WHPTC在充電機(jī)充電器電路保護(hù)中的應(yīng)用解決方案
一.充電機(jī)及充電器的基本介紹
1、充電機(jī)及充電器的功能和用途:
充電機(jī)是將高壓交流電或高壓直流電轉(zhuǎn)變低壓直流電對(duì)各種化學(xué)電池、蓄電池充電的設(shè)備。完
成的功能就是在不同時(shí)間輸出大小不同的直流電流及脈沖電流讓蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。
2、對(duì)充電機(jī)和充電器的相關(guān)說(shuō)明:
充電機(jī)和充電器在工作原理、功能應(yīng)用上沒(méi)有明確的區(qū)別,其結(jié)果就是對(duì)蓄電池充電,只是叫法不同,有便攜的或叫移動(dòng)充電器、有固定的或叫充電機(jī)、充電樁、手機(jī)充電的一般叫充電器。
3、充電機(jī)及充電器的種類:
充電機(jī)的種類按行業(yè)不同、設(shè)備不同來(lái)分,種類非常多,應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與工礦企業(yè)的各類小型機(jī)動(dòng)車、電子、通訊、教學(xué)、交通運(yùn)輸、電力、科研、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生以及人們?nèi)粘I钪斜粡V泛應(yīng)的蓄電池的充電。
二.蓄電池(常用的化學(xué)電池)的基本介紹
蓄電池也稱作二次電源,它是一種把化學(xué)反應(yīng)所釋放出來(lái)的能量直接轉(zhuǎn)變成直流電能的裝置。蓄電池按照其電解液的不同,通常分為酸性電池和堿性電池。近幾十年來(lái),由于交通、通訊、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,其產(chǎn)品系列、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品性能發(fā)生了巨大變化,以此滿足不同用途的需要。目前,蓄電池主要應(yīng)用于各種車輛、船舶、飛機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)以及照明、蓄能、不間斷電源、移動(dòng)通訊、便攜式電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具當(dāng)中。
常用的化學(xué)電池有:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、金屬氧化物蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋰離子蓄電池、鋅空電池、鋰聚合物電池等。其中,以鉛酸蓄電池為數(shù)量最多。鉛酸蓄電池的價(jià)格最低,也最常用,中國(guó)是全世界鉛酸蓄電池最大的生產(chǎn)國(guó)。其含污染的成分比較少,可回收性好。單格蓄電池電壓是2V,每個(gè)蓄電池都是多個(gè)單格的組合,電壓也是單格電壓的倍數(shù),我們常把多個(gè)蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用,統(tǒng)稱蓄電池組。
常見(jiàn)的蓄電池組按電壓不同分別有:6V、12V、24V、36V、48V、60V、72V等系列。
蓄電池的工作特點(diǎn)是充電電流小、放電電流大(充電電流1
常見(jiàn)蓄電池如下圖:
三.充電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理:
1、充電機(jī)的結(jié)構(gòu)
目前不同的廠家有多種形式的充電機(jī),所以充電機(jī)的種類繁多,電路結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別,但工作原理卻大同小異,不是用變壓器就是用開(kāi)關(guān)電源,而目前變壓器式的較少,大多數(shù)廠家的充電機(jī)使用開(kāi)關(guān)電源電路,常用的開(kāi)關(guān)電源式充電機(jī)又分半橋式和單激式兩大類,單激類又分為正激式和反激式兩類。半橋式成本高,性能好,常用于帶負(fù)脈沖的充電器;單激式成本低,市場(chǎng)占有率高。其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
充電機(jī)結(jié)構(gòu)方框圖
12V 10A原理方框圖
2、充電機(jī)的工作原理:
充電機(jī)對(duì)蓄電池的充電分為六段式充電和三段式充電兩種。
A、對(duì)于六段式充電原理及過(guò)程如下:
六階段充電機(jī)充電過(guò)程列舉,以 24V/120Ah 電池為例的充電過(guò)程:
a.預(yù)充階段(小電流預(yù)充電):充電機(jī)設(shè)有延時(shí)啟動(dòng),延時(shí)時(shí)間為7秒,啟動(dòng)后首先進(jìn)入預(yù)充階段,充電機(jī)先設(shè)小電流流為
b.大電流階段(恒流充電):預(yù)充結(jié)束后進(jìn)入恒流
c.恒壓階段(恒壓充電):當(dāng)充電電壓上升到30.5V時(shí),進(jìn)入恒壓充電階段,充電電流逐步減??;
d.小電流階段(涓流充電):當(dāng)充電電流減小到
e.脈沖階段(脈沖充電):當(dāng)充電電壓上升到31時(shí),進(jìn)入脈沖充電階段,如果充電電壓40分鐘未達(dá)到 31V,則自動(dòng)進(jìn)入脈沖階段,充5秒,停5秒對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充和維護(hù);
f.浮充階段(浮充充電):脈沖充電20分鐘后自動(dòng)進(jìn)入浮充階段,浮充階段充電機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
C、充電機(jī)的充電曲線如下:
不論哪種充電機(jī),都必須要求正確使用和操作:
充電器的正確操作是:充電時(shí),先插電池,后加市電;充足后,先切斷市電,后拔電池插頭。如果在充電時(shí)先拔電池插頭,特別是充電電流大時(shí),非常容易損壞充電器。
3、常見(jiàn)充電機(jī):
四.充電機(jī)電路保護(hù)存在的常見(jiàn)問(wèn)題:
A、對(duì)充電機(jī)電路的要求:
充電機(jī)的好壞與正確使用,對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命起作非常關(guān)建的作用,業(yè)界廣為流傳的一句話就是:蓄電池不是用壞的,而是充壞的。 為了滿足電動(dòng)自行車電池的短時(shí)高容量充電,在三段式恒壓限流充電中,不得不通過(guò)提高恒壓值到2.47V~2.49V。這樣,大大超過(guò)電池正極板析氧電壓和負(fù)極板析氫電壓,一旦高于析氫電壓,電池也會(huì)快速的失水。一些充電器制造商的產(chǎn)品為了降低充電時(shí)間,提高了恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流,而使得充電指示充滿電以后,還沒(méi)有充滿電。而用戶使用電池,是無(wú)法保證每次使用以后,都能夠及時(shí)充電的,電池就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的硫化而提前失效。一些充電器制造商把某些功能夸大,成品的功效沒(méi)有其宣傳的那樣好。
好的充電器要求不僅僅輸入電壓范圍要寬、充電電壓電流要與被充電蓄電池相適應(yīng)、還必須具有下列保護(hù)功能: 短路保護(hù)、反接保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、超溫保護(hù)和開(kāi)路零輸出電壓保護(hù)、以及自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能。
B、目前充電機(jī)電路以及在使用中存在的常見(jiàn)問(wèn)題:
好的充電機(jī)有較完善的保護(hù)電路,耐用但成本高。有很多廠家在充電機(jī)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中,因顧及成本,使用簡(jiǎn)易電路、有的連基本的控制電路都沒(méi)有、或者根本不設(shè)保護(hù)電路。不管怎樣設(shè)計(jì),在使用時(shí),每一次都正確操作與正確使用,還是可以的。但事實(shí)上并不是每一個(gè)人在每一次使用時(shí)都能正確操作。這就使得充電機(jī)成了易損設(shè)備,常見(jiàn)問(wèn)題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
①充電器在充電時(shí)先拔電池插頭,特別是充電電流大時(shí),非常容易損壞充電器。正確操作要求:充電時(shí),先插電池,后加市電;充足后,先切斷市電,后拔電池插頭。而這種情況是無(wú)法避免的,也是最常見(jiàn)的。這種情況僅損壞充電機(jī),不會(huì)損壞蓄電池。
②充電器性能不良,使充電電流過(guò)大造成電池高溫膨脹、電池極板變形。不僅僅損壞充電機(jī),還損壞蓄電池。
③高電壓的充電機(jī)對(duì)低電壓蓄電池充電時(shí),電池受高倍率大電流連續(xù)過(guò)充。(例:用48V充電機(jī)給36V或24V的電瓶充電)不僅損壞充電機(jī),還會(huì)損壞蓄電池。(單格蓄電池電壓是2V,每個(gè)蓄電池都是多個(gè)單格的組合,電壓也是單格電壓的倍數(shù),我們常把多個(gè)蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用,統(tǒng)稱蓄電池組。常見(jiàn)的蓄電池組按電壓不同分別有:6V、12V、24V、36V、48V、72V-----400V等系列)
④蓄電池裝配不良產(chǎn)生大電流損壞充電機(jī):主要是裝配反極造成充電機(jī)輸出大電流; A、組裝反極 ;B、封蓋時(shí)極性相反 (12V的電池反一格約8V,反二格約4V;封蓋相反變成-12V)。C、焊接不良或短路,不僅會(huì)因大電流損壞充電機(jī),同時(shí)蓄電池還會(huì)產(chǎn)生爆裂。
⑤充電反極造成大電流損壞充電機(jī)。充電時(shí)正負(fù)極連接錯(cuò)誤、電壓呈負(fù)值,相當(dāng)于與充電機(jī)的電壓串聯(lián),回路電流比短路電流大得多。不僅僅損壞充電機(jī),還同時(shí)損壞蓄電池。
⑥對(duì)于過(guò)放電有部分反極的,在充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大電流損壞充電機(jī)。
⑦對(duì)于使用變壓器的充電機(jī),在上述各情況下均會(huì)使變壓器燒壞。嚴(yán)重的還會(huì)引起火災(zāi)。
五.WHPTC在充電機(jī)電路保護(hù)中可解決的問(wèn)題與應(yīng)用方法:
介于上述問(wèn)題的存在,所以對(duì)充電機(jī)的研發(fā),提出了一系列的要求:輸入電壓范圍寬、充電的輸出電壓電流要與被充電蓄電池相適應(yīng)、同時(shí)必須具有下列保護(hù)功能: 短路保護(hù)、反接保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、超溫保護(hù)和開(kāi)路零輸出電壓保護(hù)、以及自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能。
要求充電機(jī)具有這些保護(hù)功能,是因?yàn)椋?/span>
過(guò)壓------電壓超過(guò)規(guī)定值后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
短路------短路發(fā)生后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
反極------蓄電池產(chǎn)生反極后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
反接------蓄電池正負(fù)線接反后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
超溫------溫度過(guò)高的原因是電流過(guò)大,發(fā)熱嚴(yán)重,從而損壞充電機(jī)。
過(guò)流------有不明原因或操作錯(cuò)誤使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
溫度補(bǔ)償------是為了防止電流過(guò)大而損壞充電機(jī)的電流限制電路。
由上述的分析可見(jiàn),要完成保護(hù)功能,最終解決的問(wèn)題是電流過(guò)大的問(wèn)題,所以實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能的本質(zhì)是解決過(guò)流保護(hù)問(wèn)題。
目前解決過(guò)流保護(hù)問(wèn)題的方法很多,常用的方法有電子電路與可控硅保護(hù)法、繼電器保護(hù)法、WHPTC保護(hù)法等。其中前兩種保護(hù)法所用的元器件數(shù)量較多、電路復(fù)雜、成本高、故障率高。而使用WHPTC保護(hù)法,只需用一個(gè)PTC元件即可達(dá)到過(guò)流保護(hù)目的,而且其重復(fù)性使用讓充電機(jī)免維護(hù),所以電路簡(jiǎn)單成本很低。這里詳細(xì)討論PTC在充電機(jī)的過(guò)流保護(hù)中的具體應(yīng)用方法與可解決的問(wèn)題。
六.WHPTC在充電機(jī)充電器中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì):
A、PTC在充電機(jī)作過(guò)流保護(hù)應(yīng)用的可行性與應(yīng)用方法:
常見(jiàn)充電機(jī)的充電電流一般在500mA—
在應(yīng)用方法上主要是串聯(lián)到充電機(jī)的電源輸出端,也可同時(shí)用于充電機(jī)的電源輸入端。既可單個(gè)PTC使用,也可兩個(gè)相同PTC并聯(lián)后使用。
B、PTC在充電機(jī)作過(guò)流保護(hù)的應(yīng)用位置如下圖:
C、PTC在充電機(jī)的應(yīng)用中可解決的具體問(wèn)題:
當(dāng)有過(guò)流、過(guò)熱時(shí)PTC迅速由低阻變?yōu)楦咦?,從而限流保護(hù)。所以可有效解決下列問(wèn)題:
①、當(dāng)電壓超過(guò)規(guī)定值后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
②、當(dāng)短路發(fā)生后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
③、當(dāng)蓄電池產(chǎn)生反極后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
④、當(dāng)蓄電池正負(fù)線接反,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
⑤、當(dāng)溫度過(guò)高的原因是電流過(guò)大,發(fā)熱嚴(yán)重,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
⑥、有不明原因或操作錯(cuò)誤使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
因?yàn)槌潆姍C(jī)行業(yè)是一個(gè)大家族,同一個(gè)廠不同時(shí)間生產(chǎn)的充電機(jī)是不同的,不同廠就更不相同了,種類繁多、千差萬(wàn)別,所以說(shuō),談到充電機(jī),是指充電機(jī)類,不同的充電機(jī),有不同的電流電壓,所以本資料只是定性的說(shuō)明PTC在充電機(jī)中的使用方法、使用位置,并用紅色突出顯示PTC在電路圖中的具體位置與連接方法,因同一電路圖在使用不同功率管時(shí)的電流會(huì)不同,可對(duì)應(yīng)不同的蓄電池,所以暫不給出具體的型號(hào)。只有充電機(jī)與電路圖一一對(duì)應(yīng)時(shí),才能給出PTC具體型號(hào)。
WHPTC在充電機(jī)電路中的應(yīng)用
WHPTC在電動(dòng)車充電器中的應(yīng)用
WHPTC在充電機(jī)中的具體應(yīng)用:
WH自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具等的充電器產(chǎn)品中的應(yīng)用,WHPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲能在電線短路、蓄電池反接后,及時(shí)提供有效的保護(hù),以防止充電機(jī)電路板燒壞、以及防止蓄電池過(guò)放電而產(chǎn)生高溫爆炸等情況出現(xiàn)
WHPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車的充電站、充電樁、停車場(chǎng)及車庫(kù)充電樁、充電機(jī)、蓄電瓶檢測(cè)設(shè)備的保護(hù)應(yīng)用中可有效防止因電線短路、電池線反接后超大電流對(duì)蓄電瓶和充電設(shè)備的損壞、避免電器火災(zāi)。
附件:1、充電機(jī)常識(shí)
①、基本類型
常見(jiàn)的恒流恒壓充電機(jī)分為循環(huán)式、浮充式、和恒流恒壓可調(diào)式三種方式。
1 、智能循環(huán)式充電機(jī):主要用于固定電壓和容量的電池作動(dòng)力的所有設(shè)備,如電動(dòng)叉車、電動(dòng)汽車、高爾夫球車、電動(dòng)巡邏車、電瓶拖板車、電動(dòng)托盤車、堆高電動(dòng)叉車、電動(dòng)平臺(tái)車、電動(dòng)高空工作平臺(tái)、電動(dòng)游樂(lè)設(shè)備、電動(dòng)游船、電動(dòng)洗地機(jī)等。
2 、智能浮充式充電機(jī):主要用于固定電壓和容量的電池作浮充使用的機(jī)電設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、艇船、鐵路系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、直流不間斷電源、UPS 等電池的自動(dòng)充電。
3 、可調(diào)電壓型充電機(jī):主要用于多組電池的充電,如電池的初充電、汽修廠、UPS 廠家及電瓶廠極板的充電。
②、充電方式:
充電機(jī)根據(jù)電池充電曲線設(shè)計(jì),自動(dòng)檢測(cè)電池電壓電流,充足保護(hù),保證電池不過(guò)充,不欠充.無(wú)需調(diào)節(jié),全過(guò)程智能控制,使用非常方便。
1.恒流充電:
當(dāng)電池電壓較低時(shí),以0.1C-0.14C限流恒流充電,避免電池充電初期過(guò)流充電造成過(guò)充現(xiàn)象和保證充電機(jī)的安全使用.時(shí)間約6一7H,充進(jìn)電量80%。
2.恒壓充電:
當(dāng)電池電壓升高后,自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓充電,電流自動(dòng)減小,避免了充電后期電流過(guò)大造成電瓶析氣失水現(xiàn)象,延長(zhǎng)電池壽命。充電電流繼續(xù)減小到設(shè)定值時(shí),黃燈亮,電池基本充足可用.時(shí)間約2H ,充進(jìn)電量20%。
3.充電結(jié)束:
保持恒壓充電,充電電流繼續(xù)減小,對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)式充電.充電電流減小到設(shè)定值或充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí),自動(dòng)停充,充足紅燈亮,時(shí)間約2H ,充進(jìn)電量10%
4.均衡充電:
均充功能:可以消除電池單體的不均衡現(xiàn)象和寒冷季節(jié)對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充充電,以及對(duì)陳舊電池進(jìn)行補(bǔ)允充電,建議每月均充一次或根據(jù)電池使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行定期均充.
