Зарядное устройство для автомобиля. Зарядное с управлением на тиристорах Регулировка первичной обмотки зарядного устройства

При нормальных условиях эксплуатации, электрическая система автомобиля самодостаточна. Речь идет об энергоснабжении – связка из генератора, регулятора напряжения, и аккумуляторной батареи, работает синхронно и обеспечивает бесперебойное питание всех систем.

Это в теории. На практике, владельцы автомобилей вносят поправки в эту стройную систему. Или же оборудование отказывается работать в соответствии с установленными параметрами.

Например:

Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания «не держит» заряд
Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период «зимней спячки») приводит к саморазряду АКБ
Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
И наконец, вы забыли выключить головной свет, габариты или музыку в автомобиле. Для полного разряда аккумулятора за одну ночь в гараже, иногда достаточно неплотно закрыть дверь. Освещение салона потребляет достаточно много энергии.

Любая из перечисленных причин приводит к неприятной ситуации: вам надо ехать, а батарея не в силах провернуть стартер. Проблема решается внешней подпиткой: то есть, зарядным устройством.

Его совершенно несложно собрать своими руками. Пример зарядного устройства сделанного из бесперебойника.

Любая схема автомобильного зарядного устройства состоит из следующих компонентов:

Блок питания.
Стабилизатор тока.
Регулятор силы тока заряда. Может быть ручным или автоматическим.
Индикатор уровня тока и (или) напряжения заряда.
Опционально – контроль заряда с автоматическим отключением.

Любой зарядник, от самого простого, до интеллектуального автомата – состоит из перечисленных элементов или их комбинации.

Схема простого для автомобильного аккумулятора

Формула нормального заряда простая, как 5 копеек – базовая емкость батареи, деленная на 10. Напряжение заряда должно быть немногим более 14 вольт (речь идет о стандартной стартерной батарее 12 вольт).

Простая принципиальная электрическая схема зарядного устройства для автомобиля состоит из трех компонентов : блок питания, регулятор, индикатор.

Классика - резисторный зарядник

Блок питания изготавливается из двух обмоточного «транса» и диодной сборки. Выходное напряжение подбирается вторичной обмоткой . Выпрямитель – диодный мост, стабилизатор в этой схеме не применяется.
Ток заряда регулируется реостатом.

Важно! Никакие переменные резисторы, даже на керамическом сердечнике, не выдержат такой нагрузки.

Проволочный реостат необходим для противостояния главной проблеме такой схемы – избыточная мощность выделяется в виде тепла. Причем происходит это очень интенсивно.

Разумеется, КПД такого прибора стремится к нулю, а ресурс его компонентов очень низкий (особенно реостата). Тем не менее, схема существует, и она вполне работоспособна. Для аварийной зарядки, если под рукой нет готового оборудования, собрать ее можно буквально «на коленке». Есть и ограничения – ток более 5 ампер является предельным для подобной схемы. Стало быть, заряжать можно АКБ емкостью не более 45 Ач.

Зарядное устройство своими руками, подробности, схемы - видео

Гасящий конденсатор

Принцип работы изображен на схеме.

Благодаря реактивному сопротивлению конденсатора, включенного в цепь первичной обмотки, можно регулировать зарядный ток . Реализация состоит из тех же трех компонентов – блок питания, регулятор, индикатор (при необходимости). Схему можно настроить под заряд одного типа АКБ, и тогда индикатор будет не нужен.

Если добавить еще один элемент – автоматический контроль заряда , а также собрать коммутатор из целой батареи конденсаторов – получится профессиональный зарядник, остающийся простым в изготовлении.

Схема контроля заряда и автоматического отключения , в комментариях не нуждается. Технология отработана, один из вариантов вы видите на общей схеме . Порог срабатывания устанавливается переменным резистором R4. Когда собственное напряжение на клеммах аккумуляторной батареи достигает настроенного уровня, реле К2 отключает нагрузку. В качестве индикатора выступает амперметр, который перестает показывать ток заряда.

Изюминка зарядного устройства – конденсаторная батарея. Особенность схем с гасящим конденсатором – добавляя или уменьшая емкость (просто подключая или убирая дополнительные элементы) вы можете регулировать выходной ток. Подобрав 4 конденсатора для токов 1А, 2А, 4А и 8А, и коммутируя их обычными выключателями в различных комбинациях, вы можете регулировать ток заряда от 1 до 15 А с шагом в 1 А.

Если вы не боитесь держать в руках паяльник, можно собрать автомобильный аксессуар с плавной регулировкой тока заряда, но без недостатков, присущих резисторной классике.

В качестве регулятора применяется не рассеиватель тепла в виде мощного реостата, а электронный ключ на тиристоре. Вся силовая нагрузка проходит через этот полупроводник. Данная схема рассчитана на ток до 10 А, то есть позволяет без перегрузок заряжать АКБ до 90 Ач.

Регулируя резистором R5 степень открытия перехода на транзисторе VT1, вы обеспечиваете плавное и очень точное управление тринистором VS1.

Схема надежная , легко собирается и настраивается. Но есть одно условие, которое мешает занести подобный зарядник в перечень удачных конструкций. Мощность трансформатора должна обеспечивать троекратный запас по току заряда.

То есть, для верхнего предела в 10 А, трансформатор должен выдерживать длительную нагрузку 450-500 Вт. Практически реализованная схема будет громоздкой и тяжелой. Впрочем, если зарядное устройство стационарно устанавливается в помещении – это не проблема.

Схема импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Все недостатки перечисленных выше решений, можно поменять на один – сложность сборки. Такова сущность импульсных зарядников. Эти схемы имеют завидную мощность, мало греются, располагают высоким КПД. К тому же, компактные размеры и малый вес, позволяют просто возить их с собой в бардачке автомобиля.

Схемотехника понятна любому радиолюбителю, имеющему понятие, что такое ШИМ генератор. Он собран на популярном (и совершенно недефицитном) контроллере IR2153. В данной схеме реализован классический полу мостовой инвертор.

