农机-农机系统维护-电子教案Word格式文档下载.docx
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仪表及检测系统：
指示仪表、传感器、信号指示灯、报警器等照明系统：
灯泡、灯具等
辅助电器：
空调、刮水器、、收录机、点烟器、喇叭、闪光器、继电器开关、插接器、线束、电器熔断器等
实车电气设备如下图所示：
3
2、农机电气设备的特点：
直流低压
单线制负极搭铁并联
二、农机电气维修中常用的工具和仪表电流表电压表
欧母表万用表
故障诊断仪手动测试灯喷油测试灯喷油测试仪
维修工具和接头三、农机故障诊断方法
宏观检查法搭铁试火法断路法
替换法试灯法短路法保险法
万用表测试法仪表法
作品或服
务
农机电气设备总体认识与类型识别
教学资
源
《 农机电气设备使用与维护.》教材、本课程PPT、电子教案、大学城空间教学素材、农机电气实训室、教学视频、多媒体课件等。
教学反
思
本项目教学基本达到目标，成功之处在于教室、实训室，空间教学素材、实训室电气实体和教学挂图整合，突出信息化手段和小组活动教学。
附件：
作品或作业考核评分表
评价内容
考核点
配分
扣分标准
得分
教师评价学生小组课堂表现
1.认真上听课
2.操作细致严谨
3.能自主学习
4.团队合作能力强
20
每个考核点扣分标准为5
分
教师随机抽查学生小组对农机电气设备的总体认知
识别农机电气各设备
30
每个考核点为6分
教师评价对各组认知熟悉程度评
价
分组学习
分组整体认识
每个考核点扣分标准为15
小组互评对农机电气设备各机构
的认知
记录各组的认知各机构规范
性
整个考核点扣分标准为20
合计
蓄电池
主讲教师
适应农业机械
使用与维护
12
1掌握蓄电池的结构与原理。
2掌握蓄电池的分类、功用、型号含义。
.
3掌握铅酸铅蓄电池的结构、原理、工作特性；
充电和充电设备
教学重点
1铅酸蓄电池的结构、原理、工作特性
2蓄电池与环境保护
教学难点
1掌握蓄电池的分类、功用、型号含义。
2铅酸铅蓄电池的结构、原理、工作特性
教学方法
综合教学法和项目教学法。
教学组织形式
全班学生分成5人小组
1.导入课题：
蓄电池（嵌入绿色环保思想）
随着21世纪的到来，汽车已经成为我们生活中不可缺少的一部分，各种车辆与日俱增，并已成为人们生产、生活和社会运行不可或缺的基本用具。
根据有关资料显示：
到2000年末，全世界汽车保有量已超过6亿辆。
平均每千人拥有116辆汽车；
全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度递增，预计到2010年将达10亿辆；
目前全世界有10亿多城市人口的健康受到空气污染的威胁！
绿色环保健康的大背景下，当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。
随着世界各国环境保护的措施越来越严格，替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。
在国家大力倡导节能减排的大背景下，我们汽车业将必然走环保的发展道路，纯电动车将会成为未来主要的交通工具，而现在限制我们向这条道路发展的阻力就是蓄电池技术成本。
蓄电池技术还达不到低成本，续航能力也有限。
为了我们以后不单单只能修理燃油汽车，我们还要学会如何修理纯电动车，下面我们就先开始我们的蓄电池的学习。
5分钟）2.讲解蓄电池相关知识。
3.分发项目任务书。
4各学习小组按照任务书完成任务。
5.学习小组相互点评。
6.老师点评、总
结该项目学生掌握程度，指出存在的问题与成功之处。
1.1.1蓄电池的分类
铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。
铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。
类
型
优
点
缺
适用车辆
铅酸蓄电池
结构简单；
价格便宜；
内阻小；
电压稳定；
可以短时间供给起动机强
大的起动电流
比容量小；
使用寿命相对较短
一般车辆
镍碱蓄
容量大；
使用寿命长；
活性物质导电
使用时间长、
电池
维护简单；
能承受大电流放电而不易损坏
性差；
价格较高
可靠性高的车辆
蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。
目
前燃油汽车上
电动车蓄电池
比容量大；
无污染；
充放电性能好；
使用寿命
长
结构复杂；
成本高
电动汽车
使用的蓄电池
主要有两大类：
铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）和镍碱蓄电池。
同时，由于人们对燃油汽车排放要求的提高和能源危机的冲击，各国正在不断探索和研制电动汽车，其主要的动力源为新型高能蓄电池。
氢燃料电池
汽车排放的尾气又是造成日益严重的环境污染的重要原因，为此，人们急需寻找一种代用燃料。
科学家经过几十年的精心研究发现，用氢燃料电池作汽车动力无污染环境的有害成份。
大家都知道氢气和氧气燃烧生成水，因此，使用氢燃料电池的汽车才是名副其实的“绿色燃料”汽车。
燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。
这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。
燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。
我们相信在不久的未来，燃料电池一定会得到更好的发展，会为节能环
境做出更大的贡献。
特 点
普通铅蓄电池
新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要
定期维护。
干荷电铅蓄电池