使用方法:當(dāng)電池充電結(jié)束后,按一下均充健,小電流恒流均充二小時(shí)自動(dòng)停止充電,可充進(jìn)電量10%。
恒壓恒流智能充當(dāng)機(jī)屬于精密調(diào)壓的充電機(jī),它由可控硅精密調(diào)壓,變壓器隔離降壓,整流器橋式整流,輸出全波脈動(dòng)直流對(duì)電瓶進(jìn)行充電。充電電流,充電電壓連續(xù)可調(diào),能進(jìn)行恒流,恒壓控制,適宜于一切有電瓶需要補(bǔ)充充電的場(chǎng)合。 本機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)叉車,高爾夫車,游覽車,電動(dòng)游船,電動(dòng)洗地機(jī),礦用電機(jī)車, UPS不間斷電源,電力通訊鐵路系統(tǒng)等電池的循環(huán)充電。保證電池不過(guò)充,不欠充。同時(shí)也 廣泛應(yīng)用于汽車修配廠,車隊(duì),航空,發(fā)電機(jī)組,程控交換機(jī)等通訊設(shè)備及船用電瓶的充電, 保證電池不過(guò)充,不欠充。 還可以作為一般直流電源來(lái)用。
智能充電機(jī) 輸入電壓有三種:?jiǎn)蜗?span lang="EN-US"> AC220V,雙火線 AC380V,三相 380V。
直流輸出連接方式:接線鼻,電瓶夾,對(duì)接插座。
附件: 2、蓄電池的基本知識(shí):
①、基本定義
●電能可由多種形式的能量變化得來(lái),其中把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池,一般簡(jiǎn)稱為電池,電池有原電池和蓄電池之分。
●放電后不能用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生的叫原電池,也稱為一次性電池。
●放電后可以用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生,把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能,需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電池,叫蓄電池,也稱為二次電池。
②、常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)
●充電:蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。
●放電:蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。
●浮充放電:蓄電池和其他直流電源并聯(lián),對(duì)外電路輸出電能叫做浮充放電。有不間斷供電要求的設(shè)備,起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。
●電動(dòng)勢(shì):外電路斷開(kāi),即沒(méi)有電流通過(guò)電池時(shí)在正負(fù)極間量得的電位差,叫電池的電動(dòng)勢(shì)。
●端電壓:電路閉合后電池正負(fù)極間的電位差叫做電池的電壓或端電壓。
●安時(shí)容量:電池的容量單位為安時(shí),即:電池容量Q(安時(shí))=I放ⅹt放
I放為放電電流(安) t放為放電時(shí)間(小時(shí))
●電量效率(安時(shí)效率):輸出電量與輸入電量之間的比叫做電池的電量的效率,也叫安時(shí)效率。
電量效率(﹪)=(Q放÷Q充)×100﹪
=(I放×t放)÷(I充×t充)×100﹪
Q放和Q充分別是放電和充電容量(安時(shí))
●自由放電:由于電池的局部作用造成的電池容量的消耗。容量損失與擱置之前的容量之比,叫做蓄電池的自由放電率
自由放電率(﹪)=(Q1-Q2)÷Q1×100﹪
Q1為擱置前放電容量(安時(shí))
Q2為擱置后放電容量(安時(shí))
●使用壽命:蓄電池每充電、放電一次,叫做一次充放電循環(huán),蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù),叫做蓄電池的使用壽命。
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PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲與陶瓷PTC的性能比較 |
聚合物PPTC的主要優(yōu)點(diǎn)有:常溫零功率電阻可以作得很小,大電流產(chǎn)品只有幾個(gè)... |
WHPTC在充電機(jī)充電器電路保護(hù)中的應(yīng)用解決方案
一.充電機(jī)及充電器的基本介紹
1、充電機(jī)及充電器的功能和用途:
充電機(jī)是將高壓交流電或高壓直流電轉(zhuǎn)變低壓直流電對(duì)各種化學(xué)電池、蓄電池充電的設(shè)備。完
成的功能就是在不同時(shí)間輸出大小不同的直流電流及脈沖電流讓蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。
2、對(duì)充電機(jī)和充電器的相關(guān)說(shuō)明:
充電機(jī)和充電器在工作原理、功能應(yīng)用上沒(méi)有明確的區(qū)別,其結(jié)果就是對(duì)蓄電池充電,只是叫法不同,有便攜的或叫移動(dòng)充電器、有固定的或叫充電機(jī)、充電樁、手機(jī)充電的一般叫充電器。
3、充電機(jī)及充電器的種類:
充電機(jī)的種類按行業(yè)不同、設(shè)備不同來(lái)分,種類非常多,應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與工礦企業(yè)的各類小型機(jī)動(dòng)車、電子、通訊、教學(xué)、交通運(yùn)輸、電力、科研、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生以及人們?nèi)粘I钪斜粡V泛應(yīng)的蓄電池的充電。
二.蓄電池(常用的化學(xué)電池)的基本介紹
蓄電池也稱作二次電源,它是一種把化學(xué)反應(yīng)所釋放出來(lái)的能量直接轉(zhuǎn)變成直流電能的裝置。蓄電池按照其電解液的不同,通常分為酸性電池和堿性電池。近幾十年來(lái),由于交通、通訊、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,其產(chǎn)品系列、產(chǎn)品種類、產(chǎn)品性能發(fā)生了巨大變化,以此滿足不同用途的需要。目前,蓄電池主要應(yīng)用于各種車輛、船舶、飛機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)以及照明、蓄能、不間斷電源、移動(dòng)通訊、便攜式電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具當(dāng)中。
常用的化學(xué)電池有:鉛酸蓄電池、鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、金屬氧化物蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅鎳蓄電池、氫鎳蓄電池、鋰離子蓄電池、鋅空電池、鋰聚合物電池等。其中,以鉛酸蓄電池為數(shù)量最多。鉛酸蓄電池的價(jià)格最低,也最常用,中國(guó)是全世界鉛酸蓄電池最大的生產(chǎn)國(guó)。其含污染的成分比較少,可回收性好。單格蓄電池電壓是2V,每個(gè)蓄電池都是多個(gè)單格的組合,電壓也是單格電壓的倍數(shù),我們常把多個(gè)蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用,統(tǒng)稱蓄電池組。
常見(jiàn)的蓄電池組按電壓不同分別有:6V、12V、24V、36V、48V、60V、72V等系列。
蓄電池的工作特點(diǎn)是充電電流小、放電電流大(充電電流1
常見(jiàn)蓄電池如下圖:
三.充電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理:
1、充電機(jī)的結(jié)構(gòu)
目前不同的廠家有多種形式的充電機(jī),所以充電機(jī)的種類繁多,電路結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別,但工作原理卻大同小異,不是用變壓器就是用開(kāi)關(guān)電源,而目前變壓器式的較少,大多數(shù)廠家的充電機(jī)使用開(kāi)關(guān)電源電路,常用的開(kāi)關(guān)電源式充電機(jī)又分半橋式和單激式兩大類,單激類又分為正激式和反激式兩類。半橋式成本高,性能好,常用于帶負(fù)脈沖的充電器;單激式成本低,市場(chǎng)占有率高。其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
充電機(jī)結(jié)構(gòu)方框圖
12V 10A原理方框圖
2、充電機(jī)的工作原理:
充電機(jī)對(duì)蓄電池的充電分為六段式充電和三段式充電兩種。
A、對(duì)于六段式充電原理及過(guò)程如下:
六階段充電機(jī)充電過(guò)程列舉,以 24V/120Ah 電池為例的充電過(guò)程:
a.預(yù)充階段(小電流預(yù)充電):充電機(jī)設(shè)有延時(shí)啟動(dòng),延時(shí)時(shí)間為7秒,啟動(dòng)后首先進(jìn)入預(yù)充階段,充電機(jī)先設(shè)小電流流為
b.大電流階段(恒流充電):預(yù)充結(jié)束后進(jìn)入恒流
c.恒壓階段(恒壓充電):當(dāng)充電電壓上升到30.5V時(shí),進(jìn)入恒壓充電階段,充電電流逐步減小;
d.小電流階段(涓流充電):當(dāng)充電電流減小到
e.脈沖階段(脈沖充電):當(dāng)充電電壓上升到31時(shí),進(jìn)入脈沖充電階段,如果充電電壓40分鐘未達(dá)到 31V,則自動(dòng)進(jìn)入脈沖階段,充5秒,停5秒對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充和維護(hù);
f.浮充階段(浮充充電):脈沖充電20分鐘后自動(dòng)進(jìn)入浮充階段,浮充階段充電機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)。
C、充電機(jī)的充電曲線如下:
不論哪種充電機(jī),都必須要求正確使用和操作:
充電器的正確操作是:充電時(shí),先插電池,后加市電;充足后,先切斷市電,后拔電池插頭。如果在充電時(shí)先拔電池插頭,特別是充電電流大時(shí),非常容易損壞充電器。
3、常見(jiàn)充電機(jī):
四.充電機(jī)電路保護(hù)存在的常見(jiàn)問(wèn)題:
A、對(duì)充電機(jī)電路的要求:
充電機(jī)的好壞與正確使用,對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命起作非常關(guān)建的作用,業(yè)界廣為流傳的一句話就是:蓄電池不是用壞的,而是充壞的。 為了滿足電動(dòng)自行車電池的短時(shí)高容量充電,在三段式恒壓限流充電中,不得不通過(guò)提高恒壓值到2.47V~2.49V。這樣,大大超過(guò)電池正極板析氧電壓和負(fù)極板析氫電壓,一旦高于析氫電壓,電池也會(huì)快速的失水。一些充電器制造商的產(chǎn)品為了降低充電時(shí)間,提高了恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流,而使得充電指示充滿電以后,還沒(méi)有充滿電。而用戶使用電池,是無(wú)法保證每次使用以后,都能夠及時(shí)充電的,電池就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的硫化而提前失效。一些充電器制造商把某些功能夸大,成品的功效沒(méi)有其宣傳的那樣好。
好的充電器要求不僅僅輸入電壓范圍要寬、充電電壓電流要與被充電蓄電池相適應(yīng)、還必須具有下列保護(hù)功能: 短路保護(hù)、反接保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、超溫保護(hù)和開(kāi)路零輸出電壓保護(hù)、以及自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能。
B、目前充電機(jī)電路以及在使用中存在的常見(jiàn)問(wèn)題:
好的充電機(jī)有較完善的保護(hù)電路,耐用但成本高。有很多廠家在充電機(jī)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)中,因顧及成本,使用簡(jiǎn)易電路、有的連基本的控制電路都沒(méi)有、或者根本不設(shè)保護(hù)電路。不管怎樣設(shè)計(jì),在使用時(shí),每一次都正確操作與正確使用,還是可以的。但事實(shí)上并不是每一個(gè)人在每一次使用時(shí)都能正確操作。這就使得充電機(jī)成了易損設(shè)備,常見(jiàn)問(wèn)題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
①充電器在充電時(shí)先拔電池插頭,特別是充電電流大時(shí),非常容易損壞充電器。正確操作要求:充電時(shí),先插電池,后加市電;充足后,先切斷市電,后拔電池插頭。而這種情況是無(wú)法避免的,也是最常見(jiàn)的。這種情況僅損壞充電機(jī),不會(huì)損壞蓄電池。
②充電器性能不良,使充電電流過(guò)大造成電池高溫膨脹、電池極板變形。不僅僅損壞充電機(jī),還損壞蓄電池。
③高電壓的充電機(jī)對(duì)低電壓蓄電池充電時(shí),電池受高倍率大電流連續(xù)過(guò)充。(例:用48V充電機(jī)給36V或24V的電瓶充電)不僅損壞充電機(jī),還會(huì)損壞蓄電池。(單格蓄電池電壓是2V,每個(gè)蓄電池都是多個(gè)單格的組合,電壓也是單格電壓的倍數(shù),我們常把多個(gè)蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起使用,統(tǒng)稱蓄電池組。常見(jiàn)的蓄電池組按電壓不同分別有:6V、12V、24V、36V、48V、72V-----400V等系列)
④蓄電池裝配不良產(chǎn)生大電流損壞充電機(jī):主要是裝配反極造成充電機(jī)輸出大電流; A、組裝反極 ;B、封蓋時(shí)極性相反 (12V的電池反一格約8V,反二格約4V;封蓋相反變成-12V)。C、焊接不良或短路,不僅會(huì)因大電流損壞充電機(jī),同時(shí)蓄電池還會(huì)產(chǎn)生爆裂。
⑤充電反極造成大電流損壞充電機(jī)。充電時(shí)正負(fù)極連接錯(cuò)誤、電壓呈負(fù)值,相當(dāng)于與充電機(jī)的電壓串聯(lián),回路電流比短路電流大得多。不僅僅損壞充電機(jī),還同時(shí)損壞蓄電池。
⑥對(duì)于過(guò)放電有部分反極的,在充電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大電流損壞充電機(jī)。
⑦對(duì)于使用變壓器的充電機(jī),在上述各情況下均會(huì)使變壓器燒壞。嚴(yán)重的還會(huì)引起火災(zāi)。
五.WHPTC在充電機(jī)電路保護(hù)中可解決的問(wèn)題與應(yīng)用方法:
介于上述問(wèn)題的存在,所以對(duì)充電機(jī)的研發(fā),提出了一系列的要求:輸入電壓范圍寬、充電的輸出電壓電流要與被充電蓄電池相適應(yīng)、同時(shí)必須具有下列保護(hù)功能: 短路保護(hù)、反接保護(hù)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、超溫保護(hù)和開(kāi)路零輸出電壓保護(hù)、以及自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能。
要求充電機(jī)具有這些保護(hù)功能,是因?yàn)椋?/span>
過(guò)壓------電壓超過(guò)規(guī)定值后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
短路------短路發(fā)生后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
反極------蓄電池產(chǎn)生反極后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
反接------蓄電池正負(fù)線接反后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
超溫------溫度過(guò)高的原因是電流過(guò)大,發(fā)熱嚴(yán)重,從而損壞充電機(jī)。
過(guò)流------有不明原因或操作錯(cuò)誤使充電機(jī)的電流過(guò)大,從而損壞充電機(jī)。
溫度補(bǔ)償------是為了防止電流過(guò)大而損壞充電機(jī)的電流限制電路。
由上述的分析可見(jiàn),要完成保護(hù)功能,最終解決的問(wèn)題是電流過(guò)大的問(wèn)題,所以實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)功能的本質(zhì)是解決過(guò)流保護(hù)問(wèn)題。
