一種節能充電機的製作方法

2023-10-10 14:58:19 1

專利名稱：一種節能充電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於電氣電路技術領域，涉及一種充電機，特別是涉及一種節能充電機。
背景技術：
目前，市面上出現了各式各樣的充電機，按降壓整流方式來分，常用的充電機有兩類，一類是用整流變壓器降壓二極體整流，主要由整流變壓器(ZB)及整流器(ZL)組成，其工作原理如圖I所示，由整流變壓器(ZB)提供與負載匹配的交流電壓，通過二極體整流形成脈衝直流為蓄電池充電。其中採用的變壓 器屬於感性設備，功率因數低，電能消耗大，同時一方面變壓器是感性負荷，消耗電網有功的同時要消耗電網無功，並且電磁轉換和變壓器發熱等有一定的有功損耗，另一方面充電機在充電初期充電電流較大，充電末期充電電流基本為零，採用此種充電機，整個充電過程中充電電流是從大到小變化的，充電效果沒有恆流充電好，再次就是配置整流二極體時要考慮滿足最大電流時的要求，要配置較大的整流元件。另一類常見的充電機是用可控矽降壓整流，其工作原理如圖2所示，通過可控矽觸發角來調整直流電電壓和電流。此類充電機能耗大，且在充電時會改變電網的頻率和波形，產生諧波，附近的電視機、電腦、手機等無線電設備不能正常工作，並且對操作工的要求高，稍不注意就會損壞充電機。上述兩類充電機都存能耗較高的缺點，尤其是可控矽整流充電機還存在對電網有高次諧波汙染的缺陷，同時由於現有技術充電機中無空載保護和取樣控制迴路，往往導致保護不完善，安全性能較差，輸出電流調節很不方便。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種操作方便、安全可靠、能耗小、無諧波汙染的節能充電機。本發明主要通過以下技術方案予以實現一種節能充電機，包括降壓穩流電路、漏電斷路器和整流器，漏電斷路器作為電源總開關分別連接在電源的火線和零線上，所述降壓穩流電路由多組容量不等的電容並聯後串接在電源火線上，所述整流器的輸入端分別與漏電斷路器控制的電源零線和漏電斷路器控制的串聯有電容器組的電源火線連接，整流器的輸出端接在待充電電瓶上實現充電。本發明的進一步改進，所述降壓穩流電路採用4組不等容量的電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4並聯後串接在電源火線上。本發明的又進一步改進，所述電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4的兩端均並聯有電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4作為放電電阻。本發明的又進一步改進，所述整流器採用橋式整流器。本發明的又進一步改進，所述降壓穩流電路利用萬能轉換開關控制多組電容的投切。本發明的又進一步改進，所述充電機輸出端並聯有空載保護器，空載保護器的常開輔助接點A和漏電斷路器試驗按鈕並聯。
本發明的又進一步改進，所述充電機輸出端設有取樣控制器，取樣控制器的一端和充電機輸出端負極連接，另一端和被充蓄電池組的第一臺電瓶的正極連接，取樣控制器的常開輔助接點B和漏電斷路器的試驗按鈕並聯。本發明的又進一步改進，所述空載保護器和取樣控制器均由二極體、三極體、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5、穩壓二極體、電位器及繼電器組成，只是電壓設定值不同，所述電阻R5、R7和電位器組成串聯分壓取樣電路，通過調整電位器可以獲得不同的取樣電壓值，採用穩壓二極體與電阻R8提供三極體發射極基準比較電壓，當充電電壓達到設定值時，三極體飽和導通，繼電器線圈得電工作，從而控制充電機的工作狀態。本發明的又進一步改進，所述充電機輸出正極線上串聯有過載保護器，且在過載保護器兩端並聯有反接指示燈。本發明的又進一步改進，所述充電機採用氖燈作為電源指示燈，氖燈的一端和電源火線連接，另一端和充電機外殼連接，充電機外殼接地。