新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。
在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置20～30min即可使用，使用
中需要定期维护。
湿荷电铅蓄电池
新蓄电池的极板处于已充电状态，蓄电池内部带有少量电解液。
在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置20～30min即可使用，使
用中需要定期维护。
免维护蓄电池
使用中不需维护，可用3～4年不需补加蒸馏水，极桩腐蚀极少，自放电少。
64
1.1.2蓄电池的功用
汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。
1.1.2蓄电池的功用蓄电池的功用：
n1）起动发动机时，蓄电池向起动系和点火系供电。
n2）当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向
用电设备供电。
n3）当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池
将发电机的剩余电能储存起来。
n4）当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。
n5）蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，
保护电子元件。
1.2铅蓄电池
1.2.1铅蓄电池的结构
铅蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，结构如图所示：
1.极板
极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充、放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行的。
极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成。
栅架的作用是固结活性物质。
栅架一般由铅锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。
栅架的结构右上图所示。
为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动
性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架,
右下图为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。
正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2）呈深棕色；
负极板上的活性物质是海绵状的纯铅（Pb），呈青灰色。
将活性物质调成糊状填充在栅架的空隙里并进行干燥即形成极板，如右上图所示。
2.隔板
隔板插放在正、负极板之间，以防止正、负极板互相接触造成短路。
隔板应耐酸并具有多孔性，以利于电解液的渗透。
常用的隔板材料有木质、
微孔橡胶和微孔塑料等。
其中，木质隔板耐酸性较差，微孔橡胶隔板性能最好但成本较高，微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。
3.电解液
电解液在蓄电池的化学反应中，起到离子间导电的作用，并参与蓄电池的化学反应。
电解液由纯硫酸（H2SO4）与蒸馏水按一定比例配制而成，其密度一般为1.24～1.30g/cm3。
电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，密度大，可减少结冰的危险并提高蓄电池的容量，但密度过大，则粘度增加，反而降低蓄电池的容量，缩短使用寿命。
下表列出了不同地区和气温下的电解液的密度
气候条件
完全充足电的蓄电池25℃时电解液的密
度（g/cm3）
冬季
夏季
冬季温度低于－40℃
地区
1.30
1.26
冬季温度高于－40℃
1.28
1.25
冬季温度高于－30℃
1.27
1.24
冬季温度高于－20℃
1.23
冬季温度高于0℃地
区
4.壳体
壳体用于盛放电解液和极板组，应该耐酸、耐热、耐震。
壳体上部使用相同材料的电池盖密封，电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。
加液孔盖上的通风孔可使蓄电池化学反应中产生的气体顺利排出。
1.2.2铅蓄电池的工作原理
1．铅蓄电池的静止电动势
将铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中，正、负极板与电解液相互作用，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势。
铅蓄电池的静止电动势Ej：
Ej＝0.85+ρ25℃ （2-1）式中，Ej-静止电动势，即开路电压（V）；
ρ25℃-基准温度（25℃）时，电解液的相对密度（g/cm3）。
注意，实测电解液的相对密度，应转换成25℃时电解液的相对密度，转换关系式为：
ρ25℃＝ρt+0.00075（t－25） （2-2）
式中，ρt-实测电解液相对密度（g/cm3）；
t-实测电解液温度（℃）。
因为铅蓄电池工作时，电解液密度总是在1.12～1.30g/cm3之间变化，所以每个单格电池的电动势也相应地在1.97～2.15V之间变化。
1.2.2铅蓄电池的工作原理2．铅蓄电池的放电
当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势，此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。
