[其他]硅整流稳压防爆自动充电机

说明书

本发明属于蓄电池整流充电设备，应用稳压自动充电方法，采用隔爆型结构，特别适用于含有可燃易爆气体的场所及煤尘爆炸危险的煤矿井下充电房作蓄电池充电。

现有技术中主要采用下列几种充电方法：

1.恒流充电：在充电过程中，充电电流自始至终保持不变，但在充电过程中当蓄电池端电压逐渐升高，为维持充电电流恒定，必须经常调整充电电压，故充电工人不仅责任要强，且劳动强度亦大。

2.恒压充电：在充电过程中，加在蓄电池两端的充电电压始终保持恒定，这种方法由于初始时蓄电池反电势小，故初始电流很大，易使极板弯曲，极板活性物质收缩太快而影响机械强度，此外充电末期电流又较小，造成极板深处活性物质不易还原，以至充电不足。

为克服上述充电方法中的不足，本发明提供一种新型、高效的充电方法－－稳压自动充电，并以硅整流稳压防爆自动充电机来保证该方法的实现。

这种充电方法是在充电时，将单只电池的充电电压稳定在2.7～2.8V，在稳压电源与蓄电池之间串接固定的电抗器XK，以限制充电初期的充电电流和自动调整充电过程中的充电电压，其主电路原理见图1，结合硅整流稳压防爆自动充电机的电气原理图（图2）将充电过程详述如下。

充电开始时，充电电流Ic，决定于充电电压Ud与蓄电池的总电动势E，及充电电路的总电阻R。

Ic＝ (Ud－E)/(R)

式中：E＝nEon为蓄电池个数。Eo为单只蓄电池电动势。铅酸电池电动势主要由电解液的密度d来决定，实际使用中常用下式表示：

Eo＝0.85＋d（15℃）

R为充电电路总电阻。

R＝Re＋RT＋nRo

Re－连接线电阻：Re＝ρ (L)/(S) （Ω）

RT－总接触电阻：对连接线采用焊接和压接时的接触电阻为20×10^－6（Ω）当连接线为两根并联时 RT＝20n×10^－6（Ω）

Ro－蓄电池内阻：在充放电过程中Ro是变化的，一般采用直流压降法求得：

Ro＝ (E－U)/(I)

Ud－充电电压    Ud＝1.35Urz        Urz＝Eaz

∴Ud＝1.35Eaz＝1.35Eal／K

K为变比系数。

假若图1中的XK＝0时，Eal等于输入电压，这时的电路相当于恒压充电电路，当XK≠0时，此时Eal等于电源电压Uvl与电抗器端电压UL的矢量和即：Eal＝yl－L

电路中Uyl是定值，Eal值随UL的变化而变化，而UL的大小取决于充电电流的大小，且成正比关系：UL＝Ial·XL Ial＝IC／C，因此只要合理选择电抗器的电抗值L，及变压器输出相电压Eaz，就能可靠的限制充电初期的充电电压Ud，初始充电电流，Ie＝ (Ud－E)/(R) 就可限制在规定的范围内，调整电抗器气隙使L变化，即可任意选择规定的初始充电电流。随着充电时间的延长，蓄电池的端电压逐渐升高，充电电流逐渐减小，此时电抗器端电压UL也随之减小，因Uvl是定值，故Eal将升高，充电电压Ud相应增加，使充电电流Ie增大，因此，在充电过程中电抗器XK又能使充电电流保持在一定的变化范围，使蓄电池在充电初期和中期获得足够的电能。当充电进行到3～5小时后，单只电池的端电压上升到2.7伏时，充电电流接近恒流充电的最终充电电流，，此时电路中的电压继电器动作，操纵电路中的时间继电器延时，维持3～4小时的最终充电电流充电，使电池内部的活性物质得到充分的还原，充电充足，然后时间继电器动作，切断电源，使充电自动结束。一般一次充电需5～8小时。

图2为硅整流稳压防爆自动充电机的电气原理图，其主要结构特点和功能简述如下：

1.结构简单，先进合理，采用可控硅、三极管、运放及直流互感器等较为复杂的元件，可其效果理想，达到成本低，维修费用低、价廉物美的目的。

2.电路中的1XK～3XK铁心电抗器放置的主要目的，是限制充电初期的充电电流，以及在充电过程中自动调整充电电压和充电电流。替代了充电工人的频繁调节工作，大大减轻了劳动强度，从而实现了自动充电，不需人工照看的目的。

3.将铁心电抗器放置在变压器的原边，这是一个大胆的设想，不仅达到了自动充电的目的，而使电抗器的电流减少了K倍、铜耗减少了，效率有更进一步提高，缩小了体积，降低了原材料消耗，节约电能，使经济效益更加理想。