Информационно-познавательный сайт     Радиоэлектроника 

Зарядные устройства

Зарядные устройства с лампами накаливания


 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация

 

 

 

Ниже приведены схемы зарядных устройств с ограничением зарядного тока на лампах накаливания, защищенных от перенапряжений в электросети, короткого замыкания выхода и переполюсовки аккумуляторной батареи. Зарядные устройства имеют схемы стабилизации напряжения на аккумуляторной батареи.

Схемы выполнены таким образом, чтобы при ошибках в монтаже либо применении неисправных деталей размеры аварии были минимальными.

 

Принципиальная схема зарядного устройства

Рисунок 2.51. Принципиальная схема зарядного устройства.

 

Лампа накаливания HL1 в разрыве сетевого провода ограничивает отбор тока из электросети при перенапряжениях и в то же время помогает подобрать величину максимального тока заряда (в низковольтной цепи установлена мощная лампа HL3, поэтому выставить ток заряда в 2 А затруднительно). Минимальная мощность HL1 соответствует малому току заряда, максимальная — большому току.

Силовой трансформатор Т1 должен по мощности ненамного уступать лампе HL1, тогда при завышенном сетевом напряжении "железо" трансформатора будет входить в насыщение, и возрастать отбор тока из электросети. Нагретая большим током спираль лампы HL1 будет иметь большее сопротивление, в результате отбор тока из сети ограничится. Обмотка I силового трансформатора не будет резко нагреваться, как в обычных схемах (при 240 В), причем лишняя мощность, взятая из сети, будет большей частью отдаваться спиралью HL1 на излучение. В результате такого взаимодействия "железа" и меди трансформатора (с увеличением сопротивления вольфрамовой спирали HL1 в процессе перенапряжения в электросети) выходное напряжение трансформатора Т1 будет возрастать мало, поэтому режим заряда будет нарушаться в меньшей мере, чем в обычных схемах (да и лампы накаливания в низковольтной части схемы обладают свойством стабилизировать ток).

С обмотки II силового трансформатора Т1 (рисунок 2.51) переменное напряжение подводится к диодному мосту VD1 ÷ VD4, а выпрямленное напряжение — к схеме регулирования через лампу накаливания HL2 (в момент подсоединения к батарее и в процессе подзаряда), а также дополнительно — к HL3 в режиме заряда батареи. В момент подключения зарядного устройства к батарее (вилка ХР1 не включена в сеть) ток может проходить только через маломощную лампу с большим сопротивлением нити, поэтому всякие броски тока имеют небольшую величину. После подсоединения батареи, когда владельцу ясно, что подсоединение выполнено правильно (по прибору PV1 видно состояние батареи), можно замкнуть SA1 и разрешить прохождение большего тока.

Опорное напряжение для ключевой схемы формируется на стабилитронах VD5, VD6 (подобрать по срабатыванию схемы на напряжение 13,6 ÷ 14 В летом при замкнутом SA2). Цепь формирования опорного напряжения сложная, поскольку в нее включены элементы сезонной регулировки, а также переключатель SA3, при разрыве контактов которого схема стабилизации отключается. Режим отключения цепей стабилизации нужен при необходимости дозаряда аккумуляторной батареи до нормы.

Сезонная регулировка схемы выполняется замыканием кремниевого диода VD7 выключателем SA2 летом. В зимнее время этот выключатель размыкается и величина опорного напряжения вырастает примерно на 0,5 В. Цепочки стабилитронов и сезонной регулировки соединяют со схемой управления посредством двух встречно включенных диодов VD8, VD9. Эти диоды мало нарушают точность поддержания выходного напряжения при правильном подключении батареи и препятствуют выходу схемы из строя при переполюсовке. В самом деле, при подводе "+" батареи на нижнюю клемму ЗУ стабилитроны VD5, VD6 держат на себе всего по 1 В напряжения, и если бы не наличие VD8, 10 В напряжения батареи были бы подведены к управляющим электродам тиристоров. В то же время диод VD9 нужен, чтобы не пробить управляющий электрод VS1 напряжением стабилитронов, которое ниже выходного напряжения после включения тиристоров.

 

Работа схемы зарядного устройства с лампами накаливания

При правильно подсоединенной батарее и включении зарядно устройства в электросеть амплитуда выпрямленного напряжения вторичной обмотки Т1 превышает напряжение цепочки стабилитронов, поэтому в точке соединения VD8, VD9 и К1 формируется опорное напряжение. Если напряжение аккумуляторной батареи ниже нормы, опорное напряжение стабилитронов больше. К управляющему электроду VS1 подводится положительный потенциал. Тиристор включается от сигнала напряжением 1 В при токе меньше 1 мА (в то же время данный тип тиристора выдерживает ток в анодной цепи в 100 мА). Включенный тиристор VS1 дает импульс управления, ограниченный сопротивлением спирали HL4, на управляющий электрод VS2. Происходит подключение выпрямленного напряжения зарядного устройства с аккумулятором через ограничительные лампы HL2 и HL3 (SA1 должен быть замкнут).

В момент прохождения импульса тока выходное напряжение может превысить норму, определяемую цепочкой опорных диодов, все же тиристор VS2 будет открытым до момента прекращения тока (пока выпрямленное напряжение не станет меньше напряжения батареи). Дальше выпрямленное напряжение снизится до 0, и начнется его повышение (следующая полуволна переменного напряжения будет возрастать). После достижения выпрямленным напряжением порога стабилизации цепочки VD5, VD6, VD8 дальнейшее возрастание напряжения будет происходить при сравнении опорного напряжения с напряжением в аккумуляторной батареи, и при необходимости ключевая схема на тиристорах снова включит импульс на аккумуляторной батареи. Таким образом в каждом полупериоде выпрямленного напряжения схема управления зарядного устройства сравнивает опорное и выходное напряжения и, если выходное напряжение ниже опорного, включается тиристорный ключ для увеличения заряда, запасенного батареей.

При подключении незаряженной батареи к устройству сначала импульсы заряда проходят в каждом полупериоде сетевого напряжения, позже при некотором увеличении напряжения батареи эти импульсы будут идти с пропусками, а ещё позже — со всё большими промежутками. Оставленное без присмотра зарядное устройство будет время от времени, по мере разряда батареи, давать одиночные импульсы зарядного тока, поддерживая таким образом напряжение на батарее в норме. Все же, как подсказывает жизнь, лучше оставлять устройство с подключенной батареей в режиме "ПОДЗАРЯД", когда импульсы тока достигают не слишком большого значения. Этого правила нужно придерживаться, потому что все-таки возможен выход каких-либо элементов схемы из строя или закорачивания одной из банок батареи (это приведет к необходимости увеличения зарядного тока). Во избежание огромного перезаряда батареи лучше оставлять зарядное устройство и батарею только в режиме подзаряда.

Резистор R1 нужен для запитывания цепочки стабилитронов с диодами сравнительно небольшим током. Резисторы R3, R4 шунтируют управляющие электроды тиристоров от включения импульсными помехами. Лампа HL4 ограничивает ток через VS1 в случае, когда мощный тиристор VS2 не включился, не имеет контакта или вышел из строя. Диод VD10 замыкает обратное напряжение на тиристорах при подключенной батарее и выключенной сети.

Резисторы R2, R5 вместе с микроамперметром на 100 мкА образуют вольтметр со шкалой 0 ÷ 20 В для измерения выходного напряжения.

Конденсатор С1 сглаживает пульсации выходного напряжения, которые в схеме на тиристорах при питании различных потребителей могут быть значительными.

Диод VD11 запитывает лампу HL5 — сигнализатор переполюсовки батареи, этот же диод препятствует зашкаливанию вольтметра влево в случае переполюсовки батареи.

Как уже упоминалось выше, устройство, кроме батареи, может питать и другие потребители тока. При наличии на выходе конденсатора большой емкости выходное напряжение может быть даже стабилизировано (без мощного сглаживающего конденсатора на выходе зарядного устройства будет набор импульсов большой амплитуды).

Следует признать, что схема зарядного устройства с выпрямительным мостиком и тиристорным выходом при неправильном подключении батареи и включении тиристора VS2 может не выключиться (не будет снижения тока до нуля). Такая схема все-таки требует внимательного отношения владельца, в случае переполюсовки нужно не спеша осуществить правильное подключение (в обычных схемах зарядных устройств это вы не успеете сделать даже быстро и устройство будет повреждено).

 

Проверка смонтированного зарядного устройства с лампами накаливания

Включить зарядное устройство в сеть и закоротить выходные клеммы. Переключая SA1 в положения "ЗАРЯД/ПОДЗАРЯД", следует убедиться, что соответствующие лампы светятся, значит, тиристор VS2 при подзарядном токе не выключается. Если при малом токе VS2 не будет удерживаться во включенном состоянии — следует его заменить. В режиме большого тока проконтролировать температуру выпрямительных диодов и тиристора. Важно, чтобы тиристор был менее нагрет, при таком соотношении мощностей нагрева и размеров радиаторов работа устройства будет долговечной. Разумеется, при подключенной батарее сила тока будет меньше, чем при коротком замыкании выхода, поэтому и нагрев элементов схемы уменьшится.
 

Рисунок 2.52. Схема подключения ЗУ для предварительной наладки

 

Наладку зарядного устройства удобно проводить, подключив электролитический конденсатор большой ёмкости к выходу устройства (рисунок 2.52). В этом случае выходное напряжение будет изменяться — резкий заряд тиристорным импульсом, плавный разряд до порогового напряжения и снова резкий заряд.

 

Схема подключения ЗУ для окончательной наладки

Рисунок 2.53. Схема подключения ЗУ для окончательной наладки.

 

Более точную наладку зарядного устройства нужно проводить по схеме рисунку 2.53, либо в комплекте с аккумулятором. Можно настраивать зарядного устройства по аккумулятору, включенному в бортовую сеть автомобиля (если перед этим зарядное устройство уже "грубо" настроено). Имеющийся регулятор напряжения бортовой сети может сигнализировать "своей" лампой о недостатке напряжения, значит, стабилитроны VD5, VD6 нужно выбрать на такое напряжение, при котором сигнальная лампа реле-регулятора будет потушена, и напряжение будет находиться в "летних" или "зимних" рамках соответственно.

При наладке зарядного устройства по схеме рисунка 2.53 нагрузкой регулируемого блока питания является проволочный резистор, на этот же резистор придет импульс тока от зарядного устройства, поэтому выход блока питания "закрыт" от импульса зарядного устройства диодом.

Налаживание по этой схеме несложно:

— при напряжении на резисторе немного большем, чем напряжение порога зарядного устройства, зарядное устройство выключено;

— при напряжении на резисторе немного меньшем, чем напряжение порога зарядного устройства схема автоматического зарядного устройства выдает серию импульсов (это заметно по вспышкам ламп и по возрастанию напряжения на выходе зарядного устройства).

При увеличении напряжения на выходе блока питания выше порога напряжение прыгает вниз к норме и в дальнейшем плавно увеличивается. При снижении напряжения блока питания вначале выше порогового, напряжение по PV1 зарядного устройства плавно снижается, а потом, в момент достижения порога, зарядное устройство начинает мешать снижению напряжения.

Зарядное устройство желательно выполнять в настенном исполнении, тогда его долговечность будет больше. В таком исполнении мощные лампы могут быть вынесены на верхнюю стенку устройства. При выполнении этого условия в предельных режимах работы схемы нагрев полупроводниковых деталей и силового трансформатора будет приемлемым.

Если прикрепить провода к потолку и иметь запас их длины, тогда легко будет запитать АБ в любом положении транспортного средства, даже на улице перед гаражом.

 Как упоминалось выше, тиристорные схемы чувствительны к импульсным воздействиям. Вспомните — в момент подсоединения промышленного зарядного устройства к батарее нередко "проскакивает" искра, даже если регулятор силы тока установлен на ноль.

У зарядного устройства собранного по схеме представленной на рисунке 2.54, при правильном подсоединении батареи в момент действия положительной полуволны напряжения трансформатора цепочка стабилитронов запитана, и часть напряжения с движка R2 (регулировка зарядного тока) может открывать транзистор VT2 (если напряжение батареи будет меньше некоторой величины).

 

Принципиальная схема зарядного устройства

Рисунок 2.54. Принципиальная схема зарядного устройства.

 

Схема содержит в цепи управления транзисторы, кроме этого выпрямитель выполнен по однополупериодной схеме. Эти меры снижают опасность включения тиристора при обратно включенной батарее, а также после включения устройства в сеть обязательно произойдет выключение тиристора, если он включился (с выпрямителем по мостовой схеме это было бы невозможно).

Ограничение силы зарядного тока осуществляется не только переключателем SA2 "ЗАРЯД/ПОДЗАРЯД", которым можно параллельно маломощной лампе HL3 подключить HL4 и обеспечить возможность прохождения большого тока. На входе ЗУ в сетевой провод постоянно включена лампа накаливания HL1, разрешающая брать из сети небольшой ток, замыканием выключателя SA1 можно подключить и HL2, что повысит силу тока, который потребляется устройством из сети. Таким образом силу зарядного тока можно устанавливать, точнее, ограничиваясь тремя режимами:

— подзаряд (SA1, SA2 выключены);

— средний ток (включен SA2);

— большой ток (включены SA1, SA2).

Практически необходимые ограничения зарядного тока устанавливаются подбором соответствующих ламп при налаживании устройства. Измеренные при налаживании значения силы тока не будут сильно изменяться при эксплуатации. Может оказаться, что с имеющимся трансформатором (и сетью!) придется установить большие мощности ламп. В этом случае важно, чтобы мощность ламп на входе зарядного устройства ненамного превышала мощность силового трансформатора Т1. Следует также учитывать, что однополупериодная схема выпрямителя при данной мощности трансформатора обеспечивает в нагрузке меньший ток, чем мостовая.

Важно также выполнять следующие условия:

— вначале следует соединять зарядное устройство с батареей (при разомкнутом SA2) и только после выяснения правильности подсоединения — включить вилку ХР1 в сеть;

— оставлять устройство включенным в сеть можно при выключенном SA1, чтобы уменьшить силу потребляемого из сети тока;

— в режиме подзаряда можно оставить устройство включенным на пару недель;

— процесс заряда большим током должен производиться только под наблюдением.

Тиристор VS1 можно заменить на более мощный — на рабочий ток 25 и даже 70 А.

Сигнализация об обратном включении батареи выполнена на светодиоде HL6 с балластным резистором R4 и диодом VD7. Ток этой цепочки насыщает транзистор VT3, поэтому VT2, VT1 закрываются, и управление регулирующим тиристором VS1 не действует.

При монтаже устройства очень важно уменьшить количество соединений навесными проводниками и их длину, между элементами схемы.

Высоковольтные элементы, относящиеся к первичной обмотке трансформатора, не следует располагать вблизи низковольтной части, их закрепляют отдельно, обеспечивая хорошую изоляцию от металлического корпуса зарядного устройства.

 

 

Предыдущая страница Следующая страница

 

 


© Сайт защищён авторскими правами.

E-mail: portal.inform@gmail.com

 

Рейтинг@Mail.ru