本發明的又進一步改進，所述充電機輸出正極線上串聯有電流表，充電機輸出端並聯有電壓表。本發明的有益效果如下I、本發明由於利用電容器代替變壓器降壓，利用單相全波橋式整流器整流，比單相可控矽充電機節電70%以上，比變壓器降壓的充電機節電13%以上，達到高效節能的效果。2、本發明巧妙將漏電斷路器的試驗按鈕兩端用導線引出，和空載保護器的常開輔助接點並聯，當空載保護器檢測到充電機輸出端開路時，空載保護器動作，其常開輔助接點閉合，相當於短接了漏電斷路器的試驗按鈕，則漏電斷路器跳閘，火線零線均同時斷開，充電機和電源完全脫離，通過氖燈識別電源火線和零線，使用非常安全。3、本發明採用的取樣控制電路能自動檢測被充電瓶的電壓，當電瓶電壓上升到一定值的時候，表明電瓶已經充滿，取樣控制器常開輔助接點閉合，漏電短路器跳閘斷電。這種控制方式的優點是不會產生電瓶過充電的現象，被充電瓶需要多少電量就充多少電量，不會過充電，確保蓄電池的使用壽命。4、本發明採用過載保護器作為反接保護的元件，當發生故障時，過載保護器斷開，切斷輸出電路，故障排除後，將其復位，又可繼續使用。同時，我們在過載保護器兩端並聯了反接指示燈，當電瓶反接時，過載保護器斷開，電瓶電壓加在反接指示燈上，反接指示燈亮，指示故障現象。故障排除，過載保護器復位後可以反覆使用而不用更換。5、本發明採用萬能轉換開關調節充電機輸出電流，調節方便，範圍也寬。6、本發明採用氖燈作為電源指示燈，相當於在充電機上安裝了一支電筆，充電機安裝時電源火線零線接對了，電源指示燈發亮，否則電源指示燈不亮，便於用戶正確安裝充電機。7、本發明具有無功補償功能，大量使用，相當於對整個電網進行大規模的無功補償，能提高電網功率因數，降低電壓損失，提高整個電網輸送電的能力。


圖I為整流變壓器降壓二極體整流充電機原理圖2為可控矽降壓整流充電機原理圖；圖3為本發明的電路結構原理圖；圖4為本發明另一實施例電路結構原理圖；圖5為本發明空載保護器及取樣控制器原理圖。圖中I-降壓穩流電路，2-整流器，3-萬能轉換開關，4-漏電斷路器，5-空載保護器，6-取樣控制器，7-過載保護器，8-反接指示燈，9-電源指示燈，10-電壓表，11-電流表，12-試驗按鈕，13-常開輔助接點A，14-常開輔助接點B，15-火線，16-零線，17- 二級管，18-三極體，19-穩壓二極體，20-電位器，21-繼電器。
具體實施方式

下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案。
如圖3、圖4所示，一種節能充電機，包括降壓穩流電路I、漏電斷路器4和整流器2，漏電斷路器4作為電源總開關分別連接在電源的火線15和零線16上，所述降壓穩流電路I由多組容量不等的電容並聯後串接在電源火線15上，所述整流器2的輸入端分別與漏電斷路器4控制的電源零線16和漏電斷路器4控制的串聯有電容器組的電源火線15連接，整流器2的輸出端接在待充電電瓶上實現充電。本發明的進一步改進，所述降壓穩流電路採用4組不等容量的電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4並聯後接在電源火線15上。採用上述技術方案，是因為只需4組不等容量的電容既可滿足不同型號的電瓶充電，同時降低主要元件電容器的使用成本。本發明的又進一步改進，所述電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4的兩端均並聯有電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4作為放電電阻。採用上述技術方案，是因為當充電機停止工作時，電容上的電荷通過放電電阻放掉，加快放電速度，進而提高充電機安全性能。本發明的又進一步改進，所述整流器2採用橋式整流器。採用上述技術方案，是因為橋式整流是對二極體半波整流的一種改進，半波整流利用二極體單向導通特性，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。而橋式整流器是利用四個二極體，兩兩對接，輸入正弦波的正半部分是兩隻管導通，得到正的輸出，輸入正弦波的負半部分時，另兩隻管導通，由於這兩隻管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分，因此採用橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍，進一步達到高效節能，且結構簡單，更為經濟。