Зарядное устройство с асимметричным током
В. КАЛАШНИК, г. Лиски Воронежской обл.
Хорошие эксплуатационные характеристики свинцово-кислотной аккумуляторной батареи достигаются при её зарядке асимметричным током. В случае такой зарядки глубоко разряженных аккумуляторов и батарей происходят десульфатация пластин и восстановление номинальной ёмкости. Схема зарядного устройства (ЗУ) для таких аккумуляторов и батарей показана на рис. 1.Предположим, что на верхнем выводе вторичной обмотки трансформатора Т1 действует положительный полупериод напряжения. Пока мгновенное напряжение не превышает напряжения стабилизации и прямого падения напряжения на стабилитронах VD1, VD2, они закрыты, ток через них не протекает. Напряжение на стабилитронах и на переменных резисторах R2, R3 равно нулю, полевые транзисторы VT1, VT2 закрыты. Как только мгновенное напряжение вторичной обмотки трансформатора станет больше напряжения стабилизации и прямого падения напряжения на стабилитронах, они открываются. Ток будет протекать через стабилитрон VD1 (падение напряжения на нём приблизительно 1 В), резистор R1, стабилитрон VD2 (напряжение на нём — 12 В). Часть стабилизированного напряжения с переменного резистора R3 поступает на затвор полевого транзистора VT2, работающего как ограничитель тока, значение которого зависит от сопротивления резистора R5 и напряжения на затворе транзистора VT2. Зарядный ток будет протекать через резистор R4, защитный диод полевого транзистора VT1, нормально замкнутые контакты переключателя SA1.1, амперметр РА1, аккумуляторную батарею GB1, транзистор VT2, резистор R5. Этот ток заряжает батарею.
Рис.1Пусть на верхнем выводе вторичной обмотки трансформатора действует отрицательный полупериод сетевого напряжения. Пока мгновенное напряжение не превышает напряжения стабилизации и прямого падения напряжения на стабилитронах VD1, VD2, они закрыты, ток через них не протекает. Напряжение на стабилитронах и на переменных резисторах R2, R3 равно нулю, полевые транзисторы VT1, VT2 закрыты. Когда мгновенное напряжение вторичной обмотки трансформатора станет больше напряжения стабилизации и прямого падения напряжения на стабилитронах, они открываются. Ток будет протекать через стабилитрон VD2 (падение напряжения на нём равно 1 В), резистор R1, стабилитрон VD1 (падение напряжения на нём — 12 В). Часть стабилизированного напряжения с переменного резистора R2 подаётся на затвор полевого транзистора VT1, который работает как ограничитель тока. Этот ток зависит от сопротивления резистора R4 и напряжения на затворе транзистора VT1. Разрядный ток протекает через резистор R5, защитный диод транзистора VT2, нормально замкнутые контакты переключателя SA1.2, амперметр РА1, аккумуляторную батарею GB1, транзистор VT1, резистор R4. Этот ток разряжает аккумулятор.
На рис. 2 показаны упрощённые временные зависимости напряжения на вторичной обмотке трансформатора и тока через аккумуляторную батарею, где Uак — напряжение на аккумуляторной батарее, Uct и Uct — напряжение стабилизации и прямое падение напряжения на стабилитронах VD1, VD2, Iз — зарядный ток, lp — разрядный ток. Зарядный ток, как правило, выбирают в десять раз больше разрядного тока. ЗУ обладает двумя преимуществами — зарядный и разрядный ток можно регулировать независимо друг от друга, при отсутствии сетевого напряжения транзисторы закрыты и через батарею ток не протекает.
Рис.2Как заряжать аккумуляторные батареи таким ЗУ. Подключают аккумуляторную батарею. Переменными резисторами R2 и R3 устанавливают нулевое напряжение на затворах полевых транзисторов. Переключателем SA1 подключают амперметр РА1. Переменным резистором R3 устанавливают ток зарядки аккумуляторной батареи исходя из её ёмкости, а затем переменным резистором R2 уменьшают его на значение разрядного тока.
Амперметр используется только при первоначальной настройке ЗУ. После чего переключатель SA1 переводят в противоположное положение, поскольку измерять ток уже нет необходимости.
Используемые транзисторы имеют внутреннее сопротивление канала в открытом состоянии, равное 0,075 Ом, и могут рассеивать до 214 Вт выделяемой на них мощности. Максимальное напряжение сток—исток — 200 В, максимальный постоянный ток стока — 30 А. Эти транзисторы выпускают в корпусе ТО-247АС, их необходимо поставить на теплоотвод из расчёта 10 см2 площади на 1 Вт рассеиваемой мощности. Максимальное пороговое напряжение между истоком и затвором этих транзисторов — 4 В при токе стока 0,25 мА.
Зарядный и разрядный ток грубо устанавливают сопротивлением резисторов R4 и R5 (их сопротивление определяет максимальное значение тока), а точно — переменными резисторами R2, R3. На месте R2 и R3 желательно использовать многооборотные переменные резисторы.
Максимальный ток зависит от мощности применённого сетевого трансформатора. Например, для тока 20 А мощность трансформатора должна быть примерно 360...400 Вт. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора должно находиться в пределах 17...20 В. Монтаж можно сделать навесным способом. В авторском варианте некоторые детали размещены на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Её чертёж приведён на рис. 3.
С помощью предлагаемого ЗУ автор заряжал не только свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторные батареи и батареи для компьютерных источников бесперебойного питания, но и никель-кадмиевые батареи для пылесоса и шуруповёрта.
Рис.3Paдиo N7 2024
[ На главную ] [ Электропитание ]
