Усъвършенствано зарядно устройство за акумулатор
Димитър Бонев Радио телевизия електроника
1993/9/стр. 24,25
На нашия пазар за нуждите на автолюбителите се предлагат няколко модела
зареждащи устройства за акумулаторни батерии при домашни условия:
1. Устройство, състоящо се само от понижаващ трансформатор и
токоизправител, обикновено Грец – система.
2. Същото устройство с измервателен уред за силата на зареждащия ток.
3. Същото устройство, както т.2, със схема, която дава възможност за
автоматично изключване при достигане максималната стойност на
напрежението при зареден акумулатор, т.е около 16 V и индикация с лампа.
Този модел е най скъп, но и най – практичен, защото ни осигурява срещу
презареждане, независимо от принципа на изключване на зарядния ток (електронен
или с реле).
 |
Ако имаме зарядно устройство, състоящо се само от трансформатор и токоизправител с Грец – система, може да го осъвършенстваме по схемата на фиг. 1. Общият му вид е даден на фиг. 2. Като обект на усъвършенстване е използвано стандартно зарядно устройство тип АПС 12/3,5-2-е с Uизх за акумулатор 12 V (производство на Завода за токоизправители в Перник). Изправеното напрежение без товар е около 21 V.
 |
След включване на акумулатор с капацитет 55 – 60 Аh
първоначално токът на зареждане е около 4 А и постепенно спада на 3,2 –
3,4 А. Напрежението на клемите на акумулатора отначало е около 13,5 V и
постепенно се покачва, достигайки при зареден акумулатор 15 – 16 V.
В резултат на усъвършенстването на описаното зарядно устройство е
възможно чрез ключа S2 и измервателния уред да се извършат следните
контролни операции при зареждането на акумулатора:
- измерване на зареждащия ток – ключът S2 е в положение А;
- измерване на максималната стойност на напрежението на заредения
акумулатор преди изключване на зареждащия ток – ключ S2 е в положение V;
- автоматично изключване на зареждащия ток при достигане на максимална
стойност на напрежението на клемите на акумулатора – сигнализира се с
лампа;
- измерване на напрежението на акумулатора след изключване на зареждащия
ток в който и да е момент.
Зареждането на акумулатора е независимо от времето, през което S2 е в
положение за отчитане на напрежение или ток чрез измервателния уред.
За намаляване на зареждащия ток е възможно чрез вградения ключ S1 и
резистора R3 да се провеждат десулфатизационни процедури с дестилирана
вода или забавено зареждане с киселина.
По – нататък ще бъдат разгледани всички нововградени елементи.
1. Измервателният уред И е амперметър за 5 А (българско производство) за
вертикален монтаж. Фабричният шунт е отвън и е свързан към клемите „+” и
„-„ чрез твърд припой. Тази връзка се оставя така, както е осъществена
от завода производител. Връзката между въртящата бобина, носеща
стрелката на уреда, и външните клеми е чрез два къси, запоени с мек
припой от едната страна към носещите спирални пружини и от другата към
клемите. Едната връзка се разпоява, както е показано на фиг. 1, и се
извежда по подходящ начин на отделна нова клема, монтирана между двете
съществуващи клеми „+” и „-„. Така отделената бобина се проверява при
каква стойност на тока Iu стрелката прави пълно отклонение по скалата.
За конкретния случай Iu = 10 mA.
При положение А измервателният уред работи като амперметър с обхват 0 –
5 А, а при положение V – kaто волтметър с обхват 0 – 20 V посредством
резистора R4. На скалата на измервателния уред над цифрите, отчитащи
тока в ампери, са нанаесени стойности за измерваното напрежение във
волтове, разбира се, автолюбителят в зависимост в зависимост от
качествата на ползвания уред ще има друга стойност за Iu и за скалата.
2. Ключът S2 е с възможност за провеждане на ток минимално 6 А. Най –
подходящ е тип ZE-KA. При положение А на ключа измервателният уред ще
отчита тока на зареждане, а при положение V ще измерва напрежението на
зареждане. При изключен трансформатор от мрежата или само зареждащ ток,
ще се измерва напрежението на заредения акумулатор.
3. Резисторът R4 се подбира съобразно със стойността на Iu, която в
случая е 10 mA. Съпротивлението на R4 се изчислява по формулата:
R4 = U20/Iu = 20/0,01 = 2000 Om,
a мощността:
P=R4*Iu*Iu = 2000*0,01*0,01 = 0,2 W.
Приемаме минимална мощност 1 W – графитна конструкция.
4. Ключът S1 е със същите изисквания за токов товар и конструкция, както
S2. Toзи ключ също трябва да има две положения, но само едното се
използва. Когато S1 е в положение H – нормално зареждане, резисторът R3
e шунтиран и зареждането е с нормални условия – ток около 1/10 от
капацитета на акумулатора. При положение Д, зареждащият ток намалява в
зависимост от съпротивлението на R3. Toзи случай се използва за за
десулфатизационни процедури (подробностите не са тема на настоящата
статия) или забавено зареждане.
5. Резисторът R3 се подготвя от парче съпротивителен проводник (реотан)
за електродомакински уред – например 600 W/220V. Стойностита на
съпротивлението се подбира опитно, така, че да намали зареждащия ток на
около 1/3 от нормалния за зареждане. Например при акумулатор с капацитет
60 Аh, нормалното зареждане е с ток 5-6 А, а чрез резистора R3 ще се
намали на около 2 А. Този резистор, навит на пружина, е най удобно да се
вкара в цилиндричната надлъжна кухина на парче изолационна керамична
пръчка от електрическа отоплителна печка. Самата керамична пръчка (с
дължина около 10 сm) се монтира чрез изолатори върху капака на
токозахранващото устройство с цел да се подобри охлаждането и.
