Зарядное на однополупериодном выпрямителе. Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
Выпрямитель для заряда аккумулятора
Аккумуляторная батарея нашла широкое применение не только в сельской местности, она стала неотъемлемой частью нашей жизни. Используется практически везде: в различного рода технике (мотоциклы, автомобили, тракторы и т.п.), на станциях (в Арктике, в Антарктике, в отдаленных сельских местностях, в тундре, в степях и т.п.), в малогабаритной аппаратуре (часы, калькуляторы и т.п.), в бытовой аппаратуре (процессоры, антенны и т.п.). Используют АКБ и на космических спутниках, станциях. Все они предназначены для обеспечения «питания» в различных областях их широкого применения. Конечно, конструкции их различны друг от друга по исполнению, по размерам, по цвету и т.д. Из этого широкого круга аккумуляторных батарей мы рассмотрим автомобильные аккумуляторные батареи.Для обеспечения стабильной работы аккумуляторной батареи нам необходим в первую очередь выпрямитель. Он служит для восстановления заряженности аккумуляторной батареи, в виду того, что при долговременной эксплуатации аккумуляторная батарея приходит в негодность.
Сначала рассмотрим устройство аккумуляторной батареи
1. Отрицательная пластина. 2. Сепаратор. 3. Положительная пластина. 4. Предохранительная сетка. 5. Баретка. 6. Штырь. 7. Моноблок. 8. Уплотнительная мастика. 9. Положительный вывод. 10. Пробка наливного отверстия. 11. Межэлементная перемычка. 12. Крышка. 13. Отрицательный вывод.
Аккумуляторная батарея состоит из отрицательных и положительных пластин, предохранительной сетки, отдельных секций, перемычек, отрицательного и положительного контактов. Сейчас рынок заполнен АКБ сомнительного качества. Для сельского жителя, проживающего на Севере, качество и стоимость играют огромную роль. Так АКБ сомнительного качества в холодных условиях прослужит совсем немного.
Что нужно знать при покупке аккумуляторной батареи? При покупке новой аккумуляторной батареи следует особое внимание уделить пластинкам. Они должны быть прямыми, не иметь перекосов, не должны соприкасаться друг с другом. В ином случае это может привести к сульфатации пластин — образование следов окисления на пластинках и образования осадков окисления на дне аккумуляторной батареи, что само по себе приводит к разъеданию пластин, и как правило это приводит к выходу аккумуляторной батареи из эксплуатации. Такие засульфатированные аккумуляторные батареи служат 1-2 года.
Переходим к схеме выпрямителя для зарядки батареи
Существуют 3 вида выпрямителей: выпрямители заряжающие постоянным током, переменным током и асимметричным током.
- Выпрямители постоянного тока отличаются тем, что заряжают аккумуляторную батарею строго постоянным током, «очищенным» от пульсаций переменного напряжения.
- Выпрямители, заряжающие переменным током, имеют на выходе пульсирующее переменное напряжение.
- Асимметричный ток имеет положительную постоянную составляющую, собирается как правило на однополупериодных выпрямителях. Он имеет несколько лучшие результаты по сравнению с двумя типами выпрямителей.
Схема асимметричного выпрямителя состоит собственно из выпрямителя и усилителя тока. Выпрямитель состоит из предохранителя, выключателя, трансформатора, мощного диода, стабилитрона и переменного резистора.
Предохранитель рассчитан на ток 10 А. Трансформатор от старого телевизора ТС-200, может подойти и любой другой мощностью 150 Вт, с выходным напряжением 21 Вольт. Мощный резистор МЛТ-2. Диод – мощный диод Д305, или любой другой, рассчитанный на ток не менее 5 А. Усилитель ЗУ состоит из регулятора тока на 2 транзисторах. Транзистор можно заменить на любой другой транзистор из серии кт825-кт818. При монтаже транзистор устанавливают на радиаторы. Мощные резисторы проволочные. Сборка схемы произведена навесным способом. Навесным называется такой способ сборки, где на уже использованную и очищенную от дорожек плату, устанавливаются детали и монтаж производится проводами.
Работа выпрямителя
При подключении выпрямителя на выходе трансформатора появляется переменное напряжение 21 В (амплитудное значение 29 В). Это напряжение поступает на однополупериодный выпрямитель, выполненный на диоде VD1. С выхода выпрямителя переменное напряжение поступает на стабилизатор управляющего напряжения, выполненного на балластном резисторе R1 и двух последовательно соединенных стабилитронов VD2, VD3. С движка переменного резистора R2, подключенного параллельно стабилитронам, управляющее напряжение подается на регулятор тока – он выполнен на мощных транзисторах VT1 и VT2.
Перемещением движка резистора изменяют ток зарядки аккумуляторной батареи, являющейся своеобразной нагрузкой транзистора VT2. При равных напряжениях стабилизатора и аккумуляторной батареи зарядный ток равен нулю. За время одного периода переменного напряжения формируется один импульс зарядного тока. В промежутке между зарядными формируются разрядные импульсы длительностью вдвое большей зарядных. Разрядный ток зависит от сопротивления резистора R4.
Шкала амперметра рассчитана на ток 10 А. Среднее значение номинального напряжения составляет 14 В. Соотношения амплитуд положительного и отрицательного значения 10:1. Допустим, максимальное положительное значение тока составляет 5 ампер. Тогда отрицательное значение обратного тока составит 0,5 ампер.
Период положительного и отрицательного значения тока должно составлять 1:2. Это значит, что длина положительного значения выпрямленного тока составляет половину периода. А отрицательное значение тока составляет период. Выпрямитель обеспечивает значение напряжения от 13-15 вольт и выпрямленного тока около 5 ампер.
serp1.ru
Очень простое зарядное устройство для АКБ
Каждый автолюбитель, обслуживающий свой автомобиль самостоятельно, старается иметь в своём запасе необходимый инструмент и обязательно зарядное устройство для аккумуляторной батареи. У кого-то возникает необходимость в пусковом устройстве, изрядно добивающим и так неприятную жизнь автомобильного аккумулятора, а кто-то довольствуется самым простым выпрямителем для подзаряда АКБ.
