Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей

В сравнительно маломощных электросетях одновременная работа множества электроинструментов и сварочных аппаратов вызывает такие скачки и провалы сетевого напряжения, что все зарядные устройства, прежде собранные мною, просто отказывались работать или требовали непрерывного контроля В устройстве с ручным регулированием зарядного тока при сильном снижении сетевого напряжения — вплоть до 170 В — приходилось устанавливать регулятор тока на максимум Если не уследил польем сетевого напряжения, то зарядный ток превышал предельное значение и в лучшем случае перегорал предохранитель, в худшем — трансформатор Стабилизированные регуляторы оказались неспособными отслеживать столь широкие пределы изменения сетевого напряжения, а при резких скачках и провалах приводили к последствиям, описанным выше

Пришлось подойти к этой проблеме более основательно, и, как показала практика, не напрасно. Несколько лет эксплуатации нового зарядного устройства подтвердили, что только полное отсутствие сетевого напряжения может помешать зарядке батареи Применение пропорционально интегрирующего (ПИ) регулятора в новом устройстве позволило точнее удерживать заданный зарядный ток при действии любых дестабилизирующих факторов

ПИ регулятор — это система, в которой для обеспечения устойчивости регулирования сформирована специальная частотная характеристика фильтра в цепи обратной связи (1J При медленном уходе регулируемого параметра от заданного значения фильтр ведет себя как интегратор, а при быстром — как безынерционное звено Переход от одного режима к другому определен значением граничной частоты, при котором фазовый сдвиг в кольце регулирования не превышает допустимого значения и обеспечена устойчивость системы

Принципиальная схема зарядного устройства показана на рис. 1.

Источником тока зарядки служат две вторичные обмотки IV и V сетевого трансформатора Т1. образующие с диодами VD1, \Ю2 и VD3, VD4. соответственно, два двуполупериодных выпрямителя, включенных параллельно Ток можно плавно изменять переменным резистором R14

в пределах от 1 до 10 А со стабилизаци ей установленного значения Этот узел выполнен по традиционной схеме с фазовым управлением с той лишь разницей, что в качестве регулирующего элемента использован не тиристор, а мощный полевой транзистор VT1. Такое решение обусловило простоту управления и конструктивные удобства

Фазовый метод регулирования пре дусматриеает использование пилообразного напряжения для формирования импульсов управления регулирующим элементом. Чтобы синхронизировать это напряжение с моментами перехода сетевого напряжения через нулевое значение применен узел, собранный на элементах VD6—VD8, Rl, R2. R9. R10 и компараторе DA4, питающийся от включенных последовательно согласно полуабмоток II I   И-2 трансформатора

Когда напряжение на обмотке II равно нулю диод V07 закрывается обратным напряжением, поступающим через резисторы R9, R10 с выходов вспомогательного источника питания микросхем, и происходит переключение компаратора в состояние, когда на выходе с открытым коллектором (вывод 9) низкое напряжение

Через этот выход и токоограничительныи резистор R13 разряжается конденсатор С8, постоянно заряжаемый через резистор Р18 от того же вспомогательного источника. Таким образом, на конденсаторе С8 формируется пилообразное напряжение с привязкой к нулевой фазе напряжения в сети.

Компаратор DA5 управляет регулирующим транзистором VT1 в соответствии с пилообразным напряжением, приложенным к инвертирующему входу, и выходным напряжением ПИ фильтра на неинвертирующем входе После достижения пилообразным напряжением уровня, присутствующего на неинвертирующем входе, на выходе с открытым коллектором установится напряжение близкое к нулю, которое закроет транзистор VT1

В плюсовую цепь заряжаемой аккумуляторной батареи включены два резистора R3 и R5, соединенных параллельно и выполняющих функцию токоизмерительного элемента

 Импульсы зарядного тока, снимаемые с этих резисторов, поступают на вход собранного на  ОУ DA3 активного ФНЧ  Бесселя.

Источник: Журнал Радио 2010 №8

Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

Издаётся с 1924 года

Журнал Радио 2010 №8 Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей

Выбор типа фильтра обусловлен равномерностью его АЧХ а также высокой линейностью ФЧХ и малым временем установления (2].

Частота среза ФНЧ — около 8 Гц Ее определяют элементы R4. R6. СЗ С4 Фильтр эффективно подавляет основную гармонику зарядного тока 100 Гц, однако его инерционность не должна быть чрезмерно большой

К выходу ФНЧ подключен микроамперметр РА1 с добавочными резисторами R12, R16. показания которого прямо пропорциональны среднему значению тока зарядки Калибруют микроамперметр в амперах зарядного тока подстроечным резистором R16.

С выхода ФНЧ напряжение также поступает на сумматор, образованный резисторами R11. R14 R15 Переменным резистором R14 регулируют зарядный ток Разность сигналов, подводимых к точке соединения резисторов R11 и R15, поступает на вход ПИ фильтра

ПИ фильтр собран на ОУ DA6 и элементах R17, R19. C10 Исходя из инерционности ФНЧ граничная частота регулятора выбрана близкой к 8 Гц. С уменьшением частоты коэффициент передачи фильтра увеличивается и около нулевой частоты теоретически возрастает до бесконечности Этим достигается минимальное рассогласование заданного и действительного значений зарядного тока На частоте 8 Гц и более коэффициент передачи определяют только номиналы резисторов R17, R19 Он равен примерно 27 дБ

Таким образом, сигнал рассогласования воздействуя на регулирующий транзистор VT1 через компаратор DA5, сводит к нулю разность значений напряжения указанных выше сигналов в точке соединения резисторов R11 и R15

Для питания компараторов, операционных усилителей и других узлов устройства предусмотрен вспомогательный двуполярный источник, образованный полуобмотками III.1, III.2 трансформатора Т1. выпрямителем VD5. стабилизаторами напряжения DAI DA2 и сглаживающими оксидными конденсаторами С1, С2, С5 С6 Светодиод HL1          индикатор включения

устройства в сеть Вентилятор с электродвигателем Ml служит для принудительного охлаждения блока мощных диодов VD1 —VD4 и транзистора VT1

Большинство деталей устройства размещены на универсальной технологической плате, монтаж выполнен отрезками изолированного провода Резисторы R3. R5 — проволочные С5-16В Остальные постоянные — ОМЛТ, МЛТ или МТ Переменный R14 — проволочный с линейной характеристикой ППБ-1  подстроечный R16 — СПЗ-39А.

Оксидные конденсаторы лучше использовать рассчитанные на работу

при повышенной температуре Остальные конденсаторы — любые.

Трансформатор Т1 — ТС-180 от старого лампового телевизора. Магнитопровод необходимо разобрать, с катушек смотать все обмотки, кроме первичной I, сохранив бумажные межслойные прокладки, и намотать новые Сначала укладывают обмотки 11.1 на одну катушку и II 2 — на другую, по 37 витков провода ПЭВ-2 0,18. а затем также III.1 и III.2 по 55 витков провода ПЭВ-2 0.38 Последними наматывают обмотки IV и V по 150 витков провода ПЭВ-2 0,86 с отводом от середины Межобмоточные и межслойные прокладки обязательны

Соединять полуобмотки , расположенные на разных катушках и намотанные в одну сторону, следует встречно (т. е. конец с концом), как указано на схеме

Диоды VD1—VD4 и транзистор VT1 установлены без изолирующих прокладок на общем теплоотводе от процессора компьютера в сборе с вентилятором DL-43 Теплоотводом в виде пластины площадью около 5 см' следует снабдить также стабилизатор DA1.

Микроамперметр РА1 — М4206 с током полного отклонения стрелки 100 мкА Сетевой тумблер SA1 — МТ-1 Зажимы на выводы заряжаемой батареи большие пружинные, вида "крокодил", их можно приобрести в магазине радиодеталей или автозапчастей.

Вид зарядного устройства со снятой крышкой показан на рис. 2

Для начальной проверки работоспособности зарядного устройства к его выходу подключают активную нагрузку мощностью 100 Вт (автомобильную лампу фары с соединенными параллельно нитями) Перед этим регулятор тока зарядки R14 устанавливают в положение максимального сопротивления, что будет соответствовать минимальному току

Нагрузку включал последовательно с контрольным амперметром к выходу зарядного устройства. Убеждаются, что регулятор R14 позволяет изменять зарядный ток в установленных пределах, которые при необходимости можно скорректировать подборкой резистора R15.

Затем к выходу устройства подключают аккумуляторную батарею последовательно с контрольным амперметром Устанавливают по контрольному амперметру зарядный ток 10 А и, перемещая движок резистора R16. устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на конечное деление

Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей

Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема рис. 1 Устройство для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей