www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

Комментарии к статье Комментарии к статье

Электропитание различных устройств возможно непосредственно от солнечных элементов. Однако такое простое подключение солнечных элементов возможно только при условии, если отсутствие солнечного освещения и, следовательно, питания практически не приводит к нежелательным последствиям.

Во многих случаях необходимо, чтобы электроприборы и оборудование работали и при отсутствии солнечного света. Для этого следует накопить в аккумуляторах солнечную энергию, вырабатываемую в течение дня, для последующего использования. Наиболее приемлемыми для этих целей являются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи фактически состоят из нескольких отдельных элементов, соединенных последовательно. Каждый элемент, развивающий напряжение до 2 В, содержит две свинцовые пластины, помещенные в слабый раствор серной кислоты. При протекании электрического тока через элемент происходит обратимая электрохимическая реакция, и в элементе запасается электрическая энергия, которую при необходимости можно впоследствии использовать.

Несмотря на кажущуюся простоту, в действительности процесс зарядки аккумуляторной батареи достаточно сложен. Батарея свинцово-кислотных аккумуляторов является чувствительным электрическим устройством, требующим бережного отношения, особенно при зарядке. В подтверждение этого проследим за различными стадиями типичного зарядного цикла.

Заряд аккумуляторной батареи начинается при приложении напряжения к пластинам элемента, в результате чего через него начинает протекать электрический ток. Он приводит к возникновений электрохимической реакции, изменяющей химический состав пластин и электролита аккумуляторного элемента. Скорость этой реакции зависит от величины зарядного тока. Чем больше ток, тем быстрее протекает реакция. В конечном счете именно заряд, связанный с этим током, запасается в элементе для последующего использования.

Аккумуляторная батарея накапливает все больший заряд, и в конце концов наступает насыщение. По существу химическая реакция стабилизируется или уравновешивается, и дальнейшее накопление заряда прекращается.

Равновесие наступает, когда большинство сульфатных ионов, которые были поглощены из раствора серной кислоты свинцовыми пластинами во время цикла разряда батареи, возвращается из пластин в раствор.

При этом пластины снова приобретают металлические свойства и начинают вести себя, как электроды, помещенные в водный раствор (прекрасную среду для электролиза). Зарядный ток начинает разлагать воду в электролите на элементарные составляющие (водород и кислород).

Этот процесс можно заметить, даже не зная о его существовании, наблюдая так называемое "кипение" батареи. Термин этот ошибочно используют из-за внешнего сходства пробулькивания пузырьков газа при электролизе с кипением.

Правильнее этот эффект называть газовыделением. Газовыделение начинается, когда в батарее запасено около 70-80% полного заряда. Если бы батарея заряжалась с прежней скоростью, газовыделение привело бы к повреждению аккумуляторных элементов.

Однако скорость электролиза, вызывающего газовыделение, пропорциональна току, протекающему через элемент. Чем меньше ток, тем медленнее разлагается вода и слабее выделение газа.

Можно существенно уменьшить разрушительные последствия выделения газа, снизив зарядный ток при появлении признаков газовыделения. Хотя оно полностью прекращается только в отсутствие тока, величину зарядного тока можно снизить до такого уровня, чтобы не ухудшить качество батареи при накоплении заряда.

На последнем этапе заряда аккумуляторную батарею заряжают током, величина которого обычно составляет небольшую часть начального зарядового тока. Этим током медленно заряжают батарею и тем самым предотвращают интенсивное выделение газа.

После полного заряда аккумуляторной батареи ее можно отключить от источника питания. Из-за наличия примесей в электролите и изменения химического состава пластин в аккумуляторных элементах возникают внутренние токи, уменьшающие со временем накопленный заряд. В конечном итоге аккумуляторная батарея саморазрядится.

Регуляторы заряда аккумуляторных батарей

Очевидно, что ток, необходимый для заряда аккумуляторной батареи, зависит от степени заряженности аккумуляторных элементов. Отсюда вытекает необходимость создания регулятора заряда, оценивающего состояние разряженности батареи и в зависимости от него управляющего зарядным током.

Известны три способа заряда свинцово-кислотных аккумуляторов. При заряде от солнечных элементов наиболее пригоден способ с двухступенчатым зарядным циклом (рис. 1).

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 1

Прежде всего предположим, что аккумуляторная батарея полностью разряжена. Начнем пропускать ток через элементы. Поскольку зарядный цикл аккумуляторной батареи должен соответствовать периоду генерации солнечными элементами полезной электрической мощности, желательно, чтобы заряд батареи происходил за возможно кратчайшее время.

Оптимальным режимом заряда будет такой, при котором выделение газа начнется примерно через 4 ч после начала заряда батареи. Это время соответствует наибольшей интенсивности солнечного излучения в светлое время суток, обычно в интервале 10-14 ч. Независимо от сезонных изменений и погодных условий именно в это время суток можно достичь максимальной отдачи от солнечных элементов.

Этому времени заряда численно соответствует зарядный ток величиной 20 А на каждые 100 А-ч емкости батареи, если, конечно, солнечные элементы позволяют получать такой ток. Например, батарея емкостью 75 А-ч должна заряжаться током 15 А.

После 4-часового заряда при фиксированной скорости до начала газовыделения в батарее будет запасено 80% полного заряда. На следующем этапе необходимо снизить зарядный ток до более низкого уровня.

Величина этого тока обычно составляет 2-5% емкости батареи. Для взятой в качестве примера батареи емкостью 75 А-ч зарядный ток на конечном этапе заряда может составлять 1,5-3,75 А. В зависимости от выбранного тока потребуется еще 4-10 ч для окончательного заряда аккумуляторной батареи.

При такой скорости для полного заряда батареи требуется более суток. Однако в совершенных энергетических устройствах аккумуляторные батареи обычно находятся в полностью заряженном состоянии большую часть времени эксплуатации, а их полная разрядка встречается крайне редко.

Резервный (компенсационный) подзаряд аккумуляторных батарей

После окончательного заряда аккумуляторной батареи рекомендуется дополнительно подать на нее ток резервного (компенсационного) подзаряда. Величина этого тока обычно составляет 1-2% полной емкости аккумуляторной батареи. Этот дополнительный третий этап заряда батареи усложняет конструкцию регулятора заряда.

Выйти из положения можно, объединив второй и третий этапы заряда, используя в качестве конечного тока или резервного подза- рядного тока один и тот же ток, значение которого составляет 2% от емкости батареи. В результате упрощается конструкция регулятора и повышается его надежность.

Конструирование регулятора

Для нормальной работы регулятора заряда, удовлетворяющего перечисленным выше требованиям к зарядному току, необходимо иметь сведения о степени заряженности аккумуляторной батареи в любой момент времени.

К счастью, сама батарея дает ключ к решению этой проблемы: имеется надежно установленное соотношение между количеством запасенного в батарее заряда и напряжением на ней. Как видно из рис. 2, это отношение почти всегда линейно.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 2

Интересующая нас область заряда лежит в пределах 70-80% от полного заряда батареи. Именно при достижении такой степени заряженности начинается газовыделение и необходимо изменить зарядный ток. Для 12-вольтовой батареи в этой точке напряжение составляет 12,6 В. Полностью заряженная батарея развивает напряжение 13,2 В.

Определяя напряжение на батарее, можно регулировать зарядный ток. Если напряжение ниже 12,6 В, то аккумуляторные элементы содержат менее 80% заряда и регулятор выдает полный зарядный ток. Когда же напряжение на батарее поднимается выше 12,6 В, необходимо снизить зарядный ток до уровня подпитывающего тока.

За напряжением на батарее следит специальное устройство (компаратор), которое представляет собой не что иное, как обычный усилитель с очень большим коэффициентом усиления. Действительно, компаратор, включенный в схему, представленную на рис. 3, можно использовать как операционный усилитель.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 3

Компаратор сравнивает два напряжения - измеряемое и опорное, подаваемое на его входы. На инвертирующий вход компаратора (-) подается опорное напряжение со стабилитрона D2. Этим напряжением задается уровень срабатывания устройства.

Напряжение батареи делится резисторами R1, и R2 так, чтобы оно приблизительно равнялось напряжению стабилизации диода D2. Напряжение, поделенное резисторами, подается на не- инвертирующий вход (+) компаратора с движка потенциометра точной настройки порога переключения.

Если напряжение аккумуляторной батареи уменьшится настолько, что сигнал на неинвертирующем входе опустится ниже предела, определяемого диодом D2, на выходе компаратора установится отрицательное напряжение. Если же напряжение батареи поднимается выше опорного, на выходе компаратора установится положительное напряжение. Переключение знака напряжения на выходе компаратора и будет обеспечивать необходимое регулирование зарядного тока.

Принцип работы регулятора заряда

Зарядный ток регулируется с помощью электромагнитного реле. Реле управляется через транзистор QI выходным напряжением компаратора. Отрицательное напряжение на выходе компаратора означает, что батарея разряжена и требуется полный зарядный ток (транзистор Q1 закрыт). Следовательно, коллекторный ток равен нулю и реле выключено.

