化為電能(稱放電過程)的一種裝置。由於蓄電池具有電壓穩定、使用方便、安全可靠、經濟實用等優點,漁船上一般用作應急電源,小型漁船也可作啟動柴油機和照明電源使用。蓄電池有酸性和堿性兩種,漁船上應用的以酸性蓄電池為主。
一、酸性蓄電池的組成
酸性蓄電池由電池殼、極板、隔板和電解液等組成。
電池殼由耐酸的硬橡膠材料組成,極板有正極板和負極板兩種。正極板為二氧化鉛(PbO2),負極板為純鉛(Pb)。兩者交替排列在柵格架上,然後把相同的極板連接起來成正極板組和負極板組。一般每一片正極板夾在兩片負極板之間,所以負極板總是比正極板多一片。隔板是采用多孔性的絕緣材料,分別使正、負極板相互隔離,防止極板間短路。采用多孔性隔板的作用是使電解液在極板間自由擴散,充分發揮極板的化學反應。電解液對酸性蓄電池而言是稀硫酸溶液。當組成一個蓄電池後,一般在其電池殼上在正極板組的一端塗以紅色標記或刻有“+”、“P”的符號,而負極板組則塗以綠色標記或刻有“-”、“N”符號,以便識別。
二、蓄電池的工作原理
蓄電池的工作原理也就是它的充放電的原理。蓄電池的充放過程也就是它的化學反應過程,其化學反應方程式為:
當蓄電池的正負極板間接上負載時,正負極板上的活性物質與硫酸起化學反應,逐漸轉化為硫酸鉛(H2SO4),使電解液中的硫酸成分減少而形成水分,電解液的比重逐漸降低。此時,兩極板上的活性物質都變成硫酸鉛,蓄電池的電壓隨之下降。當電壓下降到一定值時,不能再進行放電,否則蓄電池將成為不可逆的狀態。所以放電到一定狀態後,應進行充電。充電就是把蓄電池接到直流電源上,在直流電源的作用下,使極板上的活性物質逐漸恢複原狀,在活性物質還原的過程中,使電解液中的硫酸成分逐漸上升,蓄電池的端電壓上升。由於充電過程是化學反應的還原過程,所以會在兩組極板間產生大量的氧氣和氫氣,出現冒泡現象。
三、蓄電池的充放電
(一)蓄電池的放電過程
蓄電池放電時,電流從正極板流出,經過負載,從負極板流入,電解液中的硫酸與兩極板上的活性物質發生化學反應,使正極板上的二氧化鉛及負極板上的純鉛逐漸變成硫酸鉛,電解液中的硫酸成分減少,比重降低。這個過程是蓄電池化學能轉變為電能的過程。蓄電池放電完畢通常從下麵三個方麵予以判斷:
1.單格電池電壓下降到1.25伏左右。
2.電解液的比重下降到1.17左右。
3.適當的照明負載出現燈泡“發紅”現象。
(二)蓄電池的充電過程
要使蓄電池能繼續供電,必須用直流發電機對蓄電池進行充電。蓄電池充電時,直流發電機或充電器是充電的電源,而蓄電池是負載,充電電流自發電機正極流出,經蓄電池正極、電解液、蓄電池負極流回到發電機負極。由於充電電流的作用,使正,負極板上的硫酸鉛放出硫酸分別還原成二氧化鉛和海綿狀的純鉛,電解液中硫酸成分增加,電解液比重上升,這是蓄電池吸收電能轉變為化學能的過程。蓄電池充電是否充足通常從下麵三個方麵予以判斷:
1.單格電壓達到2.7伏左右。
2.電解液比重上升到1.28~1.30左右。
3.正、負極板附近有急劇的冒氣泡現象。
應當指出,不管蓄電池處於充足電狀態還是放電完畢的狀態,其單格電壓始終保持在2伏左右,前麵提到的蓄電池的單格電壓,是在充、放電過程中的臨時變化,當不充、放電時,單電池電壓很快就穩定在2伏左右。所以,在用電壓表判斷蓄電池的充、放電狀態時要特別謹慎。
(三)蓄電池的容量
蓄電池的容量指蓄電池能夠輸出電能的能力。蓄電池容量的大小是在規定的條件下,放電電流I與放電時間t的乘積,用Q表示,它的單位是A·h(安培·小時)。蓄電池的容量並非恒定不變,它與蓄電池的放電電流、電解液的比重、電解液的溫度及具體使用情況有關。為了能有效地和長期地使用,除按有關規定執行外,還需要維護和保養好蓄電池。
第二節 蓄電池的使用、維護和保養
蓄電池是一種靜態的電氣設備,它的損壞除使用不當外,主要取決於平時對它的維護和保養條件。
一、蓄電池的充電形式
蓄電池充電的形式有三種:
(1)正常充電;(2)初次充電;(3)過充電。
正常充電是指對已經放電達到需充電標準的電池、部分放電及充電後擱置一段時間需重新使用,對電池進行充電的均稱正常充電。這種充電方式在開始時先按容量1/10電流充電至單格電壓達2.4伏後,再以原充電電流的1/2繼續充電,直至使單格電壓為2.75伏,電解液比重為1.28時,再充電1小時即完成正常充電。