Знакомые принесли мне самодельное электрическое устройство, напоминающее внешне низковольтный выпрямитель. На самостоятельно изготовленной передней панели устройства был установлен стрелочный прибор магнитоэлектрической системы М4200, два переключателя и две клеммы под провода.
Модификаций, типов и электрических схем зарядных устройств для АКБ в поле информации множество и каждое зарядное в своём исполнении и в работе может быть уникально. Схема описываемого зарядного устройства проста и испытана многими годами на практике, именно поэтому она для меня наиболее практична и гарантировано работоспособна.
Меня просили лишь осмотреть это устройство и по возможности восстановить его работоспособность. Всё бы ничего, если бы это устройство, с надписью на его паспортной табличке «ТЭМ» — 1962 года выпуска, не заинтересовало меня своей простотой.
Трансформатор ОСО 0,25У3-220/36, у которого отмотано немного больше половины вторичной обмотки, чтобы получить выходное напряжение около 14…15 вольт, превратился в ОСО 0,25У3-220/14. Вторичная обмотка выполнена алюминиевым проводом прямоугольного сечения с поперечной площадью около 10мм2.
Двухполупериодный выпрямитель собран по мостовой схеме на четырёх кремниевых диодах КД203А ещё 1966 года выпуска, которые рассчитаны на максимальный прямой ток около 10 Ампер с кратковременной перегрузкой по току до 30 Ампер, чего вполне достаточно для зарядки автомобильной аккумуляторной батареи, тем более, что такими токами нормальный автолюбитель никогда не будет заряжать свой аккумулятор, если не вздумается использовать подобный выпрямитель в качестве пускового устройства.
Гасящий резистор выполнен из шести секций по три витка нихромовой проволоки каждая, диаметром около 1,4 мм поверх керамической трубки старого резистора С5-35В-160.
Тумблер ТП1-2 предназначен для переключения прибора М4200 в режим амперметра или в режим вольтметра для контроля напряжения на клеммах аккумулятора.
Что бы восстановить работоспособность выпрямителя, нужно было заменить на гасящем резисторе хомуты, к которым были припаяны отводы от секций.
Хомуты заменили на хомуты червячного типа для шлангов, которые фиксировали каждую секцию, а отводы от секции к щёточному переключателю выполнили болтовым соединением, не используя пайки.
Аппарат снова заработал и хорошо себя показал на испытаниях. Проверяли его работу несколько суток подряд на зарядке тракторных и автомобильных аккумуляторов разными токами.
Принципиальная электрическая схема простого выпрямителя для зарядки АКБ.
Электрическую схему зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов скопировал и пожалуй, можно сказать, непрофессионально от руки её и нарисовал.
Резистор R1…R6 — это и есть секции гасящего резистора. Сопротивление каждой секции почти одинаково, а при включении их в схему щёточным переключателем ток заряда меняется в пределах 1,5…2 ампер на каждое положение.
Резистор R7 выполняет роль измерительного шунта, выполненного из отрезка длиной около 4см твёрдой манганиновой проволоки диаметром около 3мм.
При верхнем по схеме положении переключающего контакта тумблера ТП1-2 измерительный прибор находится в режиме амперметра. При переводе переключающего контакта в нижнее по схеме положение, прибор будет выполнять роль вольтметра, подключенного через добавочное сопротивление R8.
Поделись с другими. Возможно, они тоже ищут.
vesyolyikarandashik.ru
Зарядное на однополупериодном выпрямителе — Меандр — занимательная электроника
Читать все новости ➔
Простое в изготовлении зарядное устройство позволяет восстановить техническое состояние автомобильного аккумулятора за ночь.
Введение
Длительное хранение или эксплуатация автомобильных аккумуляторов приводит к возникновению на пластинах и на клеммах кристаллического сульфата свинца, который препятствует нормальной эксплуатации аккумулятора. При плохом контакте клеммы аккумулятора, покрытые сульфатом, можно почистить напильником с крупной насечкой или наждачной бумагой, а вот снять сульфат с пластин аккумулятора таким методом невозможно.
Из за высокого внутреннего сопротивления, созданного плохой проводимостью кристаллов сульфата, машина, возможно, и заведется, но не более одного раза.
В зимнее время, при повышенной вязкости масел заводка двигателя практически невыполнима.
Высокое внутреннее сопротивление снижает напряжение на клеммах аккумулятора, при подключении нагрузки - ниже допустимых пределов, стартер при таком напряжении источника тока не в состоянии провернуть вал двигателя.
Надеяться что аккумулятор восстановится в пути, при таком состоянии пластин нереально.
Если рассматривать генератор автомобиля как источник питания, зарядить аккумулятор возможно, а вот снять кристаллизацию пластин он не сможет в полном объеме из-за недостаточного напряжения генератора и постоянного, по форме, тока трехфазного генератора.
Поверхностная (рабочая) сульфитация пластин снимается при рабочем напряжении зарядки аккумулятора в 13,8-14,2 В, а внутренняя кристаллизация пористой структуры пластин на такое напряжение слабо реагирует из-за высокого сопротивления кристаллов и низкого напряжения заряда.
Для восстановления пластин - снятия кристаллизации - требуется нестандартное напряжение источника тока заряда с возможностью регенерации пластин.
Добавлять напряжение генератора автомобиля ни в коем случае нельзя - из-за опасности повреждения электрического и электронного оборудования автомобиля нестандартным напряжением.
Выход прост - восстановить аккумулятор внешним зарядным устройством с повышенным напряжением источника тока. К таким приборам относятся импульсные зарядные устройства.
Хорошо ускоряет восстановление пластин аккумуляторов наличие раз рядной составляющей тока величиной, не превышающей 10% от зарядного тока.
Средний ток заряда при снятии сульфатации пластин не превышает рекомендуемый для заряда заводом - изготовителем, а напряжение заряда в импульсе превышает стандартное почти в два раза, что ускоряет перевод кристаллов сульфата свинца в аморфный свинец. Время импульса невелико и такая зарядка с восстановлением не приводит к излишнему нагреву аккумулятора и короблению пластин.
Импульсное восстановление позволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора и восстановить его рабочее состояние. Устранение крупнокристаллической сульфатации элементов аккумулятора снижает внутреннее сопротивление до рабочего состояния, устраняется саморазряд и межэлектродные замыкания, повышается напряжение под нагрузкой, что облегчает запуск автомобиля.
Предлагаемое зарядное устройство позволяет выполнить эти условия. Данное устройство не предназначено для питания радиоэлектронных устройств.
Принципиальная схема
Принципиальная схема зарядного устройства (рис. 1) состоит из силового трансформатора Т1 с внешними цепями коммутации SA1 и защиты от перегрузки FU1.
Выходные обмотки трансформатора коммутируются переключателем SA2 в зависимости от напряжения заряжаемого аккумулятора GB1. Выпрямитель импульсного тока VD1 выполнен на одном диоде для выполнения требуемой технологии восстановления пластин аккумулятора.
Разрядный ток небольшой амплитуды создается цепью, состоящей из диода VD2, обратной полярности и ограничительного резистора R1, назначение котсрого - ускоренное восстановление пластин аккумулятора.
Второе назначение этой цепи в схеме - устранение перемагничивания железа трансформатора Т1 от действия однополупериодного выпрямителя на диоде VD1.
При этом снижается необходимость в установке в схеме трансформатора повышенной мощности, устраняется перегрев, повышается КПД.
Двухполупериодные диодные мосты, используемые в заводских зарядных устройствах, из-за отсутствия временного разрыва между импульсами зарядного тока не позволяют вести рекристаллизацию пластин, что приводит к преждевременному электролизу электролита, кипению и нагреву аккумулятора. При использовании аккумуляторов с гелиевым наполнителем или отсутствием воздушных пробок (закрытого типа) это недопустимо, из-за возможной разгерметизации корпуса.
Однополупериодная импульсная схема восстановления, с перерывами между импульсами, равными по времени периоду положительного импульса тока, снижает температуру электролита и увеличивает время на рекомбинацию (перестроение) ионов электролита. Разрядная составляющая тока восстановления позволяет ионам электролита накапливать потенциальную энергию, направленную на расплавление "застарелых" кристаллов сульфата свинца.
Контроль зарядного тока выполнен на гальваническом приборе РА1 с внутренним шунтом.
Индикация включения выполнена на светодиоде красного свечения HL1, по его яркости также можно судить о напряжении заряда и наличии тока в цепи заряда.
Конденсатор С1 в первичной цепи обмотки трансформатора и конденсатор С2 в цепи нагрузки снижают уровень помех, возникающих при переключении тока выпрямительным диодом VD1, VD2.
Аккумулятор GB1 подключается к зарядному устройству с помощью зажимов типа "Крокодил".
Восстановление аккумулятора возможно производить без снятия с автомобиля, предварительно положительную клемму питания автомобиля нужно отключить.
Детали устройства
В схеме зарядного устройства на однополупериодном выпрямителе отсутствуют покупные радиодетали, используются от отслуживших свой срок электронных приборов.
Силовой трансформатор Т1 использован от ламповых радиоприемников: железо предварительно разбирается, сетевая обмотка используется без изменений, повышающая и накальная аккуратно удаляются послойно - перекусыванием кусачками витков, вместо них наматывается новая обмотка проводом сечением 0,5- 0,6 мм до заполнения с отводом (примерно) от середины. Проводится обратная сборка железа. Несколько Ш- образных листов не войдут из-за отсутствия стяжки - это не повлияет на характеристики трансформатора. При подключенном сетевом напряжении вторичное напряжение на отводах должно быть в пределах 8-10 В и 16-20 В.
Коммутационные переключатели SA1, SA2 использованы от сетевых тумблеров на ток в 3 А.
Импульсный диод VD1 - диоды КД202-248.
Диод VD2 - Д7, Д226, КД226.
В крайнем случае, используются кремневые выпрямительные диоды от компьютерных блоков питания.
Конденсатор С1 типа К17 с напряжением 250-400 В.
Светодиод индикации HL1 допустимо установить любого свечения.
При отсутствии в наличии амперметра указанного тока, используется любой гальванометр от магнитофонов (индикация выходного сигнала) с искусственным шунтом в виде спирали из проволоки диаметром 0,6-1 мм - 10 витков на каркасе диаметром 1,6 см. В разрыв положительной шины зарядного тока подключается временно тестер и сверяются показания зарядного тока. Количество витков обмотки шунта необходимо подогнать по показаниям действующего амперметра.
Зарядка аккумулятора
Наличие амперметра позволяет отследить процесс рекристаллизации пластин - в начальный момент ток заряда имеет минимальное значение, далее по мере очистки пластин электродов от кристаллизации ток возрастет до максимального значения и через время, определяемое состоянием аккумулятора, ток начнет падать практически до нулевого значения, что и будет индикацией окончания восстановления аккумулятора.
При неверной полярности подключения аккумулятора GB1 светодиод гореть не будет, стрелка амперметра повернется влево - на разряд. Продолжительно, в неверном подключении, аккумулятор держать нельзя, незаряженное состояние может привести к переполюсовке электродов и полной невозможности дальнейшего использования аккумулятора.
