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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ladegerät und Netzteil mit erweiterten Betriebsfunktionen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen Bei der Entwicklung der Lade-Versorgungs-Geräteschaltung (CHD) wurden folgende Aufgaben gestellt: Steigerung der Effizienz durch den Einsatz von Impulsregelung; sorgen für eine reibungslose Einstellung des Ausgangsstroms; Verwenden Sie eine einfache Elementbasis. die Anzahl der Leistungselemente reduzieren; das Design vereinfachen; Ausstattung mit einfachen Servicegeräten, die die Betriebsfähigkeit der ZPU erhöhen, die nach und nach ohne wesentliche Änderungen zum Hauptstromkreis hinzugefügt werden könnte. Die Schaltung (Abb. 1) ist ein einstellbarer Vollweggleichrichter auf Basis eines Thyristorreglers mit Phasenimpulssteuerung, wobei die Thyristoren VS1 und VS2 als leistungsgesteuerte Dioden verwendet werden. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsprinzipien des Reglers, möglicher Schaltungsdesignoptionen und des Austauschs von Elementen finden Sie ausführlich in [1]. Besonderes Augenmerk muss auf die Genauigkeit der Herstellung von T2 gelegt werden. Die Kanten des Rings sollten abgestumpft sein und der Ring selbst sollte im Durchmesser mit zwei Lagen Isolierband umwickelt sein, um einen Kurzschluss der Wicklungen II und III durch den Kern zu vermeiden. Der Transformator T2 besteht aus einem Ferritring K20x10x11 2000NN und enthält 3x75 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,22 mm. Die Wicklung besteht aus einem Bündel von drei Drähten, was beim Anschließen und Phasenanordnen der Wicklungen T2 technologisch praktisch ist (Achtung! Wenn die Wicklungen II und III während der Installation zufällig verbunden werden, wird über sie und T2 die doppelte Gleichrichterspannung an T2 angelegt wird versagen). Die Anfänge der Wicklungen (in Abb. 1 durch einen Punkt gekennzeichnet) sind mit dem Emitter VT2, den UEs VS1 und VS2 verbunden, und die Enden der entsprechenden Wicklungen sind mit den Anoden VD1, VD2 und Kathoden VS1, VS2 verbunden. Strukturell sind die SCRs auf einem Kühler mit einer Fläche von 300 mm2 ohne Isolierdichtungen platziert (das ZPU-Gehäuse kann verwendet werden). Wenn Sie das Ladegerät sorgfältig und sorgfältig verwenden und den Ladezustand des Akkus mit einem zusätzlichen Voltmeter überwachen, das an XS1 angeschlossen ist, können Sie das Ladegerät gemäß Abb. 1 verwenden.
Da Seine „Majestät der Fall“ jedoch vom Algorithmus vorhergesagt wird – es gibt keine Unfälle – es gibt natürliche Muster, ist es besser, die ZPU mit Geräten auszustatten, die den Ausfall der ZPU verhindern, oder eine Batterie wie folgt daran anzuschließen äußere negative Einflüsse:
Das Schema zur Fertigstellung der ZPU ist in Abb. 2 dargestellt (mit der Struktur von Abb. 1 + Abb. 2). Es handelt sich um einen Transistorschalter, der durch die Größe und Polarität der Eingangsspannung (zur Batterie) gesteuert wird und die Versorgungsspannung des Phasenimpulsgenerators steuert und anstelle des XP2-Jumpers angeschlossen wird.
Bei einer stark sulfatierten Batterie ist es möglich, dass die Polarität an den Anschlüssen einer korrekt angeschlossenen Batterie umgekehrt ist oder die Batterie stark entladen wird und die Spannung an ihr geringer ist als die Öffnungsspannung des Transistorschalters. In beiden Fällen funktioniert die ZPU nicht. Um dies zu verhindern, wurde der Kippschalter S2 eingeführt, der den Schlüssel für einige Zeit umgeht, um die erforderliche Polarität und den erforderlichen Spannungspegel an der Batterie zu erreichen, um den Schlüssel offen zu halten und den normalen Ladevorgang durchzuführen. Anschließend wird der Kippschalter geöffnet. In [2] wird dies nicht berücksichtigt und die ZPU wird nicht funktionieren. Bei Verwendung der in Abb. 2 dargestellten Teile muss die Schaltung nicht angepasst werden. In der Praxis, wenn es notwendig ist, Fahrzeuge im Winter zu benutzen, und die Leistung der Batterie (in Bezug auf die Kapazität) mit sinkenden Temperaturen stark abnimmt und die Batterie bereits „doppelt oder dreimal höher als normal“ genutzt wird ( Das Volumen der aktiven Masse hat sich aufgrund der natürlichen Ablösung verringert, und die Batterie selbst ist stark sulfatiert, was zu einer noch geringeren Kapazitätsabgabe und einem Anstieg des Innenwiderstands führt, was ein zuverlässiges Starten des Fahrzeugs unmöglich macht. Sie können diese Probleme in vielerlei Hinsicht beseitigen und die Lebensdauer der Batterie erhöhen, wenn das Auto in der Garage geparkt ist und die Batterie ständig mit dem Ladesteuergerät verbunden ist, das im „Standby“-Modus arbeitet und hält es in voller Betriebsbereitschaft. Gemäß den in [4] enthaltenen Empfehlungen kann die Lebensdauer der Batterie bei Anwendung des Standby-Modus (bei Lagerung) der Batterie bereits in jungen Jahren auf 5-6 Jahre verlängert werden! (statt 1-2!) und verlangsamen in anderen Fällen die zerstörerischen Prozesse, die während des Betriebs in der Batterie ablaufen, deutlich. Die in Abb. 3 gezeigte Schaltung, empfohlen von [3] (entsprechend dem Aufbau von Abb. 1+Abb. 2+Abb.3), angeschlossen an XS1.
Bei der Schaltung handelt es sich um ein elektronisches Relais mit getrennt einstellbaren Ein- und Ausschaltschwellen. Es ist energetisch günstiger als das Schema in [2], da T1 für die Dauer des „Standby“-Modus, der mehrere Stunden Pause für mehrere Minuten Ladezeit erreichen kann, vom Netz getrennt ist. Die Schaltung ist für die verwendeten Details nicht entscheidend. Es empfiehlt sich die Verwendung von Siliziumtransistoren, Widerstandswerte R1, R4-R6 ±20 %, R2, R3 – Drahtschneider vom Typ SP5-1, da Sie damit den Schwellenwert mit einer Genauigkeit von ±0,1 V einstellen können die Stabilität der Einstellung im Laufe der Zeit gut aufrechterhalten. Die Zenerdiode VD2 ist eine temperaturkompensierte Präzisionsdiode vom Typ D818E, es können jedoch auch zwei gegenläufig geschaltete Zenerdioden vom Typ D814 mit annähernd gleicher Stabilisierungsspannung verwendet werden. Der Standby-Modus-Knoten ist wie folgt konfiguriert. Der Schieber des Potentiometers R2 ist auf die obere Position und der Schieber R3 auf die untere Position eingestellt (gemäß Diagramm). Connector XP1 ist nicht mit dem Netzwerk verbunden. An den Anschluss XS1 wird eine stabilisierte Stromquelle mit einstellbarer Spannung angeschlossen, die gemäß einem an XS1 angeschlossenen Standardvoltmeter auf 14,5 V eingestellt wird. In diesem Fall müssen die Transistoren VT1 und VT2 geschlossen und das Relais K1 stromlos sein. Durch Drehen des R3-Motors wird das Relais K1 aktiviert. Dann wird die Spannung der stabilisierten Quelle auf 12,9 V reduziert und durch Drehen des R2-Motors wird das Relais freigegeben. Dadurch, dass beim Abschalten des Relais K1 der Widerstand R2 durch die Kontakte K1.2 geschlossen wird, sind diese Einstellungen unabhängig voneinander. Die Widerstände der Widerstände R1 und R4 sind für den Bereich von 12,9-14,5 V ausgelegt. Für andere Schwellwerte müssen diese neu gewählt werden. Relais K1 – jedes zuverlässig mit 12 V betrieben, mit zwei Gruppen von Öffnungskontakten, die eine Schaltleistung von 200–300 W ermöglichen, RSM1 (Yu.171.81.43); RSM3 (RF4.500.129); RES6 (RFO.452.125.D); RES22 (RF4.500.129 – Kontakte parallel geschaltet). Wenn oben keine Relais empfohlen werden, können Sie eines zurückspulen. Beispielsweise arbeitet ein Relais bei einer Spannung von 60 V und einem Strom von 0,02 A, hat eine Schaltleistung von 60 x 0,02 = 1,2 W, 1200 Drahtwindungen D0,1 mm, Anzahl der Windungen pro 1 V = 1200: 60 = 20, Drahtquerschnitt S =пDD:4=3, 14x0,1x0,1:4= 0,00785 mm2. Wir benötigen ein Relais, das durch eine Spannung von 12 V angesteuert wird. Die Windungszahl des zurückgespulten Relais beträgt 12x20 = 240. Da die Betriebsspannung um das Fünffache (5:60) gesunken ist, bedeutet dies, dass der Strom (bei gleicher Schaltleistung) um das Fünffache ansteigen sollte. Um die gleiche Stromdichte in (A/mm12) zu gewährleisten, müssen Sie den Querschnitt (nicht den Durchmesser!) der Drähte vergrößern, d. h. 5x2=0,00785 mm5. Woher kommt D= 0,4S/n2=4x8:4=0,4 mm? Das bedeutet, dass das zurückgespulte Relais 3,14 Windungen 0,23 mm Draht hat. Um den Sulfatierungsprozess zu verlangsamen und die Batterie im Winter im „Standby“-Modus (Laden mit asymmetrischem Strom) automatisch zu „trainieren“, kann die Schaltung in Abb. 1 durch Abschalten des Thyristors VS2 und Anschließen des Entladewiderstands R1 umgewandelt werden ( Abb. 4) mit Kippschalter S4.
Das Verhältnis von Lade- und Entladestrom beträgt 10:1 und die Höhe des Ladestroms wird durch den Nennstrom der zu ladenden Batterie bestimmt. Um eine Überladung der Batterie in einem Impuls zu vermeiden, ist zu beachten, dass in der Schaltung gemäß Abb. 4 die Ladung durch Halbwellenimpulse mit einer Frequenz von 50 Hz erfolgt und die Entladung während einer Pause zwischen den Impulsen erfolgt . Daher zeigt das ZPU-Amperemeter den durchschnittlichen Ladestrom an, der etwa dreimal kleiner ist als der Strom im Impuls. Beispielsweise muss gemäß der Empfehlung [5] eine Batterie mit einer Kapazität von 55 Ah mit einem Strom von 1,8 A geladen werden. Bei Verwendung der Schaltung gemäß dem Aufbau von Abb. 1 + Abb. 2 + Abb. 3 + Abb. 4: Die Gesamtladezeit im „Standby“-Modus erhöht sich im Vergleich zur Schaltung gemäß dem Aufbau von Abb. 1 + Abb. 2 + Abb. 3 und die Entladezeit verkürzt sich. Darüber hinaus wird das Ladegerät zu einem Lade-, Versorgungs- und Entladegerät mit einem Entladestrom von 1/100 der Batteriekapazität. Es ist besser, die Asymmetrie mithilfe eines Oszilloskops anzupassen, das parallel zu einem 0,1-Ohm-Widerstand geschaltet ist, der in Reihe mit einer aktiven Last geschaltet ist (eine Lampe von einem Scheinwerfer kann verwendet werden), entsprechend einem Verhältnis der Lade- und Entladeamplituden von 10:1 Spannungen (proportional zu den Strömen). Wenn Sie kein Oszilloskop haben, können Sie die Asymmetrie mit einem Tester anpassen. Beispielsweise wird für eine 6ST55-Batterie der Ladestrom mit dem Widerstand R1 auf 1,98 A (1,8 + 0,18) eingestellt. Die Last wird ausgeschaltet, ohne die Position des Widerstandsschiebers R1 zu ändern, der Entladewiderstand R4 wird an das Ladegerät angeschlossen (Abb. 5) und der Entladestrom wird durch Auswahl seines Widerstands auf 0,18 A eingestellt. Wenn die ZPU mit einer aktiven Last (Elektrovulkanisator, Glühlampe usw.) betrieben wird, kann die Spannung an der Last 14,5 V überschreiten und die ZPU schaltet sich aus, was in [3] nicht berücksichtigt wird. Um dies zu beseitigen, verwenden Sie den Kippschalter S3.1, der den Stromkreis in Abb. 3 von +XS1 trennt und gleichzeitig S3.2 die Kette VD1R1 (Abb. 5) verbindet, über die die Öffnungsspannung von den Anoden VD1 und VD1 wird der Basis VT2 zugeführt (Abb. 1).
Die Einführung dieser Kette ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, das Ladegerät im Stromversorgungsmodus vor Kurzschlüssen zu schützen, wenn es an allen anderen Lasttypen außer der Batterie betrieben wird. Der Transformator kann vorgefertigt aus Röhrenfernsehern verwendet werden, wobei nur die Primärwicklung übrig bleibt und die Sekundärwicklung gemäß Tabelle 1 gewickelt wird. Sollte ein Transformator eine andere Geometrie als die in der Tabelle gezeigte haben, können Sie die Empfehlungen [4] nutzen. Um einen Akku mit einer Kapazität von 40-60 Ah zu laden, reicht ein Strom von 1-2 A aus, eine Verlängerung der Ladedauer spielt in diesem Fall keine Rolle, da bei Einsatz der Automatisierung keine Steuerung der Ladezeit erforderlich ist . Tabelle 1
Daher ist für die Herstellung von T1 ZPU ein Transformator von 50 W (empirisch 5 cm2) geeignet, der an der Wicklung II bei einem Strom von 21-1 A etwa 2 V liefert. Die Berechnung von T1 kann nach [7] erfolgen oder die praktische Bestimmung der Windungszahl pro 1 V mit der Testwicklungsmethode nach [6] erfolgen. Bei längerem Betrieb im „Standby“-Modus ist es notwendig, den Elektrolytstand in der Batterie durch regelmäßige Zugabe von destilliertem Wasser zu überwachen. Der Einsatz eines Filters zur Rauschunterdrückung ist nicht erforderlich, da T1 gleichzeitig als Filter dient. Литература:
Autor: S.A. Elkin
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