При имеющихся конденсаторах выходная мощность составляет 200 Вт. Это немало, но нагрузку можно увеличить вдвое, заменив конденсаторы на емкости по 470 мкФ. Тогда можно будет заряжать емкостью до 200 Ач.

Собранная плата получилась компактной, умещается в коробочку 150*40*50 мм. Принудительного охлаждения не требуется , но вентиляционные отверстия надо предусмотреть. Если вы увеличиваете мощность до 400 Вт, силовые ключи VT1 и VT2 следует установить на радиаторы. Их надо вынести за пределы корпуса.

В качестве донора может выступить блок питания от системника ПК.

Важно! При использовании блока питания АТ или АТХ, возникает желание переделать готовую схему в зарядное устройство. Для реализации такой затеи необходима заводская схема блока питания.

Поэтому просто воспользуемся элементной базой. Отлично подойдет трансформатор, дроссель и диодная сборка (Шоттки) в качестве выпрямителя. Все остальное: транзисторы, конденсаторы и прочая мелочь – обычно в наличии у радиолюбителя по всяким коробочкам-ящичкам. Так что зарядник получается условно бесплатным.

На видео показано и рассказано как собрать самостоятельно собрать импульсное зарядное устройство для авто.

Стоимость же заводского импульсника на 300-500 Вт – не менее 50 долларов (в эквиваленте).

Вывод:

Собирайте и пользуйтесь. Хотя разумнее поддерживать вашу аккумуляторную батарею «в тонусе».

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Классическая зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность , что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

Тиристорный регулятор в зарядном устройстве.

Для более полного ознакомления с последуущим материалом, просмотрите предыдущие статьи: и.

♣ В этих статьях говориться о том, что существуют 2–х полупериодные схемы выпрямления с двумя вторичными обмотками, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение . Обмотки работают поочередно: одна на положительной полуволне, другая на отрицательной.
Используются два полупроводниковых выпрямительных диода.

♣ Предпочтительность такой схемы:

- токовая нагрузка на каждую обмотку и каждый диод в два раза меньше, чем на схему с одной обмоткой;
- сечение провода двух вторичных обмоток может быть в два раза меньше;
- выпрямительные диоды могут быть выбраны на меньший максимально допустимый ток;
- провода обмоток наиболее охватывают магнитопровод, магнитное поле рассеяния минимально;
- полная симметричность - идентичность вторичных обмоток;

♣ Используем такую схему выпрямления на П – образном сердечнике для изготовления регулируемого зарядного устройства на тиристорах.
Двух - каркасная конструкция трансформатора позволяет это сделать наилучшим образом.
К тому же две полу-обмотки получаются совершенно одинаковыми.

♣ И так, наше задание : построить устройство для зарядки аккумулятора с напряжением 6 – 12 вольт и плавным регулированием зарядного тока от 0 до 5 ампер .
Мною уже предлагался для изготовления, но регулировка зарядного тока в нем проводится ступенчато.
Посмотрите в этой статье, как выполнялся расчет трансформатора на Ш – образном сердечнике. Эти расчетные данные подходят и под П –образный трансформатор той же мощности.

Расчетные данные из статьи таковы:

- мощность трансформатора – 100 ватт ;
- сечение сердечника – 12 см.кв. ;
- выпрямленное напряжение - 18 вольт ;
- ток - до 5 ампер ;
- количество витков на 1 вольт – 4,2 .

Первичная обмотка:

- количество витков – 924 ;
- ток – 0,45 ампера;
- диаметр провода – 0,54 мм.

Вторичная обмотка:

- количество витков – 72 ;
- ток – 5 ампер;
- диаметр провода – 1,8 мм.

♣ Эти расчетные данные примем за основу построения трансформатора на П – образном сердечнике.
С учетом рекомендаций выше указанных статей по изготовлению трансформатора на П - образном сердечнике, построим выпрямитель для зарядки аккумулятора с плавной регулировкой зарядного тока .

Схема выпрямителя изображена на рисунке. Она состоит из трансформатора ТР , тиристоров Т1 и Т2 , схемы управления зарядным током, амперметра на 5 - 8 ампер, диодного моста Д4 - Д7 .
Тиристоры Т1 и Т2 одновременно выполняют роль выпрямительных диодов и роль регуляторов величины зарядного тока.

♣ Трансформатор Тр состоит из магнитопровода и двух каркасов с обмотками.
Магнитопровод может быть набран как из стальных П – образных пластин, так и из разрезанного О – образного сердечника из навитой стальной ленты.
Первичная обмотка (сетевая на 220 вольт - 924 витка) делится пополам – 462 витка (а – а1) на одном каркасе, 462 витка (б – б1) на другом каркасе.
Вторичная обмотка (на 17 вольт) состоит из двух полуобмоток (по 72 витка) мотается на первом (А - Б) и на втором (А1 – Б1) каркасе по 72 витка . Всего 144 витка.

Третья обмотка (с - с1 = 36 витков) +(d - d1 = 36 витков) в сумме 8,5 В +8,5 В = 17 вольт служит для питания схемы управления и состоит из 72 витков провода. На одном каркасе (с – с1) 36 витков и на другом каркасе (d - d1) 36 витков.
Первичная обмотка мотается проводом диаметром – 0,54 мм .
Каждая вторичная полуобмотка мотается проводом диаметром 1,3 мм. , рассчитанным на ток 2,5 ампера.
Третья обмотка мотается проводом диаметром 0,1 - 0,3 мм , какой попадется, ток потребления здесь маленький.

♣ Плавная регулировка зарядного тока выпрямителя основана на свойстве тиристора переходить в открытое состояние по импульсу, поступающему на управляющий электрод. Регулируя время прихода управляющего импульса, можно управлять средней мощностью проходящей через тиристор за каждый период переменного электрического тока.

♣ Приведенная схема управления тиристорами работает по принципу фазо-импульсного метода .
Схема управления состоит из аналога тиристора, собранного на транзисторах Тр1 и Тр2 , временной цепочки, состоящей из конденсатора С и резисторов R2 и Ry , стабилитрона Д7 и разделительных диодов Д1 и Д2 . Регулировка зарядного тока производится переменным резистором Ry .

