Устройство за дозареждане и компенсиране на
саморазряда
Радио телевизия електроника 1999/8/ стр.21
Когато напълно заредена акумулаторна батерия не се експлоатира, тя
постепенно се саморазрежда, дори, ако към нея не са включени
електроконсуматори. По стандарт естественото саморазреждане на нов
акумулатор не бива да превишава 1% на ден. Това означава, че най – късно
след три месеца неексплоатираната батерия трябва да се зареди отново.
При акумулатори със срок на експлоатация 1 – 2 години, саморазреждането
достига 1 – 2% на ден, а когато при нормална експлоатация, капацитетът
на батерията бързо намалява, може да се очаква, че тя има повишено
саморазреждане.
Причините за това могат да бъдат:
- късо съединение между положителните и отрицателните плочи в резултат
на паднала активна маса;
- пукнатини във вътрешните прегради на кутията, които могат да причинят
галванична връзка между електролита на две съседни клетки;
- нееднаква плътност на електролита в резултат на доливане на вода, без
да е направено дозареждане;
- доливане на чешмяна вода вместо дистилирана.
Компенсиране на саморазряда на дефектна батерия, както и на батерия с
изтекъл експлоатационен срок е безпредметно.
 |
На фиг. 1 е показана принципна схема на устройство за
дозареждане и компенсиране на саморазряда, предназначено за акумулаторни
батерии 6 V с капацитет 1-88 Аh. Преминаването от режим „дозареждане”
към режим „компенсиране на саморазряда” се извършва автоматично. В
устройството е вуведен режим „бавно зареждане”, при който степента на
зареденост може да се доведе до около 90%, но за няколко денонощия (в
зависимост от капацитета, вътрешното съпротивление на батерията и
плътността на нейния електролит). При компенсиране на саморазряда
времето като параметър не е от съществено значение. Бавното зареждане
влияе благоприятно върху срока на работа на положителните пластини.
В редица публикации [1,2,3] се описват схеми на устройства за
дозареждане и компенсиране на саморазряда. В сравнение с първата в
описаното устройство има минимум елементи и липсва мощен реостат за
установяване на зарядния ток.
Схемата имитира работата на автомобилния генератор и акумулаторната
батерия се зарежда с постоянно напрежение. За източник на електродвижещо
напрежение се използва триизводен интегрален стабилизатор за фиксирано
напрежение 5 V от типа
МАА7805 в метален корпус. Според каталожните данни, микросхемата
осигурява изходно напрежение 4,75 – 5,25 V в зависимост от
производствения толеранс. На практика измерванията показват, че 90% от
стабилизаторите осигуряват напрежение в обхвата 4,9 – 5,1 V. За
повишаване на изходното напрежение до 7,2 V в схемата се използва
светодиод с напрежение на светене Uf = 2,2V (тип VQA23).
Режимите на работа на устройството се задават с ключа SA2. Ниското
напрежение се използва за дозареждане на акумулатора и за по –
нататъшното компенсиране на неговия саморазряд. Положение 2 на
превключвателя SA2 осигурява бавно зареждане на батерията с по – голям
ток. Така устройството може да се използва в качеството на заряден блок
с малка мощност, но зарядният цикъл продължава няколко денонощия.
Основен критерии за определяне на степента на зареденост на батерията е
плътността на електролита, която се контролира с ареометър (денсиметър).
Във втория режим, напрежението върху отделната клетка достига 2,4 V,
поради което не се наблюдава буйно газоотделяне, характерно за
напрежение 2,6 – 2,7 V. В този режим, както и в автомобила, батерията не
се зарежда 100%.
 |
В първия режим батерията се зарежда до напрежение 7,2
V. В началото на зареждането, протичащият ток е с най – голяма стойност
и затова се ограничава с резистора R1. На фиг. 2 е показана зарядната
характеристика на акумулатора при постоянно зарядно напрежение, а на фиг.
3 – изменението на е.д.н. на отделната клетка в течение на времето.
Максималният заряден ток зависи от изходното напрежение на стабилизатора,
съпротивлението на резистора R1, степента на разреденост на батерията,
наличието на мъртва клетка, температурата и др. В процеса на зареждане
е.д.н. на батерията нараства, като се доближава до напрежението на
стабилизатора. В резултат на това зарядният ток намалява значително и на
практика се изравмюнява с тока на саморазреждане.
Във всеки момент зарядният ток може да се определи по формулата:
Iз = (Uc-E)/(rc + rб + R1 + R2)
Където Uc е напрежението на стабилизатора, V; E – е.д.н. на
акумулаторната батерия, V; rc, rб – вътрешното съпротивление съответно
на източника и батерията, Оm; R1 и R2 – съпротивленията на
ограничителния резистор и съединителните проводници, Оm.
При дозареждане с постоянно напрежение в края на процеса, намаляването
на тока подобрява преобразуването на оловния сулфат в гъбесто олово в
дълбочина на активната маса.
