自動充電器。スキーム、説明

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自動充電器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ご存知のとおり、鉛バッテリーは常に充電すると寿命が大幅に長くなります。この目的のために、業界はいくつかのモデルのシンプルな家庭用充電器を製造していますが、その価格は多くの読者にとって「手が届かない」ものです。以下は自家製充電器の説明です。その製造は中程度の資格を持つアマチュア無線家の能力の範囲内です。

ほとんどの場合、充電器は直流または脈動電流の供給源であり、電源変圧器、整流器、およびバッテリの充電電流を制限する安定器要素で構成されます。バラスト要素 (ほとんどの場合、その役割は加減抵抗器、白熱灯、または強力なトランジスタによって果たされます) は、熱の形で放出され、かなりの電力を失います。

充電プロセス中は、バッテリー電圧の変化、ネットワーク電圧の不安定性などの理由により変化する充電電流を常に監視および調整する必要があり、非常に不便です。

アマチュア無線の文献には、さまざまな充電器の設計が記載されています。それにもかかわらず、私は読者に、上記の欠点がなく、10 ～ 160 Ah の容量の鉛蓄電池を充電できる自動充電器の別のオプションを提案したいと思います。

バッテリ容量（アンペア時）の 5 ～ 10%（アンペアでの平均値）に等しい安定した脈動電流を提供します。充電は、バッテリー電圧が 10 ～ 12 V、電解質密度 14,6 ～ 14,9 g/cm1,27 に達するまで 1,29 ～ 3 時間続きます。

充電器は、主電源変圧器 T2 (回路図を参照)、ダイオード VD8、VD9 およびサイリスタ VS1、VS2 に基づく強力な整流器、要素 VD6、VD7、R17、VD5、VD4、C4、C5 で作られた低電力電源で構成されます。電子ユニットに給電します。この電子ユニットには、ユニジャンクショントランジスタ VT2 とパルストランス T1 に組み込まれたサイリスタ制御デバイス、DA2 オペアンプの充電電流安定化装置、DA1 コンパレータの自動バッテリ電圧制御システム、および保護デバイスが含まれています。リレー K1 で行われる逆極性の誤った負荷接続を防ぎます。

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充電電流を安定させ、電圧に基づいてバッテリーの充電度を制御する自動デバイスの使用により、充電プロセスを常に監視する必要が完全に排除されます。

電流測定抵抗器 R18 から、充電電流に比例した電圧が抵抗器 R2 を介してオペアンプ DA14 の反転入力に供給されます。初期バイアスを設定し、オペアンプのパラメータの技術的変動を補償するために必要な電圧は、分圧器 R12R13 から同じ入力に供給されます。これは、ユニポーラ電源が供給されている場合に必要です。これにより、ノード内のほぼすべてのオペアンプを使用できるようになります。

抵抗 R9 は、充電電流の必要な値を設定します。

コンデンサ C3 のおかげで、オペアンプ DA2 は、入力での信号を比較することに加えて、それらの差を大きな時定数で積分する機能も実行します。実際のところ、抵抗 R18 にかかる電圧は一定ではなく、脈動しています。何らかの理由で充電電流が増加すると、抵抗 R18 の両端の電圧が増加し、したがってオペアンプ DA2 の反転入力の電圧も増加します。出力の電圧が低下し、コンデンサ C3 の充電が遅くなり、整流器 SCR の開きが遅れます。その結果、充電電流は元の値に戻ります。

充電中のバッテリーの端子の電圧は、コンパレータ DA1 に組み込まれた自動制御システムによって監視されます。電圧は分圧器 R2R3 から反転入力に供給されます。分周器 R1R4R5 によって設定されたスレッショルドレベルを超えるとすぐに、コンパレータのオープンエミッタ出力 (ピン 2) に High レベルが表示されます。トランジスタ VT1 が開き、コンデンサ C6 がバイパスされます。このため、サイリスタ VS1、VS2 への制御パルスの流れが停止し、サイリスタが閉じ、「緑色」の LED HL1 が点灯して充電の終了を知らせます。

しばらくしてバッテリーの電圧が 11...11,5 V に低下すると、コンパレータは元の状態に切り替わり、トランジスタ VT1 が閉じ、充電プロセスが再び開始されます。充電の終了に対応するしきい値電圧は、抵抗 R1 によって設定されます。 C1R7VD2 回路を使用すると、充電器の出力電圧の影響が排除されるため、バッテリ端子の電圧をより正確に測定できます。

バッテリが誤って逆極性で充電器に接続された場合、ダイオード VD11 が開き、リレー K1 が動作し、接点 K1.1 でコンデンサ C6 をバイパスします。したがって、デバイスの電源がオンになっても SCR は開きません。エラーは HL2 LED の点灯によって示されます。

このような保護は、バッテリーがスイッチオフの充電器に接続されている場合にのみ有効であることに注意してください。使用するときは、このことを覚えておく必要があります。より強力な自動車用リレー K1 を使用する場合は、その開放接点を点 B の負の回路ブレークに接続する必要があります (図を参照)。保護はより信頼性が高くなります。