Переменное напряжение 17 вольт снимается с третьей обмотки, выпрямляется диодным мостом Д3 – Д6 и имеет форму (точка №1) (в кружке №1). Это, пульсирующее напряжение положительной полярности с частотой 100 герц , меняющее свою величину от 0 до 17 вольт . Через резистор R5 напряжение поступает на стабилитрон Д7 (Д814А, Д814Б или любой другой на 8 – 12 вольт ). На стабилитроне напряжение ограничивается до 10 вольт и имеет форму (точка №2 ). Далее следует зарядно – разрядная цепочка (Ry, R2, C) . При возрастании напряжения от 0 начинает заряжаться конденсатор С, через резисторы Ry, и R2 .
♣ Сопротивление резисторов и емкость конденсатора (Ry, R2, C) подобраны таким образом, чтобы конденсатор зарядился за время действия одного полупериода пульсирующего напряжения. Когда напряжение на конденсаторе достигнет максимальной величины (точка №3) , с резисторов R3 и R4 на управляющий электрод аналога тиристора (транзисторы Тр1 и Тр2 ) поступит напряжение для открытия. Аналог тиристора откроется и заряд электричества, накопленный в конденсаторе, выделится на резисторе R1 . Форма импульса на резисторе R1 показана в кружке №4 .
Через разделительные диоды Д1 и Д2 импульс запуска подается одновременно на оба управляющих электрода тиристоров Т1 и Т2 . Открывается тот тиристор, на который в данный момент поступила положительная полуволна переменного напряжения с вторичных обмоток выпрямителя (точка №5) .
Изменяя сопротивление резистора Ry , изменяем время за которое полностью зарядится конденсатор С , то есть изменяем время включения тиристоров во время действия полуволны напряжения. В точке №6 показана форма напряжения на выходе выпрямителя.
Изменяется сопротивление Ry, изменяется время начала открывания тиристоров, изменяется форма заполнения полупериода действующим током (фигура №6). Заполнение полупериода может регулироваться от 0 до максимума. Весь процесс регулирования напряжения во времени показан на рисунке.
♣ Все показанные замеры формы напряжения в точках №1 - №6 проведены относительно плюсового вывода выпрямителя.

Детали выпрямителя:
- тиристоры Т1 и Т2 – КУ 202И-Н на 10 ампер . Каждый тиристор устанавливать на радиатор площадью 35 – 40 см.кв. ;
- диоды Д1 – Д6 Д226 или любые на ток 0,3 ампера и напряжение выше 50 вольт ;
- стабилитрон Д7 - Д814А - Д814Г или любой другой на 8 – 12 вольт ;
- транзисторы Тр1 и Тр2 любые маломощные на напряжение свыше 50 вольт .
Подбирать пару транзисторов необходимо с одинаковой мощностью, разными проводимостями и с равными коэффициентами усиления (не менее 35 - 50 ).
Мною опробованы разные пары транзисторов: КТ814 – КТ815, КТ816 – КТ817; МП26 – КТ308, МП113 – МП114 .
Все варианты работали хорошо.
- Сонденсатор емкостью 0,15 микрофарады ;
- Резистор R5 ставить мощностью в 1 ватт . Остальные резисторы мощностью 0,5 ватта .
- Амперметр рассчитан на ток 5 – 8 ампер

♣ Необходимо с вниманием отнестись к монтажу трансформатора. Советую перечитать статью. Особенно то место, где приводятся рекомендации по фазировке включения первичной и вторичной обмоток.

Можно использовать схему фазировки первичной обмотки приведенную ниже, как на рисунке.

♣ В цепь первичной обмотки последовательно включается электрическая лампочка на напряжение 220 вольт и мощность 60 ватт . эта лампочка будет служить вместо предохранителя.
Если обмотки будут сфазированы неправильно , лампочка загорится .
Если соединения проведены правильно , при включении трансформатора в сеть 220 вольт лампочка должна вспыхнуть и потухнуть.
На клеммах вторичных обмоток должно быть два напряжения по 17 вольт , вместе (между А и Б) 34 вольта .
Все монтажные работы необходимо проводить с соблюдением ПРАВИЛ ТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ!

Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.

Зарядное устройство позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы. Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от - 35 °С до + 35°С.

Схема устройства показана на рис. 2.60.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный moctVDI + VD4.

Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т. д.).

К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.

Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.

Конденсатор С2 - К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б -- КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л - на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.

Переменный резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

4.7 Зарядные устройства для аккумуляторов

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят вполне определенным током, значение которого можно определить по формуле I=0,1Q для кислотных и I=0,25Q для щелочных аккумуляторных батарей, где Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч; I - средний зарядный ток, А.

Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приводит к деформации пластин аккумуляторов и даже разрушению их; зарядка малым током вызывает сульфатацию пластин и снижение емкости аккумуляторной батареи. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени. Степень заряженности аккумуляторной батареи можно контролировать как по значению плотности электролита и напряжению (для кислотных), так и по напряжению (для щелочных) на полюсных выводах.

Окончание зарядки кислотной аккумуляторной батареи определяют по следующим признакам: напряжение на каждом аккумуляторе батареи достигает 2,5...2,6 В; плотность электролита достигает определенного значения и больше не изменяется; происходит обильное газовыделение - электролит "кипит"; электрическая емкость, сообщенная батарее, на 15...20% больше емкости, отданной в процессе разрядки.

Кислотные аккумуляторные батареи чувствительны к недозарядке и перезарядке, поэтому их зарядку надо заканчивать своевременно.

Щелочные аккумуляторные батареи менее критичны к режиму эксплуатации. Для них окончание зарядки характеризуется установлением на каждом аккумуляторе напряжения 1,6... 1,7 В и сообщением батарее 150...160% емкости, отданной ею в процессе разрядки. Зарядное устройство обычно состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока обычно используют проволочные реостаты и транзисторные стабилизаторы тока. В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД

зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой)

обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 75. В нем тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен. Ток зарядки аккумуляторной батареи GB1 поддерживается на определенном уровне. В процессе зарядки напряжение на батарее увеличивается, а ток, текущий через нее, стремится уменьшиться. Но при этом возрастает приведенное сопротивление первичной обмотки трансформатора Т1, напряжение на ней увеличивается, в результате чего ток через батарею GB1 изменяется незначительно.