После нескольких часов восстановления емкости аккумулятора элементы схемы проверяются на нагрев, при удовлетворительных результатах восстановление продолжают.
Ввиду небольшого количества элементов схема собрана в корпусе от блока питания компьютера или типа БП-1 навесным монтажом с установкой тумблеров, светодиода HL1, гальванометра РА1 на передней панели, предохранитель крепится на задней стенке. Диод VD1 устанавливается на радиатор размерами 50*30*20 мм.
Соединение зарядного устройства с аккумулятором выполнено многожильным проводом в виниловой изоляции сечением 2,5 мм.
По окончании зарядки в первую очередь отключается сеть, затем снимаются зажимы с клемм аккумулятора
Владимир Коновалов, Александр Вантеев
г. Иркутск-43, а/я 380
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org
Схемы простых выпрямителей для зарядки аккумуляторов
Первая конструкция. Выпрямитель (рис. 26) собран по мостовой схеме на четырех диодах Д1—Д4 типа Д305. Сила зарядного тока регулируется при помощи мощного транзистора 77, включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи коллектор — эмиттер транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 мА до 6 А при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 В.
Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 16 см2. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть с напряжением 127 В (выводы 1—2) или 220 В (выводы 1—3) и содержат 350+325 витков провода ПЭВ 0,35, вторичная обмотка — 45 витков провода ПЭВ 1,5. Транзистор 77 устанавливают на металлическом радиаторе, площадь поверхности которого должна быть не менее 350 см” с обеих сторон пластины при толщине ее не менее 3 мм.
Рис, 26. Принципиальная электрическая схема выпрямителя (первая конструкция)
Рис. 27. Принципиальная электрическая схема выпрямителя (вторая конструкция)
Вторая конструкция. Схема, приведенная на рис. 27, отличается от предыдущей тем, что с целью увеличения максимального тока до 10 А транзисторы 77 и Т2 включены параллельно. Смещение на базы транзисторов, изменением которого регулируется зарядный ток, снимается с выпрямителя, выполненного на диодах Д5—Д6. При зарядке 6-вольтовых аккумуляторов переключатель устанавливается в положение /, 12-вольтовых — в положение 2. Обмотки трансформатора содержат следующее количество витков: Іа—328 витков провода ПЭВ 0,85; 16 — 233 витка провода ПЭВ 0,63; II — 41+41 виток провода ПЭВ 1,87; III — 7+7 витков провода ПЭВ 0,63. Сердечник — УШ35 X 55.
nauchebe.net
| Простейшее зарядное устройство для автомобильных, тракторных и мотоциклетных аккумуляторных батарей обычно состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке выпрямителя. Последовательно с батареей включают регулятор тока — мощный проволочный реостат, транзисторный или тиристорный стабилизатор тока. На всех этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность возникновения пожара.В основу работы устройства [16.1], предназначенного для восстановления 100% работоспособности засульфатированных аккумуляторных батарей, положена идея, защищенная а. с. 372599 СССР, см. также [16.2]. Для восстановления батарей предложено заряжать их асимметричным током при соотношении величин прямого и обратного тока 10:1 и времени протекания тока в прямом и обратном направлении 1:2 в течение 1.. .2 суток.Входное напряжение должно вдвое превышать напряжение заряжаемого аккумулятора.В схеме (рис. 16.1) использован однополупериодный выпрямитель, который работает на встречную ЭДС и обеспечивает в зарядной цепи пульсирующий ток с соотношением ток/пауза примерно 1:2, постоянная составляющая которого по амперметру РА1 устанавливается равной рекомендуемому для аккумулятора зарядному току. Наличие разрядного резистора (лампа накаливания) обеспечивает обратный ток, в 10 раз меньший зарядного.Об эффективности заряда можно судить по напряжению на аккумуляторе: у засульфатированного аккумулятора из 6-ти банок конечное напряжение при заряде составит менее 15 В (при температуре электролита около 15°С), а у исправного — 15,8...16,2 Б.Стоит отметить, что автор устройства [16.1] для его питания использовал ток не совсем синусоидальной формы, поскольку понижающий трансформатор работал с вынужденным подмагничиванием.
Зарядное устройство Н. Таланова и В. Фомина (рис. 16.2) имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от нуля до 10 А — и может быть использовано для заряда аккумуляторов, рассчитанных на напряжение 12 В [16.3].В устройстве использован симисторный регулятор В. Фомина с дополнительно введенными маломощным диодным мостом VD1 — VD4 и резисторами R3 и R4. 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 R4. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только его полярность.Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается, и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод сими-стора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде напряжения сети.Общеизвестно, например из [16.1], 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 си-мистора VS1 его основной ток протекает не только через первичную обмотку трансформатора Т1, но и через один из резисторов — R3 или R4, которые в зависимости от полярности сетевого напряжения поочередно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора диодами VD4 и VD3 соответственно.Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5 и VD6. Резистор R6, кроме того, формирует импульсы разрядного тока, которые, как утверждается в [16.4], продлевают срок службы батареи.Трансформатор Т1 можно изготовить на базе лабораторного трансформатора ЛАТР-2М, изолировав его обмотку (она будет первичной) тремя слоями лакоткани и намотав вторичную обмотку, состоящую из 80 витков провода сечением не менее 3 мм2, с отводом от середины.Конденсаторы С1 и С2 — МБМ или другие на напряжение не менее 400 и 160 б соответственно. Неоновая лампа HL1 — ИН-3, ИН-ЗА с одинаковыми по конструкции и размерам электродами для обеспечения симметричности импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.Диоды КД202А заменимы на Д242, Д242А или другие со средним прямым током не менее 5 А. Диод размещают на дюралюминиевой теплоотводящей пластине с площадью поверхности не менее 120 см2. Симистор — на теплоотводящей пластине примерно вдвое меньшей площади. Резистор R6 типа ПЭВ-10; его можно заменить пятью параллельно соединенными резисторами МЛТ-2 сопротивлением 110 Ом. Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью 10 Вт. Она индицировала бы подключение зарядного устройства к аккумуляторной батарее и, одновременно, освещала бы рабочее место.Цепи зарядного тока необходимо выполнять проводом марки МГШВ сечением 2.5...3 мм2.При налаживании устройства сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока (но не более 10 А) резистором R2. Для этого к выходу устройства через амперметр на 10 А подключают батарею аккумуляторов, строго соблюдая полярность. Движок резистора R1 переводят в крайнее верхнее по схеме положение, а резистора R2 — в крайнее нижнее, и включают устройство в сеть. Необходимое значение максимального зарядного тока устанавливают перемещением движка резистора R2.В процессе заряда ток через батарею изменяется, уменьшаясь примерно на 20%. Поэтому перед процессом заряда устанавливают начальный ток батареи несколько большим номинального значения (примерно на 10%). Окончание заряда определяют по плотности электролита или вольтметром — напряжение отключенной батареи должно быть в пределах 13,8... 14,2 В.Для заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей емкостью 9... 14 А-ч, а также для проведения циклов «заряд-разряд», необходимых для восстановления умеренно засульфатиро-ванных аккумуляторов и профилактики исправных, разработано специальное устройство [16.5].Основой устройства является стабилизатор тока на составном транзисторе (VT1, VT2) с резистором R1 в эмиттерной цепи (рис. 16.3). В базовой цепи включен полевой транзистор VT3, который задает ВАХ стабилизатора тока. Потенциометром R5 устанавливают зарядный ток. Германиевые диоды VD2, VD3 служат для его термостабилизации. Подробно стабилизатор тока описан в статье [16.6].
Для восстановления батареи необходимо заряжать ее импульсами тока; в промежутках между импульсами она разряжается через специальный резистор, подключаемый параллельно батарее GB1. Разрядный ток при этом меньше зарядного в 10 раз, а по длительности в 2 раза больше [16.7]. Импульсы зарядного тока формируются схемой сравнения напряжения VT4, VD5 и тиристором VS1. Стабилитрон VD4 ограничивает напряжение до 18 6 (т.е. до половины амплитудного) после выпрямительного диода VD1. При достижении на аккумуляторной батарее ЭДС около 14 В стабилитрон VD5 закрывается, вызывая запирание транзистора VT4 и тиристора VS1. Так осуществляется автоматическое прекращение процесса заряда, но при условии, что к аккумуляторной батарее не был подключен разрядный резистор. Измерительный прибор РА1 регистрирует средний зарядный ток, который в 3 раза меньше истинного зарядного. При подключении разрядного резистора ток следует увеличить на 10%.Питание устройства осуществляется от трансформатора мощностью 50 Вт. Резистор R1 изготовлен из отрезка манганинового провода диаметром 0,51 мм или из другого материала с высоким удельным сопротивлением. Переменный резистор R5 — проволочный. Измерительный прибор РА1 со шкалой на 1 А.Транзисторы VT1, VT2 и тиристор VS1 установлены на алюминиевой пластине толщиной 3 мм и размерами 80x100 мм, выполняющей роль теплоотвода. Диоды VD2, VD3 должны иметь тепловой контакт с корпусами транзисторов VT1, VT2.Импульс зарядного тока, его длительность и паузу контролируют осциллографом на резисторе R1.Принципиальная схема бестрансформаторного двухполупе-риодного выпрямителя по мостовой схеме для заряда аккумуляторных батарей показана на рис. 16.4 [16.8].
В случае, когда аккумулятор длительное время хранится без дела, он в результате естественного саморазряда и сульфата-ции пластин приходит в негодность.Для того чтобы длительное хранение не приводило к порче аккумуляторной батареи, ее нужно постоянно поддерживать в заряженном состоянии [16.9]. Заводы изготовители рекомендуют заряжать аккумуляторы током, равным 0,1 от номинальной емкости (т.е. для 6СТ-55 ток заряда будет 5,5 А), но это годится только для быстрого заряда «посаженной» батареи. Как показывает практика, для подзарядки аккумулятора в процессе длительного хранения требуется небольшой ток, около 0,1 ...0,3 А (для 6СТ-55). Если хранящийся аккумулятор периодически, примерно раз в месяц, ставить на такую подзарядку на 2...3 дня, то можно быть уверенным в том, что он в любой момент будет готов к эксплуатации даже через несколько лет такого хранения.На рис. 16.6 показана схема «подзаряжающего» устройства — бестрансформаторного источника питания, выдающего постоянное напряжение 14,4 В при токе до 0,3 А [16.9]. Источник построен по схеме параметрического стабилизатора с емкостным балластным сопротивлением. Напряжение от сети поступает на мостовой выпрямитель VD1 — VD4 через конденсатор С1. На выходе выпрямителя включен стабилитрон VD5 на 14,4 В. Конденсатор С1 ограничивает ток до величины не более 0,3 А. Конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Аккумуляторная батарея подключается параллельно стабилитрону VD5.
Рис. 16.6. Схема устройства для подзарядки аккумуляторных батарей При саморазряде батареи до напряжения ниже 14,4 В начинается ее «мягкий» заряд малым током. Величина этого тока находится в обратной зависимости от напряжения на аккумуляторе, но в любом случае даже при коротком замыкании не превышает 0,3 А. При заряде батареи до напряжения 14,4 В процесс прекращается.При эксплуатации устройства нужно соблюдать правила безопасности при работе с электроустановками.Простое зарядное устройство для заряда автомобильных или тракторных аккумуляторов (рис. 16.7) [16.10] выгодно отличается повышенной безопасностью в эксплуатации по сравнению с бестрансформаторными аналогами. Однако его трансформатордовольно сложен: для регулировки зарядного тока он имеет множество отводов.Регулировка тока заряда производится галетным переключателем S1 за счет изменения числа витков первичной обмотки. Выпрямитель обеспечивает ток заряда 10... 15 А.
