【導(dǎo)讀】礦用電機(jī)車的分類····························································2. 蓄電池式電機(jī)車·······················································3. 礦用電機(jī)車的優(yōu)點(diǎn)····························································4. 電機(jī)車的工作原理····························································5. 電機(jī)車的工作條件····················································6

　　

【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) （ 2） 均衡梁。 在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于軌道不平或局部凹陷．就可能使三個(gè)車輪支撐在鋼軌上而另一個(gè)輪 懸空，電機(jī)車一側(cè)的載荷小于另一側(cè)，使整個(gè)機(jī)車處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，不僅電機(jī)車重量在各個(gè)車輪上分配不均勻，而且會(huì)發(fā)生很大的沖擊，這對(duì)彈簧托架的壽命影響很大。所以必須將均衡梁兩側(cè)的彈簧托架連接在 起。受力不等時(shí)，均衡粱將以鉸接點(diǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到車輪的載荷分配均勻?yàn)橹?，以平衡戴荷，保證電機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性。 2． 作用 （ 1） 緩和與吸收電機(jī)車通過(guò)鋼軌接頭，道岔和不平整的軌道時(shí)產(chǎn)生的沖擊和震動(dòng)。 （ 2） 把電機(jī)車的質(zhì)量通過(guò)輪對(duì)均勻地 分配、 傳遞在鋼軌上。 （ 3） 保證電 機(jī) 車運(yùn)行平穩(wěn)，延長(zhǎng)電機(jī)車和軌道的使用壽命。 將電機(jī)車同一輪 對(duì) 的兩端車輪聯(lián)成一個(gè)支點(diǎn)的均衡梁稱為橫均衡梁。將電機(jī)車同一側(cè)的前后兩個(gè)車輪聯(lián)成一個(gè)支點(diǎn)的均衡梁稱為縱均衡梁。現(xiàn)在使用的 10t 架線電機(jī)車的第一輪對(duì)前端設(shè)橫均衡梁，后輪對(duì)不設(shè)縱均衡梁。 同均衡梁連接的板彈簧，一端用其本身的鏈環(huán)同電機(jī)車車架鉸接，只一端做出特殊的槽座。橫均衡梁兩端帶球狀表面的支柱支撐在板彈簧的槽座上，橫均衡梁用固定件固定鉸接在車架上。 3． 技術(shù)要求 （ 1） 板彈簧有一定的正向撓度； （ 2） 板彈簧用 55 以上的硅鐵合 金 鋼制作； （ 3） 板彈簧共四組，前后兩組不能互換使用，鎖箍下端都有一帶球狀表面的支柱。 司機(jī)室 司機(jī)室有各種各樣的設(shè)計(jì)， 有單司機(jī)室和雙司機(jī)室。 本電機(jī)車設(shè)計(jì)成 有單 個(gè)司機(jī)室 的形式。 司機(jī)室 設(shè)計(jì)成可拆卸式，下部通過(guò)螺栓與車體連接。它 是司機(jī)操作電機(jī)車的工作室， 材料 為 鑄鐵或鑄鋼做成，以增加電機(jī)車的柘重和粘重合理分配。司機(jī)室內(nèi)設(shè)有 司機(jī)座、 控制器 、 制動(dòng)手輪 、 自動(dòng)開(kāi)關(guān) 、 通訊裝置 、 操作把 (按 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 鈕 )，照明開(kāi)關(guān)等。 司機(jī)室的 一 側(cè)開(kāi)一門(mén)，供司機(jī)進(jìn) 出 。司機(jī)室 的前 后 方 設(shè) 有 觀 望 窗 ， 以便司機(jī) 瞭 望。