Как показывают расчеты, наибольшее значение тока через аккумуляторную батарею при заданной емкости конденсатора С1 будет при равенстве падений напряжения на этом конденсаторе и первичной обмотке трансформатора. Первичную обмотку рассчитывают на полное напряжение сети для большей надежности устройства и возможности применения готовых понижающих трансформаторов, вторичную обмотку - на напряжение, в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки.

В соответствии с этими рекомендациями и расчетами было собрано устройство, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А. Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Схема этого устройства приведена на рис. 76. Магазин конденсаторов состоит из конденсаторов С1-С4, суммарная емкость которых составляет 37,5 мкФ. Выключателями Q1-Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки. Например, для тока зарядки, равного 11 А, необходимо замкнуть контакты выключателей Ql, Q2 и Q4.

Рассмотрим работу устройства. Допустим, что к гнездам XS1 и XS2 подключена аккумуляторная батарея и выключателями Q1-Q4 установлен требуемый зарядный ток. В этом случае при нажатии

кнопки SB1 "Пуск" сработает реле К1, контактами К1.1 оно заблокирует кнопку SB1, а контактами К 1.2 подключит к заряжаемой батарее цепь автоматического отключения устройства. Контакты К 1.2 необходимы для того, чтобы батарея не разряжалась после отключения устройства от сети через диод VD6 и резисторы R3-R5.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2 (оно должно срабатывать при напряжении на гнездах XS1 и XS2, равном напряжению полностью заряженной батареи). Когда напряжение батареи достигнет заданного значения, откроются стабилитрон VD8 и транзистор VT2. Сработает реле К2, которое контактами К2.1 обесточит обмотку реле К1, а оно, отпуская, контактами К1.1 разорвет цепь питания устройства. При нарушении контакта в цепи нагрузки напряжение на гнездах XS1 и XS2 резко возрастет, отчего также сработает реле К2 и отключит устройство от сети.

Аварийное отключение устройства происходит при любом положении движка переменного резистора R4. Но такие случаи нежелательны так как в течение времени срабатывания реле К2 и отпускания реле К1 конденсаторы С1-С4 будут находиться под повышенным напряжением (превышающим сетевое). Поэтому зарядное устройство следует включать в сеть лишь после того, как аккумуляторная батарея подсоединена к выходным гнездам. При коротком замыкании в цепи нагрузки ток через гнезда XS1 и XS2 несколько увеличивается, но для устройства это не опасно.

Все постоянные резисторы устройства - типа МЛТ-0,5; переменный резистор R4 - типа СП-1. Вместо транзистора КТ801А (VT1) можно применить КТ603, КТ608, КТ815 с любыми буквенными

индексами, вместо транзистора КТ315Б (VT2)-KT315, KT312. КТ503, КТ601-КТ603 с любыми буквами. Измерительные приборы РА1 и PU1 - типа М5-2, рассчитанные соответственно на ток 30 А и напряжение 30 В. Реле К1 - типа PC-13 (паспорт РС4.523.029), его контакты К1.1 - параллельно соединенные три группы контактов. Возможно применение реле типа МКУ-48, рассчитанного на переменное напряжение 220 В. В этом случае надобность в диоде VD1 и конденсаторе С5 отпадает. Реле К2 - типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.129). Диоды Д305 двухполупериодного выпрямителя установлены на радиаторе с поверхностью охлаждения 300 см, от радиатора они электрически изолированы слюдяными прокладками. Радиатор крепится к шасси из дюралюминия, которое является как бы продолжением радиатора.

Вместо диодов Д305 можно применить Д214, Д242, но в этом случае в три-четыре раза возрастает тепловая мощность, рассеиваемая на них, поэтому размеры радиатора придется увеличить. Конденсаторы С1-С4 составлены из параллельно соединенных конденсаторов КБГ-МН, МБГЧ, МБГО, МБГП, МБМ соответствующих емкостей. Номинальное напряжение конденсаторов КБГ-МН и МБГЧ, рассчитанных на работу в цепях переменного тока, должно быть не менее 350 В, всех других типов конденсаторов - не менее 600 В. Конденсаторы С5-С7 - типов К50-3, К50-6, выключатели Ql-Q4-типа TB2-1-2 или ТП1-2, кнопка SB1 - КП1, КМ 1-1. П2К.

Сетевой трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ32х40. Обмотка I содержит 670 витков провода ПЭВ-1 0,9. обмотка II - 75 витков провода ПЭВ-2 2,26. Намотку вторичной обмотки ведут в два провода.

В качестве корпуса зарядного устройства можно использовать металлическую коробку размерами 360 х 220 х 220 мм, просверлив в ее стенках отверстия для свободной циркуляции воздуха.

Налаживание смонтированного устройства сводится к подбору шунта амперметра РА1 на ток 30 А и подбору емкостей конденсаторов С1-С4, обеспечивающих требуемые зарядные токи.

При зарядке 12-вольтовых аккумуляторных батарей током 15 А КПД устройства достигает 75%, а температура внутри корпуса после 10 ч непрерывной работы не поднимается выше 40 C.

Такое устройство можно применять и для зарядки аккумуляторных батарей с напряжением менее 12 В, например 6-вольтовых мотоциклетных. Но тогда надписи около выключателей Q1-Q4 не будут соответствовать фактическим значениям зарядных токов. Фактический зарядный ток в этом случае не должен превышать 15 А.

Это зарядное устройство можно дополнить измерителем заряда, сообщенного аккумулятору. Принцип работы такого измерителя

заряда может быть основан на преобразовании напряжения в частоту (схемы преобразователей "напряжение-частота" нередко приводятся в журнале "Радио"). Напряжение следует снимать с резистора небольшого сопротивления (0,05...0,1 Ом) включенного в цепь зарядки аккумулятора. При наличии цифрового счетчика заряда несложно обеспечить автоматическое отключение устройства от сети при сообщении батарее заданного заряда. Можно также дополнить зарядное устройство реле времени, чтобы отключение аккумулятора обеспечивалось автоматически через заданное время. Продолжительность зарядки при этом рассчитывают исходя из емкости, которую необходимо сообщить аккумулятору, и значения тока зарядки. Особенно удобно использовать заряд по времени в тех случаях, когда аккумулятор разряжен до напряжения 10,5 В (для 12-вольтного аккумулятора), при этом считается, что аккумулятору следует сообщить в процессе зарядки 105...110% его номинальной емкости.