Отделяната мощност във вид на топлина е около 30 – 35 W, a температурата
на резистора в кухината – 400 – 500 С. Вместо съпротивителен проводник
може да се ползва автолампа 12 V с мощност 40 или 45 W, тъй като
съпротивлението и е3,3 – 3,2 Оm (въпрос на проби).
6. Релето за изключване К е с два нормално затворени контакта. В случая
се използва реле за постоянен ток 24 V RFT. От схемата на фиг. 1 е ясно,
че нормално затворените контакти провеждат зареждащия ток за акумулатора.
Отварянето на контактите става принудително чрез котвата на
електромагнита и зареждането се преустановява. Мрежовият трансформатор
остава под напрежение 220 V, но без консумация. На практика всеки
акумулатор има различно максимално напрежение за зареждане 15 – 16 V.
Oпитът показва, че остатъчният магнетизъм във феромагнитната сърцевина
оказва известно влияние на котвата и за да се отстрани, е достатъчно
еднократно да се откачи едната от двете щипки „+” или „-„, подаващи
зареждащия ток от зарядното устройство към клемите на акумулатора, и да
се прекъсне захранването с 220 V.
Съвременните електронни схеми за автоматично изключване са по –
усавършенствани, но изискват повече знания за изпълнение и материали,
които невинаги могат да се намерят.
7. Проводниковият потенциометър RP2 регулира силата на тока, протичащ
през бобината на на електромагнита от релето. Когато напрежението на
акумулатора достигне максималната си стойност, токът в електромагнита се
регулира чрез RP2, така, че да достигне стойност, при която необходимата
притегляща сила в магнитната сърцевина е минимална.
8. Лампата Л – 12 V/0,1 A, се използва за показване чрез светване
изключването на акумулатора от зареждане поради достигане граничната
стойност на напрежението му.
9. Резисторът R9 е включен последователно с лампата Л, за да я предпази
от изгаряне при захранване с напрежение над 12 V.
10. Koндензаторът С може да е и с по – малък капацитет. Той запазва
пъпките на нормално затворените контакти от електрокорозия при
искрообразуването.
Подготовка и настройка на зарядното устройство
Всеки собственик на кола, след като установи максималната стойност на
напрежението, до което достига зареденият акумулатор, чрез RP2 регулира
притегателната сила на магнита. За посоката на въртене на оста на RP2
има значение само къде ще се свърже плъзгачът: към „+” (както е към
схемата от фиг. 1) или към „-„.
Необходимо е да се спазва следният порядък:
1. Ключът S1 се поставя в положение Н – нормално зареждане.
2. Ключът S2 се поставя в положение А – измерване на зарядния ток.
3. Плъзгачът на RP2 се завърта до упор, така, че във веригата на
електромагнита да
участва цялото съпротивление. Протичащият ток през електромагнита е най
– слаб и притегателната му сила е минимална, т.е. котвата не се
задейства, контактите са затворени и акумулаторът се зарежда. За
конкретния случай това става чрез въртене на плъзгача по часовата
стрелка до упор.
4. Изчаква се напрежението на клемите на акумулатора да достигне
максималната си стойност, характерна за конкретния случай. Тя може да
бъде установена чрез измервателния уред и ключа S2, поставен в положение
V. В този момент зареждащият ток трябва да спада до минималната си
стойност.
5. Плъзгачът на RP2 се завърта постепенно в обратна посока (в случая
обратно на часовниковата стрелка), при което преминаващият през
електромагнита ток се повишава и стига до стойност, при която се
получава минимално необходимата притегляща сила в магнитната сърцевина.
Котвата се задейства, контактите се отварят, лампата светва и
токозахранването на скумулатора се прекъсва.
Описаните операции за настройка се извършват еднократно.
Зарядно устройство Красимир Клисарски
Радио, телевизия, електроника 1995/5/стр.13-15.
Описаното зарядно устройство с голяма мощност е предназначено за
зареждане на 6 V и 12 V акумулатори с максимален ток до 45 А! Такива
устройства са необходими за ускорено зареждане на батерии 165 и 185 Ah
на товарни автомобили, трактори, автобуси, катери и др.
Предлагам проверена в практиката схема на електронно зарядно устройство,
което не се продава на пазара, но напоследък е обект на значително
търсене. Удобно е да се възбужда акумулатор в студено време, като се
разчита на запас по ток и мощност. Описаният заряден блок е актуален и
поради многократно скочилите цени на акумулаторните батерии.
 |
В схемно отношение зарядният блок (фиг. 1)
представлява тиристорен регулатор на мощност.
Напрежението от мрежата се трансформира и се изправя диодния блок VD1 –
VD4, свързан по схема Грец. Тиристорният регулатор на мощност се
захранва с пулсиращо двупътно изправено напрежение. При размаха на
положителната полувълна, кондензаторът С1 започва да се зарежда по
експоненциален закон с времеконстанта (RP1 + R2)*C1. Когато напрежението
върху него превиши пада върху резистора R4, двойката VT1, VT2, свързана
катоаналог на еднопреходен транзистор се отпушва. Кондензаторът С1 се
разрежда през управляващия преход на тиристора Th1 и го отпушва.
Моментът и времетраенето на отпушването на Тh1, а оттук и мощността,
отделяна в акумулатора, се изменят с потенциометъра RP1. Зарядният ток е
максимален при крайно ляво положение на плъзгача по схемата. Резисторът
R2 ограничава максималната стойност на тока. При увеличаване на
съпротивлението му, големината на тока намалява.
Трансформаторът е намотан върху Ш – образен магнитопровод от силициева
ламарина със сечение на ядрото 40 кв cm. Първичната намотка съдържа 280
навивки от проводник ПЕЛ или ПЕТ с диаметър 1,6 mm. Вторичната има 38
нав. от медна шина с напречно сечение 15 кв mm. Двете намотки са
изолирани една спрямо друга с три слоя изолационно платно. Намотките
допълнително се фиксират чрез двукратно потапяне на бобината в
карболитов лак и последващо изсушаване.
Мощният тиристор Th1 е руски лавинен тип ТЛ2-160-8 (средна стойност на
анодния ток в отпушено състояние до 160 А). Може да се замени с CS110-12
(производител ВВС, Германия) или подобен. При замяна на посочените
типове не са констатирани промяна във функционалното действие на
устройството и необходимост от корегиране на елементите.
Тиристорът е монтиран на стандартен алуминиев радиаторен профил 100х13
mm (профил N 3) с дължина 180 mm. Същият профил, но с дължина 120 мм, се
използва за радиатори на диодите в мостовия изправител VD1-VD4.
Транзисторите VT1 и VT2 са монтирани на П – образна алуминиева ламарина
с дебелина 1 mm и размери 10 х 40 mm.
 |
Печатната платка е изработена от едностранно фолиран
стъклотекстолит с дебелина 2 mm. На фиг. 2а и б са показани съответно
графичният оригинал на печатната платка и разположението на елементите.
При правилен монтаж и годни елементи, устройството трябва да заработи
веднага. Ако се работи с друг тиристор и има проблеми, трябва да се
провери в каталог дали отпушващият му ток Igт е достатъчно малък.
Поставянето на стопяеми предпазители във входната и изходната верига е
задължително. Амперметърът е стандартен на 50 А, но ако не се разполага
с такъв, а има на разположение система от магнитоелектричен тип (милиамперметър
или микроамперметър) с чувствителност 20 – 100 mV, може да се оразмери
експериментално с голяма точност посредством стабилизиран токоизправител
(ТЕС), работещ в режим генератор на ток и съпротивителна шина.
Обикновено акумулаторите се зареждат с ток 1/10 от номиналния капацитет
С. При ускорено зареждане се допуска ток 1/5 С за първите два часа, но
температурата на електролита не трябва да надвишава 45 С. Нова батерия
се залива с електролит с плътност 1,28 g/куб cm. Произведените от нашите
заводи батерии са сухо заредени, но опитът на автора показа, че не
всички достигат нормалната плътност и се нуждаят от дозареждане. В
такива случаи след заливането се изчаква няколко часа до изстиване на
електролита, проверява се плътността с аерометър и при необходимост се
дозарежда. Някои акумулатори от производствената гама на фирма „Акумакар”
– гр. Монтана, са от този тип. В момента най – модерните ни акумулатори
са тези на „Старт” – гр. Добрич.
Обикновено критерии за степента на зареденост на батерията е плътността
на електролита. За стационарни оловни акумулатори тя е 1,20 g/куб cm, a
за стартерни
1,28 g/куб cm при температура 25 С.
Ако с устройството трябва да се зареждат 24 V акумулаторни батерии,
вторичната намотка на трансформатора има 73 нав. от медна шина с
напречно сечение 8-10 кв mm.
В този случай максималният заряден ток е е 25 А и диодите могат да се
заменят с В 25 (ОНД). Много подходящи за целта са SY171/1G или SY180/G
на RFT. Връзките между акумулатора, амперметъра, тиристора и диодния
блок се изпълняват с подходящ по сечение многожичен проводник.
Бърза диагностика на стар акумулатор може да се направи по следния начин:
Ако при зареждане батерията не поема достатъчно ток (амперметърът
показва малки стойности), има прекъсване между мостовете или мъртва
клетка. Клетката може да се локализира и без ареометър, като се дават
накъсо клемите на акумулатора за 4-8 s (в нея електролитът бурно отделя
мехурчеата газ). Батерията се свързва накъсо с товарна вилка или
алуминиев проводник с диаметър около 2 mm и дължина 60 cm. В краищата си
проводникът е усукан четворно.
Ако акумулаторът поема ток, но след няколко дни е разреден, възможно е
да има натрупана активна маса в утайниците, която да свързва накъсо
плочите и да ги разрежда.
За сулфатизирал акумулатор (побелели плочи) се прави контролировъчен
цикъл с дистилирана вода и последващо зареждане с електролит. Това
решение е временно – от стар нов не става. При зареждане на акумулатора
се отделят вредни газове и трябва да се работи в добре проветрени
помещения.
Устройството може да се използва в работилници за ремонт на акумулатори,
малки автосервизи, от шофьори на товарни автомобили, трактори и автобуси.
С него могат да се зареждат и всякакъв вид акумулатори за леки
автомобили. Необходимият заряден ток се задава с потенциометъра RP1.
Акумулаторната батерия трябва да се свързва към клемите на устройството
правилно – разменянето на изводите води до дефекти. Преди зареждане,
потенциометърът RP1 се поставя в крайно ляво положение – минимален
заряден ток.
Описаното устройство е празмерено със запас и има голяма надеждност.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пилц, Г. Тиристори. С., Техника, 1989, с. 43.
2. Замятин, Б. Я. Тиристоры. М., Советское радио, 1980, с. 38.
3. Вайлов, А.М., Ф.И Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. Связь, 1975, с. 22.
Зарядно устройство с автоматично включване на подзаряд Димитър Бонев
Радио телевизия електроника 2000/2/стр.25,26
Предлаганата схема на зарядно устройство е предназначена за провеждане
на следните процедури с автомобилен оловен акумулатор:
1. Първоначален заряд на нов акумулатор.
2. Дозареждане на акумулатор в режим на експлоатация.
3. Поддържане на акумулатор чрез подзаряд с ток 100 – 200 mA при домашни
условия.
Зарядното устройство е изградено от три блока: захранващ, контролиращ и
измервателен (фиг. 1).
 |
Захранващият блок се състои от трансформатор с мощност
120 W и напрежение във вторичната намотка 22 V/5 A и изправителен мост
схема Грец за 50 или 100 V, 10 A, който може да се изпълни и от отделни
диоди с обратно напрежение U = 50 или 100 V и ток 10 А, като се
предвидят и съответните радиатори.
Контролният блок е изпълнен с транзисторите VT1 и VT2 в схема на тригер
на Шмит, транзистора VT3, задействащ релето К, и резисторите R3 и R13,
които регулират зарядния и подзарядния ток. Предназначението на този
блок е след достигане на определена стойност на напрежението на
акумулатора, схемата автоматично да се превключи на подзаряд със 100 –
200 mA.
Измервателният блок е включен с елементите между точки А, В, С и D (фиг.
1). Изграден е въз основа на измервателен уред И за вертикален монтаж –
амперметър за 10 А. Към основната му скала I за ампери се изписва с туш
скала II за напрежение 20 V (фиг. 2). Използваният амперметър е от
магнитоелектрическата система клас 2,5 с вграден фабричен шунт за 10 А.
За пълно отклонение на стрелката (при изключен шунт) са необходими за
конкретния случай Iи = 10 mA, т.е. входното му съпротивление е Rвх = 1
V/0,010 A = 100 Om/V. Съпротивлението на въртящата бобинка е Rб = 12 Om.
Ключът Sи има две положения: V – за измерване на напрежението между т. C
и D, т.е на самия акумулатор, и А – за измерване на зарядния ток.
Контактните пъпки на Sи не са натоварени от силния заряден ток, защото
той протича през фабричния шунт. За да се пригоди И за такова „двойно
измерване”, е необходимо краят на въртящата бобинка да се отпои от
плюсовата клема на измервателния прибор и да се запои към нов извод,
монтиран в корпуса на уреда, кактое показано на фиг. 1. Стойността на Rи
се изчислява по формула (1).
Rи = (Ux/Iи) – Rб = (20/0,010) – 12 = 1988 Om, (1)
Kъдето: Ux = 20 V необходим измервателен обхват,
Iи = 0,010 А консумиран ток за пълно отклонение на стрелката,
R6 = 12 Om – съпротивление на бобинката,
Rи = 1988 Om.
Окончателната стойност на Rи се установява при калибрирането с точен
волтметър.
Първоначалният заряд на нов акумулатор става съгласно инструкцията на
завода производител. Характерното за този първи заряд, е, че за да се
извършат всички химични процеси в оловните плочи, трябва да се достигне
фаза „кипене на електролита” с напрежение без товар Uакум = 16,2 – 16,5.
Тогава има 100% заряд със съответните химически процеси. За целта
зарядното устройство се използва с изключена автоматика, т.е. ключът S2
е отворен и релето К се изключва. Тогава контактът на релето SK1 е
нормално затворен, а SK2 – нормално отворен. При този процес свети само
диодът VD1. Чрез ключа SR и резистора R3 зарядният процес може да се
извършва с ток 4,5 – 5 А или 2,2 – 2,5 А.
 |
Дозареждането на акумулатора при домашни условия става при затворен ключ S2 с ток 0,05 до 0,10 от капацитета на акумулатора в амперчасове. |
За препоръчване е заряд с по – слаб ток, но за по –
дълго време. За целта се използват ключът SR и резисторът R3. Когато SR
е отворен, зарядът става през R3 с по – слаб ток (примерно 2,5 А).
Резисторът R3 се изработва от съпротивителен проводник, използван като
реотан за битови нагревателни уреди, като съпротивлението му се
установява опитно. За изолационно тяло се използва част от керамична
пръчка от отоплителна електрическа печка.
Системата за контрол се задейства след достигане на определена степен на
заряд на акумулатора, което представлява гранична стойност на дадено
напрежение. Системата се състои от стабилизатора на напрежение –
ценеровия диод VD5, транзистора VT3 и тригера на Шмит VT2 и VT1. Докато
напрежението на акумулатора е под определената гранична стойност, VT3 е
запушен вследствие на състоянието на тригера и през релето К не протича
ток.
SK1 е нормално затворен, а SK2 – нормално отворен. Свети само диодът
VD1. Чрез потенциометъра RP системата се настройва за задействане на
определена гранична стойност на Uak = 12,8 – 14,2 V. След достигане на
това напрежение, тригерът се преобръща и зарядното устройство преминава
в режим на подзаряд. Тогава VT3 преминава в режим на насищане, през
релето К протича ток и то задейства контактите си, като SK1 се отваря, а
SK2 се затваря. Така транзисторът VT3 е шунтиран постоянно, а зарядният
ток протича през R13, където се създава голям спад, токът намалява до
150 – 200 mA, вторият светодиод VD2 се запалва и сигнализира, че
устройството е превключено на подзаряд. R13 трябва да е с по – голяма
мощност и съпротивлението му подлежи на опитно уточняване. В този режим
светят и двата светодиода, които имат различен цвят. Схемата може да се
изгради и с реле с три контакта. Тогава VD1 може да се включи към
нормално затворени контакти и ще свети само при първоначален и при
частичен заряд (до момента на превключване на тригера), след което ще
угасне, за да свети само VD2. Резисторите R12 и R14 се подбират опитно в
зависимост от избрания светодиод.
