Недорогое автоматическое зарядное устройство кислотных аккумуляторов

Зачастую при разработке устройств автоматики требуется системы резервного электропитания. Также эти системы решают вопрос больших пиковых токов, то есть на короткое время, порядка несколько секунд, система электропитания обеспечивает мощность в тысячи раз превосходящую номинальную. Для построения таких систем электропитания предпочтительно использовать кислотный аккумулятор включенный в буферном режиме.

На рисунке 1 приведена схема автоматического зарядного устройства, обеспечивающая буферный режим аккумулятора. Основной целью при разработке данной схемы ставилось максимальная дешевизна конструкции, минимум элементов, простота настройки.

Рисунок 1. Автоматическое зарядное устройство.

Кратко опишем работу схемы. При включении переменного напряжения 220В и разряженном аккумуляторе, ток заряда определяется балластным сопротивлением Rb и углом открытия тиристора VD2. По мере заряда аккумулятора, напряжение на нем увеличивается, что приводит через цепь VD1-R2 к открытию транзистора VT1, что в свою очередь уменьшает угол открытия тиристора и соответственно зарядный ток аккумулятора. Таким образом, схема автоматически защищает от перезаряда аккумулятора. Также, одновременно с зарядом аккумулятора, от него можно получать любой ток, разумеется не превышающий максимальный разрядный.

Схема прошла испытания совместно с герметичным кислотным аккумулятором DJW12-1.3, в составе электропривода мощностью 80Вт.

Конструкция и детали. Схема не содержит дорогих и дефицитных радиодеталей и весьма не критична к номиналам радиоэлементов.

Балластное сопротивление Rb необходимо выбирать из максимального зарядного тока аккумулятора Imax

Предпочтительней всего в качестве балластного сопротивления использовать лампу накаливания или другую резистивную нагрузку на напряжение 220В, например паяльник. В этом случае ее рассеиваемая мощность выбирается

В испытанном приборе это лампа накаливания на 220В мощностью 60Вт. Рекомендую выбирать мощность лампы несколько больше, это связано с тем, что максимальный угол открытия тиристора, в данной схеме, порядка 40-70 градусов и сильно зависит от параметров тиристора. К тому же с использую лампу удобно визуально контролировать процесс заряда. В начале заряда лампа светит непрерывно, по мере заряда лампа начинает мерцать, и в конце заряда период мерцания составляет около 1 секунды.

Диоды VD1, VD3 и тиристор VD2 в схеме выбираются исходя из максимального зарядного тока, в испытанной схеме КД226Д и КУ202Н, соответственно. Разумеется обратное напряжение должно быть более 400В. В зависимости от параметров применяемого тиристора сопротивление R1 возможно придется подобрать. Транзистор VT1, желательно использовать высоковольтный, в испытанной схеме это КТ940А. Напряжение стабилизации стабилитрона VD5 должно быть несколько меньше напряжения нормально заряженного аккумулятора, в испытанной схеме КС156А. Стабилитроны VD5,VD6, выполняют защитные функции при обрыве аккумулятора, максимальная рассеиваемая мощность их должна быть высока. Суммарное напряжение стабилизации стабилитронов VD5,VD6 должно быть выше напряжения нормально заряженного аккумулятора, в испытанной схеме Д814А.

Настройка. Настройка схемы сводится к установке напряжения конца заряда аккумулятора. Необходимо взять полностью заряженный аккумулятор, подключить к схеме, установить резистор R1 в среднее положение, включить устройство в сеть, соблюдая правила, см. ниже, и вращая движок резистора добиться редкого моргания лампы, при этом напряжение на аккумуляторе должно быть порядка 2.2-2.3В на банку, 13.2-13.8 при 6-баночном аккумуляторе.

Внимание!
Меры предосторожности. Схема не имеет гальванической развязки от сети! При подключении следите, чтобы потенциал схемы был привязан к "нейтрали", балластное сопротивление должно быть подключено к "фазе"! При использовании схемы другим электрооборудованием этому моменту надо уделять особое внимание! Не допускайте при включенном в сеть устройстве обрыва аккумулятора! Это может привести к выходу из строя как самой схемы (возможно даже короткому замыканию и пожару), так и подключенного оборудования! Схема имеет цепи защиты от подобной ситуации, стабилитроны VD5,VD6, и "обратная связь вроде должна отработать", но полагаться на это не стоит!

Старченко И.Е.