Рис. 16.7. Схема устройства для заряда автомобильных или тракторных аккумуляторов током 10...15 А Трансформатор Т1 — любой с габаритной мощностью не менее 400 Вт.Первичная обмотка содержит 369+50+50+50+50 витков провода диаметром 0,7 мм. Вторичная обмотка содержит 38 витков провода диаметром 3 мм. Диоды выпрямительного моста VD1 — VD4 — любые с допустимым прямым током не менее 10 А, они установлены на радиатор площадью примерно 100 см2. В цепь нагрузки включен амперметр РА1 с пределом измерения 20 А.Соблюдение режима эксплуатации и, в частности, режима заряда аккумуляторов гарантирует их безотказную работу. Заряд аккумуляторов необходимо производить током, который определяется по формулам [16.11]:I=Q/10 — для кислотных аккумуляторов, l=Q/4 — для щелочных аккумуляторов,где: Q — паспортная емкость аккумулятора, А-ч, \ — средний зарядный ток, А.Кислотные аккумуляторы особенно чувствительны к отклонению параметров заряда от номинальных. Установлено, что заряд чрезмерно большим током приводит к деформации пластин и даже к их разрушению. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечиваетоптимальное протекание электрохимических процессов в аккумуляторе и нормальную его работу в течение длительного времени.Степень заряженности аккумулятора можно контролировать по плотности электролита и напряжению (для кислотных аккумуляторов) или только по напряжению (для щелочных аккумуляторов). Окончание процесса заряда кислотного аккумулятора характеризуется установлением напряжения на одном элементе батареи, равного 2,5...2,6 В.Кислотные аккумуляторы чувствительны к недозарядам и перезарядам, поэтому следует своевременно заканчивать заряд.Щелочные аккумуляторы менее критичны к режиму эксплуатации. Для них окончание заряда характеризуется установлением на одном элементе батареи аккумуляторов постоянного напряжения 1,4... 1,5 В.Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора и выполняющий функцию гасящего сопротивления [16.11]. Подобное устройство описано в статье [16.12]. Здесь тепловая (активная) мощность выделяется лишь на циодах выпрямительного моста и в трансформаторе. В этом уст-эойстве ток заряда аккумулятора поддерживается на определенном уровне: в процессе заряда напряжение на аккумуляторе /величивается, а ток через него стремится уменьшиться. Но при этом возрастает приведенное сопротивление первичной обмотки трансформатора Т1, падение напряжения на ней увеличивается, и ок через аккумулятор меняется мало.Наибольшее значение тока через аккумулятор при задан-юй емкости конденсатора С будет при равенстве падений напря-<ения на конденсаторе и первичной обмотке трансформатора. Ее ледует рассчитывать на полное напряжение сети — для боль-JGM надежности устройства и возможности применения готовых иловых трансформаторов. Вторичную обмотку следует рассчи-ывать на напряжение в 1,5 раза большее номинального напряения нагрузки.При изготовлении устройства желательно предусмотреть озможность его автоматического отключения от сети при обры-е цепи нагрузки, так как ненагруженный трансформатор вме-ге с конденсатором составят колебательный контур, в которомвозникнет резонанс, при этом конденсатор и трансформатор могут выйти из строя.Зарядное устройство (рис. 16.8) обеспечивает заряд 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А [16.11]. Ток заряда можно менять ступенями через 1 А. Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства когда аккумулятор полностью зарядится. Устройство не боится кратковременных замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней. Магазин конденсаторов состоит из конденсаторов С1 — С4, суммарная емкость которых 37,5 мкФ. Переключателями SA2 — SA5 можно подключать различные комбинации конденсаторов и менять величину зарядного тока. Так, например, для получения тока 11/4 необходимо замкнуть переключатели SA2, SA3 и SA5.Приборы РА1 и PU1 — типа М5-2, рассчитанные соответственно на 30 А и 30 В. Реле К1 типа РС-13, паспорт РС4.523.029. Контакты К1.1 образованы тремя группами параллельно соединенных контактов. Возможно применение реле типа МКУ-48 на переменное напряжение 220 В. Тогда надобность в выпрямителе VD1, С5 отпадает. Реле К2 типа РЭС-15, паспорт РС4.591.003. Диоды Д305 установлены через слюдяные прокладки на общем радиаторе с поверхностью охлаждения 300 см2. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе 11132x100. Обмотка I содержит 320 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,16 мм, обмотка II — 34 витка ПЭВ-2 диаметром 2,46 мм. Намотку можно вести также несколькими проводами меньшего диаметра.Для заряда аккумуляторов большим током в последнее время используют и современную элементную базу с применением специализированных микросхем, а также полевых МОП-транзисторов с минимальным сопротивлением открытого канала (десятые-сотые доли Ом). Примеры таких устройств приведены ниже.Портативное устройство, предназначенное для зарядки литиевых (ионно-литиевых) батарей пульсирующим током, показано на рис. 16.9 [16.13]. Автоматизированное зарядное устройство выполнено на основе специализированной микросхемы фирмы MAXIM — MAX1679. Питание зарядное устройство получает от сетевого адаптера, способного выдавать напряжение 6 В при токе до 800 мА. Для защиты схемы от неправильного подключения предназначен диод VD1 — диод Шотки, — рассчитанный на прямой ток 1 А при максимальном обратном напряжении 30 В. Светодиод HL1 предназначен для индикации работы зарядного устройства.
