02.04.21

[Домашняя]

При разработке схемы зарядно-питающего устройства (ЗПУ) ставились следующие задачи: увеличить КПД за счет применения импульсного регулирования; обеспечить плавность регулировки выходного тока; применить простую элементную базу; уменьшить количество силовых элементов; упростить конструкцию; оснастить несложными сервисными устройствами, увеличивающими эксплуатационные возможности ЗПУ, которые можно было бы поэтапно добавлять к основной схеме без значительных доработок. Схема (рис.1)

РИС. 1

Представляет собой регулируемый двухполупериодный выпрямитель на основе тринисторного регулятора с фазоимпульсным управлением, где тринисторы VS1 и VS2 используют в качестве силовых управляемых диодов. Особое внимание необходимо уделить аккуратности изготовления Т2. Кромки кольца следует притупить, а само кольцо по диаметру обмотать двумя слоями изоленты во избежание замыкания обмоток II и III через сердечник. Трансформатор Т2 выполнен на ферритовом кольце К20х10х11 2000НН и содержит 3x75 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,22 мм. Намотка выполнена жгутом из трех проводов, что технологически удобно при соединениях и фазировке обмоток Т2 (Внимание! Если случайно при монтаже окажутся соединенными обмотки II и III, то через них к Т2 будет приложено удвоенное напряжение выпрямителя и Т2 выйдет из строя). Начала обмоток (обозначены на рис.1 точкой) соединяют с эмиттером VT2, УЭ VS1 и VS2, а концы соответствующих обмоток - с анодами VD1, VD2 и катодами VS1, VS2. Конструктивно тринисторы размещены на одном радиаторе площадью 300 мм2 без изолирующих прокладок (можно использовать корпус ЗПУ). Если зарядным устройством пользоваться внимательно и аккуратно, контролируя степень заряда аккумуляторной батареи (АКБ) по дополнительному вольтметру, подключенному к XS1, то можно использовать ЗПУ по рис.1. Но поскольку его "величество случай" прогнозируется алгоритмом - нет случайностей - есть естественные закономерности, то лучше ЗПУ оснастить устройствами, исключающими выход из строя ЗПУ, или подключить к нему АКБ при следующих внешних отрицательных воздействиях: коротком замыкании в выходной силовой цепи, которое может вывести из строя само ЗПУ; подключении к ЗПУ АКБ в противоположной полярности, что может вывести из строя АКБ; перезарядке АКБ (по времени), что приведет к осыпанию активной массы и выходу АКБ из строя. Схема доработки ЗПУ показана на рис.2 (со структурой рис.1 + рис.2).

Она представляет собой транзисторный ключ, управляемый величиной и полярностью входного напряжения (на АКБ) и управляющий напряжением питания фазоимпульсного генератора, включенный вместо перемычки ХР2. При сильно засульфатированной АКБ, возможно, что на клеммах правильно подключенной АКБ полярность окажется противоположной либо АКБ сильно разряжена, и напряжение на ней меньше, чем напряжение открывания транзисторного ключа. В обоих случаях ЗПУ работать не будет. Для устранения этого введен тумблер S2, которым шунтируют ключ на некоторое время достижения необходимых полярности и величины напряжения на АКБ для удержания ключа в открытом состоянии и нормального зарядного процесса. После чего тумблер размыкают. В [2] это не учтено, и ЗПУ работать не будет. При применении деталей, указанных на рис.2, схема в налаживании не нуждается. На практике, когда необходимо пользоваться автотранспортом в зимнее время, а отдача АКБ (по емкости) при понижении температуры сильно снижается, да и АКБ уже эксплуатируется "вдвое-втрое выше нормы" (объем активной массы уменьшился из-за естественного осыпания, да и сама АКБ сильно засульфатирована, что привело к еще меньшей отдаче по емкости и увеличению внутреннего сопротивления), невозможен надежный запуск ав­томобиля. Во многом можно избавиться от этих проблем, а также увеличить срок эксплуатации АКБ, когда автомобиль стоит в гараже, а АКБ постоянно подключена к ЗПУ, работающему в "дежурном" режиме и поддерживающему ее в полной готовности к эксплуатации. По рекомендациям, содержащимся в [4], срок эксплуатации АКБ при применении к АКБ "смолоду" дежурного ре­жима (на хранении) можно продлить до 5-6 лет! (вместо 1-2!), а в других случаях значительно замедлить разрушающие процессы, протекающие в АКБ во время эксплуатации. Хорошо себя зарекомендовала на практике простотой схемотехники, эле­ментной базы и настройки схема (изготовлена как в комплексе с ЗПУ, так и как приставка к уже имеющимся ЗПУ), изображенная на рис.3, рекомендованная [3] (по структуре рис.1+рис.2+рис.З), подключаемая к XS1.