司機(jī)座位偏向電機(jī)車右側(cè)．便 于 司機(jī)操作了望。司機(jī)右 手操作制動(dòng)手輪，左手操作控制器便可使電機(jī)車起動(dòng)，調(diào)速運(yùn)行或制動(dòng) 。 緩沖裝置 為避免機(jī)車和所牽引礦車之間的剛性沖擊，需對(duì)機(jī)車加裝碰頭，又稱緩沖器，裝于前后車架端板上，實(shí)踐證明彈簧緩沖器最為方便，礦山機(jī)車用的車鉤最為簡(jiǎn)單，它是由一個(gè)普通鋼環(huán)和掛鉤組成，掛鉤只裝備在礦車上，如今已有了較現(xiàn)代化的自動(dòng)車鉤，但是這類車鉤的設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，它只是用于重型車較為合理。 1． 組成 （ 1） 電機(jī)車的兩端各裝一個(gè)緩沖器。電機(jī)車的緩沖器按其結(jié)構(gòu)形式分為剛性 、 半剛性和彈性三種。 ①剛性緩沖器是一個(gè)鑄鐵或鑄鋼件，它既是電機(jī)車的緩沖器，又是電機(jī)車的端板。由于本身質(zhì)量很大，能吸收，減弱電機(jī)車的一部分沖 擊力。部分 ZK10 型電機(jī)車就使用這種緩沖器。 ②半剛性緩沖器是用螺栓將木塊固定在金屬殼內(nèi)制成的。 它只適用于小型電機(jī)車。 ③彈性 緩沖器是裝有緩沖器彈簧或裝有緩沖橡膠墊。彈性緩沖器的雙向作用于 它即可減小礦車與電機(jī)車碰撞時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷 (這時(shí)彈簧壓縮 ),也可以緩件列車起動(dòng)或加速時(shí)的動(dòng)載荷 (這時(shí)彈簧拉長(zhǎng) )。 （ 2） 彈性緩沖器 由 鑄鐵或鑄鋼件制成，經(jīng)帶有壓縮彈簧的螺栓聯(lián)接在電機(jī)車端頭的鐵殼中。 （ 3） 在緩沖器上有 2— 3個(gè)連接口和一個(gè)連接銷孔，用來(lái)插入連接銷，懸 掛 連接裝置并傳遞牽引力或制動(dòng)力。 2． 作用 緩沖器也叫碰頭，用 以防止沖擊或緩和強(qiáng)烈的沖擊，以保護(hù)車體和各種設(shè) 備不受損壞。沖擊一般來(lái)自電機(jī)車和礦 車 連接瞬間，如電機(jī)車制動(dòng)時(shí)與礦車的撞擊，以及機(jī)車掉道，追尾，碰頭等事故發(fā)生的強(qiáng)烈沖擊。 3． 技術(shù)要求 （ 1） 彈性緩沖器的伸縮長(zhǎng)度不應(yīng)小于 30mm。 （ 2） 一個(gè)連接 吊 距軌面的高度分別為 270mm， 320mm， 430mm，稱之為牽引高度，可連接 不 同高度的礦車。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 連接裝置 1． 組成 連接裝置由連接銷 和 連接環(huán)組成?，F(xiàn)在使用的是八字環(huán) (雙環(huán)，三環(huán) )和電磁自動(dòng)鉤。 2． 作用 （ 1） 連接電機(jī)車和礦車； （ 2） 傳遞電機(jī)車的牽引力。 3． 技術(shù)要求 （ 1） 電機(jī)車的連接銷為 50mm 直徑的鍛鋼件； （ 2） 連接裝置都要經(jīng)過(guò)拉力和破斷力試驗(yàn)，其安全系數(shù)要符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。 制動(dòng)器 根據(jù) 采礦規(guī)程和礦山工作條件制定的要求，都明確規(guī)定了礦山機(jī)車必須裝備制動(dòng)器。電力機(jī)車使用各種不同的制動(dòng)器有以下幾種類型： （ 1）手控機(jī)械制動(dòng)器； （ 2）液壓機(jī)械制動(dòng)器； （ 3）空氣機(jī)械制動(dòng)器； （ 4）電力變阻制動(dòng)器； （ 5）磁化鋼軌制動(dòng)器； （ 6）軌道機(jī)械制動(dòng)器； 對(duì)于架線電機(jī)車常采用液壓制動(dòng)和空氣制動(dòng)，此兩種制動(dòng)效果優(yōu)于其他方式的制動(dòng)，但需加單獨(dú)直流電 機(jī)驅(qū)動(dòng)，且耗電量大，制造成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只適合用于架線大噸位機(jī)車上。