バッテリーを充電するための充電器。スキーム、説明

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バッテリーを充電するための充電器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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充電が半分のバッテリーを使用したり保管したりすると、耐用年数が短くなる主な原因の 0,5 つであることが知られています。充電されたバッテリーを保管すると、しばらくすると自己放電が起こり、半充電状態になります。新品の鉛バッテリーと小型ニッケルカドミウムバッテリーの場合、自己放電は 2 日あたりの容量の XNUMX ～ XNUMX% に相当しますが、使用済みバッテリーの場合はこれより大幅に高くなります。バッテリーの耐用年数を延ばすには、低電力充電器からの比較的小さな電流で自己放電を補い、バッテリーを常に完全充電状態に維持する必要があります。

最適な充電モードは、充電電流が数値的に公称バッテリ容量の 0,1 に等しいときとみなされます。しかし現在、一部のバッテリーメーカーは耐用年数を延ばすために、定格容量の 5% に数値的に等しい電流で XNUMX 時間の充電モードを推奨しています。言い換えれば、最適な電流よりも大幅に低い電流でバッテリーを充電すると、耐用年数に有益な効果がありますが、それに応じてより多くの時間を必要とします。

したがって、実際の多くの場合、自動制御が装備されていることが多い複雑で重い充電器を、シンプルで小型で経済的な充電器に置き換えることができます。そのようなデバイスの XNUMX つを以下に説明します。

最大 100 Ah の容量で自動車のバッテリーを充電したり、最適に近いモードでオートバイのバッテリーを充電したり、また (簡単な変更を加えれば) 実験用の電源としても使用できます。

この充電器は単巻変圧器結合を備えたトランジスタプッシュプル電圧コンバータに基づいて作られており、電流源と電圧源の XNUMX つのモードで動作できます。出力電流が特定の制限値未満の場合、通常どおり、ソース電圧モードで動作します。負荷電流をこの値を超えて増加させようとすると、出力電圧が急激に減少し、デバイスは電流源モードに切り替わります。電流源モード (高い内部抵抗を持つ) は、コンバータの一次回路にバラストコンデンサを含めることによって確保されます。

充電器
図。 1

充電器の概略図を図に示します。 1. 主電源電圧は、バラストコンデンサ C1 を介して整流器ブリッジ VD1 に供給されます。コンデンサ C2 はリップルを平滑化し、ツェナーダイオード VD2 は整流された電圧を安定させます。電圧コンバータは、トランジスタ VT1、VT2、および変圧器 T1 を使用して組み立てられます。 VD3 ダイオードブリッジは、変圧器の 3 次巻線から除去された電圧を整流します。コンデンサＣ３は平滑コンデンサである。

コンバータは 5 ～ 10 kHz の周波数で動作します。ツェナーダイオード VD2 は、ブリッジ VD1 の出力電圧が上昇したときのアイドル時と、デバイスの出力が短絡したときの過電圧からコンバータのトランジスタを同時に保護します。後者は、出力回路が閉じると、整流器の負荷電流が減少し、その出力電圧が増加する一方で、コンバータの生成が中断される可能性があるという事実によるものです。このような場合、ツェナーダイオード VD2 がブリッジ VD1 の出力の電圧を制限します。

実験的に測定した充電器の負荷特性を図に示します。 2. 負荷電流が 0,35...0,4 A まで増加すると、出力電圧はわずかに変化し、電流がさらに増加すると急激に減少します。充電不足のバッテリーがデバイスの出力に接続されている場合、ブリッジ VD1 の出力の電圧が低下し、ツェナーダイオード VD2 が安定化モードを解除し、高リアクタンスのコンデンサ C1 が入力回路に含まれているため、デバイスは動作します。電流源モードで。

充電電流が減少すると、デバイスは電圧源モードにスムーズに切り替わります。これにより、充電器を低電力の実験室用電源として使用することが可能になります。負荷電流が 0,3 A 未満の場合、コンバータの動作周波数でのリップルレベルは 16 mV を超えず、ソースの出力抵抗は数オームに減少します。負荷電流に対する出力抵抗の依存性を図に示します。 2.

充電器は 155x80x70 mm のボックスに簡単に収まります。ボックスは断熱材で作られている必要があります。

トランス T1 は、40NM25 フェライトで作られた標準サイズ K11x1500x1 のリング磁気コアに巻かれています。一次巻線には 2x160 ターンの PEV-2 0,49 ワイヤが含まれ、二次巻線には 72 ターンの PEV-2 0,8 ワイヤが含まれます。巻線は、ニスを塗った XNUMX 層の布地によって相互に絶縁されています。

ツェナーダイオードVD2は有効面積25cmのヒートシンクに取り付けられています²。コンバータのトランジスタはスイッチングモードで動作するため、追加のヒートシンクは必要ありません。コンデンサ C1 は紙製で、少なくとも 400 V の定格電圧向けに設計されています。

最大数アンペアアワーの容量を持つ小型バッテリーの充電やガルバニ電池の再生にデバイスを使用する必要がある場合は、充電電流を調整することをお勧めします。これを行うには、1 つのコンデンサ C4 の代わりに、スイッチで切り替える小さなコンデンサのセットを提供する必要があります。実践に十分な精度があれば、最大充電電流 (出力ターゲットの閉路電流) はバラストコンデンサの静電容量に比例します (0,46 μF で電流は XNUMX A)。

実験用電源の出力電圧を下げる必要がある場合は、VD2 ツェナーダイオードを安定化電圧の低い別のダイオードと交換するだけで十分です。

インストールは、正しくインストールされていることを確認することから始まります。次に、出力回路が閉じているときにデバイスが動作していることを確認します。回路電流は少なくとも0,45...0,46 Aでなければなりません。そうでない場合は、トランジスタVT2、VT1の信頼性の高い飽和を保証するために抵抗R2、RXNUMXを選択する必要があります。より高い故障電流は、より低い抵抗器の抵抗に対応します。

著者：N。Khukhtikov、セルギエフポサド、モスクワ地方; 出版物：cxem.net

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