Читать статью в полном обьеме

Зарядные устройства для аккумуляторных батарей
КОНСТРУКЦИИ
электроника и компьтер
А.Н. Маньковский, Донецкая обл.
В статье описано простое зарядное устройство (ЗУ) со
стабильным током заряда. Принципиальная электрическая схема
такого ЗУ показана на рис.1.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1
должно быть около 36 В, если первичная обмотка включена
непосредственно в сеть 220 В (без конденсаторов). Вольтметр P1
рассчитан на напряжение до 20...30 В, амперметр P2 – на ток до
6...10 А. Конденсаторы C1–C5 – на напряжение 400...600 В. Если
в наличии нет конденсаторов на такое напряжение, то можно
включить несколько конденсаторов последовательно. Например,
если включить последовательно два конденсатора емкостью 10
мкФх250 В, то получим конденсатор емкостью 5 мкФ с
допустимым напряжением 500 В. Если включить еще одну такую
же цепочку параллельно, получим конденсатор емкостью 10
мкФх500 В.
Если включен один переключатель SA1, ток заряда
приблизительно 0,2 А (автомобильный аккумулятор 12 В/55 Ач).
Если включены все переключатели, ток зарядки равен примерно
5 А. За счет применения гасящих конденсаторов ток зарядки
стабилен. Данным ЗУ автор заряжает и 12вольтовые
автомобильные аккумуляторы, и 12 или 6вольтовые
мотоциклетные, и аккумуляторы “коногонки” (шахтный
светильник), даже заряжал каждый 1,5вольтовый аккумулятор
“коногонки” в отдельности. Нужный ток зарядки выбирают
посредством
включения
определенного
количества
переключателей SA1–SA5.
Внимание! Данное ЗУ нельзя включать без нагрузки.
Применяя автоматические зарядные устройства (АЗУ) с
возможностью тренировки и восстановления аккумуляторных
батарей, автор рекомендует подходить к каждому аккумулятору
индивидуально. Следует учитывать, что если напряжение
полностью заряженного аккумулятора составляет 13,5 В, то при
включении ЗУ (рис.1) с зарядным током 3,2 А вольтметр P1
показывает напряжение 15 В.
Принципиальная электрическая схема АЗУ с возможностью
тренировки аккумуляторных батарей без такого вредного
явления, как “триггерный эффект”, показана на рис.2.
(“Триггерный эффект” заключается в том, что на пороге
срабатывания компаратора исполнительное реле может
включиться, сразу же выключиться, опять включиться и т.д., что
может продолжаться довольно длительное время.)
Силовая часть АЗУ такая же, как и у ЗУ (рис.1), за
исключением применения электромагнитного пускателя К2 типа
ПМЕ (катушка на переменное напряжение 220 В), мощные
контакты которого включают аккумулятор на зарядку, и такого же
ПМЕ К3, служащего совместно с автомобильными лампами HL1,
HL2 (свет фар) для разряда аккумулятора.
На операционном усилителе (ОУ) DA1.1 выполнен
компаратор, переходящий в состояние положительного
насыщения (уровень лог.”1” для микросхем КМОП), при глубоком
разряде аккумулятора. Порог срабатывания компаратора на
DA1.1 устанавливают переменным резистором R2.
На ОУ DA1.2 выполнен компаратор, переходящий в
состояние положительного насыщения при напряжении,
соответствующем полному заряду аккумулятора. Порог
срабатывания компаратора на DA1.2 устанавливают
переменным резистором R4. На диодах VD11, VD12 и резисторе
R6 выполнена логическая схема “ИЛИ”.
Блок питания 12 В можно было бы исключить, взяв питание
от аккумулятора, но, как отмечалось ранее, данным АЗУ
можно заряжать и тренировать даже отдельные банки
аккумулятора (1,5 В).
Работа АЗУ в режиме “Заряд”
При работе АЗУ в режиме “Заряд” переключатель SA6
находится в положении, показанном на схеме рис.2. С самого
начала подключают аккумулятор к выходным контактам АЗУ,
строго соблюдая полярность. Затем переключатель SA1
переводят в нижнее по схеме положение (минимальный ток
заряда), переключатель SA7 – также в нижнее по схеме
положение. Если аккумулятор в состоянии глубокого разряда, на
выходе компаратора DA1.1 присутствует уровень лог.”1”,
который через схему “ИЛИ” установит RSтриггер DD1.2 в
“единичное” состояние, сработает реле К1, нормально
разомкнутым контактом включится в работу ПМЕ К3, начнется
заряд аккумулятора.
