Информационно-познавательный сайт     Радиоэлектроника 

Зарядные устройства

Автоматическое зарядное устройство


 

Меню разделов:
Аквариумистика
Биология
Вирусология
Материаловедение
Менеджмент
Радиоэлектроника
Фармация
Физика

 

 

 

Описываемое ниже автоматическое зарядное устройство (рис. 2.114) предназначено для зарядки двенадцативольтовых аккумуляторных батарей током до 10 А.

Устройство для зарядки аккумуляторов имеет защиту от случайного короткого замыкания выходных зажимов и неправильной полярности подключения заряжаемой батареи. Зарядный ток можно регулировать как вручную, так и автоматически.

 

Рис. 2.114. Принципиальная схема автоматического зарядного устройства.

 

Работа автоматического зарядного устройства

Мощные тиристоры VS1 и VS2, входящие в состав регулирующего элемента устройства, включены по схеме двухполупериодного выпрямителя. Работа регулятора основана на фазовом методе управления тиристорами. Главным узлом блока управления является импульсный генератор, собранный на однопереходном транзисторе VT1 и синхронизируемый от сети. Обмотка III трансформатора X1 и выпрямитель VD3 образуют два источника напряжения, объединенных общей точкой. Один источник питает блок управления, а другой нагружен лампой накаливания HL1, включенной через последовательную цепь диодов VD1, VD2. Током, протекающим через лампу, эти диоды открыты, к базе транзистора VT2 приложено закрывающее напряжение около 0,6 В, снимаемое с диода VD2. Поэтому транзистор VT2 не оказывает влияния на процесс зарядки накопительного конденсатора С2. Заряжается конденсатор С2 через резисторы R1, R2.

Когда мгновенное значение напряжения сети равно нулю, ток через лампу HL1 не протекает и к базе транзистора VT2 приложено положительное напряжение через резистор R7. При этом транзистор VT2 открывается, разряжая конденсатор С2.

Нередко встречаются транзисторы, у которых напряжение на открытом эмиттерном переходе превышает 0,8 В. поэтому для уменьшения шунтирования эмиттерного перехода транзистора VT2 в цепь лампы HL1 включен диод VD1. Суммарное падение напряжения на цепи HL1, VD1 и диодах моста превышает 1,1 В, и транзистор VT2 всегда надежно открывается только один раз за полупериод сетевого напряжения.

При достаточно большом сопротивлении цепи R1, R2 однопереходный транзистор остается закрытым и на выходных зажимах напряжение отсутствует. Таким образом, транзистор VT2 обеспечивает синхронизацию импульсного генератора с частотой сети и постоянство напряжения на конденсаторе С2 в начале каждого цикла, что исключает броски тока нагрузки при регулировании.

С уменьшением сопротивления резистора R1 (при перемещении его движка вниз по схеме) ток зарядки конденсатора С2 увеличивается и напряжение на нем достигает уровня открывания однопереходного транзистора VT1 раньше, чем откроется транзистор VT2. При этом конденсатор С2 разряжается через транзистор VT1 и первичную обмотку трансформатора Т2. С обмоток II и III этого трансформатора импульсы поступают одновременно на оба тиристора VS1 и VS2, однако открывается только тот из них, к которому приложено открывающее анодное напряжение. После того как закроется транзистор VT1, конденсатор С2 полностью разряжается в конце полу-периода через транзистор VT2.

Резисторы R4 и R6, включенные в цепь управляющего электрода тиристоров, служат для ограничения тока управления тиристорами. Резистор R5, шунтирующий первичную обмотку трансформатора Т2, уменьшает паразитные всплески напряжения на ней.

В нормальном режиме работы к выходным зажимам зарядного устройства подключена аккумуляторная батарея, и напряжение на них равно 6÷13 В. Диоды VD5 и VD6 узла защиты от коротких замыканий будут закрыты. Транзистор VT4 открыт током, протекающим по цепи R9, VD4, а транзистор VT3 закрыт и не влияет на работу импульсного генератора. 

