Информационно-познавательный сайт     Радиоэлектроника 

Зарядные устройства

Автоматическое зарядное устройство


 

Меню разделов:
Биология
Радиоэлектроника
Фармация

 

 

 

Описываемое зарядное устройство (рисунок 2.6) представляет собой автоматический тиристорный выпрямитель. Он допускает возможность ручной регулировки тока в цепи нагрузки от нуля до 10 А при максимальном выходном напряжении около 18 В.
 

Рисунок 2.6. Принципиальная схема автоматического зарядного устройства.

 

В автоматическом режиме процесс заряда батареи аккумуляторов близок к оптимальному, иллюстрируемому на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1. График зависимости степени зарядки от тока заряда.

 

Зарядное устройство питается от сети через трансформатор Т1. Цепь заряда батареи аккумуляторов подключена к обмотке II через тиристоры VS1 и VS2.

Устройство, управляющее работой тиристоров, работает следующим образом.

С выпрямителя VD1÷VD4 на базу транзистора VT2 поступают выпрямленные синусоидальные импульсы положительной полярности с частотой следования 100 Гц, закрывающие его почти на всё время действия импульса. За это время конденсатор С4 медленно заряжается через резистор R4. Когда амплитуда импульса уменьшается почти до нуля, транзистор VT2 открывается и происходит быстрый разряд этого конденсатора через транзистор. Таким образом, на коллекторе транзистора VT2 формируются пилообразные импульсы с частотой следования 100 Гц. Их параметры зависят от номиналов элементов цепочки R4, С4.

Вид пилообразного напряжения при различных напряжениях управляющего сигнала показан на рисунке 2.5 (Uk.T2; а — при малом напряжении управляющего сигнала, б — при большом).

 

Рисунок 2.5. Эпюры, иллюстрирующие работу управляющего устройства.

 

При достижении пилообразным напряжением некоторого уровня срабатывает триггер Шмитта, собранный на транзисторах VT3 и VT4, и на резисторе R9 формируется отрицательный прямоугольный импульс. Длительность этого импульса можно изменять от нуля до 0,01 секунды (рисунок 2.5, Uk.T4). При ручном управлении (переключатель SA1 в положении 3) длительность импульса зависит от величины постоянного напряжения, снимаемого с движка переменного резистора R15 (им регулируют ток заряда аккумуляторной батареи). При автоматическом режиме (SA1 в положении 1) управляющее напряжение поступает с коллектора транзистора VT6. Сложение управляющего напряжения с пилообразным происходит во входной цепи триггера Шмитта. Диоды VD15, VD17 и конденсаторы С3, С5 образуют ячейки защиты цепи управления от помех. Этой же цели служит цепочка VD19, С6 и конденсатор С7.

Отрицательный импульс с коллектора транзистора VT4 через стабилитрон VD16, резистор R11 и обмотку I импульсного трансформатора Т2 поступает на базу транзистора VT5 ждущего блокинг-генератора. Он начинает генерировать и положительные импульсы с обмоток III и IV трансформатора Т2 поступают на управляющие электроды тиристоров VS1 и VS2. Диоды VD9 ÷ VD12 защищают управляющие переходы тиристоров от отрицательных выбросов напряжения. Частота колебаний блокинг-генератора составляет примерно 3 кГц, поэтому сигналы, поступающие на тиристоры, представляют собой пакеты импульсов (рисунок 2.5, Uk. Т5). Длительность пакета равна длительности отрицательного импульса на коллекторе транзистора VT4.

Управляющее устройство обеспечивает плавное изменение угла открывания тиристоров (SA1 в положении 1). В автоматическом режиме устройство работает следующим образом. По мере заряда аккумуляторной батареи её напряжение увеличивается. Резисторы R17, R19 и стабилитроны VD18 и VD20 образуют мостовой элемент сравнения, который следит за отклонением напряжения на выходных зажимах от заданной величины. Сигнал рассогласования усиливается транзистором VT6, с коллектора которого управляющее напряжение поступает на формирователь пилообразного напряжения (VT2).

Транзисторы VT2 ÷ VT4 питаются от стабилизатора, выполненного на транзисторе VT1 и стабилитроне VD13.

Настройку устройства начинают с того, что временно отключают коллектор транзистора VT5 от трансформатора Т2 и, установив движок переменного резистора R15 в верхнее (по схеме) положение, а переключатель SA1 - в положение 3, включают зарядное устройство в сеть и измеряют напряжения на обмотках II, III и IV. Они должны составлять примерно 28, 15 и 10 В соответственно. Напряжение на обкладках конденсатора С2 (около 12 В) должно оставаться неизменным при изменении сетевого напряжения в пределах ±25%.

Далее налаживают устройство управления тиристорами. Лучше всего для этой цели пользоваться электронным осциллографом, вход «Y» которого подключают вначале к базе, а затем к коллектору транзистора VT2. При нормальной работе устройства на экране можно будет наблюдать кривые, по форме близкие к показанным на рисунке 2.5 (острия «пилы» могут быть несколько искажены, особенно в случае б). Форму пилообразных импульсов можно скорректировать подбором резисторов R3 и R4. Напряжение срабатывания триггера Шмитта может быть изменено подбором резисторов R5 и R7.

Присоединив коллектор транзистора VТ5 к трансформатору Т2, проверяют форму напряжения в этой точке. Если блокинг-генератор самовозбуждается независимо от величины управляющего напряжения (SA1 в положении 3), то ширина пакета импульсов на экране осциллографа будет наибольшей и останется таковой при всех положениях движка резистора R15. В этом случае, установив движок этого резистора в нижнее (по схеме) положение, подбирают резисторы R12 и RI3 так, чтобы при вращении движка длительность пакета импульсов изменялась бы соответственно изменению длительности отрицательного импульса на коллекторе транзистора VT4. Если этого добиться не удается, заменяют стабилитрон VD16 другим, имеющим более высокое напряжение стабилизации или подбирают резистор R10.

В заключение следует проверить равенство амплитуд управляющих импульсов, подводимых к обоим тиристорам VS1 и VS2. Разница не должна превышать 10%. При нормальной работе устройства управления амплитуда импульсов равна 4÷5 В. Режимы транзисторов приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1. Напряжение на выводах транзисторов. В, при:

Uynp.

-0,5В

-5В

Uк.VT2

-1,5

-5

.VT3

-7,5

-5,7

Uэ.VT3

-3

-4,5

Uб.VT4

-3,2

-2

.VT4

-3,3

-11,7

Uб.VT5

0

-0,5

 

Напряжения, указанные в таблице и на схеме, измерены вольтметром относительно общего плюсового провода.
 

Порядок зарядки аккумуляторной батареи автоматическим зарядным устройством

К выходным зажимам зарядного устройства подключают разряженную аккумуляторную батарею и заряжают ее нормальным током. На протяжении заряда напряжение батареи увеличивается, достигая в конце его 2,5 В на каждый элемент. По окончании заряда батарею не отключают, а устройство переводят в режим автоматического регулирования. Поворачивая движок резистора R19, устанавливают минимальный ток заряда батареи, который должен быть не менее тока её саморазряда, т. е. в пределах 0,05÷0,15 А. При этом батарее аккумуляторов не грозит перезаряд, даже если она длительное время будет оставаться подключенной к зарядному устройству.

Следует указать на то, что при подключении к зарядному устройству очень сильно разряженных батарей начальный ток в автоматическом режиме может превысить предельно допустимый для зарядного устройства. Во избежание перегрева и выхода из строя трансформатора питания и тиристоров такие батареи вначале заряжают в режиме ручного регулирования и лишь при восстановлении 50÷60% их емкости устройство переводят в автоматический режим.

При указанных на схеме номиналах основных деталей, устройство обеспечивает в режиме автоматического регулирования выходное напряжение в пределах от 10,5 до 16,5 В. Это позволяет производить заряд любых автомобильных аккумуляторов с номинальным напряжением 12 В.

Если потребуется большее выходное напряжение, стабилитрон VD18 следует заменить другим, с более высоким напряжением стабилизации (например, Д814Б, Д814Г). Уменьшить нижний предел выходного напряжения можно подбором резистора R17 с меньшим сопротивлением.

При изготовлении зарядного устройства необходимо иметь в виду, что включение тиристоров VS1 и VS2 по приведённой схеме снижает его надежность. Т. к. при открывании одного из тиристоров (первым импульсом пакета управляющих импульсов) второй тиристор оказывается под обратным напряжением обмотки II трансформатора Т1 и на его управляющий электрод поступают второй, третий и т. д. открывающие импульсы пакета. Такой режим тиристора не допустим по ТУ.

Для устранения указанного недостатка можно между тиристорами и крайними выводами обмотки II включить по одному германиевому диоду Д305. Еще лучше включить тиристор в диагональ диодного моста (рисунок 2.7). При этом требуется лишь один тиристор (любой из серии КУ202) и упрощается кoнcтpyкция импульсного трансформатора Т2.

 

 

Рисунок 2.7. Фрагмент доработанной схемы автоматического зарядного устройства.

 

Силовой трансформатор Т1 выполнен на сердечнике Ш40х70 от трансформатора телевизора КВН-49.

Сетевая обмотка I содержит 321 виток провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм (для сети 127 В -190 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,0 мм).

Обмотка II содержит 25 + 25 витков провода ПБД 1,6.

Обмотка III - 20 витков провода ПЭВ-2 0,31.

Обмотка IV - 10 витков провода ПЭВ-2 0,5.

Трансформатор Т2 выполнен на тороидальном ленточном сердечнике ОЛ16/26-10 из стали Э350 или Э360 (лента толщиной 0,08 мм).

Обмотки I и II содержат по 35 витков провода ПЭЛШО 0,31. Их наматывают одновременно, в два провода.

Обмотки управления III и IV содержат по 20 витков такого же провода. Все обмотки трансформатора Т2 должны быть хорошо изолированы.

Для изготовления трансформатора Т2 можно применить ферритовое кольцо с внешним 18÷25 мм и магнитной проницаемостью 1500÷1600. Намоточные данные при этом остаются прежними.

Переменные резисторы R15 и R19 - проволочные, типа ППЗ-II.

Переключатель SA1 - двухплатный малогабаритный ЗП4Н.

Лампы HL1 и HL2 - на напряжение 6,3 В и ток 0,28 А.

Амперметр РА1 - типа М4200, на 10 А.

Тиристоры VS1, VS2 установлены на медной пластине размерами 150х100x8 мм.

 

 

Предыдущая страница Следующая страница

 

 


© Сайт защищён авторскими правами.

 

Рейтинг@Mail.ru