Разработка электротехнологии и преобразователя электроэнергии для регенеративного заряда аккумуляторов мобильной сельскохозяйственной техники

• Автор: Тюхтин, Константин Иванович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 205 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ РАССМАТРИВАЕМОЙ ТЕМЫ, ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Аккумуляторы электрической энергии мобильной сельскохозяйственной техники и их эксплуатационные свойства.

1.2. Способы заряда и электрической регенерации аккумуляторов

1.3. Средства заряда и электрической регенерации аккумуляторов

1.4. Выводы

1.5. Цель и задачи исследования

2. ЭЛЕКТРОТЕХПОЛОГИЯ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА

2.1. Математическая модель и параметры схемы замещения аккумулятора

2.2. Параметры и режимы электротехнологии регенеративного заряда аккумуляторов импульсным током.
2.3. Тепловой режим аккумулятора при регенеративном заряде импульсным током.
2.4. Выводы
3. ВЫПОЛНЕНИЕ И ПАРАМЕТРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЗАРЯДНОРАЗРЯДНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЗРП.
3.1. Технологические требования и обоснование схемотехнического выполнения силовой преобразовательной части ЗРП
3.2. Анализ и расчт параметров энергетической части ЗРП.
3.3. Особенности выполнения силовых блоков и узлов ЗРП.
3.4. Выводы
4. СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДНОРАЗРЯДНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ.
4.1. Выбор и обоснования технических средств измерения контролируемых параметров и управления преобразователем
4.2. Разработка алгоритма функционирования преобразователя
4.3. Программное обеспечение системы мониторинга и управления преобразователем
4.4. Согласование средств программного и аппаратного управления
4.5. Выводы.
5. ОЦЕНКА ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ С ЗАРЯДНОРАЗРЯДНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
5.1. Особенности конструкции и результаты испытаний ЗРП.
5.2. Эффективность электротехнологии регенеративного заряда АКБ
5.3. Техникоэкономическая оценка разработки
5.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Стартовый удельный ток заряда в потенциостатипеском способе достигает 1-1,5 А/(А*ч). По мере заряда ЭДС аккумулятора увеличивается, растет сопротивление поляризации и незначительно уменьшается сопротивление электролита, что в целом приводит к уменьшению тока заряда аккумулятора. О завершении заряда судят по падению удельного тока до 0, А/(А-ч). Продолжительность потенциостатического заряда составляет в зависимости от состояния АКБ от 5 до часов. Потснциостатический режим заряда всегда сопровождается 5-% недо-зарядом АКБ, что при регулярном использовании этого метода приводит у СК АКБ к «необратимой» сульфатации части поверхности отрицательных электродов, и, следовательно, к преждевременному выходу из строя аккумуляторных батарей. Однако, простота реализации потенциостатического способа заряда постоянным током обусловила его широкое применение в системах мобильного заряда стартерных батарей автомобилей, тракторов и других видов самоходной сельскохозяйственной техники. Поэтому необходимо принимать специальные меры для предотвращения «необратимой» сульфатации стартерных батарей, а именно, рекомендуется не реже чем один раз в полгода проводить восстановление СК АКБ в контрольно-тренировочном цикле (КТЦ). Комбинированный способ заряда (галъваностатический и потенцио-статический или наоборот) является разновидностью потенциостатическою и гальваностатического способов заряда в ряде случаев с ограничением стартового тока. Комбинированный способ заряда в 1,5-2 раза продолжительней, чем потенциостатический, но его преимуществами являются меньшая требуемая стартовая мощность источника питания и щадящий режим заряда, что особенно важно при обслуживании частично сульфатированных АКБ. Данный способ заряда применяется в системах мобильного и стационарного заряда. Для интенсификации процессов заряда АКБ применяется способ ускоренного заряда. Т" ~ а (1. С учетом (1. После интегрирования (1. Ти) (1. Из свойств функции (1. Разновидностью способа ускоренного заряда является ступенчатый заряд /,-/. Весь процесс заряда АКБ разбивается на этапы - ступени. В течение ступени сила тока заряда поддерживается неизменной, а при переходе к следующей ступени - уменьшается в два раза. Удельный ток последней ступени выбирается в пределах 0,5-0, А/(А*ч), а сила тока первой ступени должна в 2П'1 превышать силу тока последней, где п - количество ступеней заряда. СК АКБ - 2,4 В на аккумулятор). Последняя ступень проводится до стабилизации напряжения на А1СБ в течение 0,5-1 часа. Сравнительно небольшой удельный ток последней ступени позволяет снизить перезаряд АКБ, а коррекция режима заряда по напряжению на АКБ позволяет избежать разрушающего воздействия стартовых токов заряда на неисправные аккумуляторы. Продолжительность ступенчатого способа заряда составляет от 4 до часов. Способ ступенчатого заряда широко используется при проведении КТЦ для контроля состояния и регенерации аккумуляторов. В основном он реализован в стационарных автоматизированных зарядноразрядных установках. Общим недостатком систем ускоренного заряда является существенное завышение мощности, а соответственно и стоимости установки для обеспечения заряда АКБ на стартовом этапе времени. К концу заряда мощность снижается до % стартовой мощности. Кроме того, существенное увеличение значения тока заряда на стартовом этапе в ряде случаев негативно сказывается на сроке службы АКБ. Наиболее широко в мобильной сельскохозяйственной технике применяются СК аккумуляторы, что обусловлено относительно высокой ЭДС, значительным током нагрузки и относительно низкой стоимостью. Основные причины, ограничивающие срок службы СК аккумуляторов: коррозия и оплывание активной массы электродов, короткое замыкание между электродами, полная «необратимая» сульфатация отрицательных электродов, саморазряд. Оплывание активной массы электродов АКБ происходит из-за разрушения пор электродов выделяющимся при заряде кислородом. Процесс газовыдсления становится бурным в конце заряда СК аккумулятора, когда напряжение на нем превышает 2,4-2,5 В.