ヒューズ FU2 は、緊急時に充電回路を開くのに役立ちます。実際、充電器は安定した電流源であるため、出力の短期間の短絡には耐えられますが、大きなパルス電流による素子の過熱のため、このモードに長時間留まるのは許容できません。

構造的には、充電器は適切な寸法の金属ケースで作られていますが（デバイスの動作中に接地する必要があります）、ガレージや作業場の配電盤に直接取り付けることもできます。整流素子 VS1 と VD8、VS2 と VD9 は 18 つのヒートシンクにペアで取り付けられています。抵抗器 R0,5 は、直径 0,8 ～ XNUMX mm の高抵抗率 (コンスタンタン、マンガニン、ニクロム) のワイヤでできています。

SCR KU202E とダイオード D231 を T122-16 と D112-16 に置き換えると、それに応じて最大許容充電電流とデバイスの信頼性が向上します。この場合、T2 ネットワークトランスもより強力なものを選択する必要があります。 K553UD1 の代わりに、K140 または 153 シリーズなどのほぼすべての汎用オペアンプが適しており、オペアンプを DA1 コンパレータとしても使用できます。

リレー K1 - RES10、パスポート RS4.529.031-08。電流計 RA1 - 合計偏差電流が 10 A の磁気電気式電流計。

トランス T1 - シリアル TI-4 または自家製、M20NM フェライト製の標準サイズ K12x6x3000 のリングに巻かれています。一次巻線には直径 60 mm の PELSHO ワイヤが 40 回、二次巻線には 0,1 回巻かれています。巻線は、ワニスを塗った布で相互に、また磁気導体から確実に絶縁する必要があります。

ネットワーク変圧器 T2 - 電力が少なくとも 180 W、二次巻線の電圧が 18...20 Veff、電流が少なくとも 10 A の工業用または自家製。独自の変圧器を作成する場合は、より簡単です。ネットワーク TS-180 または TS-200 からチューブ TV に変換します。すべての二次巻線をそこから取り外し、新しいものを巻く必要があります - PEV-65 2 ワイヤーを 1,5 回巻きます。

充電器からバッテリーまでのワイヤーは二重絶縁、少なくとも 2,5 mm2 の断面積を備え、バッテリー端子と確実に接触するクランプで終端する必要があります。

充電器を繰り返し使用するときに、KT117A ユニジャンクショントランジスタの購入に問題がある場合、またはその性能に疑問がある場合、問題を解決する最も簡単な方法は、このデバイスを 2001 つのバイポーラトランジスタで組み立てられたアナログと交換することです (B.Erofeev の記事を参照) 「経済的なタッチセンサー照明スイッチ」、『ラジオ』、10 年、第 29 号、30、XNUMX ページ）。

このデバイスは要素パラメータの分散にとって重要ではありませんが、調整が必要です。これを行うには、保守可能な充電済みのバッテリー、負荷相当物、つまり抵抗値が 1 オームと 3 オームで、散逸電力が少なくとも 100 W の XNUMX つのワイヤ抵抗器 (ニクロムスパイラル、ワイヤ抵抗器など) が必要です。電解質の密度を測定するための酸比重計としても機能します。

まず、充電電流を安定させるためのシステムを構築しました。抵抗 3 オームの負荷がデバイスの出力に接続されています。ダイオード VD3 はトランジスタ VT1 のコレクタ回路から切り離され、デバイスに電力が供給されます。図の上部の抵抗器 R12 のモーター位置で抵抗器 R9 を使用すると、負荷の電流は 1 A になります。

次に、抵抗 1 オームの負荷がデバイスの出力に接続され、抵抗 R10、R11、R13 を選択することによって (充電器に過負荷がかからないように注意してください)、負荷を流れる電流が変化します。抵抗器 R1 のモーターを回転させる場合は 10...9 A。

次に、バッテリーに自動電圧制御システムをセットアップしました。 VD3 ダイオードの出力を所定の位置にはんだ付けします。バッテリーをデバイスの出力に接続し、電源をオンにします。電解液の密度が 1,27...1,29 g/cm3 に達したら、HL1 LED が点灯して充電電流がオフになるまで、抵抗 R1 をゆっくりと回転させます。抵抗 R5 を調整することにより、バッテリー端子の電圧が 11...11,5 V に低下すると、充電電流が再びオンになります (このためにはバッテリーを放電する必要があります)。

可変抵抗器 R9 の目盛を作成し、セットアップ時に校正すれば、PA1 電流計が不要になります。

結論として、アドバイスは次のとおりです。充電プロセス中に攻撃的な有毒ガスが放出され、デバイスを接地することが不可能なため、いかなる状況でも都市のアパートで鉛蓄電池を充電すべきではありません。

著者：V.Sorokoumov、セルギエフポサド

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