至于磁化鋼軌制動(dòng)和軌道機(jī)械制動(dòng)都屬于軌道制動(dòng)，電磁軌道制動(dòng)是將電磁鐵用彈簧懸掛在車論之間，直接裝在主車架下且恰在鋼軌之上。當(dāng)電流通過(guò)電磁線圈時(shí)，磁鐵便吸住并壓住鋼軌，磁鐵的鋼軌與鋼軌摩擦產(chǎn)生了機(jī)車所需的制動(dòng)力。電磁軌制動(dòng)一旦電源中斷就無(wú)法使用，這是導(dǎo)致交通事故的原因之一，一般也是規(guī)程所不允許的。還有些機(jī)車安裝的是空氣軌道制動(dòng)器，其制動(dòng)靴是借壓縮機(jī)空氣制動(dòng)缸將其低壓 在 軌道上，而制動(dòng)缸的氣源則由電氣控制，其懸掛必須調(diào)整得使磁鐵總是處于軌面上大 體相同的距離，且應(yīng)盡可能地靠近軌面。這種作用形式的制動(dòng)器只有在鋪設(shè)和維護(hù)都良好的軌道上才能高效。但是礦山 的 正常情況下，很難達(dá)到如此的要求 ， 因此也不常用。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 用于蓄電池機(jī)車上的制動(dòng)器也只能選用手控機(jī)械制動(dòng)或電力變阻制動(dòng)。這兩種制動(dòng)方式適用于各類機(jī)車。手控機(jī)械制動(dòng)簡(jiǎn)單 、 可靠，但缺點(diǎn)是手制動(dòng)作用緩慢，且需消耗司機(jī)較大的體力，為了使制動(dòng)器能迅速奏效，司機(jī)應(yīng)操作得體，并不完全緩解，而讓機(jī)車在制動(dòng)閘瓦輕壓輪轂的情況下運(yùn)行。這種操作方式顯然會(huì)造成電動(dòng)機(jī)連續(xù)過(guò)載，此外，這種方式還會(huì)導(dǎo)致輪轂和制動(dòng)閘瓦的過(guò)度磨損。在英國(guó)， 7T 以 上的各種機(jī)車同時(shí)加載了空氣制動(dòng)器。因此手動(dòng)制動(dòng)一般應(yīng)用于小噸位的機(jī)車，本機(jī)車自重為 5T，可以選用手控機(jī)械制動(dòng)器。電力變阻制動(dòng)采用電氣的方法制動(dòng)，即使得電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相反進(jìn)行制動(dòng)，這時(shí)稱為電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。 電氣制動(dòng)有三種方法：能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)（也稱為在生制動(dòng)）。 1． 能耗制動(dòng)： 電動(dòng)機(jī)原先處于電動(dòng)狀態(tài)工作（電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相同） ， 制動(dòng)時(shí)，保持勵(lì)磁電流不變，即磁通方向不變，把電樞兩端從電源立即轉(zhuǎn)接到電阻 Rz上，此電阻稱為制動(dòng)電阻。 由于生產(chǎn)機(jī)械和電動(dòng)機(jī)的慣性，電動(dòng)機(jī)繼續(xù) 按原來(lái)的方向旋轉(zhuǎn)。磁通方向沒(méi)變，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也沒(méi)變。這時(shí)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞電流的方向及其 產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向改變了，使得電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反了， 成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程的物理性質(zhì)是電動(dòng)機(jī)由電機(jī)車自身的慣性作用拖動(dòng)發(fā)電，把存儲(chǔ)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，在消耗在 Ra 和 Rz 上，所以成為能耗制動(dòng)。