Зарядное устройство

Известно, что эксплуатация к хранение полузаряженных аккумуляторов - одна из главных причин сокращения их срока службы. Для увеличения срока службы аккумуляторов следует их постоянно поддерживать в полностью заряженном состоянии, компенсируя саморазрядку сравнительно небольшим током от маломощного зарядного устройства.

Находящийся на хранении заряженный аккумулятор через некоторое время в результате саморазрядки переходит в полузаряженное состояние. У новых свинцовых и миниатюрных никель-кадмиевых аккумуляторов саморазрядка равна 0,5...2% их емкости в сутки, а у бывших в эксплуатации - существенно выше.

Оптимальным принято считать такой режим зарядки, когда, зарядный ток численно равен 0,1 от номинальной емкости аккумулятора. Тем не менее, сейчас некоторые заводы-изготовители аккумуляторов с целью увеличения срока их службы рекомендуют двадцатичасовой режим зарядки током, численно равным 5% номинальной емкости. Иначе говоря, зарядка аккумулятора током, существенно меньшим оптимального, благоприятно сказывается на сроке его службы, но требует соответственно большего времени.

Таким образом, в ряде практических случаев сложные и тяжелые зарядные устройства, часто снабженные автоматическим управлением, могут быть заменены простыми, малогабаритными и экономичными. Одно из таких устройств описано ниже.

Его можно использовать для дозарядки автомобильных аккумуляторных батарей емкостью до 100 А-ч, для зарядки в режиме, близком к оптимальному, мотоциклетных батарей, а также (при несложной доработке) в качестве лабораторного блока питания.

Зарядное устройство выполнено на основе транзисторного двутактного преобразователя напряжения с автотрансформаторной связью и может работать в двух режимах - источника тока и источника напряжения. При выходном токе, меньшем некоторого предельного значения, оно работает как обычно - в режиме источника, напряжения. Бели попытаться увеличить ток нагрузки сверх этого значения, выходное напряжение будет резко уменьшаться - устройство перейдет в режим источника тока. Режим источника тока (обладающего большим внутренним сопротивлением) обеспечен включением балластного конденсатора в первичную цепь преобразователя.

Принципиальная схема зарядного устройства

Рис.1

Принципиальная схема зарядного устройства представлена на рис.1. Сетевое напряжение через балластный конденсатор С1 поступает на выпрямительный мост VD1. Конденсатор С2 сглаживает пульсации, а стабилитрон VD2 стабилизирует выпрямленное напряжение. Преобразователь напряжения собран на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD3 выпрямляет напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора. Конденсатор СЗ - сглаживающий.

Преобразователь работает на частоте 5...10 кГц. Стабилитрон VD2 одновременно защищает от перегрузки по напряжению транзисторы преобразователя на холостом ходе, а также при замыкании выхода устройства, когда напряжение на выходе моста VD1 повышается. Последнее связано с тем, что при замыкании выходной цепи генерация преобразователя может срываться, при этом ток нагрузки выпрямителя уменьшается, а его выходное напряжение увеличивается. В таких случаях стабилитрон VD2 ограничивает напряжение на выходе моста VD1.

Экспериментально снятая нагрузочная характеристика зарядного устройства изображена на рис.2. При увеличении тока нагрузки до 0,35...0,4 А выходное напряжение изменяется незначительно, а при дальнейшем увеличении тока резко уменьшается. Если к выходу устройства подключить недозаряженную батарею аккумуляторов, напряжение на выходе моста VD1 уменьшается, стабилитрон VD2 выходит из режима стабилизации и, поскольку во входной цепи включен конденсатор С1 с большим реактивным сопротивлением, устройство работает в режиме источника тока.

Если зарядный ток уменьшился, то устройство плавно переходит в режим источника напряжения. Это дает возможность использовать зарядное устройство в качестве маломощного лабораторного блока питания. При токе нагрузки менее 0,3 А уровень пульсации на рабочей частоте преобразователя не превышает 16мВ,а выходное сопротивление источника уменьшается до нескольких Ом. Зависимость выходного сопротивления от тока нагрузки показана на рис.2.

Зарядное устройство легко размещается в коробку размерами 155х80х70 мм. Коробку следует изготовлять из изоляционного материала.
   Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К40х25х11 из феррита 1500НМ1. Первичная обмотка содержит 2х160 витков провода ПЭВ-2 0,49, вторичная - 72 витка провода ПЭВ-2 0,8. Обмотки изолированы между собой двумя слоями лакоткани.

Стабилитрон VD2 установлен на теплоотводе с полезной площадью 25 см2. Транзисторы преобразователя в дополнительных теплоотводах не нуждаются, так как работают в ключевом режиме. Конденсатор С1 - бумажный, рассчитанный на номинальное напряжение не менее 400 В.

При необходимости использования устройства для зарядки малогабаритных аккумуляторов емкостью до единиц ампер-часов и регенерации гальванических элементов целесообразно обеспечить регулировку тока зарядки. Для этого вместо одного конденсатора С1 следует предусмотреть набор конденсаторов меньшей емкости, коммутируемых переключателем. С достаточной для практики точностью максимальный ток зарядки - ток замыкания выходной цели - пропорционален емкости балластного конденсатора (при 4 мкФ ток равен 0,46 А).

Если нужно уменьшить выходное напряжение лабораторного источника питания, достаточно стабилитрон VD2 заменить другим, с меньшим напряжением стабилизации.

Налаживание начинают с проверки правильности монтажа. Затем убеждаются в работоспособности устройства при замыкании выходной цепи. Ток замыкания должен быть не менее 0,45...0,46 А. В противном случае следует подобрать резисторы Rl, R2 с целью обеспечения надежного насыщения транзисторов VT1, VT2. Больший ток замыкания соответствует меньшему сопротивлению резисторов.

Зависимость выходного сопротивления от тока нагрузки

Рис. 2

Н.ХУХТИКОВ г. Сергиев Посад Московской обл., Радио №5, 1993 г., стр.37
 
 
Rambler''s Top100