目前解決過(guò)流保護(hù)問(wèn)題的方法很多,常用的方法有電子電路與可控硅保護(hù)法、繼電器保護(hù)法、WHPTC保護(hù)法等。其中前兩種保護(hù)法所用的元器件數(shù)量較多、電路復(fù)雜、成本高、故障率高。而使用WHPTC保護(hù)法,只需用一個(gè)PTC元件即可達(dá)到過(guò)流保護(hù)目的,而且其重復(fù)性使用讓充電機(jī)免維護(hù),所以電路簡(jiǎn)單成本很低。這里詳細(xì)討論PTC在充電機(jī)的過(guò)流保護(hù)中的具體應(yīng)用方法與可解決的問(wèn)題。
六.WHPTC在充電機(jī)充電器中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì):
A、PTC在充電機(jī)作過(guò)流保護(hù)應(yīng)用的可行性與應(yīng)用方法:
常見(jiàn)充電機(jī)的充電電流一般在500mA—
在應(yīng)用方法上主要是串聯(lián)到充電機(jī)的電源輸出端,也可同時(shí)用于充電機(jī)的電源輸入端。既可單個(gè)PTC使用,也可兩個(gè)相同PTC并聯(lián)后使用。
B、PTC在充電機(jī)作過(guò)流保護(hù)的應(yīng)用位置如下圖:
C、PTC在充電機(jī)的應(yīng)用中可解決的具體問(wèn)題:
當(dāng)有過(guò)流、過(guò)熱時(shí)PTC迅速由低阻變?yōu)楦咦?,從而限流保護(hù)。所以可有效解決下列問(wèn)題:
①、當(dāng)電壓超過(guò)規(guī)定值后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
②、當(dāng)短路發(fā)生后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
③、當(dāng)蓄電池產(chǎn)生反極后,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
④、當(dāng)蓄電池正負(fù)線接反,會(huì)使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
⑤、當(dāng)溫度過(guò)高的原因是電流過(guò)大,發(fā)熱嚴(yán)重,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
⑥、有不明原因或操作錯(cuò)誤使充電機(jī)的電流過(guò)大,PTC會(huì)及時(shí)保護(hù),可有效避免充電機(jī)損壞。
因?yàn)槌潆姍C(jī)行業(yè)是一個(gè)大家族,同一個(gè)廠不同時(shí)間生產(chǎn)的充電機(jī)是不同的,不同廠就更不相同了,種類繁多、千差萬(wàn)別,所以說(shuō),談到充電機(jī),是指充電機(jī)類,不同的充電機(jī),有不同的電流電壓,所以本資料只是定性的說(shuō)明PTC在充電機(jī)中的使用方法、使用位置,并用紅色突出顯示PTC在電路圖中的具體位置與連接方法,因同一電路圖在使用不同功率管時(shí)的電流會(huì)不同,可對(duì)應(yīng)不同的蓄電池,所以暫不給出具體的型號(hào)。只有充電機(jī)與電路圖一一對(duì)應(yīng)時(shí),才能給出PTC具體型號(hào)。
WHPTC在充電機(jī)電路中的應(yīng)用
WHPTC在電動(dòng)車充電器中的應(yīng)用
WHPTC在充電機(jī)中的具體應(yīng)用:
WH自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、電動(dòng)玩具等的充電器產(chǎn)品中的應(yīng)用,WHPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲能在電線短路、蓄電池反接后,及時(shí)提供有效的保護(hù),以防止充電機(jī)電路板燒壞、以及防止蓄電池過(guò)放電而產(chǎn)生高溫爆炸等情況出現(xiàn)
WHPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車的充電站、充電樁、停車場(chǎng)及車庫(kù)充電樁、充電機(jī)、蓄電瓶檢測(cè)設(shè)備的保護(hù)應(yīng)用中可有效防止因電線短路、電池線反接后超大電流對(duì)蓄電瓶和充電設(shè)備的損壞、避免電器火災(zāi)。
附件:1、充電機(jī)常識(shí)
①、基本類型
常見(jiàn)的恒流恒壓充電機(jī)分為循環(huán)式、浮充式、和恒流恒壓可調(diào)式三種方式。
1 、智能循環(huán)式充電機(jī):主要用于固定電壓和容量的電池作動(dòng)力的所有設(shè)備,如電動(dòng)叉車、電動(dòng)汽車、高爾夫球車、電動(dòng)巡邏車、電瓶拖板車、電動(dòng)托盤車、堆高電動(dòng)叉車、電動(dòng)平臺(tái)車、電動(dòng)高空工作平臺(tái)、電動(dòng)游樂(lè)設(shè)備、電動(dòng)游船、電動(dòng)洗地機(jī)等。
2 、智能浮充式充電機(jī):主要用于固定電壓和容量的電池作浮充使用的機(jī)電設(shè)備,如發(fā)電機(jī)、艇船、鐵路系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、直流不間斷電源、UPS 等電池的自動(dòng)充電。
3 、可調(diào)電壓型充電機(jī):主要用于多組電池的充電,如電池的初充電、汽修廠、UPS 廠家及電瓶廠極板的充電。
②、充電方式:
充電機(jī)根據(jù)電池充電曲線設(shè)計(jì),自動(dòng)檢測(cè)電池電壓電流,充足保護(hù),保證電池不過(guò)充,不欠充.無(wú)需調(diào)節(jié),全過(guò)程智能控制,使用非常方便。
1.恒流充電:
當(dāng)電池電壓較低時(shí),以0.1C-0.14C限流恒流充電,避免電池充電初期過(guò)流充電造成過(guò)充現(xiàn)象和保證充電機(jī)的安全使用.時(shí)間約6一7H,充進(jìn)電量80%。
2.恒壓充電:
當(dāng)電池電壓升高后,自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓充電,電流自動(dòng)減小,避免了充電后期電流過(guò)大造成電瓶析氣失水現(xiàn)象,延長(zhǎng)電池壽命。充電電流繼續(xù)減小到設(shè)定值時(shí),黃燈亮,電池基本充足可用.時(shí)間約2H ,充進(jìn)電量20%。
3.充電結(jié)束:
保持恒壓充電,充電電流繼續(xù)減小,對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)式充電.充電電流減小到設(shè)定值或充電時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí),自動(dòng)停充,充足紅燈亮,時(shí)間約2H ,充進(jìn)電量10%
4.均衡充電:
均充功能:可以消除電池單體的不均衡現(xiàn)象和寒冷季節(jié)對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充充電,以及對(duì)陳舊電池進(jìn)行補(bǔ)允充電,建議每月均充一次或根據(jù)電池使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行定期均充.
使用方法:當(dāng)電池充電結(jié)束后,按一下均充健,小電流恒流均充二小時(shí)自動(dòng)停止充電,可充進(jìn)電量10%。
恒壓恒流智能充當(dāng)機(jī)屬于精密調(diào)壓的充電機(jī),它由可控硅精密調(diào)壓,變壓器隔離降壓,整流器橋式整流,輸出全波脈動(dòng)直流對(duì)電瓶進(jìn)行充電。充電電流,充電電壓連續(xù)可調(diào),能進(jìn)行恒流,恒壓控制,適宜于一切有電瓶需要補(bǔ)充充電的場(chǎng)合。 本機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)叉車,高爾夫車,游覽車,電動(dòng)游船,電動(dòng)洗地機(jī),礦用電機(jī)車, UPS不間斷電源,電力通訊鐵路系統(tǒng)等電池的循環(huán)充電。保證電池不過(guò)充,不欠充。同時(shí)也 廣泛應(yīng)用于汽車修配廠,車隊(duì),航空,發(fā)電機(jī)組,程控交換機(jī)等通訊設(shè)備及船用電瓶的充電, 保證電池不過(guò)充,不欠充。 還可以作為一般直流電源來(lái)用。
智能充電機(jī) 輸入電壓有三種:?jiǎn)蜗?span lang="EN-US"> AC220V,雙火線 AC380V,三相 380V。
直流輸出連接方式:接線鼻,電瓶夾,對(duì)接插座。
附件: 2、蓄電池的基本知識(shí):
①、基本定義
●電能可由多種形式的能量變化得來(lái),其中把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池,一般簡(jiǎn)稱為電池,電池有原電池和蓄電池之分。
●放電后不能用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生的叫原電池,也稱為一次性電池。
●放電后可以用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生,把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能,需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電池,叫蓄電池,也稱為二次電池。
②、常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)
●充電:蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。
●放電:蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。
●浮充放電:蓄電池和其他直流電源并聯(lián),對(duì)外電路輸出電能叫做浮充放電。有不間斷供電要求的設(shè)備,起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。
●電動(dòng)勢(shì):外電路斷開(kāi),即沒(méi)有電流通過(guò)電池時(shí)在正負(fù)極間量得的電位差,叫電池的電動(dòng)勢(shì)。
●端電壓:電路閉合后電池正負(fù)極間的電位差叫做電池的電壓或端電壓。
●安時(shí)容量:電池的容量單位為安時(shí),即:電池容量Q(安時(shí))=I放ⅹt放
I放為放電電流(安) t放為放電時(shí)間(小時(shí))
●電量效率(安時(shí)效率):輸出電量與輸入電量之間的比叫做電池的電量的效率,也叫安時(shí)效率。
電量效率(﹪)=(Q放÷Q充)×100﹪
=(I放×t放)÷(I充×t充)×100﹪
Q放和Q充分別是放電和充電容量(安時(shí))
●自由放電:由于電池的局部作用造成的電池容量的消耗。容量損失與擱置之前的容量之比,叫做蓄電池的自由放電率
自由放電率(﹪)=(Q1-Q2)÷Q1×100﹪
Q1為擱置前放電容量(安時(shí))
Q2為擱置后放電容量(安時(shí))
●使用壽命:蓄電池每充電、放電一次,叫做一次充放電循環(huán),蓄電池在保持輸出一定容量的情況下所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù),叫做蓄電池的使用壽命。
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