Посредством включения определенного количества
переключателей SA1–SA5 выставляют требуемый ток заряда
аккумулятора (этот ток стабилен и контролируется амперметром
P1). Вольтметр P2 показывает напряжение системы
АЗУ–аккумулятор. Если же аккумулятор разряжен не полностью,
на выходе компаратора DA1.1 присутствует уровень лог.”0” и
состояние триггера DD1.2 не определено. Если данный триггер
при включении АЗУ установился в “единичное” состояние,
происходит заряд аккумулятора. Если же триггер DD1.2 при
включении АЗУ установился в “нулевое” состояние, то никакого
заряда не происходит (это видно по амперметру P1). Для
осуществления заряда аккумулятора в этом случае включают и
выключают переключатель SA8 (можно использовать кнопку с
соответствующими контактами). При включении переключателя
SA8 конденсатор C12 заряжается через резистор R10 и на
запускающий вход одновибратора, выполненного на триггере
DD1.1, поступает положительный перепад напряжения.
Одновибратор
формирует
положительный
импульс
длительностью около 1 с, который через схему “ИЛИ”
устанавливает триггер DD1.2 в “единичное” состояние,
аккумулятор подключается к ЗУ. При выключении переключателя
SA8 конденсатор C12 разряжается через резистор R8.
Данную схему реле времени можно с успехом использовать
во многих устройствах для установки триггеров и счетчиков в
исходное состояние.
При достижении полного заряда аккумулятора в состояние
положительного насыщения установится компаратор на DA1.2,
на его выходе появится уровень лог.”1”, который установит
триггер DD1.2 в “нулевое” состояние, выключится реле К1, своими
нормально разомкнутыми контактами К1.1 разорвет цепь
питания пускателя ПМЕ К3, аккумулятор отключится от АЗУ.
Если установлен на зарядку полностью заряженный
аккумулятор, то при воздействии на переключатель (кнопку) SA8 в
течение 1 с (длительность положительного импульса
одновибратора на DD1.1), возможно, будет происходить заряд
аккумулятора (состояние триггера DD1.2 не определено). По
истечении этого времени уровнем лог.”1” с выхода компаратора
на DA1.2 триггер DD1.2 установится в “нулевое” состояние, и
аккумулятор отключится от АЗУ.
Для тренировки и восстановления аккумулятора
переключатель SA6 устанавливают в нижнее по схеме положение
и действуют далее по той же методике. При полном заряде
рис.1
20
РА 6‘2006
электроника и компьтер
КОНСТРУКЦИИ
рис.2
аккумулятора и, соответственно, установке RSтриггера в
“нулевое” состояние выключится ПМЕ К3, отключая аккумулятор от
АЗУ, нормально замкнутыми контактами К1.1 включится ПМЕ К2 и
аккумулятор начнет разряжаться через контакты К2.1 и лампы HL1,
HL2.
При глубоком разряде аккумулятора в состояние
положительного насыщения устанавливается компаратор на
DA1.1, на его выходе появляется лог.”1”, которая через схему
“ИЛИ” устанавливает триггер DD1.2 в “единичное” состояние,
отпускает ПМЕ К2, включается ПМЕ К3, начинается заряд
аккумулятора и т.д.
Реле К1 любое, срабатывающее при напряжении 9...11 В. Его
контакты должны выдерживать ток катушки ПМЕ (можно применить
РЭС9, РЭС22, РЭС32 и т.д.).
Для более плавной и точной градуировки шкалы порогов
срабатывания компараторов при полном заряде и глубоком
разряде аккумулятора последовательно с переменными
резисторами R2 и R3 (резисторы лучше применить проволочные)
включают резисторы типа МЛТ0,125. Сопротивления этих
резисторов, как и сопротивления резисторов R2 и R3 подбирают
экспериментально на реальный аккумулятор. Резистор МЛТ0,125
соединяют с общим проводом, а точку соединения резисторов
подключают на вход ОУ.
Для пускового устройства многие рекомендуют применять
силовой трансформатор мощностью 1 кВт. Напряжение
“холостого хода” его вторичной обмотки должно быть в пределах
16...17 В. Диоды выпрямительного моста должны быть на ток 50 А
или более.
Для автомобиля “Москвич2140” автор изготовил пусковое
устройство с силовым трансформатором, собранным из двух
трансформаторов от чернобелого лампового телевизора ТС
180. Первичные обмотки, как и положено, включены параллельно,
а вот вторичные – последовательно (каждая обмотка выдает на
“холостом ходу” около 8 В). Для вторичной обмотки применен
провод диаметром 1,5 мм. В выпрямительном мосту автор
применил по два диода КД203, включенные параллельно. Все
диоды установлены на радиаторы. Такое пусковое устройство
совместно с аккумулятором позволяет завести автомобиль в
любые морозы. Предварительно аккумулятор подзаряжают 5 мин,
подключив его к пусковому устройству.
Для грузового автомобиля ЗИЛ130 (напряжение бортовой
сети 24 В) силовой трансформатор автор изготовил из
трансформатора от ламповополупроводникового телевизора
УЛПЦТ(И) ТС270. Напряжение “холостого хода” его вторичной
обмотки должно быть около 30 В. Данное пусковое устройство
совместно с аккумулятором также позволяет легко завести
автомобиль.
Литература
1. Маньковский А.Н. Простые реле времени//
Радіоаматор. – 2003. – №2. – С.22–23.
21
РА 6‘2006