Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Страница-1              

Страница-1              

Автоматическое зарядно-пусковое устройство

для автомобильного аккумулятора

Пусковые устройства промышленного изготовления нередко обладают малой мощностью и недостаточно надежны в эксплуатации. Простейшие самостоятельно изготовленные схемы автомобильных пусковых устройств, состоящие только из трансформатора и силовых выпрямительных диодов, также обладают рядом недостатков.

Во-первых, при случайном коротком замыкании выходных проводов можно легко повредить дорогостоящие выпрямительные диоды. В случае неправильной полярности подключения такой схемы к аккумулятору можно повредить бортовую электронику или сам аккумулятор.

Кроме того, при изготовлении простейшего пускового устройства требуется грамотно выбирать параметры трансформатора (соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток для конкретного типа магнитопровода), чтобы он обеспечивал ток в нагрузку не менее 100 А при просадке напряжения не ниже 10 В.

Устранить все эти недостатки позволяет описываемое ниже устройство. Его можно также использовать для подзаряда или тренировки аккумулятора, а автоматика не допустит превышения напряжения на аккумуляторе выше допустимой величины во всех режимах работы.

Электрическая схема обеспечивает стабилизацию выходного напряжения и защиту по току от короткого замыкания. А при неправильной полярности подключения аккумулятора к выходным клеммам устройства не позволит включить его в работу.

Для работы пуско-зарядного устройства в разных режимах подключение аккумулятора выполняется к одним и тем же выходным клеммам, что очень удобно при эксплуатации. При этом обеспечивается контроль работы схемы и состояния аккумулятора при помощи вольтметра и амперметра, установленных на передней панели корпу-

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Устройство может работать в трех режимах, которые выбираются переключателем SA1 ("режим"):

1.   ЗАРЯДКА — обеспечивается зарядка аккумуляторной батареи (АБ) стабильным током до момента, когда напряжение на аккумуляторе возрастет до величины 14,8 В. При этом ток зарядки может быть установлен любым в диапазоне 1...10 А.

2. ТРЕНИРОВКА — используется для предотвращения сульфатации пластин аккумулятора лри его длительном хранении с запитым электролитом, например в зимний период. Устройство позволяет циклически выполнять процесс заряд-разряд в автоматическом режиме. Ток заряда может устанавливаться от 1 ...10 А, разряда — 0,8 А. Количество циклов не ограничено.

3. 3. ПУСК — режим используется для запуска двигателя автомобиля. При этом устройство подключается параллельно с аккумулятором и обеспечивает ток до 100 А в непрерывном режиме. Что позволяет облегчить запуск двигателя в зимний период или при пониженной емкости аккумулятора в результате старения.

4. Электрическая схема зарядно-пускового устройства, рис. 4.14,

5. состоит из следующих частей:

6. а)  силового трансформатора Т1 мощностью около 1 кВт с выпрямителем, выполненным на тиристорах VS1, VS2;

7. б)  источника питания для схемы управления на трансформаторе Т2 и стабилизаторах DA2, DA3;

8. в)  схемы автоматического управления (DA1...DA4, ТЗ);

9. г)   схемы контроля режимов (PV1, усилителя DA6 для измерения тока, PA1.HL1, HL2);

10. д)  блока включения и защиты (К1, К2, DA5).

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Так как при зарядке автомобильной аккумуляторной батареи рекомендуют поддерживать средний зарядный ток постоянным, в качестве регулирующего элемента используются тиристоры. Они одновременно работают как управляемые выпрямители.

Для удобства изготовления схема управления питается от отдельного трансформатора Т2. С него же снимается и сигнал для синхронизации работы схемы с частотой сети (цепь из элементов VD6-R28-R33). Напряжения +15 В и-15 В, используемые для питания схемы управления, стабилизированы на микросхемах DA2 и DA3.

Блок автоматического управления работает следующим образом. Сигнал обратной связи по напряжению (Uoc) с выходных клемм (Х1, Х2) через резисторы R1-R4 поступает на вход интегратора DA1.1. Выходное усиленное напряжение суммируется с напряжением, установленным резистором R14, и поступает на вход DA4/15.

Микросхема DA4 (КР1114ЕУ4) предназначена специально для построения импульсных схем управления, что позволяет значительно упростить устройство. Она содержит полный набор функциональных узлов для выполнения широтно-импульсного управления (рис. 4.15) и внутри имеет: прецизионный источник опорного напряжения +5 В (ИОН); усилители ошибки (1 и 2), компараторы (3 и 4), схемы управления выходным каскадом на транзисторах и генератором пилообразного напряжения. Частота генератора задается внешним резистором R30 и конденсатором С15. Работа автогенератора синхронизируется с частотой сети при помощи транзистора VT1, сигнал на открывание которого поступает с выпрямителя VD6.

