Зарядно-питающее устройство с расширенными эксплуатационными возможностями. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы

 Комментарии к статье

При разработке схемы зарядно-питающего устройства (ЗПУ) ставились следующие задачи: увеличить КПД за счет применения импульсного регулирования; обеспечить плавность регулировки выходного тока; применить простую элементную базу; уменьшить количество силовых элементов; упростить конструкцию; оснастить несложными сервисными устройствами, увеличивающими эксплуатационные возможности ЗПУ, которые можно было бы поэтапно добавлять к основной схеме без значительных доработок.

Схема (рис.1) Представляет собой регулируемый двухполупериодный выпрямитель на основе тринисторного регулятора с фазоимпульсным управлением, где тринисторы VS1 и VS2 используют в качестве силовых управляемых диодов. Подробное описание принципов работы регулятора, возможные варианты схемотехники, замена элементов подробно описаны в [1].

Особое внимание необходимо уделить аккуратности изготовления Т2. Кромки кольца следует притупить, а само кольцо по диаметру обмотать двумя слоями изоленты во избежание замыкания обмоток II и III через сердечник.

Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом кольце К20х10х11 2000НН и содержит 3х75 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,22 мм. Намотка выполнена жгутом из трех проводов, что технологически удобно при соединениях и фазировке обмоток Т2 (Внимание! Если случайно при монтаже окажутся соединенными обмотки II и III, то через них к Т2 будет приложено удвоенное напряжение выпрямителя и Т2 выйдет из строя). Начала обмоток (обозначены на рис.1 точкой) соединяют с эмиттером VT2, УЭ VS1 и VS2, а концы соответствующих обмоток - с анодами VD1, VD2 и катодами VS1, VS2. Конструктивно тринисторы размещены на одном радиаторе площадью 300 мм2 без изолирующих прокладок (можно использовать корпус ЗПУ).

Если зарядным устройством пользоваться внимательно и аккуратно, контролируя степень заряда аккумуляторной батареи (АКБ) по дополнительному вольтметру, подключенному к XS1, то можно использовать ЗПУ по рис.1.

(нажмите для увеличения)

Но поскольку его "величество случай" прогнозируется алгоритмом - нет случайностей - есть естественные закономерности, то лучше ЗПУ оснастить устройствами, исключающими выход из строя ЗПУ, или подключить к нему АКБ при следующих внешних отрицательных воздействиях:

• коротком замыкании в выходной силовой цепи, которое может вывести из строя само ЗПУ;
• подключении к ЗПУ АКБ в противоположной полярности, что может вывести из строя АКБ;
• перезарядке АКБ (по времени), что приведет к осыпанию активной массы и выходу АКБ из строя.

Схема доработки ЗПУ показана на рис.2 (со структурой рис.1 + рис.2). Она представляет собой транзисторный ключ, управляемый величиной и полярностью входного напряжения (на АКБ) и управляющий напряжением питания фазоимпульсного генератора, включенный вместо перемычки ХР2.

При сильно засульфатированной АКБ возможно, что на клеммах правильно подключенной АКБ полярность окажется противоположной либо АКБ сильно разряжена, и напряжение на ней меньше, чем напряжение открывания транзисторного ключа. В обоих случаях ЗПУ работать не будет. Для устранения этого введен тумблер S2, которым шунтируют ключ на некоторое время достижения необходимых полярности и величины напряжения на АКБ для удержания ключа в открытом состоянии и нормального зарядного процесса. После чего тумблер размыкают. В [2] это не учтено, и ЗПУ работать не будет. При применении деталей, указанных на рис.2, схема в налаживании не нуждается.

На практике, когда необходимо пользоваться автотранспортом в зимнее время, а отдача АКБ (по емкости) при понижении температуры сильно снижается, да и АКБ уже эксплуатируется "вдвое-втрое выше нормы" (объем активной массы уменьшился из-за естественного осыпания, да и сама АКБ сильно засульфатирована, что привело к еще меньшей отдаче по емкости и увеличению внутреннего сопротивления), невозможен надежный запуск автомобиля.

Во многом можно избавиться от этих проблем, а также увеличить срок эксплуатации АКБ, когда автомобиль стоит в гараже, а АКБ постоянно подключена к ЗПУ, работающему в "дежурном" режиме и поддерживающему ее в полной готовности к эксплуатации.

По рекомендациям, содержащимся в [4], срок эксплуатации АКБ при применении к АКБ "смолоду" дежурного режима (на хранении) можно продлить до 5-6 лет! (вместо 1-2!), а в других случаях значительно замедлить разрушающие процессы, протекающие в АКБ во время эксплуатации.

