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蓄電池充電器的原理是什么?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2172次  |  2019年12月16日  

簡易充電器可對24V以下的蓄電池進(jìn)行自動充電,最大充電電流可達(dá)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(jīng)變壓器T降壓獲得次級電壓U2,經(jīng)VD1~VD4格式整流輸出直流脈動電壓,由正極A點(diǎn)經(jīng)過繼電器常閉觸點(diǎn)K1-2、R4、電流表PA、VT1,通過蓄電池GB、VT2至負(fù)極B點(diǎn)對GB進(jìn)行充電,調(diào)節(jié)RP1的大小,即調(diào)節(jié)VT1、VT2的基極電位,從而調(diào)節(jié)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(biāo)稱電壓為12V的蓄電池為例,當(dāng)電池電壓上升到(12/2)*2.5=15V時,VT3飽和導(dǎo)通,K1得電吸合,常閉觸點(diǎn)K1-2斷開,切斷充電回路,充電器停止充電。調(diào)節(jié)RP2,可設(shè)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.、


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(dāng)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(zhuǎn)化為化學(xué)能;如果要使用,溶液就會轉(zhuǎn)化為電能通過電極輸送出去。這是原理上的描述,事實(shí)上,真實(shí)的情況十分復(fù)雜,可參考相關(guān)專業(yè)書籍。


充電方法制度


常規(guī)充電制度是依據(jù)1940年前國際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)計的。其中最著名的就是安培小時規(guī)則:充電電流安培數(shù),不應(yīng)超過蓄電池待充電的安時數(shù)。實(shí)際上,常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。這個現(xiàn)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(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法,保持充電電流強(qiáng)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(jìn)行而逐漸下降的,到充電后期,充電電流多用于電解水,產(chǎn)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(shù)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(jìn)行,電流將逐漸減少,因此,只需簡易控制系統(tǒng)。


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(diǎn),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(yùn)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(jié)合的快速充電方法,首先,以恒電流充電至預(yù)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(zhuǎn)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(jié)束時采用恒電流充電,中間用恒電壓充電。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時,由第二階段轉(zhuǎn)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(shù)充電接受曲線的限制,這也是蓄電池充電理論的新發(fā)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(huán),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(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉,使?jié)獠顦O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(nèi)壓,使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)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(yīng)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(shù)是美國的一項(xiàng)專利技術(shù),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(yīng),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(tài)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(chǔ)上,如圖7所示。其特點(diǎn)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(fù)至完全充電態(tài)。通過間歇停充,使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉,使?jié)獠顦O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(nèi)壓,使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)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(chǔ)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(shù)規(guī)律下降,符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。


⑤變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)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(yōu)點(diǎn),變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng)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(diào),在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段,能夠在較短的時間內(nèi)充進(jìn)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(xué)電源,該產(chǎn)品具有良好的可逆性,電壓特性平穩(wěn),[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(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸,通信,電力,鐵路,礦山,港口等國民經(jīng)濟(jì)各個部門,是社會生產(chǎn)經(jīng)營活動中不可缺少的產(chǎn)品,具有廣闊的發(fā)展前景。


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