Нормально замкнутые контакты реле шунтируют токоограничительный резистор Rs. Когда реле выключено, резистор исключен из цепи и полный ток от солнечных элементов поступает на аккумуляторную батарею.

С увеличением степени заряженности возрастает напряжение на аккумуляторной батарее. Выделение газа начинается, когда напряжение достигнет 12,6 В. Компаратор, настроенный на этот уровень, переключается (на выходе компаратора - плюс). Транзистор открывается, и коллекторный ток включает реле. Контакты реле, шунтировавшие резистор Rs, размыкаются.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 4

Теперь зарядный ток от солнечных элементов должен преодолеть сопротивление ограничивающего резистора. Номинал этого резистора выбирается таким, чтобы величина зарядного тока составила 2% от емкости батареи. В таблице на рис. 4 представлены значения Rs в зависимости от емкости аккумуляторной батареи.

Вблизи напряжения переключения компаратора имеется некоторая неопределенность. Пусть, например, напряжение на батарее поднялось до 12,6 В, превысив порог срабатывания. В обычных условиях при этом изменится выходное напряжение компаратора, сработает реле и уменьшится зарядный ток.

Однако выходное напряжение аккумуляторной батареи зависит не только от степени заряженности, но и от других факторов, и поэтому не так уж и редко наблюдается небольшое снижение напряжения после выключения большого зарядного тока. Вполне вероятно, например, снижение напряжения на несколько сотых долей вольта (до 12,55 В). Как в этом случае будет работать схема?

Очевидно, что компаратор переключится обратно и восстановится режим большого зарядного тока. Поскольку напряжение на аккумуляторной батарее очень близко к 12,6 В, то резкий рост тока несомненно вызовет скачок напряжения до уровня, превышающего 12,6 В. В результате реле снова выключится.

В этих условиях будет происходить переключение компаратора туда и обратно вблизи напряжения срабатывания. Для исключения этого нежелательного эффекта, называемого "рысканием", в усилитель вводится небольшая положительная обратная связь с помощью резистора создающая гистерезисную зону нечувствительности.

При наличии гистерезиса для срабатывания компаратора требуется большее изменение напряжения, чем раньше. Как и прежде, компаратор переключится при 12,6 В, но для его возвращения в исходное состояние напряжение на аккумуляторной батарее должно снизиться до 12,5 В. Тем самым колебательный эффект исключается.

Последовательное включение диода D1 в зарядную цепь предохраняет аккумуляторную батарею or разряда через солнечные элементы в темное время суток (ночью). Этот диод предотвращает также потребление энергии регулятором заряда от аккумуляторной батареи. Регулятор полностью питается от солнечных элементов.

Индикаторное устройство

В регулятор заряда введено индикаторное устройство, предназначенное для отображения режима работы регулятора в любой момент времени. Хотя индикатор не является необходимой частью устройства (регулятор будет работать и без него), тем не менее его наличие повышает удобство работы с регулятором.

Индикаторное устройство (рис. 3) состоит из двух компараторов и двух светоизлучающих диодов (СД). Инвертирующий вход одного компаратора и неинвертирующий - другого соединены со стабилитроном, вырабатывающим опорное напряжение. Остальные входы компараторов соединены с выходом компаратора, управляющего зарядным током.

Верхний компаратор срабатывает и включает светодиод СД1, когда регулятор работает в режиме большого зарядного тока. Если регулятор переключается в режим подпитывающего тока, верхний компаратор выключается, а нижний срабатывает и включает светодиод СД2.

Конструкция регулятора заряда

Регулятор заряда монтируется на печатной плате (рис. 5), размещение компонентов схемы на которой показано на рис. 6. Особое внимание следует обратить на размещение полупроводниковых элементов (во избежание ошибочного подключения выводов). Законченная схема размещается в любом (желательно водонепроницаемом) корпусе. Для этих целей вполне подойдет небольшая пластмассовая коробочка.

Если корпус непрозрачен, для индикации режимов работы следует просверлить в его крышке отверстие для светодиодов. Необходимо также сделать отверстие сбоку корпуса для вывода соединительных проводников.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 5

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 6

Мощные регуляторы

Описанный регулятор может управлять зарядным током около 5 А. Его величина ограничивается свойствами контактор используемого электромагнитного реле.

Контакты реле рассчитаны на ток до 3 А, и вполне естественным является вопрос, почему рекомендовано использовать их до 5 А. Этому можно дать следующее объяснение. Когда контакты размыкают цепь, между ними обычно возникает небольшая электрическая дуга. Дуга приводит к явлениям, аналогичным электросварке, и на поверхности контактов появляются выемки. Чем больше протекающий ток, тем сильнее воздействие электрической дуги.