Хорошо себя зарекомендовала на практике простотой схемотехники, элементной базы и настройки схема (изготовлена как в комплексе с ЗПУ, так и как приставка к уже имеющимся ЗПУ), изображенная на рис.3, рекомендованная [3] (по структуре рис.1+рис.2+рис.3), подключаемая к XS1.

Схема представляет собой электронное реле с раздельно регулируемыми порогами включения и выключения. Она энергетически выгоднее, чем схема в [2], поскольку Т1 отключен от сети на время "дежурного" режима, которое может достигать нескольких часов паузы на несколько минут заряда.

К примененным деталям схема не критична. Транзисторы желательно применить кремниевые, номиналы резисторов R1, R4-R6 ±20%, R2, R3 - подстроечные проволочные типа СП5-1, поскольку они позволяют установить порог с точностью до ±0,1 В и хорошо сохраняют стабильность настройки во времени.

Стабилитрон VD2 - термокомпенсированный прецизионный типа Д818Е, хотя можно применить и два стабилитрона типа Д814, включенных навстречу, с примерно одинаковым напряжением стабилизации.

Настройка узла "дежурного" режима проводится следующим образом. Движок потенциометра R2 устанавливают в верхнее положение, а движок R3 - в нижнее (по схеме положение). Соединитель ХР1 к сети не подключают. К соединителю ХS1 подключают стабилизированный источник питания с регулируемым напряжением, которое устанавливают по образцовому вольтметру, подключенному к XS1, равным 14,5 В. При этом транзисторы VT1 и VT2 должны быть закрыты, а реле К1 обесточено. Вращая движок R3, добиваются срабатывания реле К1. Затем напряжение стабилизированного источника снижают до 12,9 В и вращением движка R2 добиваются отпускания реле. В связи с тем что при отпускании реле К1 резистор R2 замыкается контактами К1.2, эти регулировки оказываются независимыми одна от другой.

Сопротивления резисторов R1 и R4 рассчитаны на интервал 12,9-14,5 В. При других значениях порогов их надо заново подбирать. Реле К1 - любое, надежно срабатывающее от 12 В, с двумя группами размыкающихся контактов, позволяющих коммутировать мощность 200-300 Вт, РСМ1 (Ю.171.81.43); РСМ3 (РФ4.500.129); РЭС6 (РФО.452.125.Д); РЭС22 (РФ4.500.129 - контакты включены параллельно).

Если нет рекомендованных выше реле, то можно перемотать любое. Например, реле срабатывает при напряжении 60 В и токе 0,02А, имеет мощность на переключение 60х0,02=1,2 Вт, 1200 витков провода D0,1 мм, число витков на 1 В=1200:60=20, сечение провода S=пDD:4=3, 14х0,1х0,1:4= 0,00785 мм2. Нам требуется реле, срабатывающее от напряжения 12 В. Количество витков перемотанного реле 12х20=240. Поскольку напряжение срабатывания уменьшилось в 5 раз (60:12), значит, ток (при той же мощности на переключение) должен увеличиться в 5 раз. Чтобы обеспечить ту же плотность тока в (А/мм2), нужно увеличить сечение (не диаметр!), провода, т.е. 0,00785х5=0,4 мм2. Откуда D= 4S/п8=4х0,4:3,14=0,23 мм. Значит, перемотанное реле имеет 240 витков провода 0,23 мм.

Для замедления процесса сульфатации и автоматической "дрессировки" АКБ во время "дежурного" режима в зимний период (зарядка асимметричным током) схему по рис.1 можно преобразовать, отключив тринистор VS2 и подключив разрядный резистор R1 (рис.4) тумблером S4.

Соотношение зарядного и разрядного токов 10:1, а величина зарядного тока определяется номинальным током заряжаемой АКБ. Во избежание перезарядки АКБ в импульсе необходимо помнить, что в схеме по рис.4 заряд ведется однополупериодными импульсами частотой 50 Гц, а разряд идет во время паузы между импульсами. Поэтому амперметр ЗПУ будет показывать средний ток заряда, примерно втрое меньший тока в импульсе.

Например, по рекомендации [5] АКБ емкостью 55 Ач надо заряжать током 1,8 А. При использовании схемы по структуре рис.1+рис.2+рис.3+рис.4 общее время заряда в "дежурном" режиме по сравнению со схемой по структуре рис.1+рис.2+рис.3 увеличится, а время разряда уменьшится. Кроме того, ЗПУ превращается в зарядно-питающе-разрядное устройство с током разряда 1/100 от емкости АКБ. Настройку асимметрии лучше выполнить с помощью осциллографа, включенного параллельно резистору 0,1 Ом, включенному последовательно с активной нагрузкой (можно лампу от фары) по соотношению 10:1 амплитуд напряжений заряда и разряда (пропорциональных токам).

Если нет осциллографа, асимметрию можно настроить тестером. Например, для АКБ 6СТ55 зарядный ток устанавливают резистором R1, равным 1,98 А (1,8+0,18). Отключают нагрузку, не меняя положения движка резистора R1 подключают к ЗПУ разрядный резистор R4 (рис.5) и подбором его сопротивлений устанавливают ток разряда, равным 0,18 А.

Когда ЗПУ работает на активную нагрузку (электровулканизатор, лампа накаливания и др.), напряжение на нагрузке может превысить 14,5 В, и ЗПУ отключится, что не учтено в [3]. Для устранения этого служит тумблер S3.1, который отключает схему по рис.3 от +XS1 и одновременно S3.2 подключает цепочку VD1R1 (рис.5), через которую на базу VT1 подается открывающее напряжение с анодов VD1 и VD2 (рис.1).

Введение этой цепочки вызвано необходимостью защиты ЗПУ от короткого замыкания в режиме питающего устройства при работе на все другие виды нагрузок, кроме АКБ.

Трансформатор можно применить готовый, от ламповых телевизоров, оставив только первичную обмотку и намотав вторичную согласно табл.1. Если есть трансформатор с геометрией, отличной от приведенной в таблице, можно воспользоваться рекомендациями [4]. Для зарядки АКБ емкостью 40-60 Ач достаточно тока 1-2 А, а увеличение длительности зарядки при этом роли не играет, поскольку при использовании автоматики контроль времени зарядки не требуется.

Таблица 1

Поэтому для изготовления Т1 ЗПУ подойдет трансформатор от 50 Вт (эмпирически 5 см2), который обеспечивает на II обмотке около 21 В при токе 1-2 А.

Расчет Т1 можно произвести согласно [7] или определить практически количество витков на 1 В методом пробной обмотки согласно [6]. При длительной работе в "дежурном" режиме необходимо контролировать уровень электролита в АКБ, периодически добавляя дистиллированную воду. Применять фильтр для помехоподавления нет надобности, поскольку Т1 одновременно выполняет роль фильтра.

Литература:

1. Елкин С. Применение тринисторных регуляторов с фазоимпульсным управлением//Радио.-1998.-№9.-С.37.
2. Соколовский В. Зарядное устройство с эффективной защитой//Радио.-1997.-№5.-С.17.
3. Фомин В. Зарядное устройство//ВРЛ 108-52. 4. Казьмин К. Автоматическое зарядное устройство//ВРЛ 87-51
4. Зудов А. Зарядное устройство//Радио.-1978.-№3.-С.44.
5. Зарва В. Выбор оптимального холостого хода трансформатора//Радио.-1994.-№7.-С.36.
6. Поляков В. Уменьшение поля рассеяния трансформатора//Радио.-1983.-№7.-С.28.
7. Кузинец Л. и др. Телевизионные приемники и антенны. Справ.-М.: Связь, 1974.

Автор: С.А. Елкин

Смотрите другие статьи раздела Зарядные устройства, аккумуляторы, гальванические элементы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Наручные электронные гаджеты почти бесполезны 28.05.2017 Медики Стэнфордского университета оценили эффективность работы популярных фитнес-трекеров. Главный вывод работы ученых - большинство фитнес-трекеров достаточно надежно определяют частоту пульса, но практически бесполезны для подсчета затраченной на физическую активность энергии (как правило выраженной в килокалориях). К подобным выводам специалисты пришли, проанализировав работу семи наиболее популярных, по версии авторов, наручных гаджетов (Apple Watch, Basis Peak, Fitbit Surge, Microsoft Band, Mio Alpha 2, PulseOn и Samsung Gear S2). Всего в исследовании приняли участие 60 добровольцев - 31 женщин и 29 мужчин носили устройства во время ходьбы или занятий на беговой дорожке или велотренажере. По мнению авторов, фитнес-трекеры ошибаются в измерении сожженных калорий по причине учета неполного объема данных (роста, веса, возраста и других индивидуальных показателей), тогда как частота пульса у человека всегда определяется напрямую.

Другие интересные новости:

▪ Найдена самая старая Черная дыра во Вселенной

▪ Смартфон открывает машину

▪ Чем больше пыли, тем теплее

▪ Ожидания влияют на восприятие звуков

▪ Планшеты Microsoft Surface 2 и Microsoft Surface Pro 2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья В воздухе пахнет грозой. Крылатое выражение

▪ статья В каких авраамических религиях женщины имеют право на получение духовного сана? Подробный ответ

▪ статья Сахарный тростник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Ответвление воздушной линии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электроснабжение и электрические сети. Область применения, определения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026