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      電瓶充電機的工作原理

      作者:????來源:????發布時間:2019-08-22 13:52????瀏覽量:

      簡易充電器可對24V以下的蓄進行自動充電,最大充電電流可達2.5A,并具有恒流充電及充滿自停功能。圖4-9為自動充電器電原理圖。220V市電經變壓器T降壓獲得次級電壓U2,經VD1~VD4格式整流輸出直流脈動電壓,由正極A點經過繼電器常閉觸點K1-2、R4、電流表PA、VT1,通過蓄電池GB、VT2至負極B點對GB進行充電,調節RP1的大小,即調節VT1、VT2的基極電位,從而調節VT2的Icb,即充電電流大小。由于蓄電池端電壓能反映其充電情況,故以標稱電壓為12V的蓄電池為例,當電池電壓上升到(12/2)*2.5=15V時,VT3飽和導通,K1得電吸合,常閉觸點K1-2斷開,切斷充電回路,充電器停止充電。調節RP2,可設定蓄電池充滿自停的上限值。LED1為電源指示,LED2為充電指示,充電電流越大,LED2越亮,反之越暗。蓄電池的充電電流為蓄電池的安時值與充電率的乘積,如有一蓄電池為24V,6Ah,那么其充電電流約為=(6/10)x(1+20%)=0.72A.率滿自停限定值為(24/2)x2.5=30V.、

       

      電瓶充電機分為高頻機和工頻機:工頻機主要是靠變壓器變壓來實現的。高頻主要是通過VMOS和IGBT來改變頻率,變壓器改變電壓實現的,按照功率不同原理也不同,主要分為單管正激,雙管正激,半橋,全橋,斬波等。

       

      上世紀60年代中期,美國科學家馬斯對開口蓄電池的充電過程作了大量的試驗研究,并提出了以最低出氣率為前提的,蓄電池可接受的充電曲線,如圖1所示。實驗表明,如果充電電流按這條曲線變化,就可以大大縮短充電時間,并且對電池的容量和壽命也沒有影響。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線。

       

      蓄電池放電后,用直流電按與放電電流相反的方向通過蓄電池,使它恢復工作能力,這個過程稱為蓄電池充電。蓄電池充電時,電池正極與電源正極相聯,電池負極與電源負極相聯,充電電源電壓必須高于電池的總電動勢。充電方式有恒電流充電和恒電壓充電兩種。

       

      蓄電池充電器原理

       

      蓄電池里面有大量的硫酸等可供電離的溶液,當插上電源,電流就通過里面的鉛板(有些電池不是鉛)電離溶液,這樣就將電能轉化為化學能;如果要使用,溶液就會轉化為電能通過電極輸送出去。這是原理上的描述,事實上,真實的情況十分復雜,可參考相關專業書籍。

       

      充電方法制度

       

      常規充電制度是依據1940年前國際公認的經驗法則設計的。其中最著名的就是“安培小時規則”:充電電流安培數,不應超過蓄電池待充電的安時數。實際上,常規充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產生所限制。這個現象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。

       

      恒流充電法

       

      恒流充電法是用調整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯電阻的方法,保持充電電流強度不變的充電方法??刂品椒ê唵?,但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進行而逐漸下降的,到充電后期,充電電流多用于電解水,產生氣體,使出氣過甚,因此,常選用階段充電法。

       

      恒壓充電法

       

      充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數值,隨著蓄電池端電壓的逐漸升高,電流逐漸減少。與恒流充電法相比,其充電過程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電,由于充電初期蓄電池電動勢較低,充電電流很大,隨著充電的進行,電流將逐漸減少,因此,只需簡易控制系統。

       

      這種充電方法電解水很少,避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大,對蓄電池壽命造成很大影響,且容易使蓄電池極板彎曲,造成電池報廢。鑒于這種缺點,恒壓充電很少使用,只有在充電電源電壓低而電流大時采用。例如,汽車運行過程中,蓄電池就是以恒壓充電法充電的。

       

      階段充電法

       

      此方法包括二階段充電法和三階段充電法

       

      ①二階段法采用恒電流和恒電壓相結合的快速充電方法,首先,以恒電流充電至預定的電壓值,然后,改為恒電壓完成剩余的充電。一般兩階段之間的轉換電壓就是第二階段的恒電壓。

       

      ②三階段充電法在充電開始和結束時采用恒電流充電,中間用恒電壓充電。當電流衰減到預定值時,由第二階段轉換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少,但作為一種快速充電方法使用,受到一定的限制。

       

      快速充電法

       

      ①脈沖式充電法,這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率,而且能夠提高蓄電池充電接受率,從而打破了蓄電池指數充電接受曲線的限制,這也是蓄電池充電理論的新發展。脈沖充電方式首先是用脈沖電流對電池充電,然后讓電池停充一段時間,如此循環,如圖5所示。充電脈沖使蓄電池充滿電量,而間歇期使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉,使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除,從而減輕了蓄電池的內壓,使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行,使蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應時間,減少了析氣量,提高了蓄電池的充電電流接受率。

       

      ②2REFLEXTM快速充電法,這種技術是美國的一項專利技術,它主要面對的充電對象是鎳鎘電池。由于它采用了新型的充電方法,解決了鎳鎘電池的記憶效應,因此,大大降低了蓄電池的快速充電的時間。鉛酸蓄電池的充電方法和對充電狀態的檢測方法與鎳鎘電池有很大的不同,但它們之間可以相互借REFLEXTM充電法的一個工作周期包括正向充電脈沖,反向瞬間放電脈沖,停充維持3個階段。

       

      ③變電流間歇充電法,這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎上,如圖7所示。其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法,保證加大充電電流,獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段,獲得過充電量,將電池恢復至完全充電態。通過間歇停充,使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉,使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除,從而減輕了蓄電池的內壓,使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行,使蓄電池可以吸收更多的電量。

       

      ④變電壓間歇充電法,在變電流間歇充電法的基礎上又有人提出了變電壓間歇充電法,如圖8所示。與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段的不是間歇恒流,而是間歇恒壓。在每個恒電壓充電階段,由于是恒壓充電,充電電流自然按照指數規律下降,符合電池電流可接受率隨著充電的進行逐漸下降的特點。

       

      ⑤變電壓變電流波浪式間歇正負零脈沖快速充電法,合脈沖充電法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優點,變電壓變電流波浪式正負零脈沖間歇快速充電法得到發展應用。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種:

       

      1)脈沖電流的幅值可變.

       

      2)脈沖電流幅值固定不變.

       

      脈沖電流幅值和PWM信號的頻率均固定,PWM占空比可調,在此基礎上加入間歇停充階段,能夠在較短的時間內充進更多的電量,提高蓄電池的充電接受能力。

       

      鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學電源,該產品具有良好的可逆性,電壓特性平穩,[1]使用壽命長,適用范圍廣,原材料豐富(且可再生使用)及造價低廉等優點。主要應用在交通運輸,通信,電力,鐵路,礦山,港口等國民經濟各個部門,是社會生產經營活動中不可缺少的產品,具有廣闊的發展前景。

       

       

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