На выходе микросхемы DA4/8 формируется импульс напряжения, ширина которого зависит от положения регуляторов R19, R14. Так как для открывания тиристоров достаточно коротких импульсов, для их получения используется дифференцирующая цепь C18-R45. Эти импульсы усиливаются транзисторами VT2, VT3 и через гальванически развязывающий цепи импульсный трансформатор (ТЗ) поступают на управляющие выводы тиристоров (VS1, VS2).

Функция стабилизации тока выполняется следующим образом. Сигнал обратной связи по току (loc), снимаемый с шунта Ruj, через резистор R5 поступает на вход интегратора DA1/7. Интегратор усиливает напряжение в 10 раз, а также сглаживает пульсаций. Сигнал с выхода DA1/10 смешивается с установленным резистором R14 напряжением. Разность этих напряжений поступает на вход (DA4/2) токоограничивающего усилителя. Внутри микросхемы производится сравнение приходящих на входы DA4/4 и DA4/2 сигналов и больший из них непосредственно влияет на ширину импульсов управления и, как следствие, на момент открывания тиристоров.

Контроль работы схемы выполняется по вольтметру PV1 и амперметру РА1.

Когда устройство используется в качестве пускового, амперметр РА1 подключается к шунту переключателем SA1 напрямую. При токе 100 А напряжение на шунте должно быть 75 мВ и его вполне достаточно для отклонения стрелки прибора на полную шкалу.

В случае же, когда рабочий ток необходим до 10 А (режим "зарядка" или "тренировка"), для его более точного измерения установлен усилитель (DA6) с коэффициентом 10 и стрелка амперметра РА1 сможет также отклоняться на полную шкалу.

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятораАвтоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Индикация режима работы устройства осуществляется светодиодами: свечение светодиода HL1 — работа, HL2 — устройство отключено и идет разряд аккумулятора током 0,8 А {в режиме тренировки).

Блок включения и защиты начинает работать при правильной полярности подключения аккумулятора к клеммам Х1, Х2. В этом случае, если включен автомат А1, при нажатии кнопки SB1 за счет тока, протекающего от аккумулятора через обмотку К1, резистор R67 и диод VD22, включится реле К1 и своими контактами (К1.1, К1.2) подаст питание на трансформатор Т1 и схему управления, а также заблокирует цепь кнопки (К1,3). Нетрудно заметить, что при неправильной полярности подключения аккумулятора диод VD22 будет закрыт и не позволит включиться реле К1.

На микросхеме DA5 собран компаратор напряжения, который в зависимости от выбранного переключателем SA1 режима управляет алгоритмом работы устройства, не допуская превышения напряжения на аккумуляторе выше заданного (резистором R41) уровня 14,8 В. Это действующее значение — амплитуда будет больше. Цепь из R48-VD17 обеспечивает гистерезис работы компаратора.

Рассмотрим теперь более подробно особенности работы зарядно-пускового устройства в разных режимах. Режим "зарядка"

Необходимый ток заряда в режиме стабилизации тока устанавливается резистором R14 при положении регулятора напряжения R19 на максимум. Контроль зарядного тока выполняется по амперметру РА1.

Для осуществления заряда аккумуляторную батарею подключают к клеммам "+" (Х1) и "-" (Х2) устройства, соблюдая полярность. При нажатии на кнопку SB1 схема начнет работать. Как только выходное напряжение, установленное резистором R19, превысит уровень, имеющийся на аккумуляторе, в цепи его заряда от трансформатора (Т1) начинает протекать ток через шунт (Rш), создавая на нем напряжение. Это напряжение попадает на вход усилителя-интегратора обратной связи по току DA1.1. Оно будет меняться до тех пор, пока не скомпенсирует опорное напряжение, установленное на входе DA4/2 (это напряжение в свою очередь определяет момент открывания тиристоров, а значит и ток в силовой цепи).

Таким образом, стабилизация тока или напряжения в этом и других режимах работы устройства представляет собой процесс установки такого момента открывания тиристоров, при котором напряжение на выходе устройства через цепи обратной связи компенсирует опорное напряжение в определенной точке.

Если схема работает в режиме стабилизации тока, то по мере заряда аккумулятора напряжение на нем будет возрастать. Как только оно достигнет уровня 14,8 В, компаратор DA5 срабатывает и сигнал, поступающий с его выхода на вход DA4/4, прекращает формирование управляющих открыванием тиристоров импульсов.

Режим "тренировка"

Процесс тренировки в основном аналогичен процессу зарядки за исключением того, что когда переключатель SA1 установлен в соответствующий режим — компаратор DA5 следит за уровнем напряжения на аккумуляторе и при его превышении величины 14,8 В подает сигнал запирания на вход DA4/4. Что приводит к исчезновению импульсов (DA4/8), управляющих открыванием тиристоров. При этом также откроется транзистор VT5 и сработает реле КЗ. Оно своими контактами К3.1 подключит нагрузку (R68) для разряда аккумулятора. Резистор R68 обеспечивает разрядный ток 0,8 А.

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятораАвтоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Источник: Радиолюбителям. Полезные схемы.

 Книга 3.

-

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика