Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.
Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.
Как работает аккумулятор
Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:
1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;
2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.
В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.
Разряд аккумулятора
Одновременно работают две электрические цепочки:
1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;
При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.
Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.
При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.
Заряд аккумулятора
Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.
На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.
Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.
Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.
Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.
Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.
Принципы работы литий ионных аккумумляторов расмотрены здесь: Химические источники тока
Как работает зарядное устройство
Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.
Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов
Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.
Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.
Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.
Зарядные конструкции для автомобильных АКБ
Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.
Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.
Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.
Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.
Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:
контролировать и стабилизировать ток заряда;
учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.
Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:
1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;
2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);
3. повторный заряд разряженного аккумулятора.
При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.
Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.
График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.
В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.
Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.
Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:
восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;
достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;
образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;
достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.
Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов
Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:
1. иметь постоянную величину;
2. или изменяться во времени по определенному закону.
В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.
Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.
На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.
Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.
Принципы создания схем для зарядных устройств
Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.
Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:
1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;
2. применения электронных трансформаторов;
3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.
Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для инверторных сварочных аппаратов, частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.
Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением
Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.
Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:
1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;
2. диодного моста без сглаживания пульсаций;
3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.
Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.
Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.
Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.
Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.
Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.
Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.
Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.
Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.
Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.
Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.
Схемы с электронным трансформатором
Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.
Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения
При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.
На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.
Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.
Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и силовой диод, пропускающий импульсы тока одной полярности.
Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.
Но, они молчат о том, что:
открытая проводка 220 представляет опасность для жизни человека;
нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.
При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.
Наш совет: не пользуйтесь этим методом!
Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.
Разделы сайта
DirectAdvert NEWS
Друзья сайта
Осциллографы
Мультиметры
Купить паяльник
Статистика
Зарядно_тренировочное устройство для автомобильных 12V аккумуляторов
Приветствую Вас, друзья. Закончил сборку зарядно-тренировочного устройства, и, довольный получившимся результатом, решил поделиться с вами наработанным материалом. Корни зарядника растут из 4-го номера журнала “Радиолюбитель” за 1993 год. Правда в нем описано сервисное зарядно-пусковое устройство, в нем нет понижающего трансформатора, а использован импульсный источник. В общем, останавливаться на нем мы не будем, журнал с исходником вы найдете в архиве с материалами из предыдущей статьи, ссылку на которую вы найдете ниже по тексту, а схема по которой собиралось зарядно-тренировочное устройство выглядит следующим образом:
Суть данного зарядного устройства заключается в заряде аккумулятора “асимметричным” зарядным током. Соотношение зарядной и разрядной составляющей равно 1 : 10, а соотношение длительности зарядного и разрядных импульсов 1 : 2 или 1 : 3 (скважность регулируется переменным резистором R1). Как пишется в статье журнала, заряд аккумулятора слишком большим током ведет к снижению срока службы батареи и уменьшению ее емкости. Заряд малым током вреда не приносит, но занимает слишком много времени. Перезаряд более 10% увеличивает толщину активного слоя на пластинах и ускоряет их разрушение. Систематический недозаряд ведет к сульфатации платин, что происходит в большинстве случаев неправильного ухода за АКБ. Все эти нюансы данное зарядно-тренировочное учитывает. На микросхеме DD1 (К155ЛА3) собран генератор с регулируемой скважностью импульсов, который поочередно включает зарядный и разрядный узлы схемы. Величина зарядного тока регулируется переменным резистором R7-1K, разрядный ток – переменником R24-1K. Узел на стабилитроне VD8 и транзисторе VT4 обеспечивает питанием микросхему генератора. На стабилитроне VD6 (Д818Е) формируется опорное напряжение для транзисторного компаратора, которое сравнивается с напряжением на аккумуляторной батарее, по достижении заданного уровня процесс заряда прекращается.
Переключатель S1 – это кнопка или тумблер 6 Pin на 2 группы переключающихся контактов с двумя фиксированными положениями. Этот переключатель задает режим работы зарядного устройства (импульсный или непрерывный). В импульсном режиме в момент зарядного импульса мигает, а так же в режиме непрерывного заряда горит светодиод HL1. Светодиод HL2 загорается в момент разрядного импульса, в режиме непрерывного заряда он не горит. Светодиод HL3 стоит в цепи тока стабилитрона VD6, и был установлен на лицевую панель устройства как индикатор включенного ЗУ.
Настройка схемы не сложная, для этого нам потребуется внешний регулируемый блок питания, желательно с цифровой индикацией выходного напряжения. И так, поехали:
• Ставим переключатель в режим импульсного заряда (зарядник при этом к сети 220V не подключен). Подключаем БП к выходу зарядного устройства, ставим выходное напряжение БП 14,3. 14,5 Вольта, и не подавая 220V на схему ЗУ регулируем подстроечный резистор R19-470R до срабатывания компаратора, которое можно определить по прекращению мигания светодиода HL1. То есть при таком напряжении импульсный режим заряда АКБ должен прекратиться.
• Переводим переключатель режимов заряда в положение непрерывный. Сетевое напряжение на схему ЗУ так же не подано, блок питания все так же на выходных клеммах зарядника. Теперь устанавливаем выходное напряжение БП 16,1. 16,4 Вольта, R19 больше не трогаем, а подстроечным резистором R14-10k производим регулировку до погасания светодиода HL1, то есть 16,1 Вольта это порог, при котором HL1 гаснет, при таком пороге прекратится процесс заряда в ручном (непрерывном) режиме.
Изначально схема была расчитана на применение одной измерительной головки на 100 мкА с кучей дополнительных резисторов и галетного переключателя, все это хозяйство я решил не ставить, а использовать два отдельных амперметра на 10 и 1 Ампер, при этом и количество проводов к измерительным цепям гораздо поубавилось. Так же в исходной схеме не было светодиода HL2, добавил чисто для визуального контроля момента разрядного импульса, теперь HL1 и HL2 как бы перемигиваются в импульсном режиме заряда.
Резистор R9 поставлен китайский 0,22R на 5W, в разрядной цепи R27 на 3R составлен из трех резисторов 10R 10W в параллель, других просто не было, но можно и три по 1 Ому 5W последовательно поставить чуток переделав дорожки на плате, благо место позволяет. Вариант этой печатной платы можно посмотреть в предыдущей статье по этой схеме ЗУ:
В материалах предыдущей статьи по этой ссылке есть журнал “Радиолюбитель 4/1993” с исходной схемой и описанием пуско-зарядного устройства.
Трансформатор применил на 200W, вторичка изначально была намотана проводом диаметром 2 мм, пришлось смотать десяток витков, чтобы на выходе осталось примерно 18 Вольт переменки.
Для расчета трансформатора, как говорится, с нуля, рекомендуем воспользоваться программой Trans50Hz v.3.7.0.0.
Плату рисовал под те элементы, которые были под рукой, поэтому при желании повторить схему проверьте расстояния между контактными площадками элементов. Плата LAY6 формата выглядит так:
Фото-вид платы зарядно-тренировочного устройства LAY6 формата:
Лицевая панель разрабатывалась в программе Front Designer под конкретные размеры корпуса, выглядит так:
Вид собранного, настроенного и опробованного зарядно-тренировочного устройства:
Лицевая панель изготовлена из 5 милиметрового стеклотекстолита и покрашена автоэмалью.
• DD1 – К155ЛА3 – 1 шт.
• VT1, VT4 – КТ503 – 2 шт.
• VT2 – КТ814 – 1 шт.
• VT3 – КТ827 – 1 шт.
• VT5, VT6 – КТ502 – 2 шт.
• VT7 – КТ815 – 1 шт.
• VT8 – КТ818 – 1 шт.
• R2, R11 – 1k – 2 шт.
• R3, R4, R16 – 4k7 – 3 шт.
• R5, R15 – 2k – 2 шт.
• R6, R10, R12, R23, R25 – 100R – 5 шт.
• R8 – 470R – 1 шт.
• R9 – 0R22 5W – 1 шт.
• R13 – 10k – 1 шт.
• R17 – 620R – 1 шт.
• R18, R21 – 3k – 2 шт.
• R20, R26 – 200R – 2 шт.
• R22 – 2k2 – 1 шт.
• R27 – 3R 10W – 1 шт. (реально на плате 3 резистора 10R 10W соединенные параллельно).
• R28 – 270R – 1 шт.
• 1K – 2 шт. (переменные резисторы ЗАРЯД, РАЗРЯД)
• 470R – 1 шт. (подстроечный резистор, можно многооборотный)
• 10K – 1 шт. (подстроечный резистор, можно многооборотный)
• C1, C2 – 2000mF/50V – 2 шт.
• C3 – 470mF/16V – 1 шт.
• C4 – 100n – 1 шт.
• C5, C6, C7, C8 – 100mF/50V – 4 шт.
• HL1, HL2, HL3 – светодиод 5mm (синий, красный, зеленый) – 3 шт.
• VDS1 – диодная сборка (плата под KBPC5010, но можно поставить и на меньший ток) – 1 шт.
• VD1, VD3, VD4 – КД522 (можно поставить импортные 1N4148) – 3 шт.