本發明的又進一步改進，所述降壓穩流電路I利用萬能轉換開關3控制多組電容的投切。採用上述技術方案，是因為利用萬能轉換開關3可以改變投入電容的容量，以改變充電機的輸出電流，滿足大小不同規格的電瓶充電需要，本發明採用四組容量不等的電容，萬能轉換開關3接點四對，可以調節出11檔大小不同的輸出電流。本發明的又進一步改進，所述充電機輸出端並聯有空載保護器5，空載保護器5的常開輔助接點A13和漏電斷路器4試驗按鈕12並聯。採用上述技術方案，當空載保護器5檢測到充電機輸出端開路時，空載保護器5動作，其常開輔助接點A13閉合，相當於短接了漏電斷路器4的試驗按鈕12，則漏電斷路器4跳閘，火線15、零線16均同時斷開，充電機和電源完全脫離，進而保證充電機使用安全性本發明的又進一步改進，所述充電機輸出端設有取樣控制器6，取樣控制器6的一端和充電機輸出端負極連接，另一端和被充蓄電池組的第一臺電瓶的正極連接，取樣控制器6的常開輔助接點B14和漏電斷路器4的試驗按鈕12並聯。用上述技術方案，當電瓶電壓上升到一定值的時候，表明電瓶已經充滿，取樣控制器6常開輔助接點B14閉合，漏電斷路器4跳閘斷電，不會產生電瓶過充電現象，從而確保蓄電池的使用壽命。如圖5所示，本發明所述空載保護器5和取樣控制器6均勻由二極體17、三極體18、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5、穩壓二極體19、電位器20及繼電器21組成，只是電壓設定值不同。所述電阻R5、R7和電位器20組成串聯分壓取樣電路，通過調整電位器20可以獲得不同的取樣電壓值，採用穩壓二極體19與電阻R8提供三極體18發射極基 準比較電壓，當充電電壓達到設定值時，三極體18飽和導通，繼電器21線圈得電工作，從而控制充電機的工作狀態。本發明的又進一步改進，所述充電機輸出正極線上串聯有過載保護器7，在過載保護器7兩端並聯有反接指示燈8。採用上述技術方案，當發生故障時，過載保護器7斷開，切斷輸出電路，故障排除後，將其復位，又可繼續使用。同時，在過載保護器7兩端並聯了反接指示燈8當電瓶反接時，過載保護器7斷開，電瓶電壓加在反接指示燈8上，反接指示燈8亮，指示故障現象。故障排除後，過載保護器7復位後可以反覆使用而不用更換。本發明的又進一步改進，所述充電機採用氖燈作為電源指示燈9，氖燈的一端和電源火線15連接，另一端和充電機外殼連接，充電機外殼接地。採用上述技術方案，相當於在充電機上安裝了一支電筆，充電機安裝時電源火線15零線16接對了，電源指示燈9發亮，否則電源指示等不亮，便於用戶正確安裝充電機。本發明的又進一步改進，所述充電機輸出正極線上串聯有電流表11，充電機輸出端並聯有電壓表10。採用上述技術方案，通過電流表11和電壓表10可以比較直觀地讀出通過充電機的電流和電壓值。 採用本技術方案,是因為電容降壓可減小消耗電網有功和電網無功，能耗小，從而達到高效節能的效果；同時採用電容降壓電路是一種小型的電流電路，具有體積小、成本低、電流相對穩定的優點；再次，採用電容降壓，整流器2整流，在充電機充電時不會改變電網的頻率和波形，從而減小充電機對電網產生高次諧波汙染。空載保護器和取樣控制器各元件作用及其動作原理如圖5所示，電阻R5、R7和電位器20組成串聯分壓取樣電路，通過調整電位器20可以獲得不同的取樣電壓值，電容C5用於吸收峰值脈衝電壓。二極體17用於洩放繼電器21斷電瞬間線圈產生的反向電動勢，以保護三極體18。三極體18用於控制繼電器21的動作與否。穩壓二極體19與電阻R8用於提供三極體18發射極基準比較電壓，繼電器21用於通過其動作控制充電機的動作與否。當充電電壓達到設定值時，三極體18飽和導通，繼電器21線圈得電工作，從而控制充電機的工作狀態。
本發明的保護範圍不僅限於說明書中技術方案和具體實施方式
部分所描述的技 術方案，凡利用了降壓穩流電路和整流器2的組合作為充電機的設計均落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種節能充電機，包括降壓穩流電路(I)、漏電斷路器(4)和整流器(2)，其特徵在於漏電斷路器(4)作為電源總開關分別連接在電源的火線(15)和零線(16)上，所述降壓穩流電路⑴由多組容量不等的電容並聯後串接在電源火線(15)上，所述整流器⑵的輸入端分別與漏電斷路器⑷控制的電源零線(16)和漏電斷路器⑷控制的串聯有電容器組的電源火線(15)連接，整流器(2)的輸出端接在待充電電瓶上實現充電。
