Автоматичні зарядні пристрої

К. Казьмін

Пропоноване автоматичний зарядний пристрій призначений для зарядки акумуляторних батарей автомобілів.

Практика експлуатації автомобільних акумуляторних батарей показує, що в міських умовах розрядка акумулятора при пуску двигуна від стартера не заповнюється повністю з-за малих відстаней пробігу і, як результат цього, знижується щільність кислоти, а це неминуче призводить до сульфатаціі пластин. При сульфатаціі збільшується внутрішній опір батареї, що призводить до недозарядке акумулятора при нормальній роботі генератора і, отже, до більш глибокої сульфатаціі пластин і пониженню ємності батареї. При зниженні ємності батареї погано заводиться двигун, особливо в зимовий час. Це змушує користуватися стартерних режимом багаторазово і тоді відновлення ємності при малих пробігах, очікувати не доводиться. Процес цей спочатку йде повільно, але після другого року експлуатації батареї починає прискорюватися. При виявленні слабкою зарядки власник автомобіля збільшує натяг пружини реле-регулятора для збільшення напруги генератора, що призводить до перезарядці батареї, і осипання пластин неминуче.

При тривалому бездіяльності акумулятора в зимовий час, при ремонтних роботах акумулятор розряджається, а при несвоєчасній зарядці протікають процеси, про які говорилося вище.

Зарядка акумуляторів від звичайного випрямляча часто ведеться без контролю і призводить до перезарядці акумулятора і осипання позитивних пластин.

У результаті цих основних та інших супутніх причин акумуляторні батареї автомобілів відпрацьовують гарантійний термін і виходять з ладу, в той час як ресурс роботи стаціонарних свинцевих акумуляторів 16 … 18 років.

Відомі автоматичні зарядні пристрої для акумуляторів, у яких пристрій, увімкнений для зарядки батареї вручну, автоматично відключається від мережі при досягненні напруги, відповідного повністю зарядженій батареї. Однак такі пристрої мають істотний недолік – для наступної зарядки їх необхідно включати вручну.

Пропонований зарядний автомат відрізняється від відомих тим, що після автоматичного відключення повністю зарядженої батареї він, при зниженні напруги на батареї до встановленого рівня, автоматично підключається, і батарея знову буде доведена до повного зарядженого стану. Цей цикл буде повторюватися до тих пір, поки автомат не буде відключений від мережі вручну.

Пристрій розрахований для зарядки акумуляторів будь-яких автомобілів і мотоциклів з напругою бортової мережі 12,6 В і номінальним струмом до 6 А, дозволяє регулювати режим зарядки в широких межах, що дає можливість заряджати акумуляторні батареї різних типів.

Для зарядки акумуляторів з номінальною зарядним струмом понад 6 А ніяких змін у схему вносити нелребуется, окрім заміни силового трансформатора на більш потужний, з вторинною обмоткою, розрахованої на необхідний струм зарядки.

Принципова схема зарядного автомата наведена на рис. 1.

./240820101200001735.gif
Рис. 1. Принципова схема зарядного автомата

Пристрій може працювати в двох режимах: ручному і автоматичному. У середньому положенні перемикача S2 прилад відключається від мережі.

Силовий випрямляч виконаний по бруківці схемою на діодах V1 … V4, перемикачі S3 (для регулювання зарядного струму) і конденсаторі С1. Вузол А1 – блок включення, виконаний на транзисторах V6 … V8, стабілітрон V5 і реле К1. Вузол А2 – блок виключення, виконаний на транзисторах V16 … V18, стабілітрон V15 і реле К2. Цей блок живиться від стабілізованого випрямляча, зібраного на діодах V10 … V13 (По бруківці схемі), конденсаторі С8 і стабілітрон V14, що підтримує напругу 12 В. Вузли включення і виключення зібрані за однаковими схемами, але мають різні параметри вхідних ланцюгів і настроюються на різні пороги спрацьовування. Ці блоки не критичні до параметрів деталей і тому в них можна застосувати резистори з відхиленням від номіналу до 20% і низькочастотні транзистори, перелік яких наведено в табл. 1.

Таблиця 1.

