Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

В сравнительно маломощных электросетях одновременная работа множества электроинструментов и сварочных аппаратов вызывает такие скачки и провалы сетевого напряжения, что все зарядные устройства, прежде собранные мною, просто отказывались работать или требовали непрерывного контроля. В устройстве с ручным регулированием зарядного тока при сильном снижении сетевого напряжения - вплоть до 170 В - приходилось устанавливать регулятор тока на максимум. Если не уследил польем сетевого напряжения, то зарядный ток превышал предельное значение и в лучшем случае перегорал предохранитель, в худшем - трансформатор. Стабилизированные регуляторы оказались неспособными отслеживать столь широкие пределы изменения сетевого напряжения, а при резких скачках и провалах приводили к последствиям, описанным выше.

Пришлось подойти к этой проблеме более основательно, и, как показала практика, не напрасно. Несколько лет эксплуатации нового зарядного устройства подтвердили, что только полное отсутствие сетевого напряжения может помешать зарядке батареи. Применение пропорционально интегрирующего (ПИ) регулятора в новом устройстве позволило точнее удерживать заданный зарядный ток при действии любых дестабилизирующих факторов.

ПИ регулятор - это система, в которой для обеспечения устойчивости регулирования сформирована специальная частотная характеристика фильтра в цепи обратной связи. При медленном уходе регулируемого параметра от заданного значения фильтр ведет себя как интегратор, а при быстром - как безынерционное звено. Переход от одного режима к другому определен значением граничной частоты, при котором фазовый сдвиг в кольце регулирования не превышает допустимого значения и обеспечена устойчивость системы.

Принципиальная схема зарядного устройства показана на рис. 1.

.
(нажмите для увеличения)

Источником тока зарядки служат две вторичные обмотки IV и V сетевого трансформатора Т1, образующие с диодами VD1, VD2 и VD3, VD4, соответственно, два двуполупериодных выпрямителя, включенных параллельно. Ток можно плавно изменять переменным резистором R14 в пределах от 1 до 10 А со стабилизацией установленного значения. Этот узел выполнен по традиционной схеме с фазовым управлением с той лишь разницей, что в качестве регулирующего элемента использован не тиристор, а мощный полевой транзистор VT1. Такое решение обусловило простоту управления и конструктивные удобства.

Фазовый метод регулирования предусматривает использование пилообразного напряжения для формирования импульсов управления регулирующим элементом. Чтобы синхронизировать это напряжение с моментами перехода сетевого напряжения через нулевое значение применен узел, собранный на элементах VD6-VD8, R1, R2, R9, R10 и компараторе DA4, питающийся от включенных последовательно согласно полуобмоток II I И-2 трансформатора.

Когда напряжение на обмотке II равно нулю диод VD7 закрывается обратным напряжением, поступающим через резисторы R9, R10 с выходов вспомогательного источника питания микросхем, и происходит переключение компаратора в состояние, когда на выходе с открытым коллектором (вывод 9) низкое напряжение.

Через этот выход и токоограничительныи резистор R13 разряжается конденсатор С8, постоянно заряжаемый через резистор R8 от того же вспомогательного источника. Таким образом, на конденсаторе С8 формируется пилообразное напряжение с привязкой к нулевой фазе напряжения в сети.

Компаратор DA5 управляет регулирующим транзистором VT1 в соответствии с пилообразным напряжением, приложенным к инвертирующему входу, и выходным напряжением ПИ фильтра на неинвертирующем входе. После достижения пилообразным напряжением уровня, присутствующего на неинвертирующем входе, на выходе с открытым коллектором установится напряжение близкое к нулю, которое закроет транзистор VT1.

В плюсовую цепь заряжаемой аккумуляторной батареи включены два резистора R3 и R5, соединенных параллельно и выполняющих функцию токоизмерительного элемента.

Импульсы зарядного тока, снимаемые с этих резисторов, поступают на вход собранного на ОУ DA3 активного ФНЧ Бесселя. Выбор типа фильтра обусловлен равномерностью его АЧХ а также высокой линейностью ФЧХ и малым временем установления.

Частота среза ФНЧ - около 8 Гц. Ее определяют элементы R4, R6, С3, С4. Фильтр эффективно подавляет основную гармонику зарядного тока 100 Гц, однако его инерционность не должна быть чрезмерно большой.

К выходу ФНЧ подключен микроамперметр РА1 с добавочными резисторами R12, R16, показания которого прямо пропорциональны среднему значению тока зарядки. Калибруют микроамперметр в амперах зарядного тока подстроечным резистором R16. С выхода ФНЧ напряжение также поступает на сумматор, образованный резисторами R11, R14, R15. Переменным резистором R14 регулируют зарядный ток. Разность сигналов, подводимых к точке соединения резисторов R11 и R15, поступает на вход ПИ фильтра.

ПИ фильтр собран на ОУ DA6 и элементах R17, R19. C10. исходя из инерционности ФНЧ граничная частота регулятора выбрана близкой к 8 Гц. С уменьшением частоты коэффициент передачи фильтра увеличивается и около нулевой частоты теоретически возрастает до бесконечности. Этим достигается минимальное рассогласование заданного и действительного значений зарядного тока. На частоте 8 Гц и более коэффициент передачи определяют только номиналы резисторов R17, R19. Он равен примерно 27 дБ.

Таким образом, сигнал рассогласования воздействуя на регулирующий транзистор VT1 через компаратор DA5, сводит к нулю разность значений напряжения указанных выше сигналов в точке соединения резисторов R11 и R15.

Для питания компараторов, операционных усилителей и других узлов устройства предусмотрен вспомогательный двуполярный источник, образованный полуобмотками III.1, III.2 трансформатора Т1, выпрямителем VD5, стабилизаторами напряжения DAI, DA2 и сглаживающими оксидными конденсаторами С1, С2, С5 С6. Светодиод HL1 индикатор включения устройства в сеть. Вентилятор с электродвигателем M1 служит для принудительного охлаждения блока мощных диодов VD1-VD4 и транзистора VT1.

Большинство деталей устройства размещены на универсальной технологической плате, монтаж выполнен отрезками изолированного провода. Резисторы R3...R5 - проволочные С5-16В. Остальные постоянные - ОМЛТ, МЛТ или МТ. Переменный R14 - проволочный с линейной характеристикой. ППБ-1 подстроечный R16 - СПЗ-39А.

Оксидные конденсаторы лучше использовать рассчитанные на работу при повышенной температуре. Остальные конденсаторы - любые.

Трансформатор Т1 - ТС-180 от старого лампового телевизора. Магнитопровод необходимо разобрать, с катушек смотать все обмотки, кроме первичной I, сохранив бумажные межслойные прокладки, и намотать новые. Сначала укладывают обмотки II.1 на одну катушку и II.2 - на другую, по 37 витков провода. ПЭВ-2 0,18. а затем также III.1 и III.2 по 55 витков провода. ПЭВ-2 0.38. Последними наматывают обмотки IV и V по 150 витков провода. ПЭВ-2 0,86 с отводом от середины. Межобмоточные и межслойные прокладки обязательны.

Соединять полуобмотки, расположенные на разных катушках и намотанные в одну сторону, следует встречно (т. е. конец с концом), как указано на схеме.

Диоды VD1-VD4 и транзистор VT1 установлены без изолирующих прокладок на общем теплоотводе от процессора компьютера в сборе с вентилятором DL-43. Теплоотводом в виде пластины площадью около 5 см2 следует снабдить также стабилизатор DA1.

Микроамперметр РА1 - М4206 с током полного отклонения стрелки 100 мкА. Сетевой тумблер SA1 - МТ-1. Зажимы на выводы заряжаемой батареи большие пружинные, вида"крокодил", их можно приобрести в магазине радиодеталей или автозапчастей.

Вид зарядного устройства со снятой крышкой показан на рис. 2.

.

Для начальной проверки работоспособности зарядного устройства к его выходу подключают активную нагрузку мощностью 100. Вт (автомобильную лампу фары с соединенными параллельно нитями). Перед этим регулятор тока зарядки R14 устанавливают в положение максимального сопротивления, что будет соответствовать минимальному току.

Нагрузку включал последовательно с контрольным амперметром к выходу зарядного устройства. Убеждаются, что регулятор R14 позволяет изменять зарядный ток в установленных пределах, которые при необходимости можно скорректировать подборкой резистора R15.

Затем к выходу устройства подключают аккумуляторную батарею последовательно с контрольным амперметром. Устанавливают по контрольному амперметру зарядный ток 10 А и, перемещая движок резистора R1, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на конечное деление.

Автор: Дымов А.

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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Cистема квантовой связи на базе беспилотников 24.01.2021 Команде китайских ученых удалось развернуть систему квантовой связи, используя при этом беспилотники. Таким образом им удалось создать экспериментальную систему связи, защищенной квантовым шифрованием. В подобных системах обычно используют пары спутанных фотонов, передавая один из них получателю. Законы квантовой механики не позволяют постороннему несанкционированно измерить состояние пересланного фотона, при этом не выдав себя по изменению соответствующего состояния у второй. Однако передача спутанных частиц на большие расстояния все еще сложная задача - особенно по воздуху, лазерным лучом. Приоритетом для развертывания глобальной связи остаются низкоорбитальные спутники в сочетании с наземной инфраструктурой. Но для того, чтобы развернуть систему квантовой связи на ограниченных территориях можно использовать наземные станции и дроны. Такую возможность продемонстрировали китайские ученые. На борту каждого беспилотника разместили компактный генератор спутанных фотонов. Один из них направлялся на наземную станцию, а другой - на соседний дрон, который, в свою очередь, генерировал новые спутанные частицы и передавал их на следующую станцию. Демонстрационная система смогла провести передачу всего на километр, однако расчеты показывают, что при увеличении высоты работы беспилотников можно охватить площадь более 300 километров в поперечнике. Авторы исследования также отмечают, что они впервые осуществили передачу спутанных фотонов между парой движущихся аппаратов.

Другие интересные новости:

▪ Микроконтроллеры PIC18F1220, PIC18F1320

▪ Беспилотные автомобили Volvo

▪ Телевизоры GIGABYTE

▪ Система накопления и перераспределения энергии для домашних электросетей

▪ Умный подгузник на платформе Intel

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья Я вас люблю, к чему лукавить? Крылатое выражение

▪ статья Что такое криптография? Подробный ответ

▪ статья Начальник отдела патентной работы. Должностная инструкция

▪ статья Принцип действия металлоискателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Новый KB приемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025