Ein Gerät zum Laden von Autobatterien. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Automobil. Batterien, Ladegeräte

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In relativ leistungsschwachen Stromnetzen verursacht der gleichzeitige Betrieb vieler Elektrowerkzeuge und Schweißgeräte solche Überspannungen und Einbrüche in der Netzspannung, dass alle Ladegeräte, die ich zuvor zusammengebaut habe, einfach nicht mehr funktionieren oder eine ständige Überwachung erfordern. Bei einem Gerät mit manueller Regelung des Ladestroms musste bei starkem Abfall der Netzspannung - bis zu 170 V - der Stromregler auf das Maximum eingestellt werden. Wurde der Anstieg der Netzspannung nicht beobachtet, hat der Ladestrom den Grenzwert überschritten und bestenfalls die Sicherung, schlimmstenfalls der Trafo ausgelöst.

Ich musste dieses Problem gründlicher angehen, und wie die Praxis gezeigt hat, nicht umsonst. Mehrere Betriebsjahre des neuen Ladegeräts haben bestätigt, dass nur eine vollständige Abwesenheit der Netzspannung das Laden der Batterie verhindern kann. Die Verwendung eines proportional integrierenden (PI)-Reglers im neuen Gerät ermöglichte es, den spezifizierten Ladestrom unter der Einwirkung von destabilisierenden Faktoren genauer einzuhalten.

Der PI-Regler ist ein System, bei dem ein spezieller Frequenzgang des Filters im Rückkopplungskreis gebildet wird, um die Stabilität der Regelung sicherzustellen [1]. Bei einer langsamen Abweichung des geregelten Parameters vom eingestellten Wert verhält sich der Filter als Integrator und bei einer schnellen Abweichung als trägheitsfreies Glied. Der Übergang von einem Modus zum anderen wird durch den Wert der Grenzfrequenz bestimmt, bei der die Phasenverschiebung im Steuerring den zulässigen Wert nicht überschreitet und die Stabilität des Systems gewährleistet ist.

Fig. 1

Das schematische Diagramm des Ladegeräts ist in Abb. 1. Die Quelle des Ladestroms sind zwei Sekundärwicklungen IV und V des Netztransformators T1, die mit den Dioden VD1, VD2 bzw. VD3, VD4 zwei parallel geschaltete Vollweggleichrichter bilden, durch die der Strom stufenlos verändert werden kann ein variabler Widerstand R14 im Bereich von 1 bis 10 A mit Stabilisierungssollwert Dieser Knoten wird nach dem traditionellen Schema mit Phasensteuerung hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass kein Thyristor, sondern ein leistungsstarker Feldeffekttransistor VT1 als verwendet wird ein regulierendes Element. Diese Entscheidung führte zu einer einfachen Steuerung und einem bequemen Design.

Das Phasensteuerungsverfahren beinhaltet die Verwendung einer Sägezahnspannung, um Steuerimpulse für das Regelelement zu erzeugen. Um diese Spannung mit den Momenten zu synchronisieren, in denen die Netzspannung durch Null geht, wird ein Knoten verwendet, der auf den Elementen VD6-VD8 R1, R2, R9, R10 und dem Komparator DA4 montiert ist und von dem gemäß dem Semi in Reihe geschalteten Transformator gespeist wird -Wicklungen II 1 II.2.

Wenn die Spannung an der Wicklung II Null ist, wird die VD7-Diode durch die Sperrspannung geschlossen, die durch die Widerstände R9, R10 von den Ausgängen der Hilfsstromversorgung der Mikroschaltungen kommt, und der Komparator schaltet in einen Zustand, in dem der Open-Collector-Ausgang (Pin 9) hat eine niedrige Spannung.Über diesen Ausgangs- und Strombegrenzungswiderstand R13 entlädt sich der KondensatorC8, der ständig über den Widerstand R18 von derselben Hilfsquelle aufgeladenwird. Somit bildet sich am Kondensator C8 bezogen auf die Nullphase der Spannung im Netz eine Sägezahnspannung.

Der Komparator DA5 steuert den Regeltransistor VT1 entsprechend der am invertierenden Eingang anliegenden Sägezahnspannung und der Ausgangsspannung des PI-Filters am nichtinvertierenden Eingang. Nachdem die Sägezahnspannung den am nichtinvertierenden Eingang anliegenden Pegel erreicht hat, wird der Open-Collector-Ausgang auf Spannung gesetzt. nahe Null, wodurch der Transistor VT1 geschlossen wird.

Der Pluskreis des Akkumulators umfasst zwei parallel geschaltete Widerstände R3 und R5, die die Funktion eines Strommesselements übernehmen. Die diesen Widerständen entnommenen Ladestromimpulse werden dem Eingang des aktiven Bessel-Tiefpassfilters zugeführt, der auf dem Operationsverstärker DA3 montiert ist.

Die Wahl des Filtertyps beruht auf der Gleichmäßigkeit seines Frequenzgangs sowie der hohen Linearität des Phasengangs und einer kurzen Einschwingzeit [2].

Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters beträgt etwa 8 Hz. Sie wird durch die Elemente von R4 bestimmt. R6. C3. C4 Der Filter unterdrückt wirksam die Grundschwingung des 100-Hz-Ladestroms. Allerdings sollte seine Trägheit nicht zu groß sein.

An den Ausgang des Tiefpassfilters ist ein Mikroamperemeter RA1 mit zusätzlichen Widerständen R12, R16 angeschlossen, dessen Messwerte direkt proportional zum Mittelwert des Ladestroms sind. Kalibrieren Sie das Mikroamperemeter in Ampere des Ladestroms mit einem Trimmwiderstand R16.