Схема представляет собой электронное реле с раздельно регулируемыми порогами включения и выключения. Она энергетически выгоднее, чем схема в [2], поскольку Т1 отключен от сети на время "дежурного" режима, которое может достигать нескольких часов паузы на несколько минут заряда. К примененным деталям схема не критична. Транзисторы желательно применить кремниевые, номиналы резисторов R1, R4-R6 +20%, R2, R3 - подстроенные проволочные типа СП5-1, поскольку они позволяют установить порог с точностью до +0,1 В и хорошо сохраняют стабильность настройки во времени. Стабилитрон VD2 - термокомпенсированный прецизионный типа Д818Е, хотя можно применить и два стабилитрона типа Д814, включенных навст­речу, с примерно одинаковым напряжением стабилизации. Настройка узла "дежурного" режима проводится следующим образом. Движок потенциометра R2 устанавливают в верхнее положение, а движок R3 - в нижнее (по схеме положение). Соединитель ХР1 к сети не подключают. К соединителю XS1 подключают стабилизированный источник питания с регулируемым напряжением, которое устанавливают по образцовому вольтметру, подключенному к XS1, равным 14,5 В. При этом транзисторы VT1 и VT2 должны быть закрыты, а реле К1 обесточено. Вращая движок R3, добиваются срабатывания реле К1. Затем на­пряжение стабилизированного источника снижают до 12,9 В и вращением движка R2 добиваются отпускания реле. В связи с тем, что при отпускании реле К1 резистор R2 замыкается контактами К1.2, эти регулировки оказываются независимыми одна от другой. Сопротивления резисторов R1 и R4 рассчитаны на интервал 12,9-14,5 В. При других значениях порогов их надо заново подбирать. Реле К1 - любое, надежно срабатывающее от 12 В, с двумя группами размыкающихся контактов, позволяющих коммутировать мощность 200-300 Вт, РСМ1 (Ю.171.81.43); РСМЗ (РФ4.500.129); РЭС6 (РФ0.452.125.Д); РЭС22 (РФ4.500.129 -контакты включены параллельно). Если нет рекомендованных выше реле, то можно перемотать любое. Например, реле срабатывает при напряжении 60 В и токе 0,02А, имеет мощность на переключение 60x0,02=1,2 Вт, 1200 витков провода 00,1 мм, число витков на 1  В=1200:60=20, сечение  провода S=jtDD:4=3, 14x0,1x0,1:4= 0,00785 мм2. Нам требуется реле, срабатывающее от напряжения 12 В. Количество витков перемотанного реле 12x20=240. Поскольку напряжение срабатывания уменьшилось в 5 раз (60:12), значит, ток (при той же мощности на переключение) должен увеличиться в 5 раз. Чтобы обеспечить ту же плотность тока в (А/мм2), нужно увеличить сечение (не диаметр!), провода, т.е. 0,00785x5=0,4мм2. Откуда D= 4SA8=4x0,4:3,14=0,23 мм. Значит, перемотанное реле имеет 240 витков провода 0,23 мм. Для замедления процесса сульфатации и автоматической "дрессировки" АКБ во время "дежурного" режима в зимний период (зарядка асимметричным током) схему по рис.1 можно преобразовать, отключив тринистор VS2 и подключив разрядный резистор R1 (рис.4) тумблером S4.

Соотношение зарядного и разрядного токов 10:1, а величина зарядного тока определяется номинальным током заряжаемой АКБ. Во избежание перезарядки АКБ в импульсе необходимо помнить, что в схеме по рис.4 заряд ведется однополупериодными импульсами частотой 50 Гц, а разряд идет во время паузы между импульсами. Поэтому амперметр ЗПУ будет показывать средний ток заряда, примерно втрое меньший тока в импульсе. Например, по рекомендации [5] АКБ емкостью 55 Ач надо заряжать током 1,8 А. При использовании схемы по структуре рис.1+рис.2+рис.3+рис.4 общее время заряда в "дежурном" режиме по сравнению со схемой по структуре рис.1+рис.2+рис.З увеличится, а время разряда уменьшится. Кроме того, ЗПУ превращается в зарядно-питающее разрядное устройство с током разряда 1/100 от емкости АКБ. Настройку асимметрии лучше выполнить с помощью осциллографа, включенного параллельно резистору 0,1 Ом, включенному последовательно с активной нагрузкой (можно лампу от фары) по соотношению 10:1 амплитуд напряжений заряда и разряда (пропорциональных токам). Если нет осциллографа, асимметрию можно настроить тестером. Например, для АКБ 6СТ55 зарядный ток устанавливают резистором R1, равным 1,98 А (1,8+0,18). Отключают нагрузку, не меняя положения движка резистора R1 подключают к ЗПУ разрядный резистор R4 (рис.5) и подбором его сопротивлений устанавливают ток разряда, равным 0,18 А. Когда ЗПУ работает на активную нагрузку (электровулканизатор, лампа накаливания и др.), напряжение на нагрузке может превысить 14,5 В, и ЗПУ отключится, что не учтено в [3]. Для устранения этого служит тумблер S3.1, который отключает схему по рис.3 от +XS1 и одновременно S3.2 подключает цепочку VD1R1 (рис.5), через которую на базу VT1 подается открывающее напряжение с анодов VD1 и VD2 (рис.1).

Введение этой цепочки вызвано необходимостью защиты ЗПУ от короткого замыкания в режиме питающего устройства при работе на все другие виды нагрузок, кроме АКБ. Трансформатор можно применить готовый, от ламповых телевизоров, оставив только первичную обмотку и намотав вторичную согласно таблице.

Таблица

Если есть трансформатор с геометрией, отличной от приведенной в таблице, можно воспользоваться рекомендациями [4]. Для зарядки АКБ емкостью 40-60 А»ч достаточно тока 1-2 А, а увеличение длительности зарядки при этом роли не играет, поскольку при использовании автоматики контроль времени зарядки не требуется. Поэтому для изготовления Т1 ЗПУ подойдет трансформатор от 50 Вт (эмпирически 5 см2), который обеспечивает на II обмотке около 21 В при токе 1-2 А. Расчет Т1 можно произвести согласно [7] или определить практически количество витков на 1 В методом пробной обмотки согласно [61 При дли­тельной работе в "дежурном" режиме необходимо контролировать уровень электролита в АКБ, периодически добавляя дистиллированную воду. Применять фильтр для помехоподавления, нет надобности, поскольку Т1 одновременно выполняет роль фильтра.

Электрик №4 2000г стр. 47