Для предотвращения подобного процесса в схеме описываемого регулятора контакты реле зашунтированы небольшим сопротивлением. Поэтому значительная часть энергии поглощается резистором, а не рассеивается в электрической дуге. Таким образом контакты, не разрушаясь, могут регулировать токи, превышающие номинальный.

Если требуется увеличить регулируемый ток, в схеме необходимо использовать более мощное реле, включаемое контактами слаботочного реле, как это показано на рис. 7.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 7

Для установки второго реле в рисунок печатной платы необходимо внести соответствующие изменения.

Начните со снятия перемычек, идущих к контактам реле. Тем самым контакты отключаются от токоограничивающего резистора. Теперь используйте эти контакты для управления более мощным реле. Необходимо также заменить диод D1 и токоограничительный резистор Rs на диод и резистор, выдерживающие большие токи. Разумнее разместить оба этих элемента вне платы рядом с реле, поскольку они рассеивают больше тепла, чем прежние элементы схемы. Аккумуляторную батарею и солнечные элементы соедините непосредственно с мощным реле с помощью толстых проводников, а с помощью тонких проводников подайте питание на схему регулятора с положительного вывода солнечных элементов.

Маломощный регулятор

Возможен такой случай, когда электрической энергии небольшой солнечной батареи не хватит даже для питания реле. Тогда реле можно просто заменить транзистором. С этой целью можно убрать реле RL1 и управляющий им транзистор Q1 и подключить к резистору Rs p-n-p-транзистор, а его базу - к резистору R5. На рис. 8 приведена электрическая схема после полной модификации.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 8

Когда напряжение на выходе компаратора положительно, транзистор включен и полный зарядный ток течет к батарее. Когда регулятор переключается в режим подпитывающего заряда, напряжение на выходе компаратора становится отрицательным, транзистор запирается и зарядный ток теперь течет только через резистор Ra в обход транзистора.

Преимущество данной схемы перед релейной в том, что ее работа не ограничивается напряжением 12 В. Устройство может регулировать зарядку батарей, рассчитанных на напряжения 3-30 В. Конечно, необходимо изменить номиналы резисторов и R2 и тип диода D2, чтобы сблизить значения напряжения, падающего на потенциометре VR1 и опорного на стабилитроне. Ток ограничивается значением около 250 мА.

Радиатором, позволяющим отвести избыточное тепло от используемого транзистора, служит сама печатная плата. Теплоотводящая площадка формируется с обратной стороны платы и не требует никакой изоляции.

Калибровка

Для подключения регулятора необходимо сделать только четыре соединения. Два - к положительному и отрицательному выводам солнечной батареи и два соответственно к положительному и отрицательному зажимам аккумуляторной батареи.

После установки регулятора в зарядное устройство необходимо откалибровать схему и, в частности, отрегулировать ее чувствительность к изменению напряжения так, чтобы ток переключался в нужный момент Для этого сначала пусть батарея слегка разрядится. Затем движок потенциометра VR1 поворачивается по часовой стрелке до упора (по схеме в верхнее положение). При этом контакты реле замкнутся.

Напряжение на батарее по мере подзаряда контролируется о помощью вольтметра. Когда оно достигнет 12,6 В, движок потенциометра VR1 вращается в обратную сторону до тех пор, пока не выключится реле. Это будет соответствовать "подпитывающему" заряду.

К сожалению, зарядное напряжение батареи зависит и от ее температуры. Чем холоднее батарея, тем большее напряжение требуется для заряда. Тем самым изменяется пороговое напряжение, при котором должен срабатывать регулятор. График на рис. 9 показывает зависимость напряжения срабатывания от температуры.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Рис. 9

Ошибкой в установке напряжения срабатывания можно в принципе пренебречь. Если температура батареи во время заряда будет относительно стабильной и положительной, что можно обеспечить тем или иным способом, например хорошо укрыв ее, то небольшие температурные изменения практически не повлияют на работу регулятора.

Регулятор заряда аккумуляторных батарей для солнечных элементов

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Сервисный центр 2012 (архив за год)

журналы Техника - молодежи 1986 (архив за год)

книга Переключения в электроустановках распределительных устройств. Филатов А.А., 1973

книга Коротковолновая любительская аппаратура. Экспонаты 8-й Всесоюзной радиовыставки. Камалягин А.Ф. (сост), 1950

статья Альтернативная энергия на даче. Выбор собственной энергосистемы

статья Фокусы с ширмой-невидимкой

сборник Архив схем и сервис-мануалов телевизоров Горизонт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]