為了準確定義酸性電瓶的容量,一般采用 5小時放電準則,即讓一個充滿電的電瓶用 5小時放完。如一個 40Ah電瓶,用 8A放電,應(yīng)能持續(xù) 5個小時。
影響電瓶容量的因素主要有四個方面 :
①極板活性物質(zhì)的多少;
②極板面積的大。
③電解液的多少 (密度一定時 );
④溫度。
增加活性物質(zhì)的數(shù)量,增加極板面積并有足夠的電解液,電瓶的容量將增加;溫度下降,則電瓶的容量也下降。例如在 50oF時,一個充滿電的電瓶可以放電 5個小時,但在 0oF時以同樣電流放電只能放電 1小時。因為當溫度下降時,化學放應(yīng)的速度變慢。隨著充放電次數(shù)的增加,電瓶容量會逐步下降,一般當容量低于額定容量的 85%時,就不能裝機使用了。
8.2.3鉛酸電池
1.結(jié)構(gòu)
任何化學電池都由電極、電解液、隔板、電池容器及附件組成。航空鉛酸電池由 12個單體電池串聯(lián)組成,每個單體電池輸出電壓 2.1V。單體電池的極板由鉛 -銻合金柵架組成,其中銻含量約在 7~10%。正極板上涂有糊狀的二氧化鉛(PbO2),負極板上涂有金屬鉛(Pb)。二氧化鉛和鉛都是參與化學反應(yīng)的有效材料,稱為活性物質(zhì)。為充分利用活性物質(zhì),極板多為疏松多孔狀,以便電解液滲入。正負極板間的隔板由多孔的高絕緣性能材料制成。電解液為硫酸(H2SO4)溶液。為減小重量,航空蓄電池的電解液數(shù)量相對較少,而濃度相應(yīng)增加,密度為 1.280~1.300g/cm3(25oC)。因為單體電池的內(nèi)阻隨正負極板的距離變大而迅速變大,為減小內(nèi)阻,極板之間的隔隙應(yīng)盡可能小。單體電池裝在防酸容器中。由于電池工作時有氣體逸出,所以每個單體電池上方裝有泄氣閥,用于排出氣體,但電解液不會因直升機機動飛行而濺出。
圖 8-2單體電池的結(jié)構(gòu)
2.鉛酸蓄電池的原理當蓄電池正極通過和負極接通以后,電池開始放電,電子從負極板流向正極板。如圖 8-3所示。
圖 8-3鉛酸蓄電池放電時的化學放應(yīng)示意圖
接通電路后,硫酸 H2SO4電離成氫離子 H+和硫酸根離子 SO42-。
對負極板,活性物質(zhì) Pb電離為 Pb2+和電子,Pb2+和硫酸根離子相結(jié)合,生成硫酸鉛 PbSO4沉積于負極板表面,電子轉(zhuǎn)移至外電路,可用下式表示: Pb+SO42-→PbSO4+2e
正極板得到電子,使 PbO2電離為 Pb2+和 O2-。與此同時,電解液中氫離子 H+向正極板移動,和 PbO2中的 O2-生成水(H2O),同時 PbO2的鉛離子 Pb2+與部分硫酸根離子 SO42-相結(jié)合生成硫酸鉛 PbSO4沉積于正極板表面?杀硎緸椋
4H++PbO2+SO42-→PbSO4+2H2O當正負極板全部被 PbSO4覆蓋后,電池放電完畢。由于在放電過程中產(chǎn)生了水,使電解液比重不斷下降,放電完畢時的電解液比重約為 1.150g/cm3。因此,可以用測量電解液的比重來判別電池的狀態(tài)。充電是放電的逆過程,充電完畢后,正負極板的 PbSO4又分別轉(zhuǎn)換成 PbO2和 Pb,電解液密度又恢復(fù)到初始值。充、放電總的化學方程式如下:放電 Pb+2H2SO 4+ PbO2
PbSO4+ 2H2O+ PbSO4
(-)(+)充電(-)(+)
3.充電狀態(tài)的判別
電池放電時,只能放到電池放電終止電壓(1.8V),否則將影響電池的容量和壽命。充電時(指電瓶離位充電),為保證飛行安全,電池必須充足電,但也不能過充。判斷是否充足電可用以下三個方面來衡量:
①單體電池電壓達到最大值(2.1V)(開路電壓)并保持穩(wěn)定;
②電解液比重不上升并維持不變;
③電池開始冒氣泡。
用電解液比重來衡量電瓶充放電狀態(tài)是比較可靠的方法。用比重計測量時,應(yīng)考慮溫度的影響。在 27 ℃(80℉)時,比重計讀出的數(shù)不需要補償。高于或低于 27℃時,讀數(shù)需加上一個修正值,電瓶手冊中均有相應(yīng)的修正表,可對應(yīng)溫度查出修正值,如 15℃時測得的讀數(shù)為 1.240,經(jīng)修正后的讀數(shù)應(yīng)為 1.232。
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