Automatisches Aufladen der Backup-Batterie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Um einen zuverlässigen Betrieb vieler stationärer Geräte zu gewährleisten, ist der Einsatz einer Notstromversorgung erforderlich. Am häufigsten wird für diese Zwecke eine Batterie installiert, die jedoch überwacht werden muss, um eine starke Entladung zu verhindern, und rechtzeitig aufgeladen werden muss. Es ist bequemer, diese Verantwortung der Automatisierung anzuvertrauen.

Zum Aufladen des Akkus benötigen Sie ein entsprechendes Gerät (intern oder extern).

Das Ladegerät kann als Teil eines unterbrechungsfreien Stromversorgungssystems ausgeführt werden und den Vorgang vollständig automatisieren, d. h. es kann sich einschalten, wenn die Batteriespannung unter einen Schwellenwert fällt, oder eine „Erhaltungsladung“ verwenden. Mit Erhaltungsladung meinen wir die Parallelschaltung der Batterie mit der Last (Abb. 2.18), wenn die Stromquelle nur dazu dient, Selbstentladungsströme in den Batterien auszugleichen. In diesem Fall erweist sich das Schema als das einfachste.

In diesen Schaltkreisen wird die Eingangsspannung des Transformators so gewählt, dass der durch die Batterie fließende Ladestrom den natürlichen Selbstentladungsstrom kompensiert.

Reis. 2.18. Schaltkreise, die eine schwebende Aufladung der Backup-Batterie ermöglichen

Die erforderliche Spannung nach dem Gleichrichter kann experimentell durch den Einbau zusätzlicher Dioden oder durch Abgriffe von der Sekundärwicklung des Transformators ausgewählt werden (bei einigen einheitlichen Transformatoren, z. B. der TN-Serie, TPP usw., ist eine geringfügige Spannungsänderung möglich im Sekundärkreis durch Schalten von Anzapfungen in der Primärwicklung). Gleichzeitig überwachen wir mit einem Amperemeter den Strom im Batteriekreis.

Normalerweise sollte der Wert des Erhaltungsladestroms 0,005 bis 0,01 des Nennwerts der Batterie nicht überschreiten. Eine Reduzierung des Ladestroms führt lediglich zu einer Verlängerung der Vorgangsdauer (bei dieser Anwendung spielt die Ladezeit keine Rolle, sie reicht immer aus).

Solche Systeme können verwendet werden, wenn Ihr Netzwerk ausreichend stabil ist und die Versorgungsspannung die Toleranzgrenzen nicht überschreitet (in Großstädten wird dies überwacht). Ansonsten sind zwischen Transformator und Batterie ein Spannungsstabilisator und eine Diode eingebaut, die verhindern, dass der Batteriestrom in den Stabilisator fließt, wenn der Transformator nicht eingeschaltet ist (Abb. 2.19). Der Mikroschaltkreis KR142EN12 kann durch einen ähnlichen importierten LM317 ersetzt werden.

Reis. 2.19. Ladeschaltung mit Spannungsstabilisator

Da die Batterieladung in einem Sicherheitsgerät Mikrostrom verbraucht, macht es keinen Sinn, die Spannung während des Betriebs zu überwachen – im Leerlauf ist sie immer nominal. Eine solche Steuerung erfolgt durch Simulation der maximalen Belastung der Batterie, was für eine vollständige Automatisierung des Prozesses eine Komplizierung der Ladeschaltung erfordert.

Eine fortschrittlichere Ladeschaltung ist in Abb. dargestellt. 2.20. Es sorgt nicht nur für eine stabile Batteriespannung, sondern verfügt auch über einen einstellbaren Überstromschutz, der eine Zellschädigung im Falle eines Ausgangskurzschlusses (oder eines Batterieausfalls) verhindert. Die Strombegrenzung ist auch dann sinnvoll, wenn eine neue Batterie angeschlossen wird (noch nicht geladen oder zuvor stark entladen). In diesem Fall verhindert die Begrenzung des Stroms auf das erforderliche Niveau eine Überlastung des Versorgungsnetztransformators (er kann leistungsschwach sein – 14...30 W, da im „Alarm“-Modus der erforderliche Strom problemlos von der Batterie selbst bereitgestellt werden kann ). Darüber hinaus befindet sich im Inneren des Chips ein Temperaturschutz, der bei Überhitzung seinen Ausgang abschaltet, wodurch Schäden an Komponenten vermieden werden.