制動(dòng)電流越小，制動(dòng)時(shí)電樞電流就越大，產(chǎn)生的制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩也越大，制動(dòng)作用越強(qiáng)。為了避免制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)電樞電流過(guò)大給系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)帶來(lái)不利影響，通常選擇 Rz 使最大制動(dòng)電樞電流不超過(guò)電動(dòng)機(jī)額定電 流的 2～ 倍。 2． 反接制動(dòng)： 為電樞反接制動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下，以轉(zhuǎn)速 n 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，維持勵(lì)磁電流不變，即磁場(chǎng)不變，突然改變外施電樞電壓的極性，由原來(lái)與 Ea反向變?yōu)橥?，即電樞電壓正變?yōu)樨?fù)。此時(shí)電樞電流與原來(lái)相反，數(shù)值很大，產(chǎn)生一個(gè)很大的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)很快停轉(zhuǎn)，稱之為反接制動(dòng)。 但是反接制動(dòng)時(shí)電樞電流過(guò)大，使得電源電壓波動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的制動(dòng)作用，使電機(jī)車受到?jīng)_擊。因此，在反接制動(dòng)時(shí)電樞電路中串入附加電阻，電阻的大小選擇應(yīng)使反接制動(dòng)時(shí)電樞電流不超過(guò)電流的 倍。制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)運(yùn)行， 電源供給的能量與電機(jī)車運(yùn)行的動(dòng)能都消耗在電樞電阻和 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 附加電阻上。若制動(dòng)的目的是為了停車，而不是反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)必須立即斷開(kāi)電源，否則轉(zhuǎn)速過(guò)零后又反方向起動(dòng)。 3． 回饋制動(dòng) ： 位能負(fù)載 的 回饋制動(dòng) 如電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)車下坡時(shí)，位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能使電動(dòng)機(jī)加速，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于電動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)就處于回饋制動(dòng)狀態(tài) 。 因 為 n ＞ n 。 時(shí) ， 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) Ea＞ Un， 電 樞 電 流Ia=( UnEa)/Ra=(EaUn)/Ra 的方向與原來(lái)相反了，磁場(chǎng)沒(méi)變，電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩隨電流方向的反向而反向了，對(duì)電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)作用 。此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，把機(jī)車失去的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，電流由電樞流向電源正端，能量反饋給電源，所以稱為回饋制動(dòng)。 調(diào)壓調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng)，若電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)突然 使 電壓降低，使電壓小于當(dāng)時(shí)電樞電動(dòng)勢(shì) Ea，則電機(jī)就變?yōu)榘l(fā)電運(yùn)行，進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)速的下降Ｅ a下降，到 Ea 等于降低后的電壓值時(shí)，回饋制動(dòng)結(jié)束。此過(guò)程在晶閘管可逆直流調(diào)速系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。 綜上所述的３種制動(dòng)方式，應(yīng)用在電機(jī)車上以能耗制動(dòng)最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。反接制動(dòng)由于產(chǎn)生的制動(dòng)力大，常造成電機(jī)車受到很大的沖擊。另外，制動(dòng)時(shí)間不好控制，不及時(shí)斷電 ，會(huì)使得電機(jī)車反方向運(yùn)行，增加了危險(xiǎn)性。位能負(fù)載的回饋制動(dòng)不適用于本機(jī)車，因?yàn)楸緳C(jī)車的使用條件都在平巷中，其坡度一般限制為０～５％。調(diào)壓調(diào)速的回饋制動(dòng)成本較高，因制動(dòng)頻繁和電流過(guò)大，會(huì)造成電子元件毀壞和老化 ， 故不宜采用。 礦用電機(jī)車除 14t 及以上的重型電機(jī)車有空氣制動(dòng)裝置外，其他中，小型電機(jī)車均不設(shè)空氣制動(dòng)裝置，現(xiàn)有部分 10t 電機(jī)車改造時(shí)裝設(shè)了 空 氣制動(dòng)裝置。 電機(jī)車都 沒(méi) 有電氣制動(dòng)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是：不磨損機(jī)車的車輪和閘瓦，但制動(dòng)力隨電機(jī)車運(yùn)行速度的降低而減小，不能使電機(jī)車完全停住。因而要實(shí)現(xiàn)迅速停車，還必須施行 機(jī)械制動(dòng)，在各種礦用電機(jī)車上 均 設(shè)置機(jī)械制動(dòng)裝置，并 且 都是閘瓦式機(jī)械制動(dòng)裝置。如圖 2－ 7所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 圖 2－ 7 制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1－手 柄 2－ 凸輪 3－ 螺母 4－ 連桿 5－ 連接頭 6－制動(dòng)桿 7－ 制動(dòng)鼓 閘瓦式機(jī)械制動(dòng)裝置的控制方式有三種：手動(dòng)，風(fēng)動(dòng)和液壓控制。 手動(dòng)控制是最基本的方法，可以單獨(dú)設(shè)置。但無(wú)淪是風(fēng)動(dòng)或是液壓控制，系統(tǒng) 均應(yīng)附加手動(dòng)控制，以提高制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。 1． 組成 機(jī)械制動(dòng)裝置由手柄，凸輪，螺母，連桿 ， 連接頭 ，制動(dòng)桿 ， 制動(dòng)鼓等組成。 2． 作用 機(jī)械制動(dòng)裝置可使運(yùn)行中的電機(jī)車隨時(shí)減速 、 停止。 3． 機(jī)械制動(dòng)裝置動(dòng)作過(guò)程 電機(jī)連接的齒輪軸上裝有一個(gè)制動(dòng)鼓 ，制動(dòng)桿連接在連接頭上。連接頭用于調(diào)節(jié)制動(dòng)桿與制動(dòng)鼓得相對(duì)距離 。 手柄與內(nèi)置凸輪鉸接在一起，并用螺母固定在車體上。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 凸輪殼上有一小孔，用于注油和潤(rùn)滑。手柄用螺紋連接在鉸接軸上。 停車后將控制桿撥向停車方向，使得電機(jī)短路，便可穩(wěn)定停在鐵軌上。 4． 技術(shù)要求 因制動(dòng)桿在震動(dòng)中容易松動(dòng)須定期檢查并緊固連接頭。 一般手制動(dòng)裝置的制動(dòng)率為 一 ，電機(jī)車的手制動(dòng)裝置的制動(dòng)率 最大為 — 。 實(shí)際上，制動(dòng)裝置的各鉸接點(diǎn)均有摩擦損失，也就是說(shuō)制動(dòng)手輪上所施加的力不可能全部轉(zhuǎn)化為 制動(dòng)鼓 壓力，所以制動(dòng)機(jī)構(gòu)的杠桿傳動(dòng)效率總小于1。為使電機(jī)車制動(dòng)，閘瓦上的制動(dòng)力不能超過(guò) — 定限度，這個(gè)限度稱為“制動(dòng)力的極限值”，超過(guò)此值時(shí)會(huì)將 制動(dòng)鼓 抱死， 容易引起電流增大燒毀電機(jī) 。 電氣部分 電源裝置 蓄電池 ： 礦用蓄電池有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。 鉛酸蓄電池 1． 構(gòu)造 酸性蓄電池又稱鉛板蓄電池。 其外殼容器是由硬橡膠做成，外殼內(nèi)注有硫酸（ H2SQ4）溶液。在外殼內(nèi)相距一定距離 裝有正負(fù)極板（電極）。正負(fù)極板彼此間隔排列，正極板夾在負(fù)極板夾的中間，正極板的數(shù)量比負(fù)極板少一塊。正極板間用絕緣體（硬橡膠板或膠合板及塑料板等）絕緣，以免活性物質(zhì)脫落沉淀在兩個(gè)異性極板之間而造成短路，毀壞電路。各正負(fù)極板分別用連接桿連成一組，每組上面有 1～ 2 個(gè)接線柱，作為蓄電池的引出端。把已裝好的極板組裝在外殼內(nèi)，就形成了蓄電池。 蓄電池上面有蓋，蓋上有孔塞。正負(fù)極板的引出端，通過(guò)蓋上的套管孔出來(lái)，用來(lái)與外電路連接。 在裝置蓄電池時(shí)，極板下面的邊緣離開(kāi)外殼的底面要有足夠的距離，這樣電池在工作時(shí)所脫落和破碎的 活性物質(zhì)，沉淀在外殼底版上時(shí)，就不致造成極板短路。另外，由于蓄電池在工作時(shí)正極板體積的增大，所以就安裝極板時(shí)應(yīng)留有能使極板自由向兩邊膨脹的余地。 2． 充放電 原理 鉛酸蓄電池放電時(shí)在正負(fù)極板上都形成硫酸鉛（ PbSO4） ,即正極板上的 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 過(guò)氧化鉛被還原，而在負(fù)極板上的鉛被氧化，此時(shí)，消耗硫酸變成水，使電解液比重下降。當(dāng)充電時(shí)，在正極板上形成過(guò)氧化鉛，而在負(fù)極板上形成海綿狀鉛，生成硫酸 ， 使電解液比重增高。蓄電池的充電和放電的化學(xué)反應(yīng)式如下： 放電 PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 +2H2O 充電 2Pb SO4+2 H2O → PbO2 +Pb +2H2 SO4 充 電過(guò)程應(yīng)進(jìn)行到正負(fù)極板上不 再 有硫酸鉛為止。這時(shí) 再 繼續(xù)充電，并不能改變極板上的化學(xué)狀態(tài)，而電解液中的水分則進(jìn)行分解。于是在正極板上析出的氧氣， 負(fù) 極板上析出氫氣，此種現(xiàn)象稱為電解液沸騰。沸騰出去的氫氧混合物是一種爆炸性氣體，因此充電室內(nèi)必須通風(fēng)良好，不得 使 氫氣含量達(dá)到 %以上，并且充電室禁止 使 火。室內(nèi)應(yīng)使用隔爆型的照明等電氣設(shè)備。 蓄電池充電和放電過(guò)程中的電壓變化曲線，如圖所示。鉛酸蓄電池的額定電壓為 2V。充電時(shí)，電壓很快升到 ～ ，隨后逐漸增大到 ～，在充電將終了時(shí)又迅速地升到 ～ 。切斷電源后，蓄電池的端電壓為 ～ 。放電時(shí)，電壓開(kāi)始降落很快，約落到 2～ 以后便緩慢地降到 ～ 。接近放電終了時(shí)，電壓急劇下降，應(yīng)停止放電。