Vom Ausgang des Tiefpassfilters wird die Spannung auch dem Addierer zugeführt, der durch die Widerstände R11, R14, R15 gebildet wird. Der variable Widerstand R14 regelt den Ladestrom.Die Differenz zwischen den an den Verbindungspunkt der Widerstände R11 und R15 geliefertenSignalen wird dem Eingang des PI-Filters zugeführt.

Der PI-Filter ist auf dem Operationsverstärker DA6 und den Elementen R17, R19, C10 montiert. Basierend auf der Trägheit des LPF. die Grenzfrequenz des Reglers wird nahe 8 Hz gewählt. Wenn die Frequenz abnimmt, nimmt die Filterverstärkung zu und steigt nahe der Nullfrequenz theoretisch auf unendlich an. Dadurch wird die minimale Abweichung zwischen Soll- und Istwert des Ladestroms erreicht.Bei einer Frequenz von 8 Hz oder mehr wird der Übertragungskoeffizient nur durch die Werte der Widerstände R17, R19 bestimmt. Er entspricht etwa 27 dB.

Somit hebt das Fehlanpassungssignal, das über den Komparator DA1 auf den Steuertransistor VT5 wirkt, die Differenz der Spannungswerte der obigen Signale am Verbindungspunkt der Widerstände R11 und R15 auf.

Zur Speisung der Komparatoren, Operationsverstärker und anderer Komponenten der Vorrichtung ist eine bipolare Hilfsquelle vorgesehen, die durch die Halbwicklungen 111.1, III.2 des Transformators T1 gebildet wird. Gleichrichter VD5, Spannungsstabilisatoren DA1 DA2 und Glättungsoxidkondensatoren C1, C2, C5, C6. LED HL1 - Anzeige der Aufnahme des Geräts in das Netzwerk. Ein Lüfter mit einem Elektromotor M1 dient zur Zwangskühlung eines Blocks leistungsstarker Dioden VD1 - VD4 und eines Transistors VT1.

Die meisten Teile des Geräts sind auf einer universellen technologischen Platte platziert, die Installation erfolgt durch isolierte Drahtstücke. Widerstände R3, R5 - Kabel C5-16V. Die restlichen Konstanten - OMLT, MLT oder MT Variable R14 - Draht mit linearer Kennlinie PPB-1 Tuning R16 - SPZ-39A.

Oxidkondensatoren sind am besten für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen ausgelegt. Der Rest der Kondensatoren - beliebig.

Transformator T1 - TS-180 aus einem alten Röhrenfernseher. Der Magnetkreis muss zerlegt werden, alle Windungen müssen von den Spulen gewickelt werden, außer der Primärwicklung I, wobei die Papierzwischenlagen erhalten bleiben und neue gewickelt werden 11.1 und III.2, 37 Windungen Draht PEV-2 0,18 Die letzten Wicklungen IV und V werden mit 111.1 Windungen aus PEV-2 55-Draht mit einem Abgriff von der Mitte gewickelt Zwischenwicklungs- und Zwischenschicht-Abstandshalter sind erforderlich.

Die Halbwicklungen, die sich auf verschiedenen Spulen befinden und in die gleiche Richtung gewickelt sind, sollten in entgegengesetzten Richtungen (d. h. Ende an Ende) verbunden werden, wie im Diagramm angegeben.

Die Dioden VD1-VD4 und der Transistor VT1 sind ohne Isolierdichtungen auf einem gemeinsamen Kühlkörper der Computerprozessorbaugruppe mit dem DL-43-Lüfter installiert. Ein Kühlkörper in Form einer Platte mit einer Fläche von ca. 5 cm2 sollte ebenfalls mit einem Stabilisator DA1 versehen werden.

Mikroamperemeter RA1 - M4206 mit einem Vollablenkstrom des Pfeils 100 μA. Netzwerk-Kippschalter SA1 - MT-1 Große Federklemmen zum Laden von Batteriekabeln, Krokodil-Typ, sie können in einem Radioteilegeschäft oder Autoteilegeschäft erworben werden.

Fig. 2

Die Ansicht des Ladegeräts mit entfernter Abdeckung ist in Abb. 2.

Zur ersten Überprüfung der Leistung des Ladegeräts wird an dessen Ausgang eine aktive Last von 100 W angeschlossen (eine Autoscheinwerferlampe mit parallel geschalteten Glühfäden), zuvor wird der Ladestromregler R14 auf die maximale Widerstandsstellung gestellt, was der Fall ist entsprechen dem Mindeststrom. Die Last ist in Reihe mit einem Kontrollamperemeter mit dem Ausgang des Ladegeräts verbunden. Sie sind davon überzeugt, dass Sie mit dem Regler R14 den Ladestrom innerhalb der festgelegten Grenzen ändern können, die bei Bedarf durch Auswahl des Widerstands R15 angepasst werden können.

Dann wird eine Batterie in Reihe mit einem Kontrollamperemeter an den Ausgang des Geräts angeschlossen. Am Steueramperemeter wird ein Ladestrom von 10 A eingestellt und durch Bewegen des Schiebers des Widerstands R16 der Pfeil des Mikroamperemeters RA1 auf die letzte Teilung eingestellt.

Literatur

1. Titze U., Shenk K. Halbleiterschaltungen. - M. Frieden, 1983.
2. Volovich G. I. Schaltung analoger und analog-digitaler elektronischer Geräte. - M. Dodeka, 2005.

Autor: A. Dymov, Orenburg; Veröffentlichung: radioradar.net

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