Reis. 2.20. Strombegrenzende Ladeschaltung (zum Vergrößern anklicken)

Zum Zusammenbau des Geräts können Sie eine einseitige Leiterplatte aus Glasfaser verwenden, wie in Abb. 2.21, sein Aussehen ist in Abb. 2.22.

Reis. 2.21. PCB-Topologie und Elementlayout

Reis. 2.22 Aussehen der Befestigungselemente auf der Platine

Der Transformator (T1) kann durch TP115-K9 ersetzt werden - er verfügt über 2 Wicklungen zu je 12 V mit einem zulässigen Strom von bis zu 0,8 A. Im Leerlauf beträgt die Spannung an der Wicklung 16 V und nach Gleichrichtung und Glättung mit ein Kondensator - 19 V, was völlig ausreicht, damit der Stabilisator funktioniert (meistens arbeitet die Schaltung im Leerlaufmodus).

Eine weitere Schaltung, die ähnlich funktioniert, ist in Abb. dargestellt. 2.23. Es basiert auf der L200-Mikroschaltung (es gibt keine inländischen Analoga), die über Pins (2 und 5) zur Überwachung des Stroms in der Last verfügt. Der obige Anschluss der Mikroschaltung ist typisch: Der maximale Strom im Lastkreis Imax = 2/R0,45 hängt vom Wert des Widerstands R2 ab, und die erforderliche Spannung wird durch den Widerstand R3 eingestellt.

Reis. 2.23. Die zweite Version der Ladeschaltung mit Strombegrenzung

Der Stabilisator kann einen Ausgangsstrom von 0,1 bis 2 A liefern und verfügt über einen internen Überhitzungsschutz.

Um die Elemente des zweiten Stromkreises des Ladegeräts zu installieren, können Sie die in Abb. gezeigte Leiterplatte verwenden. 2.24.

Reis. 2.24. PCB-Topologie und Aussehen der Montage

Informationen zum Einrichten aller Schaltungen mit Stabilisierung. Sie benötigen ein Milliamperemeter, ein Voltmeter (vorzugsweise digital) und einen leistungsstarken Widerstand, der die Last simuliert. All dies ist gemäß dem in Abb. gezeigten Diagramm verbunden. 2.25.

Reis. 2.25. Ständer zum Aufstellen und Prüfen des Ladegeräts

Stellen Sie zunächst bei abgeklemmter Batterie mit dem entsprechenden Teilstrangwiderstand die Spannung am Stabilisatorausgang auf 13 W ein. Schalten Sie anschließend mit dem Schalter S1 den Widerstand Rí ein und überprüfen Sie den Grenzstrom. Es kann auf beliebige Weise installiert werden, indem ein Stromrückkopplungswiderstand ausgewählt wird – R3 im Diagramm in Abb. 2.20 (zum Beispiel für einen Strom von 220 mA - R3 = 3,9 Ohm; für 300 mA - R3 - 3,3 Ohm) oder R2 in der Schaltung in Abb. 2.23.

Anstelle des Widerstands Rh schließen wir nun die Batterie GB1 an. Wir stellen den erforderlichen Strom im Ladekreis (für die Energiekapazität einer bestimmten Batterie) ein, indem wir die Ausgangsspannung anpassen. Die endgültige Installation sollte erfolgen, nachdem der Akku vollständig aufgeladen ist – dieser Strom sollte die Selbstentladung von GB1 ausgleichen.

Autor: Shelestov I.P.

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