2.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述降壓穩流電路(I)採用4組不等容量的電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4並聯後串接在電源火線(15)上。
3.根據權利要求2所述的一種節能充電機，其特徵在於所述電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4的兩端均並聯有電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4作為放電電阻。
4.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述整流器(2)採用橋式整流器。
5.根據權利要求I至3所述的一種節能充電機，其特徵在於所述降壓穩流電路⑴利用萬能轉換開關(3)控制多組電容的投切。
6.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述充電機輸出端並聯有空載保護器(5)，空載保護器(5)的常開輔助接點A(13)和漏電斷路器(4)試驗按鈕(12)並聯。
7.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述充電機輸出端設有取樣控制器(6),取樣控制器(6)的一端和充電機輸出端負極連接,另一端和被充蓄電池組的第一臺電瓶的正極連接，取樣控制器(6)的常開輔助接點B(14)和漏電斷路器(4)的試驗按鈕(12)並聯。
8.根據權利要求6或7所述的一種節能充電機，其特徵在於所述空載保護器(5)和取樣控制器(6)均勻由二極體(17)、三極體(18)、電阻1 5、電阻1 6、電阻1 7、電阻1 8、電容C5、穩壓二極體(19)、電位器(20)及繼電器(21)組成，只是電壓設定值不同，所述電阻R5、R7和電位器(20)組成串聯分壓取樣電路，通過調整電位器(20)可以獲得不同的取樣電壓值，採用穩壓二極體(19)與電阻R8提供三極體(18)發射極基準比較電壓，當充電電壓達到設定值時，三極體(18)飽和導通，繼電器(21)線圈得電工作，從而控制充電機的工作狀態。
9.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述充電機輸出正極線上串聯有過載保護器(7)，在過載保護器(7)兩端並聯有反接指示燈(8)。
10.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述充電機採用氖燈作為電源指示燈(9)，氖燈的一端和電源火線(15)連接，另一端和充電機外殼連接，充電機外殼接地。
11.根據權利要求I所述的一種節能充電機，其特徵在於所述充電機輸出正極線上串聯有電流表(11)，充電機輸出端並聯有電壓表(10)。
全文摘要
本發明公開一種節能充電機，包括降壓穩流電路、漏電斷路器和整流器，漏電斷路器作為電源總開關分別連接在電源的火線和零線上，所述降壓穩流電路由多組容量不等的電容並聯後串接在電源火線上，所述整流器的輸入端分別與漏電斷路器控制的電源零線和漏電斷路器控制的串聯有電容器組的電源火線連接，整流器輸出端接在待充電電瓶上實現充電。本發明將漏電斷路器的試驗按鈕兩端用導線引出與取樣控制器及空載保護器的常開輔助接點並聯，實現空載保護和電瓶充滿自動斷電功能，利用萬能轉換開關改變充電機的輸出電流，滿足大小不同規格的電瓶充電需要，可廣泛適用於汽車修理廠，運輸公司、車隊、蓄電池經營部、電動車輛的蓄電池充電使用。
文檔編號H02J3/18GK102709999SQ20121019376
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優先權日2012年6月12日
發明者曾天銳 申請人:六盤水金星機電設備有限公司