鉛酸蓄電池平均放電電壓為 ～ 。電機(jī)車用的鉛酸蓄電池，其電壓在 ～ 以下，即不許 再 放電 ， 不然，就可能將蓄電池?fù)p壞。見(jiàn)圖 。 3． 容量 鉛酸蓄電池充電時(shí)的充電量及放電時(shí)的放電量，（以安培小時(shí)為單位）稱為蓄電池的容量。蓄電池的容量與活性物質(zhì)的數(shù)量 、極板的構(gòu)造及活性物質(zhì)的狀態(tài) 、（即活性物質(zhì)對(duì)于酸類的多孔性及可通過(guò)性） 、 電解液的密度 、 溫度及數(shù)量 、 放電情況等有關(guān)。 堿性蓄電池 1． 構(gòu)造 堿性蓄電池有鎳鐵式和鎳鎘式兩種。其電解液均采用苛性堿溶液（苛性鉀 KOH 或苛性鈉 NaOH），而蓄電池的極板框和外殼是用鍍鎳的鋼 板制成 ， 正 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 負(fù)極板用橡膠與外殼絕緣。堿性蓄電池的正極板是鍍鎳的鋼 框。 框內(nèi)固定許多鍍鎳鋼片制成的圓管或箱子和袋子。這些管子 、 箱子或袋子中裝有活性物質(zhì)，其表面有許多細(xì)孔，允許離子通過(guò)，但不允許活性物質(zhì)漏出。負(fù)極板一般是 豎放的袋子，袋子內(nèi)裝有活性物質(zhì)。堿性蓄電池的每一極板上 都有一 圓孔，用鍍鎳鋼螺栓將同性極板連接起來(lái)。各極板間用硬橡膠棒隔開(kāi)，極板和外殼用硬橡膠墊隔開(kāi) 。 鎳鐵蓄電池中的負(fù)極板比正極板多一塊。鎳鎘蓄電池就不一定了，正極板的數(shù)量可能比負(fù)極板的數(shù)量多或少。 堿性蓄電池的外殼的上蓋必須蓋嚴(yán)，否則電解液會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽類有害物。為了向外殼內(nèi)注入或倒出電解液，在蓄電池外殼蓋上留有安裝自動(dòng)閥門(mén)的蓋孔。它能防止電解液濺出，外殼內(nèi)氣壓超過(guò)一大氣壓又可自動(dòng)排出氣體。而外部空氣則不容易和電解液接觸。 2． 充放電原理 當(dāng)充電時(shí)鎳鐵蓄電池的正 極板上，氫氧化鎳轉(zhuǎn)化為高次的氧化物，而負(fù)極板上已生成鐵的氧化物則還原為金屬鐵（或鎘）。當(dāng)放電時(shí)，正極鎳發(fā)生脫氧，而負(fù)極鐵板則進(jìn)行氧化。其一般過(guò)程為： 充電 ： 2Ni(OH)2 +Fe(OH)2 +kOH→ 2Ni(OH)3 + Fe +KOH 放電： 2Ni(OH)3 + Fe +KOH→ 2Ni(OH)2 +Fe(OH)2 +kOH 從上述堿性蓄電池的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，當(dāng)充電或放電時(shí)，電解液 KOH 的成分不改變，只起導(dǎo)電作用，因?yàn)閴A性蓄電池的電解液不分解，所以蓄電池中電解液的損耗量較小，此外，堿性蓄電池的活 性物質(zhì)不溶于電解液中，其體積也不會(huì)有很大的改變，所以堿性蓄電池能用很久。 堿性蓄電池充電時(shí)所析出的游離氫，彌漫于充電室內(nèi)，和空氣中的氧氣能形成爆炸性的混合氣體。所以充電室必須通風(fēng)良好。 堿性蓄電池的額定電壓為 平均放電電壓為 ，允許最小電壓為1V。堿性蓄電池的放電電流可以大于 1小時(shí)的放電電流，但經(jīng)常地過(guò)放電對(duì)蓄電池是不利的，因?yàn)樵谶^(guò)放電時(shí)，負(fù)極板的二價(jià)鐵進(jìn)一步氧化為三價(jià)鐵，這種三價(jià)鐵不易還原（不可逆損失）。因此，一般不許可堿性蓄電池在電壓低于 1V 的條件下放電。 從上述 兩 種蓄電池分析中可以看出相 對(duì)的優(yōu)缺點(diǎn)。 堿性蓄電池對(duì)比于鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)相當(dāng)堅(jiān)固； （ 2）電氣強(qiáng)度好，使蓄電池能很好地經(jīng)受住短路，過(guò)充和過(guò)放電等； （ 3）壽命長(zhǎng)約 8年，而鉛蓄電池只有 46年； （ 4）重量較輕，比相同容量和相同電壓的鉛酸蓄電池的