Ако потенциометърът за превключване на тригера се измести на по – високо
напрежение, например от 13,9 на 14,7 V, VT3 се запушва, релето К се
изключва, SK1 става нормално затворен, SK2 – нормално отворен, и VD2
угасва. Остава да свети само VD1, докато се достигне новата граница за
преобръщане на тригера, устройството преминава на подзаряд, сигнализиран
със светването на втория светодиод VD2.
Резисторите R9 и R10 подлежат също на опитно уточняване поради
различията в коефициента на усилване (вета) на VT1.
Проверка на акумулаторни батерии Красимир Клисарски
Радио телевизия електроника 1999/7/стр. 22,23
Съвременните акумулаторни батерии имат пластмасов корпус и закреити
мостове между отделните клетки. Степента на зареденост на акумулатора и
функционалната му годност лесно се установяват с товарна вилка. Най –
често използваните уреди от този тип са предназначени за проверка на 12
V батерии. С вилки от стар тип може да се проверява отделна клетка на
акумулатора. В момента те не могат да се използват, защото в
пластмасовата кутия на съвременните батерии мостовете са недостатъчни.
Една 12 V вилка съдържа постояннотоков волтметър с обхват 15 V и няколко
товарни резистора с малко съпротивление, включвани с механични ключове (най
– често посредством завиване на медни гайки).
Товарният ток на вилките по стандарт е 100, 200 и 300 А при напрежение
12 V. Tok 100 A се използва за проверка на акумулаторни батерии с
капацитет 38 – 68 Аh. С други думи, с такава товарна вилка не могат да
се проверяват класическите 12 V мотоциклетни акумулатори с капацитет 5,5
– 9 Аh.
Товарен ток 200 А е подходящ за батерии 65 – 120 Аh, а 300 А се
използват за проверка на акумулатори с капацитет от 120 до 185 Аh. В
една 12 V вилка товарните резистори са два и се включват с отделни
ключове. Първият резистор е за ток 100А, а вторият – за 200 А. При
едновременното им включване тече ток 300 А.
Без товар електродвижещото напрежение на акумулаторната батерия е от
порядъка на
12,65 – 12,68 V. Taзи стойност е в сила , при положение, че батерията е
заредена, а след това е престояла около 6 h, за да се елиминират
преходните процеси в нея. Данните са за температура 20 С.
Електродвижещото напрежение се отчита по скалата за постояннотоковия
волтметър без товар.
Напрежението под товар се отчита в края на петата секунда от измерването.
То обикновено е от порядъка на 10 – 11 V. Следващото измерване с вилката
върху същия акумулатор се прави след почивка от порядъка на 5 min. Toва
е необходимо, за да не се претоварва батерията. Продължителен товарен
ток може да доведе до нагряване и изкривяване на плочите, падане на част
от активната им маса и силно газоотделяне. По – продължителен цикъл на
проверка е необходим само при съмнение, че батерията има мъртва клетка.
В такъв случай продължителността на измерването може да продължи до
около 8 – 10 s.
Внимание! При продължителна работа на вилката върху товарния резистор се
отделя значителна мощност – от порядъка на 1 кW под формата на топлина.
При отчитане на напрежението под товар се получава информация степента
на зареденост на батерията или за характерни неизправности в нея. Ако
след натоварването (с номинален ток) в края на петата секунда
напрежението на акумулатора е в границите 10,8 – 10,5 V, батерията е
напълно заредена (100%).
Посочването на точната стойност на практика не е възможно, защото
показанието на волтметъра е функция на температурата и вътрешното
съпротивление на батерията. Колкото напрежението е по – високо, толкова
акумулаторът има по – малко вътрешно съпротивление и малък
експлоатационен срок.
Акумулаторите с по – голям капацитет (повече на брой плочи и такива с по
– голяма площ) ще показват малко по – високо напрежение под товар от
тези с по – малък капацитет при един и същ товарен ток.
Ако под товар напрежението е от 10,2 до 9,9 V, капацитетът на батерията
е 75% от номиналния, при 9,6 – 9 V – 50%, a под 7 V акумулаторът е
напълно разреден. Данните се отнасят за температура 20 С.
По – малките цифри в обхватите са за акумулатори с по – малък
експлоатационен срок. При нова, свежо заредена батерия с голям капацитет
и малко вътрешно съпротивление, измереното напрежение при натоварване с
номинален товарен ток може да бъде повече от 11 V (типична стойност 11 –
11,5 V).
Внимание! Напълно разредена батерия без товар има напрежение под 10,8 V,
a при натоварване – по – ниско от 7,5 V.
Разредените батерии се зареждат в продължение на 10 h с ток 1/10 от
номиналния капацитет. Например акумулаторна батерия с капацитет 55 Аh се
зарежда 10 h с ток 5,5 А. Ако зарядният блок представлява източник на
напрежение, първоначално установеният ток след определено време намалява
и в процеса на зареждането трябва да се корегира (увеличава) до
необходимата стойност. В края на зарядния процес плътността на
електролита се повишава до около 1,28 g/kуб m. Това е указание, че
батерията е заредена. Краят на зарядния процес е съпроводен с интензивно
газоотделяне и повишаване на температурата на електролита. При частично
разредените батерии, зарядният процес е с по – малка продължителност.
Критерий за пректатяването му отново е плътността на електролита, имаща
същата стойност.
Ако акумулаторът се зарежда с генератор на ток , стойността на тока е
константна по време на зарядния ток и отпада необходимостта от
корегиране.
При ниски температури на околната среда по принцип е възможно ускорено
зареждане на батерията с ток 1/5 С, но само за първите два часа и при
положение, че температурата на електролита не превишава 40 С по време на
процеса.
С товарна вилка може да се открива мъртва клетка, без да е необходим
ареометър (денсиметър). За целта батерията се зарежда с токоизправител и
към клемите и се допират накрайниците на вилката. Ако акумулаторът има
мъртва клетка, при натоварване в нея електролитът „кипи” (отделят
сеинтензивно газови мехурчета).
Ако батерията без натоварване постоянно поддържа напрежение 12,6 V, a
при включване на вилката под товар, напрежението е изключително ниско,
някой от мостовете, свързващи отделните акумулаторни клетки, не е в ред
(лош електрически контакт, окислени краища). В новите конструкции
акумулатори, мостовете са вътрешни (скрити), локализирането на дефекта е
трудно, а отстраняването му е свързано с разрязване и залепване на част
от горния капак на кутията.
Много статите батерии имат голямо вътрешно съпротивление, което също се
локализира с товарна вилка – в процеса на измерване под товар
напрежението намалява и с течение на времето стрелката на волтметъра се
движи плавно наляво. С волтметъра се измерва напрежението под товар в
края на петата секунда – то може да е доста под 7 V. Toва означава, че
този акумулатор е сулфатизирал, има паднала активна маса от клетките или
друг дефект.
Внимание! С вилката не могат да се проверяват 6 V акумулаторни батерии,
защото е оразмерена за 12 V. При 6 V товарният ток намалява двойно –
например от 100 на 50 А.
В някои трактори се използват последователно свързани два акумулатора с
работно напрежение 6 V. Поради това, че имат голям капацитет, с 12 V
вилка не могат да се натоварят достатъчно и получената информация не е
съвсем точна. Направената диагностика в този случай може само грубо да
ни ориентира за качествата на батерията. Указаните напрежения за 12 V
батерия при 6 V трябва да се намалят наполовина.
Така например 6 V батерия, която е напъкно заредена, дава напрежение (под
номинален товар) 5,5 – 5,4 V.
С 12 V вилка не могат да се проверяват 24 V акумулатори, както и отделни
клетки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вайлов, А., Ф. Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. М., Связь, 1975, с. 12 – 13.
2. Фурсов, С. Как зарядить аккумулятор. Кишинев. Штиинца, 1972, с.42.
3. Клисарски, К. Зарядно устройство.- Радио, телевизия, електроника,
1995, N5. с. 13.
4. Клисарски, К. Зарядно устройство.- Радио, телевизия, електроника,
1994, N1, с. 23.
Зарядно устройство за автомобилни акумулатори н.с.
Михаил Михайлов
Млад Конструктор 1991/6/стр. 24, 25
 |
За да се поддържа в нормално работно състояние,
автомобилният акумулатор трябва да се зарежда или дозарежда със
специален токоизправител. На фиг. 1 е показана експериментирана и добре
работеща схема на прецизно зарядно устройство.
Енергия за зареждането се получава от трансформатора Тр, като вторичното
напрежение се изправя от диоден мост свързан към него. Основният
регулиращ елемент в схемата е транзисторът Т1. Неговото преходно
съпротивление се изменя в зависимост от напрежението на акумулатора и от
зарядния ток така, че изходното напрежение на устройството е в границите
от 13,6 до 14,3 V, a зарядният ток не надвишава 3 А. По този начин се
осигурява оптимален заряден режим на акумулатора, без да се разрушава
активната маса на клетките. Регулирането по напрежение е реализирано с
операционния усулвател ОУ1, а токоограничението – със стъпалото с
транзистора Т3.
Транзисторът Т1 се управлява от транзистора Т2, включен към него по
схема Дарлингтон. Когато напрежението на акумулатора е по – ниско от
зададеното, потенциалът на базата на Т2 не се определя от операционния
усилвател. Двата транзистора се насищат, като протича базов ток за тях
през резистора R1. Когато зарядният ток надвиши 3А, спадът на напрежение
върху резистора R4 нараства и задейства токоограничението. Транзисторът
Т3 се отпушва и потенциалът на базата на транзистора Т2 спада.
В процеса на зареждане, напрежението на акумулатора се повишава. За да
не се предизвика бурно кипене, е предвидено ограничаване на подаваното
напрежение. Тази функция изпълнява стъпалото с операционния усилвател
ОУ1. То представлява сравняващо устройство с хистерезис (тригер на Шмит).
На неинвертиращият вход на операционния усилвател се подава част от
изходното напрежение чрез делителя на напрежение (R8, R9), филтрирано с
кондензатора С2. Когато изходното напрежение Uизх надвиши 14,3 V, на
изхода на операционния усилвател се установява нулево напрежение, което
през диода Д2 запушва Дарлингтоновата двойка Т1, Т2.
Зарядният ток спира. С течение на времето напрежението на акумулатора
спада от установяване на химическите процеси в него и от разряда през
последователно свързаните резистори R8 и R9. Когато напрежението на
акумулатора намалее под 13,6 V, потенциалът на неинвертиращия вход на
операционния усилвател ОУ1 става по – висок от напрежението върху
кондензатора С2 и тригерът на Шмит превключва. На изхода на ОУ1 се
установява висок потенциал. Благодарение на него регулиращият транзистор
се отпушва и отново протича заряден ток.
Зарядното устройство има и защита от късо съединение на изхода, при
което токът намалява до 1 А.
За захранване на операционния усилвател ОУ1 е използван буфер,
реализиран с кондензатора С1 и диода Д1. Захранването на ОУ1 е
еднополярно.
 |
Печатната платка на устройството е показана на фиг. 2.
Тя се изработва от двойнофолиран стъклотекстолит, като от страната на
елементите около отворите (без тези за маса, означени с кръстче) се
прави малък фрезенк, за да не се допрат изводите на елементите до
фолиото. Означените с кръстчета изводи се запояват към фолиото от двете
страни.
Вторичната намотка на мрежовия трансформатор Тр е с изходно напрежение
18 V и номинален ток поне 4,5 А. Диодният мост, включен към него, може
да се изгради с четири диода КД2001А, КД2018А и други с максимален ток в
права посока, не по – малък от 5 А, или с един интелигентен диоден мост
В2М05/5. Диодите се монтират на охладител с обща площ не по – малка от
50 кв sm.
Транзисторът Т1 се прикрепя към алуминиев охладител с обща площ около
100 кв sm. Транзисторът Т2 се запоява към изводите му, а проводниците от
Дарлингтоновата двойка се монтират към платката според буквените
означения на фиг. 1 и фиг. 2. Платката е предвидена за операционен
усилвател в 14 изводен правоъгълен корпус, но в гнездото може да се
включи интегрална схема в 8 – изводен правоъгълен (първо краче на
8-изводния се поставя на третото на 14 – изводния) или кръгъл (номерацията
на кръглия е същата, като на 8 – изводния) корпус.
Устройството се настройва с тримера R9 така, че схемата да включва
заряда при 13,6 V и да изключва при 14,3 V. Tokooграничението не се
нуждае от настройване.
Схема на зарядно устройство за 2,4 V/ 14 Ah
Радио телевизия електроника 2000/9/стр. 26
 |
Описаното зарядно устройство (фиг. 1) е предназначено
за зареждане на акумулаторната батерия 2,4 V/ 14 Ah. Използва се
интегрален стабилизатор за фиксирано напрежение МАА7805 (DA3), работещ в
режим на генератор на стабилен ток. Продължителността на зареждане е 20
h с ток 0,05 С (0,7 А). Големината му зависи от съпротивлението на
резистора R1. Стойността му може да се пресметне по формулата:
I = 5/R1 + 0,008 A, където R1 е в Оm.
Големината на зарядния ток е компромисно избрана, за да не се претоварва
топлинно акумулаторът по време на зареждането.
Вторичната намотка на мрежовия трансформатор осигурява две еднакви по
големина променливи напрежения 7,5 V. Намотката IIa е оразмерена за ток
0,8 А, а Iiб – за 0,15 А.
Устройството притежава индикация за достигане на пълно зареждане на
батерията. При зарядния процес напрежението на акумулатора расте. Той е
зареден, когато то достигне стойност 1,5 V на елемент (клетка).
Схемата се настройва с образцов волтметър и тример-потенциометъра R5
така, че светодиодът VD2 да светва при напрежение 3 V върху клемите на
акумулатора. Индикацията работи по следния начин:
С елементите DA2 и С2 е изградено минусовото захранващо рамо на ОУ.
Напрежението на батерията се подава на инвертиращия вход на DA4, а част
от опорното на VD1 – на неинвертиращия. ОУ 741 работи като компаратор на
напрежение. Когато потенциалът върху акумулатора достигне 3 V, в изхода
на ОУ има отрицателен потенциал спрямо маса (отрицателно напрежение на
насищане) и напрежението върху R6 e достатъчно за отпушване на
транзистора VT1.
Последвалото светване на светодиода VD2 сигнализира края на зарядния
процес. Между колектора на VT1 и минусовото рамо на захранването е
включено електромагнитно реле с подходящо напрежение и ток на
задействане. С единия от контактите си той може да се самоблокира, а с
другия – да се прекъсва автоматично зарядния процес. Диодът VD3
предпазва ключовия транзистор VT1 от самоиндуцираното е.д.н. при
прекъсване на тока в бобината на релето Р.
Ако не е необходимо автоматично изключване, а само индикация за
зареждане на батерията, елементите Р и VD3 не се монтират.
Обхватът на регулиране с тример-потенциометъра R5 е много широк – от
няколко десетки миливолта до около 5 V.Хистерезисът на индикацията е
много малък – едва няколко миливолта. DA3 e е в мртален корпус ТО-3. За
охлаждането му се използва стандартен алуминиев профил 60х20 mm с
дължина 100 mm.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вайлов А., Ф. Эйгель. Автоматизация контроля и обслуживания
аккумуляторных батарей. М., Связь, 1975, с. 25.
2. Фурсов С. Как зарядить аккумулятор? Академия наук Молдавской ССР,
Институт прикладной физики, Кишинев, „Щиинца”, 1972, с. 54.
3. Фирмен каталог на Tesla, Полупроводниковые приборы, 1979, с.9.
4. Фирмен каталог на Tesla, 1987, Аналоговые интегральные микросхемы, с.