     

Елементи принципової схеми

Застосовані в пристрої

Можливі заміни

V6, V7, V16, V17

МП42Б

КТ203Б, В; МП20А, Б; МП21Д, E, МП116

V8, V18

КТ608А

KТ603; КТ605; КТ615; КТ617 з будь-якими буквеними індексами

V1…V4

Д242

Д244, Д242А

V10…V13

Д229В

Д203, Д226, КД202 з будь-якими буквеними індексами

V5, V15

Д818Д

Д818 з будь-яким індексом, Д814Б, послідовно два КС147А

C1, C3

К50-ЗБ

К50-ЗА, К50-12, К50-16, К50-18

K1, К2

РСМ1 паспорт Ю. 171.81.43

РСМ1-Ю.171.81.53, РЕС22-РФ4.500. 129 контакти включити паралельно. РВМ-2С

Блок включення А1 працює таким чином. Цей блок живиться від акумуляторної батареї і при напрузі вище обраного межі, наприклад 12,9 В, стабілітрон V5 пропускає струм, транзистор V6 відкрито, a V7 і V8 закриті. Реле К1 знеструмлено, контакти К1.1 і К1.2 розімкнуті. Коли заряд батареї напруга на ній поступово знижується і при досягненні 12,9 У стабілітрон V5 закривається. Транзистор V6 теж закривається, а транзистори V7 і V8 відкриваються і реле К1 спрацьовує. Своїми контактами К1.1 воно підключає трансформатор до мережі, а контактами К1.2 включає харчування блоку А2. При включенні блоку А2 спрацьовує реле К2 і своїми контактами К2.1 і К2.2 самоблокуються харчування цього вузла. Починається зарядка батареї, і напруга на ній зростає. Це призводить до того, що стабілітрон. V5 починає пропускати струм і відкриває транзистор V6, a V7 і V8 закриваються. Реле К1 знеструмити і розімкнеться контакти K1.1 і К1.2. блок включення А1, виконавши своє завдання, переходить в сторожовий режим, а зарядний пристрій залишається включеним в мережу через контакти К2.1 і К2.2 реле К2.

Блок вимикання А2 працює таким чином. Під час зарядки, коли напруга на батареї нижче 14,5 В, стабілітрон V15 не пропускає струму, транзистор V16 закритий, а транзистори V17 і V18 відкриті. Реле К2 знаходиться під струмом і своїми контактами К2.1 і К2.2 забезпечує живлення вузла А2. Напруга на батареї поступово зростає, і при досягненні 14,5 У стабілітрон У15 почне пропускати струм і відкриє транзистор V16. У результаті цього транзистори V17 і V18 закриються, знеструмити реле К2 і контактами K2.1 відключить автомат від мережі, а контактами K2.2 відключить ланцюга вузла А2, через які може відбуватися розрядка батареї.

Так як блок включення А1 живиться від акумулятора і перебуває в сторожовому режимі, то, коли напруга на акумуляторної батареї знову знизиться до 12,9 В, спрацює, як описано вище, реле К1 і своїми контактами знову включить автоматичний зарядний пристрій для зарядки акумуляторної батареї. Далі цикл повториться. .

Використання автоматичного зарядного пристрою забезпечує підтримку акумуляторної батареї в робочому стані на весь період її експлуатації і, що особливо важливо, термін служби автомобільного акумулятора збільшується до 6 … 7 років. Відпадає необхідність багато годин знаходитися в гаражі для спостереження за заряджанням акумулятора. Слід тільки стежити за своєчасною долівку дистильованої води.

Всі транзистори електронних блоків А1 і А2 працюють в ключових режимах.

Таблиця 2

Тип сердечника

I обмотка

II обмотка

III обмотка

число витків

діаметр дроту, мм

число витків

діаметр проводу, їм

число витків

діаметр дроту, мм

ШЛ25Х40

900

0,41

32+7×3=53

1,6

66

0,35

УШ26Х52

700

0,45

20+7×3=41

1,6

51

0.35

УШ30Х30

1000

0,45

32+7×4=60

1.6

74

0,35

Для налаштування блоку включення А1 слід встановити перемикач S2 в положення «Автомат», перемикач S4 у положення «Робота», підлаштування резистор R3 у верхнє за схемою становище. До вихідних клем Х2 підключити джерело постійної напруги 12,9 В. Вилку шнура включити в мережу 220 В. Після цього повільним обертанням ручки підлаштування резистора R3 добитися автоматичного включення пристрою. Потім перемикач S2 встановити в середнє положення і знову поставити, в положення «Автомат», а пристрій повинен виключитися і знову автоматично включитися. Якщо цього не відбудеться, то слід пересунути движок резистора R3 вниз за схемою. Ці операції слід виконати кілька разів, домагаючись чіткого спрацьовування блоку включення А1 при напрузі 12,9 В.