• VD2 – КС133 (стабилитрон на напряжение стабилизации 3,3 Вольта) – 1 шт.
• VD5, VD7 – КД208 (КД209) – 2 шт. (эти диоды одноамперные, поэтому реально на плату VD7 был поставлен импортный диод 10A10, хотел поставить на 3 Ампера, но меньше не было).
• VD6 – стабилитрон Д818Е – 1 шт.
• VD8 – стабилитрон КС156А – 1 шт.
• Тумблер 6 Pin на 2 группы переключающихся контактов – 1 шт.
• Тумблер или кнопка включения питания – 1 шт.
• Клеммная колодка (выход ЗУ) – 1 шт.
• Амперметр 1 Ампер (разряд) – 1 шт.
• Амперметр 10 Ампер (заряд) – 1 шт.
• Радиатор для VT3, VT8 – 1 шт.
• Гнездо предохранителя – 1 шт.
• Сетевой шнур от компьютерного БП + гнездо для врезки в корпус – 1 шт.
• Трансформатор 160. 200W на 18V переменки с током ампер эдак до 8. 10 – 1 шт.
Общие впечатления о собранном зарядном устройстве. А вечатления более чем просто положительные, меня в корне не устраивают зарядные устройства с регулировкой тока путем переключения вторичных обмоток понижающего трансформатора, не устраивают ЗУ без приборов визуального контроля процесса заряда, без наличия контроля напряжения на клеммах аккумулятора и отключения последнего когда заряд достиг определенного уровня, и т.д. Все эти хотелки в данной схеме реализованы, можно пользоваться как в ручном режиме (как обычным зарядным устройством с непрерывным зарядом), так и включить импульсный режим при желании потренировать батарейку и сбить сульфатацию, правда времени потребуется гораздо больше, это зависит от степени убитости аккумулятора, но оно того стоит. Все же есть еще одна небольшая, но на мой взгляд очень полезная хотелка, это добавить к этой схеме защиту, как говорится, ОТ ДУРАКА. Каким бы ни был человек умным и грамотным, человеческий фактор имеет место быть, и просто по запарке можно случайно замкнуть выходные зажимы зарядного между собой, или по невнимательности подключить АКБ с неправильной полярностью. В общем хочу еще в ближайшее время добавить защиту, простую, но эффективную, она описана в этой статье:
Принцип работы объяснять думаю излишне, при правильном подключении загорается зеленый светодиод и срабатывает реле, подключая своими контактами АКБ к зарядному устройству. При неправильном подключении реле не срабатывает, загорается красный светодиод, аккумулятор к ЗУ не подключается.
Впрочем окончательно я еще не определился, делать ли защиту на реле, или всетаки собрать на полевом транзисторе, например, вот эту:
Про работу данной схемы защиты подробно рассказывает АКА КАСЬЯН в одном из своих роликов на канале ЮТУБ, найти ролик труда не составит. Именно к этому варианту я склоняюсь, единственное, нужно будет поискать готовый резистор шунта от какого-либо измерительного прибора или мультиметра.
Ну, кажется все рассказал, на этом и закончим. Всем удачи.
В старой плате много чего не нравилось, да и нарисована, честно говоря, через "одно место", чего то захотелось ее переделать, а заодно подумать какими транзисторами из импорта можно попробовать заменить отечественные. Сразу хочу предупредить, новый вариант в железе не тестировался, наверное займусь этим в ближайшее время, если кто то сделает тест раньше – просьба отписаться в комментариях. Новый вид лейки стал выглядеть так:
ZU KT827 NEW LAY6
ZU KT827 NEW LAY6 FOTO
Посадочные места стабилитронов рассчитаны на импортные стекляшки, поэтому при сборке ориентируйтесь на нужное напряжение стабилизации. Транзисторы КТ814/КТ815 должны без проблем меняться на BD140 и BD139 соответственно. В файле LAY6 сделал вкладку с предполагаемыми заменами транзисторов, у некоторых привел цоколевку.
Следующей мыслью было разместить на одной плате с зарядным устройством релейную защиту от переполюсовки подключения аккумулятора, схема защиты конечно дубовая, но она не требует установки шунта и использования транзисторов, поэтому остановился на реле. Заодно была мысль размещения силового разрядного транзистора на плате с небольшим радиатором. Даже если реанимировать аккумулятор 75 А/Часов, разрядный ток должен быть установлен на 750mA, а при таком токе разрядный выходник практически не должен греться. В общем, в лейке найдете еще одну вкладку с названием EXPERIMENT, в ней отображены вышеизложенные мысли, еще раз напомню – NOT TESTED. Выглядит плата так:
EXPERIMENT ZU 12V LAY6
EXPERIMENT ZU 12V LAY6 FOTO
Критику, замечания, исправления – милости просим в комменты или в личку. Архив обновил.
Все материалы, включая схему по которой собрано зарядно-тренировочное устройство, и печатную плату LAY6 формата, упакованы в архив и доступны для скачивания. Размер файла – 3,1 Mb.
Устройство зарядно-восстановительное УЗВ1 предназначено для заряда и восстановления работоспособности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично или полностью утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости.
Устройство допускается использовать как источник переменого тока напряжением 36 В частотой 50 Гц.
Перед началом эксплуатации устройства необходимо внимательно изучитъ настоящий паспорт, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей.
Технические характеристики
- Ток заряда «НОРМА», не более:
- средний 3,0 А;
- импульсный положительный 8,2 А;
- импульсный отрицательный 0,3 А;
- длительность импульсов 20 мс.
- Ток разряда, не более минус 8,0 А;
- Допустимый ток нагрузки на выводах 36 В 50 Гц, не более 2,5 А;
- Напряжение питания частотой 50 Гц 220 В при токе не более 1,0 А; или 36 В при токе не более 3,0 А.
Устройство нормально работает:
- в диапазоне температур от – 10 до + 40 °С;
- при относительной влажности воздуха от 60 до 98 %;
- при атмосферном давлении от 86 до 106 кПа.
На лицевой панели расположены:
- тумблер включения сети;
- индикатор включения сети;
- индикатор заряда;
- индикатор разряда;
- ручка для переноса;
- шнур подачи сетевого напряжения с вилкой;
- зажимы для подключения аккумулятора;
- тумблер изменения тока заряда;
- клемма заземления;
- вставка плавкая 1 А;
- перемычка;
- розетка подключения нагрузки 36 В;
- вставка плавкая 3 А:
- шильдик.
Особенностью и существенным отличием устройства УЗВ1 от других предлагаемых зарядных устройств является возможность:
- зарядки;
- восстановления;
- тренировки кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей.
Методика восстановления аккумуляторов защищена авторским свидетельством № 1677750.
Рис. 1. Внешний вид устройства зарядного-восстановительного "УЗВ1".
Устройство и принцип работы
Принципиальная электрическая схема устройства приведена на рис. 2.
Работа устройства основана на формировании зарядного тока в виде асимметричных импульсов равной длительности с расчетным отношением амплитуд зарядного (прямого) и разрядного (обратного) тока. Это осуществляется с помощью трансформатора и цепей: VD1, R2 – R7 – для амплитуды зарядного (прямого) тока при положительном полупериоде напряжения на выводах обмотки трансформатора, и R1 -R7 – для амплитуды разрядного (обратного) тока при отрицательном полупериоде напряжения на выводах трансформатора.
Индикация режимов работы устройства осуществляется с помощью индикаторов VD5 – VD7. Индикатор VD7 показывает подключение устройства к сети переменного тока. Индикаторы VD5 заряда и VD6 разряда показывают проведение заряда или разряда аккумуляторной батареи.
Работают они в режиме изменяющейся интенсивности свечения в зависимости от величины зарядного или разрядного тока. В конце заряда или разряда возможно отключение индикаторов или их работа в «тлеющем режиме».
Устройство может работать при питании напряжением 220 В или 36 В переменного тока частотой 50 Гц. При этом тумблер S1 должен быть установлен в положение «220 В» или «36 В» соответственно. В конструкции УЗВ1 введена защитная планка, предотвращающая случайное переключение режимов работы «36 В» и «220 В».
Перед подключением аккумуляторной батареи на подзарядку проверьте уровень электролита и его плотность в соответствии с инструкцией по эксплуатации батареи.
Подключение устройства к сети осуществляется с помощью шнура армированного с вилкой Х2.
Аккумуляторная батарея подсоединяется к устройству с помощью зажимов Х3 и Х4 с проводами. При работе от сети 220 В предусмотрена возможность ступенчатого изменения зарядного тока с помощью тумблера SA2.
В устройстве предусмотрена возможность проведения разряда аккумуляторной батареи на резисторы R2 – R7. Для этого при отключенном от сети устройстве необходимо установить перемычку Х5. Это позволяет произвести качественную оценку работоспособности аккумуляторной батареи, а также её тренировку после восстановления путем проведения циклов заряд-разряд.
При проведении заряда перемычка Х5 «РАЗРЯД» должна быть отключена.
Режим заряда «НОРМА» рекомендуется применять в летнее время, режим «БОЛЬШЕ» – при отрицательных температурах наружного воздуха или при повышенной сульфатации и окислении электродов.
Указания по мерам безопасности
Категорически запрещается подключать устройство к электросети, не убедившись, что тумблер SA1 находится в положении, соответствующем напряжению электросети (220 или 36 В).
Подключение устройства к электросети переменного тока осуществляется с помощью шнура питания, входящего в комплект поставки.
Перед заменой вставки плавкой необходимо отключить вилку шнура питания от электросети. Запрещается использовать самодельные вставки плавкие.
Подключение к устройству аккумуляторной батареи и нагрузок переменного тока осуществляйте при отключенной от электросети вилке шнура питания.
При работе устройства клемма «_|_» должна быть заземлена.
Рис. 2. Принципиальная схема устройства зарядно-восстановительного УЗВ1.
Указания по эксплуатации
Заряд и проверку плотности электролита аккумуляторной батареи производите в соответствии с указаниями на заряд в техническом описании конкретного типа батареи и согласно правилам по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей. При этом следует помнить, что устройство работает в режиме источника с постоянным напряжением.
Зарядный ток по мере зарядки аккумуляторной батареи уменьшается. Рекомендуемое время заряда при разряженной аккумуляторной батарее 12 ± 1 час, при подзарядке 2 – 3 часа. Окончание заряда батареи может быть практически определено по признакам:
- напряжение на батарее достигает 13,5-14,5 В;
- происходит газовыделение.
Выход из строя (перегорание) вставки плавкой F1 в режиме заряда характеризует наличие короткого замыкания в аккумуляторной батарее. Дальнейшему заряду, до проведения соответствующих ремонтных работ, аккумуляторная батарея нс подлежит.
Заряд аккумуляторной батареи производите при отключённых перемычке Х5 «РАЗРЯД» и нагрузке переменного тока.
Разряд аккумуляторной батареи производите при отключенной электросети переменного тока и подключенной перемычке «РАЗРЯД». Сопротивление нагрузки при разряде в устройстве равно 1,7 Ом. В процессе разряда необходимо контролировать напряжение на клеммах аккумуляторной батареи. Разряд следует прекратить при снижении напряжения аккумуляторной батареи до 10,5 В.
Циклы заряд-разряд проводите для проверки и восстановления работоспособности батареи, а также её тренировки с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости. Цикл состоит из полного заряда и разряда батареи. Количество циклов зависит от состояния аккумуляторной батареи и может быть от 1 до 3.
Подключение нагрузки к источнику переменного тока с напряжением 36 В частотой 50 Гц (розетка X1) производите при отключенных аккумуляторной батарее и перемычке «РАЗРЯД».
Табл. 1. Перечень элементов к принципиальной схеме прибора УЗВ1.
| Позиционное обозначение | Наименование элемента и тип | Кол-во | Примечания |
| R1 | Резисторы С5-35В-10 – 220 Ом + 10 % | 1 | |
| R2 – R7 | С5-35В-25 – 10 Ом ± 10 % | 6 | |
| R8 | С2-ЗЗН-0.25 – 7,5 кОм + 10 % | 1 | |
| R9 | С2-ЗЗН-0Д5 – 15 кОм± 10 % | 1 | |
| R10 | С2-ЗЗН-0,25 – 3,9 кОм ± 10 % | 1 | |
| R11 – R13 | С2-ЗЗН-0,25 – 2,0 кОм + 10 % | 3 | |
| VD1 | Диоды КД2997А (КД213А) | 1 | |
| VD2-VD4 | КД105Б | 3 | |
| VD5, VD6 | Индикаторы АЛ307БМ | 2 | |
| VD7 | АЛ307ГМ | 1 | |
| SA1, SA2 | Тумблеры ТЗ ВР0.360.007 ТУ | 2 | |
| F1, F2 | Предохранители ВП1-1 3 А 250 В | 2 | |
| F3 | ВП1-1 1 А 250 В | 1 |
Табл. 2. Данные трансформатора прибора УЗВ1.
| № обмотки | № выводов | Количество витков | Диаметр провода, мм | Напряжение, В |
| I | 1-3 | 960 | 0,5 | 220 |
| Г | 4 | 98 | 0,5 | – |
| II | 5-6 | 160 | 1.12 | 36 |
| III | 7-8 | 125 | 1,60 | 27,5 |
Источник: Ходасевич А. Г, Ходасевич Т. И., Зарядные и пуско-зарядные устройства, Выпуск 2.