Рис. 16.9. Схема зарядного устройства для ионно-литиевых батарей на основе микросхемы МАХ1679
Рис. 16.10. Схема повышающего преобразователя для заряда 13,8 В аккумуляторной батареи УКВ-радиостанции от бортовой сети автомобиля Для повышения стабильности работы устройства при изменении температуры окружающей среды в пределах от 0 до 50°С использован термистор R2 типа NTC FENWAL 140-103LAG-RBI, имеющий сопротивление 10 кОм при температуре 25°С.Напряжение ионно-литиевого элемента составляет 2,5 В на элемент.Простое зарядное устройство [16.14], предназначенное для подзарядки аккумулятора напряжением 13,8 Б от бортовой сетивтомобиля (около 12 В), выполнено на основе повышающего реобразователя напряжения на основе микросхемы LT1170CT )ис. 16.10). Микросхема вырабатывает импульсы частотой 00 кГц. Эти импульсы поступают на внутренний ключевой каскад икросхемы (его выход — вывод 4). Цепочка из резистивного деятеля R2, R3 предназначена для отслеживания колебаний вы-)дного напряжения и организации следящей обратной связи по зпряжению (вывод 2 микросхемы). Выходное напряжение регу-чруют подбором именно этих резисторов. Выпрямитель преоб-^зователя выполнен на диоде VD2 — диоде Шотки типа MBR760 рямой ток до 5/4).Зарядный ток аккумулятора — до 2 А. КПД преобразователь достигает 90%. |
Рис. 16.1. Схема выпрямителя для восстановления работоспособности аккумуляторных батарей
Рис. 16.2. Схема зарядного устройства для стартерных аккумуляторных батарей
Рис. 16.3. Схема устройства для заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей емкостью 9... 14 А-ч
Рис. 16.4. Схема выпрямителя для заряда аккумуляторных батарейЕмкость С гасящих конденсаторов может быть определена как: 3250XI3/UC (мкФ), где I3 — зарядный ток, A, Uc — напряжение сети, В.Так, для получения зарядного тока 2 А при напряжении сети 220 6 емкость батареи конденсаторов составит 3250*2/220=32 мкФ. Поскольку сейчас повсеместно используется сеть с напряжением 220 б, расчетное выражение упрощается: С (мкФ)=14,8Х13 (А).Стоит напомнить, что для бестрансформаторных выпрямителей использовать электролитические конденсаторы нельзя, так как при прохождении переменного тока через полярные конденсаторы происходит разложение электролита, сопровождаемое обильным газовыделением, что вызывает взрыв конденсатора.В таких выпрямителях обычно используют бумажные конденсаторы типа КБГ, МБГП, МБГЧ, МБГО и т.д.Выпрямитель по схеме на рис. 16.5 [16.8] имеет емкостный делитель, образованный конденсаторами С1 — С5, включение ивыключение которых производится соответствующими тумблерами. Этим изменяется величина выпрямленного тока. Для предохранения диодов выпрямителя от пробоя при включении и выключении прибора и улучшения его выходной характеристики в схеме имеется дроссель L1. Неоновая лампа и резистивные цепи на входе выпрямителя служит для индикации включения, а также для разряда конденсаторов после выключения выпрямителя. Выходная мощность устройства может достигать 500 Вт. Диоды выпрямителя выбирают в зависимости от тока нагрузки.
Рис. 16.5. Схема выпрямителя для заряда аккумуляторов
Рис. 16.8. Схема устройства для заряда 12-вольтовых аккумуляторных батарей током от 1 до 15 А
lib.qrz.ru
Выпрямитель для зарядки аккумуляторных батарей
Аккумуляторную батарею можно заряжать только постоянным током. Для выпрямления переменного тока осветительной сети применяют германиевые, селеновые и другие полупроводниковые выпрямители.
 |
Для зарядки мотоциклетной аккумуляторной батареи достаточен выпрямитель малой мощности, обеспечивающий выпрямленный ток 0,5—3 а при напряжении не меньше 8 в. При наличии выпрямителя облегчается содержание в исправности аккумуляторной батареи.
Селеновый выпрямитель ВЗМ (рис. 101, а) предназначен для зарядки мотоциклетных аккумуляторных батарей от сети переменного тока с напряжением 110 и 220 в; выпрямленный ток 0,7 а. Выпрямитель изготовлен по двухполупериодной схеме (рис. 101, б), имеет трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки. В цепь зарядки включено сопротивление, ограничивающее ток, и сигнальная лампа МН-11 (2,5 в, 0,8 а). При разряженной батарее свечение лампы яркое; по мере зарядки батареи свечение ослабляется.
Нетрудно своими силами изготовить выпрямитель, обеспечивающий выпрямленный ток большей величины. Селеновый выпрямитель состоит из понижающего сетевое напряжение силового трансформатора и селенового столбика. Желательно, чтобы у выпрямителя было приспособление для регулировки зарядного тока и амперметр. Имеются также селеновые выпрямители без трансформатора с конденсаторами.
Выпрямительные шайбы 1 (рис. 102, а), из которых состоит селеновый столбик, делают из стали или алюминия. Алюминиевые шайбы лучше охлаждаются и надежнее работают. Стальные шайбы никелированы (слой 2). На одну сторону шайбы нанесен слой селена 3. На слой селена нанесен распылением слой легкоплавкого металла 5. Эта сторона шайбы имеет шероховатую поверхность.
Между селеном и легкоплавким металлом образуется тонкий слой 4, являющийся запорным. Процесс выпрямления происходит вследствие наличия этого слоя. К слою 5 металла прижата латунная пружинная шайба 7. Шайбы окрашены защитной краской.
Если к шайбе 1 приложить переменное напряжение, то при положительном его значении на стали или алюминии и отрицательном значений на слое 5 шайба обладает хорошей проводимостью, и в цепи в прямом направлении потечет электрический ток.
При перемене знака напряжения сопротивление шайбы резко возрастает, и в обратном направлении может протекать только очень малый ток. Практически можно считать, что в обратном направлении ток не проходит.