На рис. 77 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения. Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT2. Времязадающий конденсатор С1 заряжается коллекторным током транзистора VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R3. Чем больше ток, тем быстрее заряжается конденсатор С1 до напряжения открывания транзистора VT2, тем раньше открывается тринистор VS1, тем больше среднее значение тока через аккумуляторную батарею. Следовательно, зарядный ток регулируется поворотом движка переменного резистора R3. Напряжение на этот резистор поступает от подключенной к гнездам XS1 аккумуляторной батареи. Чтобы исключить зависимость зарядного

тока от напряжения на аккумуляторной батарее, напряжение на переменном резисторе R3 стабилизировано стабилитроном VD6.

Питание базы транзистора VT1 частью напряжения аккумуляторной батареи позволило обеспечить эффективную защиту зарядного устройства от неправильной полярности подключения аккумуляторной батареи к гнездам XS1, т. е. от переполюсовки. При переполюсовке диод VD7 окажется включенным в обратном направлении, напряжение на базе транзистора VT1 будет отсутствовать, конденсатор С1 не будет заряжаться и ток в нагрузке будет равен нулю. Аналогичное явление будет наблюдаться и в том случае, если к гнездам XS1 подключена нагрузка, не имеющая собственной ЭДС, а также аккумулятор с напряжением меньше 4...5 В.

Для измерения силы зарядного тока использован микроамперметр РА1 с шунтом из резисторов R7, R8. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями FU1 и FU2.

Налаживание зарядного устройства несложно. Подключив аккумуляторную батарею с номинальным напряжением 12 В и подав сетевое напряжение выключателемQ1, перемещают движок переменного резистора R3 в нижнее по схеме положение и подбором резистора R2 устанавливают ток в нагрузке, соответствующий максимальному значению (в данном случае 5 А). С помощью резистора R8 устанавливают предел измерения тока прибором РА1 - полное отклонение стрелки прибора должно соответствовать току 10 А.

На рис. 78 показаны временные диаграммы работы обоих описанных зарядных устройств. Ток заряда протекает через аккуму-

лятор только тогда, когда Uз < Ua. Таким образом, форма зарядного тока отличается от синусоидальной, особенно для устройства с тринисторным регулированием. Это приводит к увеличению коэффициента формы кривой зарядного тока (коэффициент формы - это отношение действующего значения тока к среднему значению тока). Под током заряда понимают именно среднее значение тока; это значение и показывает амперметр, включенный в зарядную цепь. Действующее же значение тока характеризует тепловые потери в обмотках трансформатора, диодах выпрямительного моста и регулирующем тринисторе. Следовательно, увеличение коэффициента формы кривой тока приводит к необходимости увеличивать сечение проводов обмоток трансформатора и его мощность, применять более мощные диоды и тринисторы и устанавливать их на радиаторах большей площади. Как показывает анализ, коэффициент формы растет с увеличением угла а: и с увеличением отношения Ua/Umax. Так, для зарядного устройства по схеме рис. 76 при Ua/Umax = 0,7, коэффициент формы равен 1,5; для зарядного устройства по схеме рис. 77 при Ua/Umax = 0,7, a = 90° коэффициент формы равен 3. Это означает, что вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока;

мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе и, следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 79. Регулирующий узел аналогичен используемому в предыдущем варианте устройства. Регулирующий тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1-VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, значительно уменьшены потери мощности на шунте амперметра (резисторе R1) за счет включения амперметра в цепь первичной обмотки трансформатора Т1. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать

при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор R6 с пластмассовой осью).

О деталях зарядных устройств. В первом варианте (рис. 77) в качестве тринистора VS1 можно применить тринисторы КУ202 с любыми буквами, а также тринисторы 2Т122-25, 2Т132-50. Во втором варианте зарядного устройства (рис. 79) можно использовать тринисторы типов КУ201 (К,Л); КУ202 (К-Н). Выпрямительные диоды, работающие в цепи вторичной обмотки, помимо указанных на схемах могут быть типов Д231-Д233 (без буквы или с буквой А). Диоды VD1-VD4 в схеме на рис. 79 могут быть типов Д231-Д234, Д245, Д247 (с любыми буквами), КД202 (с буквами К, М, Р). Времязадающий конденсатор С1 должен иметь небольшой температурный коэффициент емкости во всем диапазоне рабочих температур, в противном случае ток зарядки аккумулятора будет сильно зависеть от температуры. Желательно использовать конденсаторы типов К73-17, К73-24. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ25 х 50. Обмотка I содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8, обмотка II - 65 витков провода ПБД 2,64.

В зарядном устройстве по схеме рис. 77 диоды VD1-VD4 установлены на радиаторах с поверхностью охлаждения 30...40 см^2 (если применены германиевые диоды типа Д305; для кремниевых диодов площадь поверхности радиаторов следует увеличить в 2...3

раза). Тринистор VS1 также установлен на радиаторе с охлаждающей поверхностью не менее 30 см^2. В зарядном устройстве по схеме рис. 79 на радиаторы установлены только диоды VD5-VD8.

К обоим зарядным устройствам могут быть подключены аккумуляторные батареи с напряжением как 12 В, так и меньше (например, 6 В).

На рис. 80 представлена еще одна схема зарядного устройства, в котором осуществляется стабилизация тока заряда. Регулирующим элементом является тринистор. Это устройство можно использовать не только для зарядки аккумуляторов, но и во всех других случаях, когда сопротивление нагрузки изменяется, а ток должен оставаться неизменным (например, для электролиза, который радиолюбители используют для травления печатных плат, для нанесения покрытий на металлические детали).

Основные характеристики такого зарядного устройства Максимальный ток нагрузки, А,................................................. 7

Максимальное напряжение на нагрузке, В................................ 16

Коэффициент стабилизации по току нагрузки Кст= (Uвх/Uвх)/(Iвых/Iвых), не менее................................ 70

Коэффициент полезного действия, %, не менее........................ 70

Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме и временным диаграммам (рис. 81), которые показаны для случая нагрузки, не содержащей источников ЭДС.

На транзисторе VT2 собран генератор пилообразного напряжения. Через резистор R4 на базу транзистора VT2 подано открываю

щее напряжение (рис. 81, диаграмма А), а через резистор R2 с двухполупериодного выпрямителя на диодах VD1-VD4 поступает закрывающее пульсирующее напряжение (рис. 81, диаграмма Б). Суммарное напряжение на базе транзистора VT2 показано прерывистой линией Б. Диод VD11 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения. Сопротивление резисторов R2 и R4 выбрано таким, что транзистор большую ча

сть времени закрыт. Конденсатор С3 заряжается через резистор R5. Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор VT2 открывается, разряжая конденсатор СЗ. На коллекторе транзистора формируется напряжение, по форме близкое к пилообразному (рис. 81, диаграмма В), Через резистор R6 оно поступает на один из входов дифференциального усилителя на транзисторах VT4, VT5, а на другой подается напряжение (рис. 81, диаграмма Г) с выхода операционного усилителя (ОУ) DA1, которое зависит от положения движка резистора R 15.

Как только значения напряжения на базах транзисторов VT4 и VT5 сравняются, транзистор VT4 откроется. Вслед за ним откроется транзистор VT3 и сформирует импульс тока (рис. 81, диаграмма Д), открывающий тринистор VS1. С этого момента полупериода на нагрузку будет подано выпрямленное напряжение с обмотки II трансформатора Т1 (рис. 81, диаграмма Е). Чем больше напряжение на базе транзистораVT5, тем позже будут возникать импульсы, открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через нагрузку.

Функцию стабилизатора тока выполняет узел на ОУ DA1. Датчиком тока служит резистор R 11; напряжение, снимаемое с этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор R13 оно подведено к неинвертирующему входу ОУ.

Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Это приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VT5 и увеличению угла открывания тринистора VS1 -ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, отрицательная

обратная связь по току нагрузки поддерживает его на заданном уровне.

Конденсаторы С5, С7 сглаживают пульсации напряжения на выходе. Резисторы R 12, R 16 обеспечивают подачу небольшого отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем по схеме положении движка резистора R 15. Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчивость работы ОУ. На элементы устройства поступает напряжение питания от двух стабилизаторов (VD9, VT1 и VD12, R3).

В устройстве ОУ К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции); транзистор КТ801Б - на любой из серий КТ603, КТ608, КТ801, КТ807, КТ815; КТ315В - на КТ312, КТ315, КТ316, КТ201; КТ814Б -на КТ814, КТ208. Конденсаторы С1, С2, С4, С5, С7 устройства -

К50-6 или К50-35; С3, С6 - КМ-6 или К10-7в, КЛС. Резистор R11 образован двумя параллельно соединенными резисторами С5-16В

сопротивлением 0,1 Ом.

Диоды VD5-VD8 - типа Д305; их можно заменить на любые из серий Д242-Д248, но в этом случае возрастает рассеиваемая на каждом диоде мощность, и размеры теплоотводов придется увеличить. Амперметр РА1 - типа М5-2 с током полного отклонения

стрелки 10 А.

Трансформатор Т1 выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ25х32. Обмотка I содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8;

обмотка II - 105 витков провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины;

обмотка III - 80 витков провода ПБД 2,64.

Диоды VD5-VD8 установлены на теплоотводах площадью 50... 60 см^2 каждый. Тринистор VS1 установлен на теплоотводе площадью не

менее 200 см.

Большая часть элементов устройства смонтирована на печатной плате (рис. 82). Для налаживания устройства к его выходу подключают проволочный резистор сопротивлением 1...2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (можно использовать нихромовую проволоку диаметром 0,5...1 мм). Движок переменного резистора R 15 устанавливают в верхнее по схеме положение и подборкой резистора R 14 добиваются, чтобы ток через нагрузку был равным 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля.

В заключение отметим, что применяемый тип тринистора VS1 и данные трансформатора указаны для использования в режиме зарядки аккумуляторов током до 7 А. Как уже отмечалось, запас по мощности тринистора и трансформатора необходим в связи с большим значением коэффициента формы зарядного тока. Если же устройство будет работать на нагрузку, не имеющую собственной ЭДС (например, гальваническую ванну), то мощность трансформатора может быть значительно снижена. При указанных данных устройство может отдавать в нагрузку ток до 12... 15 А, однако придется подобрать сопротивление резистора R14.

На рис. 83 представлена схема зарядного устройства, которое обеспечивает автоматическую зарядку аккумуляторных батарей напряжением б... 12 В и током до 6 А. Устройство автоматически уменьшает зарядный ток в 1,5...2 раза примерно через 8 ч после начала зарядки, а через 11 ч зарядка прекращается совсем. Уменьшение зарядного тока в конце зарядки положительно сказывается на протекании электрохимических процессов в аккумуляторе.

Рассмотрим работу зарядного устройства. Допустим, что аккумуляторная батарея подключена к гнездам XS1 в соответствии с

указанной полярностью, а контакты выключателя питания Q1 замкнуты.

Напряжение с выводов обмотки II трансформатора Т1 подается на двухполупериодный управляемый выпрямитель, выполненный на тринисторах VS1, VS2, а затем - на зажимы аккумуляторной батареи. Напряжение на управляющие электроды тринисторов поступает через диоды VD1, VD2 от узла формирования управляющих импульсов, выполненного на транзисторах VT1-VT5. Угол открывания тринисторов VS1, VS2, а следовательно, среднее значение зарядного тока задаются положением движка переменного резистора R7 (более подробно об этом можно прочитать в описании работы зарядного устройства, схема которого приведена на рис. 77). Аналогичным образом в этом зарядном устройстве обеспечивается защита от переполюсовки выводов аккумуляторной батареи.

Импульсы, сформированные однопереходным транзистором VT2, усиливаются по току транзистором VT3 и через диоды VD1, VD2 подаются на управляющие электроды тринисторов. При положительных полуволнах напряжения вторичной обмотки работает один тринистор, а при отрицательных - другой; импульсы же управления формируются в каждом полупериоде и подаются на управляющий электрод тринистора VS1 через диод VD1, а тринистора VS2 - через диод VD2. Полевые транзисторы VT4, VT5 обеспечивают изменение зарядного тока в конце зарядки, а затем полное отключение аккумулятора. Для формирования соответствующих временных интервалов используются микросхемы DD1, DD2.

На счетный вход С1 микросхемы DD1 К176ИЕ12 (работа этой микросхемы подробно рассматривалась выше) подаются прямоугольные импульсы с частотой, равной удвоенной частоте сетевого напряжения, т. е. 100 Гц. Эти импульсы формируются из двухполупериодного выпрямленного напряжения, снимаемого с диодов VD3, VD4 и поданного через резистор R4 на базу транзистора VT6. Благодаря работе транзистора в ключевом режиме с его коллектора снимаются импульсы прямоугольной формы. С выхода S2 микросхемы DD1 снимаются импульсы, имеющие частоту в 2^14= 16 384 раз меньшую, чем на входе С1; эти импульсы подаются на вход второго счетчика С2, который делит частоту импульсов еще на 60. Таким образом, на выводе 10 микросхемы DD1 имеются импульсы с частотой около 0,0001 Гц, что соответствует периоду в 2,7 ч. Эти импульсы поступают на вход СР счетчика-дешифратора DD2 (работа этой микросхемы также подробно рассматривалась на предыдущих страницах книги). Через время 2,7 х 3 = 8,1 ч на выводе 7 микросхемы DD2 появляется напряжение высокого уровня, которое через резистор R12 подается на затвор полевого транзи-

стора VT5 и закрывает его. В результате сопротивление цепи зарядки конденсатора С2 увеличивается на значение сопротивления резистора R10 и зарядный ток уменьшается в 1,5...2 раза.

Еще через 2,7 ч напряжение высокого уровня появляется на выводе 10 микросхемы DD2, что приводит к закрыванию полевого транзистора VT4. Цепь зарядки конденсатора С2 оказывается обесточенной, формирование импульсов управления прекращается и зарядный ток аккумулятора падает до нуля. Одновременно появившееся на выводе 13 (вход CN) микросхемы DD2 напряжение высокого уровня запрещает дальнейшую работу счетчика микросхемы DD2. В таком состоянии зарядное устройство может находиться до тех пор, пока вновь не будет нажата кнопка SB1 "Пуск". Нажатие этой кнопки устанавливает счетчики микросхем DD1, DD2 в нулевое состояние, и с этого момента начинается отсчет интервалов времени.

Микросхемы DD1, DD2 и формирователь импульсов на транзисторе VT6 питаются от параметрического стабилизатора R3VD8, который, в свою очередь, питается от двухполупериодного выпрямителя VD3VD4. Диод VD7 обеспечивает развязку импульсов переменного напряжения, подаваемого на формирователь VT6, от постоянного напряжения на конденсаторе С1. Формирователь управляющих импульсов питается через диоды VD1 и VD2 и управляющие электроды тринисторов.

В автоматическом зарядном устройстве могут быть использованы детали следующих типов. Тринисторы VS1, VS2 - типа КУ202 с буквами Е, И, Л, Н (тринисторы должны допускать подачу как прямого, так и обратного напряжения не менее 100 В), а также любые из серий Т10, Т112, Т132. Диоды КД521Б могут быть заменены на КД521А (В), Д223А (Б), КД102А(Б), КД106А, КД105Б. Транзистор VT1 может быть типа КТ502 (с любыми буквами), КТ361 (А, В-Е), КТ209 (Г-М); VT3 - КТ815, КТ817 с любыми буквами; VT4, VT5 -КП103 с любыми буквами; VT6 КТ315, КТ503 с любыми буквами. Конденсатор С1 - типа К50-24 или К50-16; С2-К73-17, К73-24. Переменный резистор R7 - СПЗ-4аМ, СП-04, СПЗ-9а. Кнопка SB1 -П2К или КМ1-1; выключатель питания Q1 - ТВ2-1, МТ-1, Т1.

Тринисторы установлены на общем радиаторе без применения изолирующих шайб. Радиатором может служить металлический корпус прибора.

Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе ШЛ25 х 50. Обмотка I содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8, обмотка II -125 витков провода ПЭБ-2 1,32 с отводом от середины.

Настройку зарядного устройства осуществляют следующим образом. Правые по схеме выводы резисторов R 11, R 12 отсоеди

няют от выходов микросхемы DD2 и подсоединяют к эмиттеру транзистора VT6, при этом оба полевых транзистора должны быть открыты. К гнездам XS1 подключают аккумуляторную батарею напряжением 12 В и подают напряжение питания выключателем Q1. Движок переменного резистора R7 устанавливают в нижнее по схеме положение. Подборкой сопротивления резистора R9 устанавливают максимальный зарядный ток 6 А. Затем правый по схеме вывод резистора R 12 соединяют с плюсовым выводом конденсатора С1 (при этом транзистор VT5 закрывается) и подборкой сопротивления резистора R10 устанавливают ток через аккумулятор 3...4 А. После этого правые по схеме выводы резисторов Rll, R12 подключают в соответствии с принципиальной схемой. Настройка на этом закончена.

Последовательность действий при работе с данным зарядным устройством такова: подключают заряжаемую аккумуляторную батарею к гнездам XS1, подают напряжение сети на первичную обмотку трансформатора Т1, затем нажимают кнопку SB1 - отсчет времени начался. Примерно через 11 ч аккумулятор полностью обесточится.

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В основу устройства (см. схему) положен симисторный регулятор, с дополнительно введенными маломощным диодным мостом VD1 – VD4 и резисторами R3 и R5.

После подключения устройства к сети при плюсовом ее полупериоде (плюс на верхнем по схеме проводе) начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединенные резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде сети этот конденсатор заряжается через те же резисторы R2 и R1, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только полярность зарядки.

Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод сммистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.

Общеизвестно, например, что управление тиристором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса. Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора.

В описываемом зарядном устройстве после включения симистора VS1 его основной ток протекает не только через первичную обмотку трансформатора Т1, но и через один из резисторов – R3 или R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочередно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора диодами VD4 и VD3 соответственно.

Основным узлом устройства является трансформатор Т1. Его можно изготовить на базе лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, изолировав его обмотку (она будет первичной) тремя слоями лакотка-ни и намотав вторичную обмотку, состоящую из 80 витков изолированного медного провода сечением не менее 3 мм2, с отводом от середины. Трансформатор и выпрямитель можно заимствовать также из подходящего по мощности источника питания. При самостоятельном изготовлении трансформатора можно воспользоваться следующей методикой расчета; в этом случае задаются напряжением на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А.

Конденсаторы С1 и С2 – МБМ или другие на напряжение не менее 400 и 160 В соответственно. Резисторы R1 и R2 -СП 1-1 и СПЗ-45 соответственно. Диоды VD1-VD4 -Д226, Д226Б или КД105Б. Неоновая лампа HL1 – ИН-3, ИН-ЗА; очень желательно применять лампу с одинаковыми по конструкции и размерам электродами – это обеспечит симметричность импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.

Диоды КД202А можно заменить на любые из этой серии, а также на Д242, Д242А или другие со средним прямим тоном не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с полезной площадью поверхности рассеяния не менее 120 см2. Симистор также следует укрепить на тсплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади поверхности. Резистор R6 – ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом.

.
Предлагаемая универсальная конструкция предназначена для зарядки кислотных 12-ти и 6-ти вольтовых аккумуляторов и в состоянии обеспечить зарядный ток до 5-6 А. Регулировка тока – плавная. В отличие от распространенных схем, в этой конструкции управляющий элемент (тиристор VS1) включен в цепь первичной обмотки, что значительно уменьшило рассеиваемую на нем мощность и позволило обойтись без установки тиристора на радиатор. Схема контроля, собранная на стрелочном приборе PA1, тоже достаточно экономична, поскольку не имеет мощного шунта, включаемого обычно во вторичную цепь. Взглянем на принципиальную схему зарядного устройства.

Поскольку в качестве управляющего элемента служит тиристор, который не может работать с переменным током, его пришлось включить в диагональ моста, собранного на диодах VD1 – VD4. Регулировка тока через первичную обмотку (а значит, и зарядного тока) производится изменением угла открывания тиристора — за этим следит узел управления, собранный на однопереходном транзисторе VT1.

При изменении сопротивления переменного резистора R6, изменяется и время зарядки конденсатора С1. Чем дольше заряжается конденсатор, тем позже откроется транзистор, а значит и тиристор, после начала периода сетевого напряжения. Таким образом, ток через первичную обмотку трансформатора Т1 можно плавно регулировать от 0 до практически 100%. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора при этом будет изменяться от 0 до 18 — 20 В, что и вызовет изменение зарядного тока аккумулятора.

Контролируют величину зарядного тока косвенно, измеряя ток через первичную обмотку при помощи стрелочного прибора PA1, включенного через балластный резистор R2 и зашунтированного двухваттным резистором R1. Лампа HL1 является индикаторной.

В конструкции кроме указанных на схеме могут быть использованы диоды Д231 – Д234, Д245, Д247 с любым буквенным индексом, КД202 с буквами К, М, Р. Устанавливать на радиаторы их не нужно. В качестве VS1 будут работать тиристоры КУ201К,Л, КУ202К,Л,М,Н. Радиатор тиристору тоже не нужен. Во вторичной цепи (на месте VD5 – VD8) кроме указанных на схеме будут работать Д231 – Д233 без буквенного индекса или с буквой А. Их придется установить на радиаторы площадью поверхности не менее 30 см. кв. каждый, (если диоды германиевые – Д305), или 100 см. кв., если кремниевые.

Конденсатор С1 должен быть с минимальным температурным коэффициентом емкости, к примеру, типа К73-17, К73-24. В противном случае при прогреве устройства зарядный ток будет «уходить». В качестве Т1 подойдет любой сетевой трансформатор мощностью не менее 150 Вт, способный отдать со вторичной обмотки напряжение 18-20 В при токе до 6-7 А. Очень удобно для этих целей использовать типовые трансформаторы ТН или ТАН, характеристики которых можно посмотреть в нашем справочнике по трансформаторам . В качестве измерительного прибора PA1 можно использовать любой микроамперметр с током полного отклонения 100 мкА.

Регулировка устройства сводится к подбору номинала резистора R2 для калибровки прибора PA1 с одновременным контролем зарядного тока. Единственный, пожалуй, недостаток такого зарядного устройства – наличие сетевого напряжения на схеме управления, поэтому в целях безопасности на резистор R6 нужно надеть ручку из изоляционного материала.

А.Н. Евсеев «Электронные устройства для дома», 1994 г.

Внимание! Конструкция имеет бестрансформаторное питание, поэтому во время работы на всех ее элементах присутствует опасное для жизни напряжение. Перед любой перепайкой или изменением схемы обязательно отключайте конструкцию от сети!

Печать

Также интересно:

Сретение владимирской иконы пресвятой богородицы

Предсказания иисуса христа о кончине мира и о втором его пришествии

Второе пришествие Христа - что говорит Библия и пророки

Рекомендуем почитать:

2024-05-07 06:46:18

Сколько варить говяжью печень до готовности, чтобы она сохранила мягкость

2024-05-07 06:46:18

Когда и зачем читаются молебны в церкви

2024-05-07 06:46:18

Что такое скорость света и как её измеряют

В продолжение темы:

Советы

Хранение сыра: где, как и при какой температуре

Сыр – это продукт, который стал привычной частью нашей жизни: мы едим его в бутербродах, добавляем в салат и суп, используем его для приготовления пиццы. Столько пищевых...

Новые статьи