放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反
应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。
电解液中H2SO4不断减少，密度下降。
理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。
因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。
1.2.3铅蓄电池的工作原理蓄电池放电终了的特征是：
（1）单格电池电压降到放电终止电压；
（2）电解液密度降到最小许可值。
放电终止电压与放电电流的大小有关。
放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。
如下表所示。
放电电流（A）
0.05C20
0.1C20
0.25C20
C20
3C20
放电时间
20h
10h
3h
25min
5min
单格电池终止电压
（V）
1.75
1.70
1.65
1.55
1.50
C20——蓄电池的额定容量。
蓄电池放电过程
1.2.3铅蓄电池的工作原理
3.铅蓄电池的充电
充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程称为充电。
蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。
充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4
增多，密度上升。
当充电接近终了时，PbSO4已基本还原成PbO2和Pb，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生O2从电解液中逸出，负极板附近产生H2从电解液中逸出，电解液液面高度降低。
因此，铅蓄电池需要定期补充蒸馏水。
蓄电池充足电的标志是：
（1）电解液中有大量气泡冒出，呈沸腾状态；
（2）电解液的密度和蓄电池的端电压上升到规定值，且在2～3h内保持不变。
铅蓄电池的充电过程蓄电池充放电过程结论
n蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少，而水将逐渐增多，电解液相对密度下降。
n蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相
对密度增加。
n在充放电时，电解液浓度发生变化，是由于正负极板的活性物质化学反应的
结果，但由于正极板上的反应更加剧烈，因此要求正极极处的电解液流动性要好。
n在装配蓄电池时，应将隔板有沟槽的一面对着正极板，以便电解液流通。
n
蓄电池的工作特性
n蓄电池的静止电动势及基本电特性
n蓄电池的内阻
n蓄电池的放电特性
n蓄电池的充电特性
1、蓄电池的静止电动势及基本电特性
n静止电动势ES
n蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电
动势。
n开路电压：
理论上，开路状态下的端电压并不等于电池的电动势。
但是，开
路电压在数值上很接近蓄电池的静止电动势，可以用开路电压代替静止电动势。
n一般规定铅蓄电池的额定开路电压为2.0V。
n开路电压（静止电动势）公式
nES=0.85+ρ25°
C（V）
n汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30g/cm3之间，因此
ES=1.97～2.15（V）
n蓄电池端电压的测量：
n端电压包括开路电压、放电电压和充电电压，取决于蓄电池的工作状况。
n一般发动机未工作时测量蓄电池电压为开路电压为12V。
n一般发动机工作时测量蓄电池电压为充电电压为14V。
n启动时测量蓄电池电压为放电电电压约为8-11V。
实际测量时采用放电计模拟启动状态。
2、蓄电池的放电特性
n蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压和电解液相对密
度随时间而变化的规律。
n将完全充足电的蓄电池以20h放电率的电流进行放电，在放电过程中不断地调节外接的电位器，使放电电流保持稳定不变，每隔一定的时间，测量端电压和电解液密度，得到如图所示的放电特性曲线。
放电特性曲线
n
（1）开始放电阶段
n端电压由2.14V迅速下降至2.1V
n极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压迅
速下降。
n
（2）相对稳定阶段
n端电压由缓慢下降至1.85V
n极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，孔内外
电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢下降。
n（3）迅速下降阶段
n端电压由1.85V迅速下降至1.75V。
n放电接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，端电压迅速
下降。
3、蓄电池的充电特性
n在恒流充电过程中，蓄电池的端电压与电解液相对密度随时间而变化的规律。
n充电电源必须采用直流电源，以一定的电流向一只完全放电的蓄电池进行充
电。
n保持充电电流不变，每隔一定时间测量单格电池的端电压和电解液相对密度。
n可以绘制出蓄电池的充电特性曲线，如图所示。
蓄电池的充电特性
n
（1）充电开始阶段
n端电压迅速上升。
开始充电时，孔隙内迅速生成硫酸，浓差极化增大，端电
压迅速上升。
n
（2）稳定上升阶段
n孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，
端电压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升，端电压缓慢上升至2.4V左右。
n（3）充电末期
n电压迅速上升到2.7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。
n活性物质还原反应结束后的充电称为过充电，充电电流用于电解水，应避免
长时间过充电。
蓄电池的充满电的特征
n端电压上升到最大值2.7V，并在2h~3h内不在增加。
n电解液相对密度上升到最大值1.27g/cm
n蓄电池内产生大量气泡。
1.2.4铅蓄电池的型号
按机械工业部JB2599－85《铅蓄电池产品型号编制方法》标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分：
如型号6－QA－60代表额定电压12V、额定容量60A·
h的起动型干荷电铅蓄电池。
1.3蓄电池的容量及其影响因素
1.3.1蓄电池的容量
蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积：
C＝If·
tf
1.额定容量
据国标GB5008.1－91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定，将充足电的新蓄电池，在电解液温度为25±
5℃的条件下，以20小时率的放电电流
（即0.05C20安培）连续放电至单格蓄电池平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量，用C20表示。
单位为A·
h。
2.储备容量
据国标GB5008.1－91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定，蓄电池在25±
2℃的条件下，以25A恒流放电至单格蓄电池平均电压降到1.75V时的放电时间，称为蓄电池的储备容量,单位为分钟。
储备容量表达了在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒流的能力。
3.起动容量
起动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验蓄电池质量的重要指标之一。
起动容量受温度影响很大，故又分为低温起动容量和常温起动容量两种。
（1）低温起动容量：
电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。
持续时间应在1.5min以上。
（2）常温起动容量：
电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1.5V时所放出的电量。
持续时间应在5min以上。
1.3.2影响蓄电池容量的因素1．结构因素
蓄电池极板的表面积越大，极板片数越多，参加反应的活性物质就越多，容量就越大。
另外，极板越薄，活性物质的多孔性越好，则电解液向极板内部的渗透越容易，活性物质利用率就越高，输出容量也就越大。
1.3.2影响蓄电池容量的因素2．使用因素
（1）放电电流
（2）电解液温度（见右图）
（3）电解液密度
适当提高电解液的密度，可加快电解液的渗透速度，提高蓄电池的电动势和容量。
但电解液密度过大，又将导致粘度增加，内阻增大，反而使蓄电池容量降低。
1.3.2影响蓄电池容量的因素
1.4蓄电池的充电
1.4.1充电设备
蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电。
充电时，充电电源的正极接蓄电池的正极，充电电源的负极接蓄电池的负极。
汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机。
充电间多采用硅整流充电机、晶闸管整流充电机和智能充电机等。
1.4 蓄电池的充电
1.4.2充电方法
1.恒压充电
2.恒流充电
3.快速充电
恒压充电是指充电过程中，充电电源电压保持恒定的充电方法。
恒压充电的接线方法（右上图）。
恒压充电特性曲线（右下图）。
在恒压充电初期，充电电流较大，4～5h内即可达到额定容量的90％～95％，适用于补充充电。
由于充电电流不可调节，所以不适用于初充电和去硫化充电。
1.4.2 充电方法
指充电电流保持恒定的充电方法。
广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。
恒流充电的接线方法（右上图）,充电特性曲线（右下图）。
恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命，其缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。
为缩短充电时间，充电过程通常分为两个阶段。
第一阶段采用较大的充电电流，使蓄电池的容量得到迅速恢复，当蓄电池电量基本充足，单格电池电压达到2.4V，开始电解水产生气泡时，转入第二阶段，将充电电流减小一半，直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在2～3h内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。
3.脉冲快速充电
脉冲快速充电必须用脉冲快速充电机进行，其充电电流波形（右图）。
1.4.3充电种类
1.初充电
指对新的或更换极板后的蓄电池进行的第一次充电。
采用两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、
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