Выпрямитель с мостиковой схемой позволяет регулировать зарядный ток с помощью выводов вторичной обмотки трансформатора. Выпрямительный селеновый столбик, собранный для мостиковой схемы выпрямления, представляет собой ряд шайб, расположенных в определенном порядке (рис. 102, б), на некотором расстоянии одна от другой на изоляционной трубке. Внутри трубки проходит стягивающая шайбой шпилька с гайками, служащая также для крепления столбика. Выпускаются шайбы различных диаметров. В табл. 4 приведены значения тока нагрузки для селеновых шайб.
 |
Допустимое напряжение на одну шайбу диаметром до 45 мм равно 16 — 18 в при большем диаметре 14 — 16 в. Температура шайб при работе не должна превышать 70° С; желательно, чтобы шайбы были только слегка теплыми.
Выпрямитель, сделанный по мостиковой схеме (рис. 103), обеспечивает двухполупериодное выпрямление. Работа его происходит следующим образом. В один полупериод переменного напряжения ток в цепи от верхнего конца вторичной обмотки трансформатора идет через селеновую шайбу 1, аккумуляторную батарею (нагрузку), селеновую шайбу 3 и возвращается к нижнему концу вторичной обмотки трансформатора. В следующий полупериод ток идет от нижнего конца вторичной обмотки трансформатора через селеновую шайбу 2, аккумуляторную батарею (нагрузку), селеновую шайбу 4 и возвращается к верхнему концу вторичной обмотки трансформатора.
Зарядный ток регулируют переключением выводов вторичной обмотки трансформатора (можно и первичной), а если их нет, то с помощью сопротивления, которым может служить последовательно включенная в сеть соответствующая лампа, одновременно являющаяся и сигнальной лампой заряда. Вместо селеновых, шайб используют германиевые выпрямители—диоды очень малого размера, например, КД- 202 и КД-207, пропускающие ток 2,3 а (рис. 102, и), или другие, рассчитанные на большой ток. При мостиковой схеме четыре таких диода пропустят ток 4,6 а, а восемь, соединенных по два параллельно, — ток 17,2 а. Однако можно специально не изготовлять силовой трансформатор, а использовать соответствующий трансформатор (например, от елочных лампочек, от старых радиоприемников) или автотрансформатор бытового назначения. При использовании автотрансформатора для получения низкого напряжения можно намотать на его катушку дополнительную обмотку, состоящую из нескольких десятков витков проволоки, или подключить потребители к тем выводам основной обмотки трансформатора, которые припаяны к веерообразно расположенным отверстиям. Среди них находят пару, дающую требуемое напряжение (8—10 в).
moto-sov.blogspot.com
Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
Большинство изготавливаемых сегодня аккумуляторных батарей относятся к необслуживаемым. То есть, если такое устройство вышло из строя, его просто заменяют аналогичным. Однако стоят аккумуляторные батареи довольно дорого, поэтому их срок службы стараются продлить по-максимуму с помощью специальных устройств называемых выпрямителями для зарядки аккумулятора.
Выпрямитель для зарядки аккумулятора преобразует переменный ток из основных линий электропитания в постоянный, пригодный для заряда АКБ. Однако на этом функции устройства не заканчиваются. Хорошие выпрямители позволяют производить десульфатацию, то есть очищать пластины аккумуляторной батареи от кристаллов сульфата свинца. Налет образуется даже в неиспользуемых АКБ. Правильный уход за аккумулятором позволяет уменьшить скорость протекания этого процесса. Неправильная же эксплуатация батареи способна значительно его ускорить.
Выпавший осадок значительно уменьшает площадь соприкосновения электролита и металла, что приводит к снижению емкости батареи.
В обычном режиме эксплуатации АКБ избавиться от кристаллов свинца на пластинах практически невозможно. Рассмотрим для примера использование обыкновенной автомобильной аккумуляторной батареи. При запущенном двигателе генератор автомобиля выступает в роли источника питания. Однако вырабатываемого им напряжения для десульфатации недостаточно.
Избавиться от кристаллов можно только при помощи специальных повышенных величин напряжения электрического тока. Для каждого вида батарей они имеют свои оптимальные значения, позволяющие добиваться наилучших результатов. Именно для преобразования сетевого напряжения к оптимальным значениям а также переменного тока к постоянному и предназначены выпрямители для зарядки аккумуляторов.
При регулярном использовании выпрямители для зарядки аккумуляторов позволяют существенно продлить срок службы батареи. Также стоит отметить что параметры тока, вырабатываемое выпрямителями отличаются высоким качеством, что тоже благотворно сказывается на продолжительности эксплуатации АКБ.
На сегодняшний день на рынке представлен довольно широкий выбор различных выпрямителей для зарядки аккумуляторов. Правда, следует отметить, что большая часть из всего предлагаемого ассортимента - это зарядные устройства для автомобилей. Как правило, такие аппараты не позволяют пользователю самостоятельно задавать и контролировать величину тока или напряжения, что существенно сужает область их применения. Лишь немногие компании занимаются выпуском выпрямителей для АКБ специализированного транспорта и военной техники и уж тем более изготавливают универсальные устройства.
Компания «КРОН» предлагает своим клиентам огромную линейку выпрямителей для зарядки аккумуляторов собственного производства. В отличии от аналогичных устройств других производителей, наши ВЗА позволяют оператору самостоятельно задавать требуемую величину напряжения и контролировать весь процесс заряда. Они отличаются высоким качеством входных параметров и высоким КПД. Использование импульсных преобразователей, объединенных в группы позволяет увеличить надежность изделия и продлить срок его службы: при выходе одного или нескольких преобразователей устройство сохраняет работоспособность, уменьшается только максимальное напряжение, которое оно способно вырабатывать.
Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:
www.4akb.ru