Устройството не се нуждае от печатна платка. Мостовият изправител и
стабилизаторът са монтирани на общ алуминиев радиатор с размери
60х20х100 mm. Използван е отрязък от стандартна алуминиева радиаторна
шина. Интегралният стабилизатор е изолиран от радиатора чрез тънка
слюдена подложка. Светодиодът VD1 е монтиран на лицевия панел на
устройството, за да се използва за индикаторен елемент (в схемата
източник на опорно напрежение 2,2 V).
Трансформаторът е празмерен със запас за продължителен режим на работа.
Използвани са ламели от силициева ламарина с широчина на ядрото 24 mm и
дебелина на набора 30 mm (Ш 24х30). Първичната намотка съдържа 1440
навивки от проводник ПЕТ с диамртър 0,28 mm, а вторичната – 49 навивки с
диаметър 0,96 mm. Бобината е импрегнирана против влага чрез потапяне в
карболитов лак и последвало изсушаване. Резисторът R1 има порцеланов
кожух с правоъгълно сечение и също е монтиран на алуминиевия радиатор.
При първоначално свързване на батерията към клемите на устройството се
извършва автоматично дозареждане с начален зарясен ток, непревишаващ 1А.
При достигане на напрежение от порядука на 7 V се преминава към
компенсиране на саморазряда. Компенсиращият ток зависи от състоянието на
батерията (експлоатационен период), температурата, примеси в електролита,
замърсеност на капака на кутията и др. Той се корегира автоматично и
това е предимство на описаната схема.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лъсков, Б. Автоматично зарядно устройство за автомобилни акумулаторни
батерии и поддържане на заряда им.- Радио, телевизия, електроника, 1998,
N 9, с. 2 – 7.
2. Резачев, Л. Усъвършенствувано регенеративно зарядно устройство за
компенсиране на саморазряда на акумулатора. – Електрон – дайджест, 1996,
N 8-9, с. 39.
3. Бонев, Д. Регенеративно устройство за компенсиране на самозаряда на
акумулатора. – Радио, телевизия, електроника, 1995, N4, с. 19.
4. Фурсов, П. Как зарядить акумулятор. Академия наук Молдавской ССР,
Институт прикладной физики, Кишинев, Щинца, 1972, с. 32.
5. Клисарски, К. Устройство за дозареждане и компенсиране на саморазряда.-
Електрон-дайджест, 1997, N3-4, с.45.
Зарядно устройство Красимир Клисарски
Радио, телевизия, електроника 2001/5/стр.21,22
Описаното зарядно устройство е предназначено за зареждане на
мотоциклетни акумулаторни батерии, но с успех може да се използва и за
дозареждане на стартерни автомобилни акумулатори.
Зарядният ток се отчита и може да се изменя плавно до максимална
стойност 2 А. С устройството може да се зареждат 6 V и 12 V акумулатори,
както и да се дозареждат една или повече клетки. Късо съединение в
изходните клеми не води до повреждането му. Поради това, че зарядният
ток е постоянен, с течение на времето може да се съди за придобития по
време на зарядния цикъл на акумулатора капацитет.
В по – старите мотоциклети се използват 6 V батерии с капацитет 7, 12 и
14 Аh. В съвременните модели доминират 12 V акумулатори с капацитет 4,5,
5,5 и 9 Ah. Мощните мотоциклети със стартер изискват батерии с капацитет
9 – 25 Аh. Поради високата цена на някои акумулатори и трудното им
доставяне не е желателно да се зареждат с елементарни зарядни устройства
от типа трансформатор – изправител.
В литературата са описани схеми на автоматични зарядни устройства, които
контролират степента на зареденост по напрежението на клемите на
акумулатора. За дадена (фиксирана) температура на електролита, този
метод е достатъчно точен, но по време на зареждането, електролитът се
загрява.
Напрежението върху 100% заредена клетка при 15 С достига 2,65 V, a при
25 С – 2,55 V [1], a върху клемите на 12 V скумулатор 15,9 – 16,2 V.
Очевидно е, че този метод, удобен за реализиране на електронно
контролиращо устройство, не е прецизен.
Най – точна информация за степента на зареденост на батерията дава
денсиметърът. При зареждането на акумулатора с генератор на ток и
отчитане на времето се получава информация за придобитото количество
електричество.
Описаното зарядно устройство представлява генератор на стабилен ток с
възможност за плавно регулиране.
 |
Променливото вторично напрежение с големина от
порядъка на 17 V се изправя от интегралната схема Грец DA1 и се филтрира
с C1.
Особеност на схемата е рационалното използване на светодиода VD1, който
освен като индикатор за включено устройство се използва като ценеров
диод за напрежение 1,8 V. Големината на тока, протичащ през него, се
задава с резистора R1. С транзистора VT1 и резистора R2 е изграден
генератор на стабилен ток. Неговата максимална големинна се определя от
съпротивлението на R2, a за регулирането и се подава различно базово
напрежение на VT1 с потенциометъра RP1.