Налаштування блоку вимкнути А2 ведеться наступним чином. Встановити перемикач S2 в положення «Автомат», перемикач S4 – в положення «Налаштування», построечний резистор R11 встановити в нижнє за схемою становище. Короткочасним натисканням кнопки S1 включити автомат в мережу. Підлаштування резистором R9 встановити за шкалою приладу PU1 напруга, відповідне повністю зарядженої батареї, тобто 14,5 В. Потім повільним обертанням осі підлаштування резистора R11 добитися автоматичного вимкнення пристрою. Після цього, не змінюючи положення, движка резистора R11, встановити резистор R9 у нижнє за схемою становище. Короткочасним натисканням кнопки S1 включити зарядний пристрій у мережу і повільним обертанням осі резистора R9 домогтися відключення автомата від мережі. Момент відключення контролюється по приладу PU1. Якщо момент відключення буде при напрузі менше 14,5 В, то слід пересунути движок резистора R11 вгору за схемою, а при більшому – вниз. Ці операції треба зробити кілька разів, домагаючись чіткого спрацьовування блоку вимкнути А2 при напрузі 14,5 В. Після цього автоматичний зарядний пристрій готовий виконувати свої функції.

У пристрої можуть бути застосовані наступні елементи: резистор R8-МЛТ-2, решта – МЛТ-0, 5, змінні – СП-0, 5 або СПО-0, 5, конденсатори С2 і С4 – МБМ-160, кнопка SI – KM1 -2 або П2К, тумблер S2 – П2Т-1 із середнім становищем, перемикач S3-11ПМК1Н або П2Г1, тумблер S4 – МП1-2. Типи і номінали деталей наведені на рис. 1 і в табл. 1. У табл. 1 вказано можливі заміни. Намотувальні дані силового трансформатора для різних, типів магнітопроводів дані в табл. 2 (провід марки ПЕВ-2). Коефіцієнт передачі по струму транзисторів повинен бути не гірше 40, при цьому з великим коефіцієнтом слід взяти для V6 і V16. При використанні стабілітронів, що наведені в розділі заміни, трохи погіршується температурна стабільність налаштування блр-ков. Якщо є реле РСМ1 з іншими параметрами обмотки, то, видаливши стару обмотку, слід намотати проводом ПЕВ-2 діаметром 0,1 мм до заповнення каркаса.

Ріе. 4,
а – Друкована плата пристрої (дзеркально); б – Розташування деталей на платі

При експлуатації слід дотримуватися наступних правил. Мережевий шнур повинен мати хорошу і неушкоджену ізоляцію, а дроти для підключення акумулятора-мати потужні затискачі з маркуванням «+» і «-». Не можна встановлювати запобіжник F1 на струм більше 1 А.

Для включення зарядного пристрою в роботу треба затискачі Х2 з'єднати з клемами акумулятора, встановити перемикач S2 в положення «Автомат», перемикач S4 у положення «Робота» і включити вилку в мережу. Еелі напруга на акумуляторної батареї менше 12,9 В, автомат сам включиться і почнеться зарядка батареї. В іншому випадку треба швидко натиснути кнопку «Пуск» S1. Перемикачем S3 встановити необхідну силу зарядного струму. Надалі автоматичний зарядний пристрій буде працювати, як викладено вище.

При необхідності припинити роботу пристрою під час зарядки в режимі «Автомат» треба перемикач S2 встановити в середнє положення, а вже потім від'єднайте акумулятор від затискачів Х2.

Слід пам'ятати, що зарядка акумулятора великим струмом збільшує товщину активного шару на позитивних пластинах і тим самим прискорює їх руйнування. Зарядка ж малим струмом шкоди не приносить, але вимагає більше часу. Для акумуляторів ємністю 40 … 60 А * год цілком достатній зарядний струм 1 … 2 А, а тривалість зарядки не грає ролі, так як при використанні автомата контроль не потрібно.

Режим «Ручний» нічим не відрізняється від роботи загальновідомих зарядних випрямлячів. Треба встановити перемикач S2 в положення «Ручний» і перемикачем S3 добитися необхідного струму зарядки по амперметри РА. Коли напруга досягне 14,5 … 14,7 В, слід відключити пристрій, поставивши перемикач S2 в середнє положення. Під час зарядки акумулятора в режимі «Ручний» не можна залишати без контролю акумулятор, так як перезарядка призводить до швидкого руйнування, пластин і виходу з ладу акумулятора.

Література

1.Радіо, 1975, № 12, с. 44-46.

2.Радіо, 1976, № 6, с. 42-43.

3.У допомогу радіоаматори. Вип. 62 .- М.: ДОСААФ, 1978, с. 50-54.

4.У допомогу радіоаматори. Вип. 55.-М.: ДОСААФ, 1976, с. 59-60.

ВРЛ № 87, с. 51-59