В случае короткого замыкания напряжение на выходных зажимах становится равным нулю, открываются диод VD5 и транзистор VT6 и напряжение в точке соединения резистора R9 и стабилитрона VD4 уменьшается до 1,5÷2 В. Стабилитрон VD4 и вслед за ним транзистор VT4 закрываются, а VT3 открывается, разряжая конденсатор С2. При этом прекращается генерирование управляющих импульсов. После устранения короткого замыкания работоспособность генератора импульсов автоматически восстанавливается.

Для предотвращения перезарядки аккумуляторной батареи в зарядное устройство введен узел автоматического управления зарядным током. При замыкании контактов выключателя SA2 конденсатор С4 заряжается до напряжения, равного ЭДС аккумуляторной батареи плюс падение напряжения на цепи VD9, R16, VT7. Как только в процессе зарядки аккумулятора напряжение на конденсаторе С4 достигнет уровня примерно 14,7 В, откроется стабилитрон VD7 и вслед за ним транзистор VT5. Коллекторный ток этого транзистора уменьшит зарядный ток конденсатора С2, а это приведет к задержке срабатывания генератора импульсов и уменьшению выходного тока. При дальнейшей зарядке батареи ток через стабилитрон VD7 быстро увеличивается, что приводит к полному выключению генератора импульсов и уменьшению тока зарядки батареи до нуля. Этот момент соответствует достижению ЭДС батареи значения около 14,1 В. Если контакты выключателя SA2 разомкнуты, ток зарядки практически не зависит от степени заряженности батареи. В режиме ручной регулировки зарядного тока можно заряжать шестивольтовую аккумуляторную батарею.

При правильном включении батареи транзисторы VT6 и VT7 работают как резисторы, имеющие относительно небольшое сопротивление (по 70 ÷ 100 Ом).

Падение напряжения на каждом из них мало и равно примерно 0,3 В. При включении батареи в обратной полярности напряжение между стоком и истоком транзисторов увеличивается до 12 В. Транзисторы переходят в режим стабилизации тока (он ограничивается на уровне 20÷30 мА независимо от напряжения аккумуляторной батареи). Ток, протекающий через транзисторы VT6 и VT7, замыкается на общий провод через диоды VD6 и VD10, предотвращающие выход из строя транзисторов VT4 и VT5. При этом транзистор VT4 закрыт, а VT3 открыт и блокирует генератор управляющих импульсов.

Узел защиты можно упростить, заменив транзистор VT6 и резистор R11 одним резистором сопротивлением 510 Ом. Параметры узла при этом несколько ухудшаются. Подобная замена транзистора VT7 недопустима, поскольку она снижает крутизну порога закрывания транзистора VT1 генератора импульсов. Это приводит, в частности, к увеличению времени зарядки батареи, так как зарядный ток начинает уменьшаться задолго до момента достижения оптимальной степени её заряженности.

Конденсатор С4 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения на делителе R14, R15 в моменты открывания тиристоров, так как в это время напряжение на выходных зажимах значительно выше ЭДС аккумуляторной батареи. Диод VD15 в эти моменты закрывается, отключая конденсатор С4 от выходной цепи. Стабилитрон VD8 защищает конденсатор С4 от пробоя при отключении нагрузки устройства.

 

Настройка автоматического зарядного устройства

При налаживании сначала временно вместо резистора R2 включают переменный резистор сопротивлением 10 ÷ 15 кОм, установив его сопротивление на максимум, отключают один из выводов диода VD3, тумблер SA2 ставят в положение "РУЧ", переменный резистор R1, - в среднее положение и включают устройство в сеть; при этом должна загореться сигнальная лампа HL1. Напряжение питания устройства управления должно быть в пределах 23    25 В, а на базе транзистора VT2 - отрицательное напряжение 0,6 В. Положительные импульсы на базе транзистора VT2 по форме должны быть близки к прямоугольным с амплитудой 1,2 В. Крутизна пилообразного напряжения на коллекторе этого транзистора должна регулироваться переменным резистором R1. При замыкании точки соединения резистора R9 и стабилитрона VD4 на общий провод пилообразное напряжение должно исчезнуть. То же самое должно происходить через одну-две секунды после переключения тумблера SA2 в положение "АВТ". Это свидетельствует о нормальной работе системы защиты и автоматического регулирования тока зарядки.