С посочените елементи, максималният генериран ток е 2 А, като тази
стойност е напълно достатъчна за зареждане на всякакъв вид мотоциклетни
акумулатори в режим на 10 – часов цикъл (за него I = 0,1 C, където С е
капацитетът на батерията в амперчасове). Така например напълно разреден
акумулатор с капацитет 9 Аh трябва да се зарежда 10 h с генериран ток
0,9 А.
Изходният ток на генератора може да се увеличи значително, ако се
използва „мощен Дарлингтон” на мястото на VT1, а при големина на тока до
1,5 А спокойно може да се използва транзистор 2N3055 с (бета статично) >
60. Използваният от автора активен елемент BDY73 има статичен коефициент
на усилване по ток 120.
Трансформаторът е намотан на Ш-образен нагнитопровод със сърцевина 32х32
mm. Първичната намотка има 1155 навивки с проводник ПЕЛ 0,35 mm. Екран
между намотките не е необходим. Макарата се импрегнира посредством
еднократно потопяване в карболитов лак и изпичане в домакинска фурна с
термостат при 60 С.
Устройството не се нуждае от печатна платка. Интегралният изправител DA1
и VT1 са монтирани на общ радиатор без изолиращи подложки. Като такъв се
използва отрязък от радиаторна шина N1 (120х64 mm) с дължина 140 mm.
Амперметърът е германски, тип SR72 за 3А, но устройството може да
функционира и без него, ако към остта на RP1 се прикрепи скала.
Генерираният ток слабо се влияе от захранващото напрежение и промяна на
съпротивлението на товара. Ток 1 А се изменя с 0,015А при изключване на
акумулатора и свързване накъсо на изходните клеми на устройството. Това
няма пагубни последици за устройството, но върху регулиращия транзистор
се отделя повече топлина.
За градуиране на скалата на RP1 изходните клеми се свързват накъсо. Оста
на потенциометъра се завъртва до отчитане на токове 0,1, 0,2,..., 2А и
на скалата се правят отметки.
При фиксирана температура, плътността на електролита се мени в
зависимост от степента на зареденост на акумулатора. Така например при
разряд на батерията с 1 Ah в електролитния разтвор се намалява строго
определено количество сярна киселина – 3,66 g, и се образува 0,672 g
вода. При зареждане протича пбратният процес. Следователно измерим ли
плътността, можем да преценим колко време трябва да се зарежда батерията
с подбран стабилен (константен ток).
Понижаването на плътността с всеки 0,01 g/куб сm по – ниско от
нормалната (1,27 g/куб сm) съответства на разряд на батерията с 6% от
номиналния и капацитет.
Ако трябва да се дозареди автомобилен акумулатор с измерена плътност
1,25 g/куб сm
при температура 15 С и капацитет 60 Аh, трябва да се приеме от батерията
капацитет 2х60х6% = 7,2 Аh. Ако генераторът се настрои на ток 2А,
необходимо е време 7,2/2 = 3,6 h, а при 1А – 7,2h.
При фиксиран ток 1,25А може да се използва посочената по – долу формула
за приблизително изчисляване на необходимото време за зареждане
t = 4,8 C dp
където С е капацитетът на батерията в Аh, а dp – разликата между
измерената и нормалната плътност, корегирана към температура 15 С.
Ако отделните клетки на разредения акумулатор имат различна плътност,
във формулата се пресмята с най – високата стойност. След зареждането
гъстотата се проверява отново, а ако конструкцията на акумулатора
позволява, незаредените клетки се дозареждат поотделно или на групи.
Разлика в плътността на клетките обикновено имат стари или лошо
стопанисвани батерии.
Ако акумулаторът е силно разреден, може да се използва форсиран заряден
цикъл 0,2 С, за първите два часа, но температурата на електролита не
трябва да надхвърля 40 С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фурсов, С. Как зарядить аккумулятор, Академия наук Молдавской ССР,
Кишинев, Штиинца, 1972, с.32, фиг.11.
2. Вайлов, А., Ф. Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. М., Связь, 1975, с. 38, фиг. 3.11.
3. Стефанов, С. Токоизправители и стабилизатори. С., Техника, 1981,
с.55.
4. Фирмен каталог на THOMSON (Франция), POWER TRANSISTOR, 1979,
с.117-120.
Сигнализатор на заряден ток
Радио телевизия електроника 2001/5/стр.22,23
В почти всички елементарни зарядни устройства липсва амперметър за
отчитане на зарядния ток. Такива са повечето битови зарядни блокове,
например произвежданите в завод „Какра” – Перник. Искрата възникваща
между включеното зарядно устройство и акумулаторната батерия, не е най –
добрият сигнализатор, че веригата е затворена и протича постоянен ток. В
случай, че не е необходимо зарядният ток да се измерва с амперметър,
може да се използва показаният на фиг. 1 сигнализатор. Той се монтира
между изхода на
 |
токоизправителя и акумулатора. По същество схемата
представлява блокинг – генератор с товарна намотка за извеждане на
изходните импулси, която има значителен брой навивки и по този начин се
повишава напрежението до необходимата стойност за нормалното светене на
светодиода VD1. За захранване на блокинг – генератора се използва падът
на напрежение върху резистора R1. Схемата започва да генерира светлинни
импулси, когато напрежението върху него надвиши 0,35 V (тази стойност е
ориентировъчна).
Честотата на блокинг – генератора зависи от захранващото напрежение,
температурата и номиналните стойности на времезадаващите елементи RP1,
R2 и С2. Броят на импулсите може грубо да се задава с С2. Схемата е
работоспособна при използване на кондензатори с малка утечка и капацитет
47 – 330 мкF. При увеличаване на съпротивлението на RP1, броят на
светванията за единица време намалява. При генериране на повече от 300
импулса в минута, мигането на светодиода почти не се забелязва.
За трансформатор е използван Ш – образен магнитопровод от ферит.
Сечението на ядрото му е 7 х 7 mm. За практически цели може да се
използва и трансформатор от съвременен български телефонен апарат.
Първичната намотка има 2 х 60 навивки от проводник ПЕЛ 0,25 mm, а
вторичната – 200 нав. ПЕЛ 0,12 mm. Не е необходима изолация между
отделните слоеве. Устройството е работоспособно и с други български
маломощни германиеви транзистори (например SFT321-323).
С изправни елементи устройството заработва веднага, стига да не са
объркани началата на намотките (означени с точки на принципната схема).
Ако яркостта на светене е незадоволителна, трябва да се разменят
краищата на вторичната намотка.
Преди да се монтира двуполюсникът към елементарно зарядно устройство,
неговата годност се установява по следния начин: Паралелно на С1 се
включва регулируем ТЕС, настроен на напрежение 0,5 V. Проверява се за
наличие на светлинни импулси и с RP1 се регулира техният брой (съобразно
желанието на собственика). Плавно се намалява захранващото напрежение до
прекратяване на генерациите. С цифров волтметър се отчита неговата
стойност U.
След монтиране на двуполюсника към елементарен заряден блок, стойността
на съпротивлението R1 се избира в зависимост от минималния заряден ток
Imin, койтоще се сигнализира.
R1 = U/Imin, Om
където U e във V, a Imin в A.
В елементарните зарядни блокове акумулаторът се зарежда с постоянно
напрежение. Този процес е показан на фиг. 2. В началото на заряда токът
има най – голяма стойност поради значителната разлика между напрежението
на токоизправителя и ЕДН на батерията. Максималната стойност на зарядния
ток зависи от мощността на източника и степента на разреденост на
батерията. В процеса на зареждането ЕДН расте, а зарядният ток намалява
почти до нула. Големината на зарядния ток може да се определи по
формулата:
Iз = (Uз – Е)/ro
Където Uз е напрежението на токоизправителя, Е – ЕДН на батерията, а ro
– вътрешното съпротивление на батерията (включително съпротивлението на
свързващите проводници и вътрешното съпротивление на зарядния блок).
От графиката се вижда, че след първите 6 – 7 часа батерията се зарежда
почти до 80 – 90% от своя капацитет. От изложеното следва, че когато
двуполюсникът спре да генерира, акумулаторът е почти зареден.
Устройството запазва функционалната си годност при напрежение върху С1,
не по – високо от 2,5 V. По този начин безпроблемно се сигнализират
токове от порядъка на 5 – 7 А. Резисторът R1 представлява отрязък от
съпротивителна шина с правоъгълно сечение (за по – добро охлаждане).
Нека приемем, че повечето автомобилни акумулатори, които ще зареждаме,
са почти заредени при намаляване на зарядния ток до стойност Imin =
0,7A, a изработеният сигнализатор спира да генерира при U = 0,35 V.
Съгласно формулата R1 има стойност 0,5 Оm.
Прагът на сигнализацията е достатъчно точен от практическа гледна точка.
Двуполюсникът е само индикатор, а не измервателен уред.
Желателно е съпротивлението на резистора R1 да е по – малко, за да има
малък спад на напрежение върху него и по този начин да не се нарушава
работоспособността на зарядния блок. При зареждане на 12 V автомобилни
акумулатори, напрежението на токоизправителя трябва да е от порядъка на
18 – 20 V.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вайлов, А., Ф. Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. Москва, Связь, 1975, с. 79.
2. Фурсов, С. Как зарядить аккумулятор, Академия наук Молдавской ССР,
Институт прикладной физики,Кишинев, 1972, с. 29.
3. Клисарски, К. Зарядно устройство.- Радио, телевизия, електроника,
1993, N 11, с. 18.
Автоматично зарядно устройство Георги Минчев
Радио, телевизия, електроника 1993/10/стр.22
Устройството, чиято схема е показана на фиг. 1, е предназначено за
автоматично зареждане на акумулаторна батерия за напрежение 12 V, която
има сравнително голям капацитет, например каквато се използва в
автомобил (55 Аh).
Зарядното устройство се състои от понижаващ трансформатор Т1, на който
във вторичната намотка като изправителен елемент е включен тиристорът
VS1, осигуряващ максимално изходно напрежение 14,5 V и ток до 6 А.
Особеното в тази схема е, че сравняването на зарядното напрежение на
батерията с еталонното напрежение се осъществява през времето, при което
през батерията не протича заряден ток. При наличието на заряден ток,
трудно се съди по напрежението на батерията за степента на нейното
зареждане.
 |
Сравняването на двете напрежения става в началото на
всеки положителен полупериод, когато VS1 е все още запушен.
Схемата на зарядното устройство работи по следния начин: при включване
на разредена акумулаторна батерия към устройството, тиристорът VS1 се
отпушва в момент, близък до началото на всеки положителен полупериод – в
отрицателния полупериод, той е запушен. Включеният в зарядната верига
амперметър РА1 в началото на зареждането показва максимален заряден ток.
По време на зареждане на батериятам нейното напрежение нараства. Колкото
повече расте, токюлкова повече се забавя отпушването на тиристора и
стига близко да средата на положителния полупериод. Запушването на
тиристора става в края на положителния полупериод. Колкото повече се
зарежда батерията, толкова повече намалява токът на зареждане, което
може да се наблюдава по стрелката на амперметъра.
Еталонното напрежение се образува във веригата, построена с елементите
R2, VD1 и VD2. Сравняването му с това на зарежданата акумулаторна
батерия се извършва във веригата на управляващия електрод на VS1. Диодът
VD3 осигурява еднопосочно пропускане на еталонното напрежение към
управляващия електрод на VS1, a VD2 предпазва ценеровия диод VD1 от
отрицателните полупериоди на напрежението.
Напрежението на изхода на зарядното устройство до голяма степен е
зависимо от параметрите на тиристора VS1. При положение че се окаже по –
ниско от необходимото, трябва да се направи подбор на тиристора, а също
така да се подбере ценеров диод с по – високо напрежение на стабилизация.
Резисторът R1 е жичен и се навива върху керамично тяло с предварително
оразмерен съпротивителен проводник с диаметър 0,9 mm. С подбор на
съпротивлението на резистора R1 може да се регулира максималният заряден
ток на изхода. Тиристорът VS1 се монтира на охладителен радиатор с
работна повърхност 140 cm кв. Той може да бъде заменен с Т7-2,
T15N/100T, KT702. Aмперметърът PA1 e за ток с крайно отклонение на
стрелката 6 А. Трансформаторът Т1 е навит на магнитопровод със сечение
12,3 куб сm. Намотка I има 820 навивки от проводник ПЕЛ – 0,51 mm, а
намотка II – 86 навивки от проводник ПЕЛ – 1,81 mm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вайлов, А.М., Ф.И.Эйгель. Автоматизация контроля и обслужвания
аккумуляторных батарей. М., Связь, 1975.
2. Кузев, Г. Приложни радиоэлектронни устройства – V ч. С., Техника.
1988.
Автоматизиране на зарядното устройство за оловни акумулатори Любен
Георгиев Радио, телевизия, електроника 2002/5/23 – 25.
Срокът на експлоатация и времето за използване на автомобилните
акумулатори, както и на оловните акумулатори с друго предназначение в
много голяма степен се определят от редовното им зареждане и поддържане.
Широко разпространените зарядни устройства не са автоматизирани и
зареждането на акумулаторите с тях е свързано с редица неудобства.
Недозареденият акумулатор не позволява ефективно използване на неговия
капацитет и ако е системно, намалява срока на експлоатацията му.
Презареждането води до същия резултат. Много от зарядните устройства
нямат уред за измерване на степента на зареденост на акумулатора.
Включването му в режим на заряд нощно време изисква неколкократно
проверяване на тази степен с отделен измервателен уред (ако се разполага
с такъв). Това също създава немалки неудобства.
Проблемът се решава радикално с описваното устройство за автоматично
изключване на акумулатора от заряд при достигане на необходимата степен
на зареденост или включването му автоматично на подзаряд, ако
напрежението на клемите му се понижи под номиналното. Устройството
съдържа малко елементи, просто е за изработване даже от начинаещи
радиолюбители, има малки размери и лесно може да се вгради в
съществуващите зарядни устройства. Значително преимущество е, че
комутацията на зарядния ток се осъществява посредством електронен ключ,
за която цел се използва тиристор. Друго предимство е възможността при
необходимост автоматиката да се изключва и акумулаторът да се зареди с
по – силен ток при недостиг на време. Автоматиката прекъсва зарядния ток,
когато напрежението на полюсите на акумулатора достигне 14,5 +/- 0,2 V.
При понижаване на напрежението до 12,8 – 13 V зареждането се възобновява.
Тази приставка може да се използва само със зарядни устройства, които
работят с пулсиращо напрежение на изхода си, т.е. след изправителните
елементи няма филтриращ кондензатор. Това се обуславя от обстоятелството,
че комутацията на зарядния ток се осъществява чрез тиристор, а не с
контактите на реле. При подаване на управляващия електрод на тиристора
на постоянно напрежение, той непрекъснато се намира в отпушено състояние
и не може да комутира зарядния ток.
 |
Схемата на приставката е показана на фиг. 1.
Заградените с пунктирна линия елементи се намират на специалната за
целта печатна или експериментална платка, а останалите, включително и
тиристорът, са монтирани на лицевото табло на зарядното устройство или
са закрепени на шасито му.
На лицевата част на зарядното устройство се монтират превключвателят S1,
с който се определя режимът на заряда „автоматичен” или „ръчен”, както и
индикаторните светодиоди VD3 и VD4. Първият от тях - VD3, показва режима
на работа на устройството (ръчен или автоматичен), а вторият показва, че
акумулаторът е свързан правилно към зарядното устройство и, че
съединителните проводници и контактните клеми с щипки „крокодил” са
изправни. Тази проверка се извършва при изключено от мрежата зарядно
устройство. При обръщане на полюсите е възможно някои от електронните
елементи да излязат от строя.
Автоматиката на устройството работи с три транзистора. VT2 и VT3 работят
в схемата на тригер с емитерна връзка, а VT1 работи като усилвател на
ток за управление на тиристора VS1. От схемата се вижда, че базата на
VT3 е свързана към плъзгача на тример – потенциометъра RP1. С него
установява прагът на превключване на тригера, т.е. неговият „хистерезис”.
Това е разликата между горния и долния праг на превключване. Тази
разлика се определя главно от съпротивлението на резистора R7. В случая
при съпротивление на резистора 9,1 кОm „хистерезисът” е около 1,5 V.
Базата на VT1 е свързана към колекторната верига на VT2. Когато в
резултат на зареждането, напрежението на полюсите на акумулатора
достигне14,5 +/- 0,2 V, VT3 от тригера се отпушва, VT2 се запушва,
запушва се и VT1, в резултат на което на управляващия електрод на
тиристора не постъпва положително напрежение и зарядната верига се
прекъсва. При понижаване на напрежението на акумулатора до 12,8 – 13 V
процесът протича в обратен ред и зареждането пак започва. От схемата се
вижда, че базовата и колекторната верига на VT1 се захранват от различни
токоизточници: базовата – от акумулаторната батерия, а колекторната – от
зарядното устройство.
В това устройство използването като комутиращ елемент на тиристор вместо
контакти на електромагнитно реле, значително повишава надеждността в
неговата работа. Особено ефективно е, когато акумулаторът е на
продължително съхранение, както е обикновено през зимата и е необходимо
често да се дозарежда. От схемата се вижда също, че тиристорът е свързан
с катода си към минуса на зарядното устройство, а с анода – към минуса
на акумулаторната батерия. Така се опростява управлението му. При
нарастване на моментната стойност на пулсиращото напрежение на изхода на
зарядното устройство през управляващия електрод на тиристора започва да
протича ток само когато VT1 е отпушен. Освен това при такова свързване
на тиристора, той може да се закрепва непосредствено за металното шаси
на зарядното устройство, ако приставката се монтира вътре в него и
гарантира добро охлаждане. Ако шасито е от тънка ламарина, стената, на
която се закрепва тиристорът, може да се „усили” с пластина от алуминий
или дуралуминий с дебелина 3 mm и размери 100 х 100 mm. Ако приставката
се монтира в отделна кутия, може да се използва същият или още по –
голям радиатор.
На фиг. 3 е показан примерният чертеж на печтната платка на приставката.
Поради малкото на брой елементи те могат да бъдат монтирани и на
експериментална платка. На фиг. 2 е показано разположението на
елементите на приставката върху платката.
За определянето на праговете на задействането на приставката преди
пускането и в действие е необходимо да се извърши следното:
1. Към т. 1 и 2 от схемата е необходимо да се свърже източник на
регулируемо постоянно напрежение до 15 V при спазване на полярността.
2. Плъзгачът на тример – потенциометъра се поставя в най – долно
положение по схемата.
3. От токоизправителя се подава напрежение 13 V. При това положение,
когато превключвателят S1 e на „автомат”, светодиодът VD3 трябва да
свети.
4. Плавно се увеличава захранващото напрежение до 15 V и като се
намалява до 12 V, с тример – потенциометъра се намира положение, при
което VD3 да светва при напрежение 12,8 – 13 V и да гасне при напрежение
14,2 – 14,7 V.
VD1 може да се замени с друг маломощен силициев диод. Транзисторите VT2
и VT3 могат да се заменят с руските КТ603 от сериите А до Г. Ценеровият
диод VD2 може да е и от типа на Д814Б, Д808, Д809, а тиристорът може да
е всеки от типа КУ202 с буквени индекси Г,Е,И,Л,Н. Светодиодите могат да
се заменят с руските АЛ102А. Токът от зарядното устройство в режим „ръчен”
може да е с максимална стойност около 5 – 6 А и се определя от мощността
на използвания тиристор.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коробков, А. В помощь радиолюбителю, 1988, N10.
2. Христов, П. И М. Василев. Автоматика и телемеханика за любители. С.,
Техника, 1976.
Автоматично зарядно устройство Георги Кузев
Радио телевизия, електроника 1999/6/стр.24, 25.
 |
Устройството, чиято принципна схема е дадена на фиг.
1, може да се използва за зареждане на автомобилна или друга
акумулаторна батерия. Схемата осигурява изходно напрежение 16 V и ток до
6 А. Зарядното устройство е реализирано така, че зарядният ток
автоматично се намалява до много малка стойност при напълно заредена
акумулаторна батерия. Това качество на схемата е от голямо значение за
удължаване живота на батерията, защото презареждането води до
преждевременно излизане от строя.
Принципното действие е следното: напрежението, взето от вторичната
намотка на понижаващия трансформатор Т1, се изправя от диодния мост,
реализиран с диодите VD1 – VD4, и през амперметъра РА1, резисторa R1 и
тиристора VS1 зарежда акумулаторната батерия. Токът за управление на VS1
се взема от мостовия изправител и през лампата HL1 и диода VD5 се подава
на управляващия електрод.
Тиристорът VS2 посредством резистора R3 е включен към точката на
свързване на елементите HL1 и VD5, като по този начин може да осигурява
зануляване на управляващата верига на VS1. Токът на управляващия
електрод на VS2 се осигурява от зарежданата батерия посредством делителя
на напрежение, реализиран с R2, RP4, R5 и ценеровия диод VD6. Тример –
потенциометърът RP4 се наглася така, че VS2 да се отпушва само когато
акумулаторната батерия е напълно заредена.
При включване на разредена акумулаторна батерия към устройството,
нейното напрежение е ниско и VS2 е запушен. При това положение VS1 се
отпушва в началото на всеки полупериод на напрежението, подавано от
мостовия токоизправител.
В резултат на това стойността на тока на зареждане, протичащ през PA1,
R1, VS1, е голяма.
С течение на времето напрежението на зарежданата батерия нараства и може
да стигне до 14,4 V. При това положение VS2 посредством VD6 се отпушва,
напрежението в точката на свързване HL1, VD5 намалява почти до нула и
през управляващия електрод на VS1 престава да дече ток. Поради това през
следващия полупериод VS1 се запушва, с което зареждането се
преустановява. При отпушване на VS2 светва лампата HL1 и сигнализира за
състоянието на батерията. С преустановяване на зареждането, напрежението
на батерията започва да намалява и в даден момент VS2 се запушва, VS1 се
отпушва и зареждането продължава. Времето, през което напрежението на
изводите на батерията е по – високо от 14,4 V, е пропорционално на
нейния заряд. Следователно при първото достигане на зареденото състояние
напрежението остава по – високо от 14,4 V само за малко. Тиристорът VS1
се запушва за кратко време, поради което се получава слабо намаление на
зарядния ток. От това се разбира, че батерията продължава да се зарежда.
Когато зарядът и е много близък до максималния, напрежението остава по –
високо от 14,4 V толкова дълго време, че VS1 се отпушва всеки втори
полупериод и зарядният ток намалява наполовина. Това може да се установи
от показанията на амперметъра PA1, включен последователно в зарядната
верига.
При положение, че батерията е заредена напълно, напрежението на изводите
и остава по – високо от 14,4 V толкова дълго време, че VS1 се включва за
един полупериод от всеки десет и зарядният ток намалява до няколко
десети от ампера. Следователно, когато акумулаторната батерия се зареди
напълно, токът на зареждане не намалява рязко до нула, а бавно (за
няколко часа) от максималната си стойност до няколко десетки от ампера.
Този минимален ток продължава да тече, независимо, че батерията е
напълно заредена.
Напрежението на изхода на зарядното устройство до голяма степен е
зависимо от параметрите на тиристора VS1. В случай, че се окаже по –
ниско от необходимото, трябва да се направи подбор на тиристора.
Регулирането се извършва, като към зарядното устройство се свърже
напълно заредена акумулаторна батерия и нейното зареждане продължи. След
1-2 часа плъзгачът на тример – потенциометъра RP4 бавно се завърта,
докато светне лампата HL1. Проверява се токът на зареждане да намалее
под 1А.
С подбор на съпротивлението на резистора R1 може да се регулира
максималният заряден ток на изхода. Този резистор е жичен и се изработва,
керамичното тяло се навива предварително оразмерен съпротивителен
проводник с диаметър 1 mm.
Трансформаторът Т1 е навит на магнитопровод със сечение 15 кв сm.
Първичната намотка има 680 навивки от проводник ПЕЛ 0,62 mm, а
вторичната – 70 навивки от проводник ПЕЛ 1,95 mm. Диодите VD1 – VD4 се
монтират на радиатори от медна или алуминиева ламарина с размери 40 х 40
х 3 mm. Тиристорът VS1 се прикрепва към радиатор с охлаждаща повърхност
140 кв сm.
 |
На фиг.2 е дадена схема на зарядно устройство, при
което вместо четири мощни изправителни диода се използват два тиристора
– VS1 и VS2. To e реализирано така, че при зареждане на акумулаторната
батерия, щом достигне нейното максимално напрежение, автоматично се
изключва.
Устройството работи по следния начин: напрежението, взето от вторичната
намотка на трансформатора Т1, двуполупериодно се изправя от тиристорите
VS1 и VS2. Те се отпушват с положително напрежение, взето от
кондензатора С1 и подадено на управляващите им електроди. Резисторите
R2, R3 и R4 и лампата HL1 служат за ограничаване на тока, постъпващ на
управляващите електроди на VS1 и VS2. Посредством изменяне на
съпротивлението на резистора R1 може да се регулира максималният заряден
ток.
Нивото на напрежението, при което трябва да се изключи зарядното
устройство, се установява с тример – потенциометъра RP7. При достигане
на това напрежение (след като напълно се е заредила батерията)
тиристорът VS3 се отпушва, в резултат на което лампата HL1 светва, а
напрежението, подавано на управляващите електроди на VS1 и VS2, се
анулира. Това от своя страна довежда до запушването им. Светването на
НL1 сигнализира за края на зарядния цикъл.
В зарядната верига както в първата схема, така и при тази по желание
може да се включи амперметър. Диодът VD4 служи за предотвратяване на
разреждането на батерията след автоматичното изключване на зареждането.
Резисторът R1 се изработва по описания начин от предварително оразмерен
съпротивителен проводник с диаметър 1 mm.
Трансформаторът Т1 е със сечение на магнитопровода 14 кв сm. Първичната
намотка има 740 навивки от проводник ПЕЛ 0,57 mm, a вторичната 2 х 70
навивки от проводник ПЕЛ 1,74 mm. Тиристорите VS1 и VS2 се монтират на
радиатори от медна или алуминиева ламарина с размери 60 х 60 х 3 mm.
Тиристорите VS1 от фиг. 1 и тиристорите VS1 и VS2 от фиг. 2 може да се
заменят с T15N/200T, T7-1, T7-2, KT702, KT703, КУ202Е, ВТW27-100R.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вайлов, А.М., Ф.И. Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. М., Связь, 1975.
2. Величков, П., В.Христов. Електроника в свободното време. С., Техника,
1988.
3. Клаше., Р.Хофер. Промишлени електронни схеми. С., Техника, 1984.
4. Дробница, Н.А. 30 схем радиолюбительских устройств. М., Радио и связь,
1982.
5. Кузев, Г. Приложни радиоелектронни устройства – V ч. С., Техника,
1988.
6. Марстън, Р. 110 тиристорни схеми. С., Техника, 1988.
7. Христов, П., М. Василев. Автоматика и телемеханика за любители. С.,
Техника, 1976.
Статия 115_14: Заряден блок, Приставка към зарядно устройство за автомобилни акумулаторни батерии, Зарядно устройство, Зарядно устройство за мотоциклетни акумулатори, Автоматично зарядно устройство за автомобилни акумулаторни батерии и поддържане на заряда им.
Статия 115_15: Усъвършенствано зарядно устройство за акумулатор, Зарядно устройство, Зарядно устройство с автоматично включване на подзаряд, Проверка на акумулаторни батерии.
Статия 115_16: Уред за полуавтоматично поддържане на акумулатора при продължителен престой, Зарядно устройство, Aвтоматично зарядно устройство за акумулатори,
Десулфатизиращо зарядно устройство за оловни акумулатори, Зарядно устройство за оловни акумулатори, Автоматично зарядно устройство за акумулатори, Автоматично устройство за зареждане на акумулаторни батерии, Регенеративно устройство за компенсиране на саморазряда на акумулатора, Компенсиране на саморазряда на акумулатор.
Статия 115_17: Tиристорен заряден блок, Приставка към зарядно устройство за акумулаторни батерии, Устройство за дозареждане и компенсиране на саморазряда, Зарядно устройство, Зарядно устройство, Десулфатизиращо зарядно устройство, Зарядно устройство, Автоматично изключване на акумулатор.
Статтията като съдържание не завършва, защото обемът и е многократно по - голям и ще бъде продължена със следващи публикации по темата.
Публикуването на подобни устройства на сайта ще продължава и по - нататък!
Материалите подготви за сайта:
Иван Парашкевов