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蓄電池充電方法的分析和探討
時(shí)間:2022-10-17 人氣: 來(lái)源:山東合運(yùn)電氣有限公司
三階段充電法是兩階段等流充電法和恒定等壓充電法相結(jié)合的方式。充電開(kāi)始和結(jié)束時(shí)采用恒定電流,中間階段為恒定電壓充電。蓄電池在充電初期用較大的電流,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間改為恒定電壓充電,當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí),由第二階段轉(zhuǎn)到第三階段。采用三階段充電法的優(yōu)點(diǎn)是:避免了恒定電壓充電法開(kāi)始充電電流過(guò)大,而后期電流又過(guò)小的情況,比二階段等流充電在中間階段更接近充電電流接受率曲線。這種充電法減少了充電出氣量,充電又徹底,延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。三階段充電法充電電流和充電電壓變化曲線如圖1所示。
2)定電流定電壓快速充電法
以恒定大電流充電,當(dāng)充到蓄電池的出氣電壓時(shí),停止充電并進(jìn)行放電,然后進(jìn)行大電流充電,充放電過(guò)程依次交替進(jìn)行。放電脈沖的寬度隨充入電量增加,充電脈沖寬度隨充入電量增加而減小。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí),表明蓄電池已基本充滿,立即結(jié)束充電。
地方上已有這種充電設(shè)備,其工作過(guò)程是三相交流電源經(jīng)接觸器、變壓器及可控硅充電開(kāi)關(guān)對(duì)蓄電池充電。待蓄電池電壓達(dá)到出氣點(diǎn)電壓時(shí),經(jīng)過(guò)電壓傳感器檢測(cè)并發(fā)出信號(hào)。此信號(hào)使充、放電狀態(tài)控制器轉(zhuǎn)為停止充電狀態(tài),并發(fā)出三個(gè)控制信號(hào)。第一個(gè)控制信號(hào)是關(guān)斷充電脈沖發(fā)生器的信號(hào)。第二控制信號(hào)是開(kāi)始去極化信號(hào),它經(jīng)過(guò)放電前停止充電延時(shí)電路延時(shí)(t1-t2)后,發(fā)出放電開(kāi)始脈沖,打開(kāi)放電開(kāi)關(guān),蓄電池開(kāi)始向放電電阻放電并經(jīng)過(guò)放電延時(shí)電路延時(shí)(t2- t3)后,發(fā)出放電關(guān)脈沖,結(jié)束放電。依次重復(fù)進(jìn)行充放電過(guò)程,直至充電結(jié)束。第三個(gè)控制信號(hào)送給開(kāi)始放電計(jì)時(shí)器,使其從第一次去極化放電開(kāi)始計(jì)時(shí),到預(yù)定的時(shí)間后結(jié)束充電,自動(dòng)關(guān)機(jī)。用這種方法充電,蓄電池的充電和放電電流波形如圖2所示。上述兩種方法是蓄電池充電方法的改進(jìn)方向。我國(guó)采用的快速充電方案很多,性能差異很大。各種充電方法對(duì)蓄電池的壽命影響也大不相同。這兩種方法在理論上比較適合對(duì)蓄電池充電的要求。
2 蓄電池的快速充電方法
1)定電流定周期快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,以電流幅度恒定和周期恒定的脈沖充電電流對(duì)蓄電池充電,兩個(gè)充電脈沖之間有一放電脈沖進(jìn)行去極化,以提高蓄電池的充電接受能力。在充電過(guò)程中,充電電流及其脈寬不受蓄電池充電狀態(tài)的影響。因此,它是一種開(kāi)環(huán)式脈沖充電。這種充電方法易使蓄電池充滿容量,但如果不增加防止過(guò)充電的保護(hù)裝置,容易造成強(qiáng)烈的過(guò)充電,影響蓄電池的使用壽命。在這種充電方法中,雖然整個(gè)充電過(guò)程均加有去極化措施,但是這種固定的去極化措施,難于適合充電全過(guò)程的要求。
2)定電流定出氣率脈沖充電放電去極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是:在整個(gè)充電過(guò)程中,充電電流脈沖的幅值和蓄電池的出氣率始終保持不變。充電過(guò)程初期,充電電流略低于蓄電池的初始接受電流。在充電過(guò)程中,由于蓄電池可接受的電流逐漸減小,所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,充電電流將超過(guò)蓄電池的可接受電流,因而蓄電池內(nèi)將產(chǎn)生較多的氣體,出氣率顯著增加。此時(shí),氣體檢測(cè)元件能夠及時(shí)發(fā)出控制信號(hào),迫使蓄電池停止充電,進(jìn)行短時(shí)放電。這樣蓄電池內(nèi)部的極化作用很快消失,因而出氣率可以始終保持在較低的預(yù)定值內(nèi)。目前,國(guó)外有這樣的方案。國(guó)內(nèi)因缺少氣體敏感元件, 對(duì)這種方法很少研究。
3)定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是,以恒定大電流充電,待充到一定電壓(相當(dāng)于蓄電池出氣點(diǎn)的電壓)時(shí),停止充電并進(jìn)行大電流(或小電流)放電去極化,然后再以恒定大電流充電,依此,充放電過(guò)程交替地進(jìn)行。放電脈沖的頻率隨充人電量的增加而增加,充電脈沖的寬度隨充人電量的增加而減少。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí),表示蓄電池已充滿電,立即結(jié)束充電。
根據(jù)這種方法,國(guó)內(nèi)外都有多種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電池快速充電。這種方法,充電初期無(wú)去極化措施。在加有去極化措施后充電脈沖寬度不斷減小,使得充電電流平均值下降較快,延長(zhǎng)了充電時(shí)間。
4)定電流提升電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法是定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電方法的改進(jìn)。它是以恒定電流(如IC)充電,當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到充電出氣點(diǎn)電壓后(單格電池電壓2. 35~2.5V)時(shí),停止充電并進(jìn)行放電(如放電電流2~3C,脈沖寬度為1ms),然后再充電……。從加有放電去極化脈沖以后,用積分器件階梯形跟蹤調(diào)高充電控制電壓(提升出氣點(diǎn)電壓),以加快充電速度和提高充滿程度。其它和定電流定電壓法相同。
5)定電壓定頻率脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,充電脈沖的電壓幅值保持恒定,隨著充電過(guò)程的進(jìn)行,蓄電池電動(dòng)勢(shì)逐漸上升,充電電流幅值逐漸減小,充電脈沖電流的頻率恒定,在兩個(gè)充電脈沖之間加有放電去極化脈沖。
6)端電壓和充放電頻率選擇脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,根據(jù)蓄電池充電過(guò)程中的極化情況選擇充放電脈沖的頻率,并在充電后期將蓄電池端電壓限定在預(yù)選的數(shù)值,使出氣率限制在一定的容許值。
7)適應(yīng)全過(guò)程去極化脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是,在充電全過(guò)程都適時(shí)加有去極化的放電脈沖,在放電脈沖后充電電流恢復(fù)之前,均進(jìn)行去極化效果檢測(cè),達(dá)到一定去極化效果再轉(zhuǎn)回充電,否則再次進(jìn)行去極化放電,直至達(dá)到去極化要求的效果才轉(zhuǎn)回充電,這樣,可使去極措施適應(yīng)全過(guò)程。這種方案能有效地將氣體析出量抑制在很小的數(shù)值內(nèi)。
3 蓄電池理想充電方法的探討
自從1859年出現(xiàn)蓄電池以來(lái),經(jīng)過(guò)許多次的改進(jìn),蓄電池已在許多部門中得到廣泛的應(yīng)用。但由于人們對(duì)蓄電池充電制度認(rèn)識(shí)的局限性,蓄電池充電一直沿襲舊的充電制度,致使蓄電池充電時(shí)間長(zhǎng)。所以,蓄電池使用起來(lái)不方便,不能適應(yīng)飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的需要。
我國(guó)常規(guī)充電制度,是在缺乏對(duì)于充電規(guī)律認(rèn)識(shí)的情況下,被迫采用的不合理的充電方法。常規(guī)充電方法的缺點(diǎn)就是充電時(shí)間長(zhǎng)、效率低、出氣量大、蓄電池的利用周轉(zhuǎn)率低、充電管理制度繁雜等。這種充電制度的落后性與蓄電池應(yīng)用的廣泛性是存在著一定的矛盾的。為此,在充電領(lǐng)域內(nèi),必須加強(qiáng)對(duì)充電規(guī)律的認(rèn)識(shí)和研究,逐步探討一套既快又好的充電制度,以使蓄電池適應(yīng)于各部門經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和國(guó)防建設(shè)的需要。
1)三階段充電法
目前的航空蓄電池充電均采用階段恒流充電法。一般酸性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法。堿性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法或恒流一階段充電法。但這種充電法在充電中間階段遠(yuǎn)離了充電電流接受率曲線,所以三階段充電法更好一點(diǎn)。
三階段充電法是兩階段等流充電法和恒定等壓充電法相結(jié)合的方式。充電開(kāi)始和結(jié)束時(shí)采用恒定電流,中間階段為恒定電壓充電。蓄電池在充電初期用較大的電流,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間改為恒定電壓充電,當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí),由第二階段轉(zhuǎn)到第三階段。采用三階段充電法的優(yōu)點(diǎn)是:避免了恒定電壓充電法開(kāi)始充電電流過(guò)大,而后期電流又過(guò)小的情況,比二階段等流充電在中間階段更接近充電電流接受率曲線。這種充電法減少了充電出氣量,充電又徹底,延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命。三階段充電法充電電流和充電電壓變化曲線如圖1所示。
2)定電流定電壓快速充電法
以恒定大電流充電,當(dāng)充到蓄電池的出氣電壓時(shí),停止充電并進(jìn)行放電,然后進(jìn)行大電流充電,充放電過(guò)程依次交替進(jìn)行。放電脈沖的寬度隨充入電量增加,充電脈沖寬度隨充入電量增加而減小。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí),表明蓄電池已基本充滿,立即結(jié)束充電。
地方上已有這種充電設(shè)備,其工作過(guò)程是三相交流電源經(jīng)接觸器、變壓器及可控硅充電開(kāi)關(guān)對(duì)蓄電池充電。待蓄電池電壓達(dá)到出氣點(diǎn)電壓時(shí),經(jīng)過(guò)電壓傳感器檢測(cè)并發(fā)出信號(hào)。此信號(hào)使充、放電狀態(tài)控制器轉(zhuǎn)為停止充電狀態(tài),并發(fā)出三個(gè)控制信號(hào)。第一個(gè)控制信號(hào)是關(guān)斷充電脈沖發(fā)生器的信號(hào)。第二控制信號(hào)是開(kāi)始去極化信號(hào),它經(jīng)過(guò)放電前停止充電延時(shí)電路延時(shí)(t1-t2)后,發(fā)出放電開(kāi)始脈沖,打開(kāi)放電開(kāi)關(guān),蓄電池開(kāi)始向放電電阻放電并經(jīng)過(guò)放電延時(shí)電路延時(shí)(t2- t3)后,發(fā)出放電關(guān)脈沖,結(jié)束放電。依次重復(fù)進(jìn)行充放電過(guò)程,直至充電結(jié)束。第三個(gè)控制信號(hào)送給開(kāi)始放電計(jì)時(shí)器,使其從第一次去極化放電開(kāi)始計(jì)時(shí),到預(yù)定的時(shí)間后結(jié)束充電,自動(dòng)關(guān)機(jī)。用這種方法充電,蓄電池的充電和放電電流波形如圖2所示。上述兩種方法是蓄電池充電方法的改進(jìn)方向。我國(guó)采用的快速充電方案很多,性能差異很大。各種充電方法對(duì)蓄電池的壽命影響也大不相同。這兩種方法在理論上比較適合對(duì)蓄電池充電的要求。
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