34 и 42.
Акумулаторен компенсатор
Млад Конструктор 1993/10/стр.8, 9
По редица причини част от водачите не използват автомобилите си през
зимните месеци. За да се запази акумулаторът през периода, когато
автомобилът не се движи, най – добре е той да се демонтира от автомобила,
да се зареди, докато електролитът достигне относителна плътност 1,27 g/кв.
cm, и след това със затворени капачки (за да не попада прах електролита)
да се включи към устройството, чиято схема е показана на фигурата. То
компенсира намаляването на капацитета на акумулатора вследствие на
саморазреждането му. Както е известно, саморазреждането е химичен процес,
при който оловото от активната масана плочите под действието на сярната
киселина в електролита се преобразува в оловен сулфат. За да се
възстанови оловото върху плочите, т.е. за да протече обратният химичен
процес, е необходим източник на постоянен ток. Фирмите производители на
акумулатори препоръчват средната стойност на тока, компенсиращ
саморазряда, в ампери да бъде числено равна на една хилядна от
капацитета на акумулатора в амперчасове.
 |
Трансформаторът Тр понижава мрежовото напрежение от
220 на 13 V (ефективна стойност). Двете полувълни на вторичното
напрежение се изправят от диодния мост G1, свързан по схема Грец.
Изходното напрежение от токоизправителя се филтрира от кондензатора С1,
който намалява амплитудите на пулсациите на напрежението. Акумулаторната
батерия GB1 се зарежда от стабилизатора на ток, реализиран с интегралния
стабилизатор на напрежение А1 (използваната интегрална схема е
класическият стабилизатор 7805, а означеният на фигурата елемент е
българският еквивалент). При означената схема на свързване на
интегралния стабилизатор А1, стойността на стабилизирания ток се задава
с потенциометъра RP1.
С показаната схема се осигурява оптималната средна стойност на зарядния
ток за компенсиране на саморазреждането. Гарантира се компенсационна
химична реакция в целия обем на електролита на акумулатора. Това от своя
страна осигурява равномерен процес по цялата активна повърхност на
плочите, което води до относително равномерно отлагане на олово и оловен
двуокис на плочите. Средният заряден ток (около 55 mA за акумулаторна
батерия с капацитет 55 Аh) е подбран така, че акумулаторната батерия да
не може да се повреди.
Светодиодът VD5 e ндикатор, че контактните щипки на устройството са
включени към клемите на батерията и че е осигурен добър електрически
контакт. Силата на светене на светодиода може да се коригира с промяна
на съпротивлението на резистора R2.
Предимството на схемата е, че при късо съединение на контактните щипки
токът се ограничава от интегралния стабилизатор А1 до около 280 mA и
устройството не може да се повреди.Ако към токоизправителя се включи
акумулаторна батерия за напрежение 6 V, зарядният ток се увеличава два
пъти, което закономерно отговаря на два пъти по – големия капацитет на
батерията.
Магнитопроводът на трансформатора Т се набира от ламели Ш16, като
дебелината на пакета трябва да бъде 12 mm. Първичната намотка има 1320
навивки от проводник ПЕЛ-0,07, а вторичната – 78 навивки от ПЕЛ-0,18.
Преди да се навие вторичната намотка, необходимо е да се постави екран
от алуминиево фолио или медна ламарина. Двата и края не се съединяват,
за да не се получи навивка «накъсо». Магнитопроводът на трансформатора
Т1 се свързва към нулата на мрежовото напрежение 220 V. Въпреки
относително малката мощност, която трансформаторът преобразува, не може
да се използва еднопътен токоизправител, тъй като устройството ще работи
в режим на дълбоко подмагнитване и трансформаторът ще се загрява
значително повече от допустимото за устройството, което стои включено в
продължение на месеци.
Трансформаторът заедно с останалите елементи на устройството се поставя
в подходяща метална кутия. За защита от евентуален удар от електрически
ток токоизправителят трябва да се захранва от мрежата 220 V с трижилен
гъвкав проводник, завършващ с щепсел тип „Шуко”. Защитният проводник
задължително се свързва към магнитопровода, към екрана на трансформатора
и към кутията. Връзките на защитните проводници се правят с многожилен
кабел със сечение, не по – малко от 1 кв. mm.
Предпазителят Fu е стъклен, монтиран с кръгъл винтов държател. Не се
препоръчва да се използва по – мощен предпазител, защото при евентуален
дефект устройството трябва да се изключи, за да не се повреди
акумулаторът или да стане опасна ситуация за поражение от електрически
ток.
Препоръчва се токоизправителят с батерията да работят в помещение, в
което не влизат деца. Консумираната електроенергия е около 1,5 кWh на
месец.
При включване на токоизправителя към акумулатор първо се свързват
електроконтактните щипки и след това се подава напрежение 220 V.
Изключва се по обратен ред – първо се изважда щепселът от контакта, а
след това се свалят щипките.
Устройство за автоматично зареждане на автомобилни акумулатори Методи Цаков Радио телевизия електроника 1983/7/стр.21,22
 |
 |
Автоматично устройство за зареждане на акумулатори н.с. инж. Никола Пенчев Радио телевизия електроника 1982/7/стр.25,26
 |
 |
Статия 115_13: Устройство за дозареждане и компенсиране на саморазряда, Зарядно устройство, Сигнализатор на заряден ток, Автоматично зарядно устройство, Автоматизиране на зарядното устройство за оловни акумулатори, Автоматично зарядно устройство.
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_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