Переключают тумблер SA2 снова в исходное положение, и к выходным зажимам присоединяют лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью 50 Вт. Плавно уменьшая сопротивление резистора R1, наблюдают изменение накала лампы. Если наблюдается мигание лампы, то это означает, что один из тиристоров не включается либо из-за его неисправности, либо из-за неправильной полярности запускающего импульса. Обнаружить неисправный тиристор можно, размыкая поочередно цепи их управления.

Далее восстанавливают цепь диода VD5, и к выходным зажимам подключают батарею аккумуляторов. Ручку резистора R1 ставят в положение максимального тока, а добавочным переменным резистором устанавливают ток 10 А. Измерив сопротивление добавочного резистора в этом положении, впаивают на плату постоянный резистор R2 такого же сопротивления.

В заключение устанавливают порог выключения устройства по окончании зарядки батареи. Для этого тумблер SA2 переводят в положение "АВТ" и, вращая движок подстроенного резистора R14, устанавливают зарядный ток, близкий к нулю при напряжении на выходных зажимах 14,1 ÷ 14,2 В. Это можно сделать и с разряженной батареей, если на истоки транзисторов VT6 и VT7 подать напряжение 14,1 ÷ 14,2 В от внешнего стабилизированного источника напряжения, отключив их предварительно от плюсового зажима устройства.

Восстановив цепь истоков транзисторов VT6 и VT7, проверяют действие системы защиты устройства в сборе. Ручку резистора R1 ставят в положение максимального тока, и к выходным зажимам подключают указанную выше лампу накаливания на 12 В - она не должна загораться. Затем подключают аккумуляторную батарею в обратной полярности через лампу накаливания на напряжение 26 В и ток 0,15 А или резистор сопротивлением 100 Ом, при этом ток нагрузки не должен превышать 60 ÷ 70 мА.

 

Детали

Сетевой трансформатор Т1 переделан из унифицированного ТС-200. с которого сняты все обмотки, кроме сетевой, и на их место намотаны обмотка II, содержащая 2x50 витков провода ПЭВ-2 1,8, III - 2x58 витков провода ПЭВ-2 0,33.

Сетевые обмотки трансформатора включены на 254 В при напряжении сети 220 В. Это уменьшает ток холостого хода трансформатора и его температуру при длительной работе.

Трансформатор Т2 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х12x6 из феррита 2000НН (или 1000НН) и содержит три одинаковые обмотки по 75 витков провода ПЭЛШО 0,1. Обмотки намотаны внавал, каждая на небольшом участке кольца, а участки размещены на кольце под углом около 120° относительно соседних. Можно применить импульсный трансформатор заводского изготовления МИТ-4 или другой с близкими параметрами.

Конденсатор С2 - К73П-3; возможно применение конденсаторов МБМ, К42П-5, K75-10, К73-9 с малым значением ТКЕ. Конденсаторы группы ТКЕ Н30 и хуже использовать нельзя.

Вместо диодов Д226Д (VD1, VD2) могут быть применены любые другие кремниевые с максимальным током более 200 мА; остальные диоды должны быть рассчитаны на максимальный ток не менее 50 мА. Сборку КЦ405Е можно заменить на КЦ402 или КЦ407 с любым буквенным индексом или в крайнем случае на четыре диода из серий Д226, Д237.

Вместо КТ312А могут быть использованы транзисторы серий КТ315, КТ301, КТ603, МП101 ÷ МП103, транзисторная сборка КТС613 и т. д. Статический коэффициент передачи тока транзистора VT5 не должен быть менее 100.

Однопереходный транзистор КТ117А можно заменить на КТ 117В (применение КТ117Б и КТ117Г дает несколько худшие результаты).

Полевые транзисторы КП302Б можно заменить на КП302А или КП302В, подобрав их по току стока в пределах 15 ÷ 25 мА при напряжении между стоком и истоком 10 ÷ 15 В и нулевом смешении на затворе.

Сигнальная лампа HL1 на напряжение 26 ÷ 28 В, мощностью 2 Вт.

 

Предыдущая страница Следующая страница

 

 


© Сайт защищён авторскими правами.

E-mail: portal.inform@gmail.com

 

Рейтинг@Mail.ru