А. Евсеев
Соблюдение режима эксплуатации и, в частности, режима зарядки аккумуляторов гарантирует их безотказную работу, Зарядку аккумуляторов необходимо
производить вполне определенным током, который определяется по формулам:
I = Q/10 — для кислотных аккумуляторов,.
I = Q/4 — для щелочных аккумуляторов,
где Q — паспортная емкость аккумулятора, А-ч, I — средний зарядный ток, А.
Кислотные аккумуляторы особенно чувствительны к отклонению параметров зарядки от номинальных. Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приводит к деформации пластин и даже к их разрушению. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в аккумуляторе и нормальную его работу в течение длительного времени.
Степень заряженности аккумулятора можно контролировать по значениям плотности электролита и напряжения (для кислотных аккумуляторов) и только напряжения (для щелочных аккумуляторов). Окончание зарядки кислотного аккумулятора характеризуется установлением напряжения на одном элементе аккумуляторной батареи, равного 2,5...2,6 В.
Кислотные аккумуляторы чувствительны к недоза-рядкам и перезарядкам, поэтому следует своевременно заканчивать зарядку.
Щелочные аккумуляторы менее критичны к режиму эксплуатации. Для них окончание зарядки характеризуется установлением на одном элементе постоянного напряжения 1,6...1,7 В.
Зарядное устройство обычно состоит из трех основных узлов: понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока обычно используют проволочные реостаты, транзисторные и тиристорные стабилизаторы тока. Во всех случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность возникновения пожара, который в автохозяйстве особенно опасен.
Рис. 1. Упрощенная схема устройства
Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора и выполняющий функцию гасящего сопротивления. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 1. Подобное устройство было описано в статье Г. Кутергина (см. Радио, 1978, № 5, с. 27). Здесь тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах выпрямительного моста и в трансформаторе, поэтому нагрев устройства «езначителен. В этом устройстве ток зарядки аккумулятора поддерживается на определенном уровне. Осуществляется это следующим образом. В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе увеличивается, а ток через него стремится уменьшиться. Но при этом возрастает приведенное сопротивление первичной обмотки трансформатора 77, падение напряжения на ней увеличивается, и ток через аккумулятор меняется мало.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема зарядного устройства
Анализ показывает, что наибольшее значение тока через аккумулятор при заданной емкости конденсатора С будет при равенстве падений напряжения на конденсаторе и первичной обмотке трансформатора. Первичную обмотку трансформатора следует рассчитывать на полное напряжение сети — для большей надежности устройства и возможности применения готовых силовых трансформаторов, Вторичную обмотку следует рассчитывать на напряжение в 1,5 раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки.
При изготовлении подобного устройства необходимо предусмотреть возможность автоматического отключения его от сети при обрыве цепи нагрузки, так как не-нагруженный трансформатор вместе с конденсатором составят колебательный контур, в котором возникнет резонанс, при этом конденсатор и трансформатор могут выйти из строя.
В соответствии с вышеуказанными рекомендациями и расчетами было разработано и собрано зарядное устройство, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки 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. Схема зарядного устройства представлена на рис. 2. Магазин конденсаторов состоит из четырех конденсаторов С1, С2, СЗ, С4, суммарная емкость которых составляет 37,5 мкФ. Переключателями S2...S5 можно подключать различные комбинации конденсаторов и менять тем самым уставку зарядного тока. Так, например, для получения тока 11 А необходимо замкнуть переключатели S2, S3, S5.
Допустим, что к гнездам Х2, ХЗ подключена батарея аккумуляторов, и переключателями S2...S5 установлен требуемый зарядный ток. В этом случае при нажатии кнопки S1 «Пуск» сработает реле K1, контактами К1.1 заблокирует контакты кнопки S1. Контактами К.1.2 оно подключит к аккумулятору цепь автоматического отключения устройства. Эти контакты необходимы для того, чтобы не происходила разрядка аккумулятора после отключения устройства от сети через диод V6 и резисторы R3...R5. Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2 (оно должно срабатывать при напряжении на гнездах Х2, ХЗ, равном напряжению полностью заряженного аккумулятора). Когда напряжение аккумулятора достигнет заданного значения, откроются стабилитрон V10 и транзистор V9, сработает реле К2 и отключит устройство от сети. При нарушении контакта в цепи нагрузки напряжение на гнездах Х2, ХЗ резко возрастет, сработает реле К2 и отключит устройство от сети. Аварийное отключение устройства произойдет при любом положении движка переменного резистора R4. Но такие случаи нежелательны, так как в течение времени срабатывания реле К2 и отпускания реле Д7 конденсаторы С1...С4 будут находиться под повышенным напряжением.
В устройстве применены широко распространенные детали. Все резисторы — типа МЛТ, переменный резистор R4 — CU-1. Вместо транзистора КТ801А (V8) можно применить К.Т602, КТ603, П701 с любыми буквенными индексами, вместо МП37 (V9) — КТ315, КТ312, КТ601...КТ603 также с любыми буквенными индексами. Приборы РА1 и PU1 — типа М5-2, рассчитанные соответственно на 30 А и 30 В. Реле K1 — типа РС-13, паспорт РС4.523.029. Контакты К1Л образованы тремя группами параллельно соединенных контактов. Возможно применение реле типа МКУ-48, рассчитанного на переменное напряжение 220 В. В этом случае надобность в выпрямителе VI, С5 отпадает. Реле К2 — типа РЭС-15, паспорт РС4.591.003. Диоды Д305 установлены на едином радиаторе с поверхностью охлаждения 300 см2. Они электрически изолированы от радиатора слюдяными прокладками. Радиатор крепится к шасси из дюралюминия, которое является как бы продолжением радиатора. Вместо диодов Д305 можно применить Д214, Д242, но в этом случае в 3...4 раза возрастет тепловая мощность, рассеиваемая на них, и размеры радиатора придется увеличить. Конденсаторы С1...С4 составлены из параллельно соединенных конденсаторов КБГ-МИ, МБГЧ, МБГО, МБГП, МБМ. Нормальное напряжение конденсаторов КБГ-МН, МБГЧ, рассчитанных на работу в цепях переменного тока, должно быть не менее 300 В, всех остальных типов — не менее 600 В. Конденсаторы С5...С7 — К50-3, К50-6, ЭГЦ. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш32Х100. Обмотка I содержит 320 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,16 мм, обмотка II — 34 витка ПЭВ-2 диаметром 2,46. При отсутствии такого толстого провода намотку можно вести несколькими проводами меньшего диаметра. Переключатели S1...S5 — типа ТВ2-1.
Зарядное устройство собрано в металлическом корпусе размерами 360X220X220 мм, в котором просверлены отверстия для циркуляции воздуха.
Устройство, собранное без ошибок и из исправных деталей, начинает работать сразу. Настройка его сводится к подбору конденсаторов С1...С4, обеспечивающих требуемые зарядные токи. Переменный резистор R4 можно снабдить шкалой со значениями напряжений, при которых происходит отключение устройства (при полиостью заряженной аккумуляторной батарее).
При зарядке 12-вольтовых аккумуляторов током 15 А КПД устройства достигал 85 %, а температура внутри корпуса после 10 часов непрерывной работы не поднималась выше 40 °С.
Данное устройство можно применять и для зарядки аккумуляторов с меньшим напряжением, чем 12 В, но при этом значения зарядных токов не будут соответствовать надписям около переключателей S2...S5. Зарядный ток в этом случае не должен превышать 15 А.
0 коммент.:
Отправить комментарий