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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Dual-Mode-Ladegerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen Es ist bekannt, dass vorbeugende Arbeiten an Batterien für Autoenthusiasten viel Zeit in Anspruch nehmen und während des Ladevorgangs, insbesondere in der Endphase, ständige Aufmerksamkeit erfordern. Das vom Autor vorgeschlagene Gerät wird Autobesitzern helfen, eine Reihe auftretender Probleme zu lösen. Bei der Durchführung eines Kontroll- und Trainingszyklus wird die Batterie entladen und anschließend auf die Nennspannung aufgeladen. In letzter Zeit hat sich das Laden mit Wechselstrom durchgesetzt, bei dem der Ladeanteil an Energie den Entladeanteil deutlich übersteigt. Dadurch ist es möglich, der Sulfatierung der Batterieplatten wirksam entgegenzuwirken und den Zeitaufwand für einen vollständigen Kontroll- und Trainingszyklus zu reduzieren. Um den Bedienkomfort zu verbessern, ist es wünschenswert, im Ladegerät über eine Einheit zu verfügen, die es ermöglicht, den Ladevorgang der Batterie bei Erreichen der Endspannung zu stoppen, um die Gefahr einer Überladung der Batterie zu vermeiden. Die in [1,2] beschriebenen Ladegeräte haben zweifellos eine Reihe positiver Eigenschaften und liefern einen großen Ladestrom. Der einzige Nachteil ist meiner Meinung nach der sperrige Netzteiltransformator, der für die Bereitstellung hoher Leistung an die Last erforderlich ist. Wie die Praxis zeigt, reicht es jedoch für die vorbeugende Wartung von Batterien mit einer Kapazität von bis zu 55 Ah völlig aus, ein Ladegerät zu haben, das einen Ausgangsstrom von bis zu 4 A liefert. Ein etwas niedrigerer Ladestrom im Vergleich zum Nennwert Der zehnstündige Ladestrom lässt sich leicht durch eine Verlängerung der Ladezeit ausgleichen. Dieser Modus ist bei der Durchführung vorbeugender Arbeiten noch vorzuziehen. Das vorgeschlagene Dual-Mode-Ladegerät (siehe Diagramm) erfüllt die oben genannten Anforderungen weitgehend. Es unterscheidet sich von den zuvor in „Radio“ beschriebenen durch das Vorhandensein nur einer Sekundärwicklung im Netzwerktransformator, was seine Herstellung vereinfacht. Durch die Verwendung eines Transformators kleinerer Standardgröße konnten Gewicht und Abmessungen der Struktur reduziert werden.
Technische Hauptmerkmale des Geräts
Um die Stromversorgung des Ladegeräts zu vereinfachen, verwendet es einen Einweggleichrichter, dessen Funktion die Diode VD1 übernimmt. Die HL1-LED dient als Anzeige dafür, dass das Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist. Auf einem Unijunction-Transistor VT1 ist ein Generator montiert, der Impulse von der Thyristor-Schalteinheit VS1 erzeugt. Die Verschiebung des Steuerimpulses relativ zum Beginn der Betriebshalbwelle der Netzspannung wird durch die Widerstände R3 - R5 eingestellt, wodurch die Ladezeit des Kondensators C1 auf die Öffnungsspannung des Emitterübergangs des Transistors VT1 geändert wird. Der Widerstand R4 regelt den Ladestrom und der Widerstand R3 legt die obere Einstellgrenze während des Setup-Vorgangs fest. Je niedriger der Widerstandswert des Widerstands R4 ist, desto schneller wird der Kondensator C1 auf die Schwellenspannung aufgeladen und je früher der Thyristor VS1 öffnet, desto größer ist der Ladestrom der an die Klemmen X1 und X2 angeschlossenen Batterie. Bei der Schwellenspannung am Kondensator C1 öffnet sich der pn-Übergang der Emitter-Basis 1 des Transistors VT1 und der Kondensator wird darüber entladen. Der Widerstand zwischen den Basisanschlüssen des Transistors nimmt stark ab und an der Primärwicklung des Transformators T2 entsteht ein Impuls, der die Schalteinheit für den Thyristor VS1 auslöst. Der offene Zustand des SCR bleibt aufgrund des Haltestroms bis zum Ende der Betriebshalbwelle erhalten. Im nächsten Arbeitshalbzyklus wiederholt sich der Vorgang. Ein charakteristisches Merkmal der Steuereinheit besteht darin, dass sie von einer Batterie gespeist wird, die an die Ausgangsklemmen des Ladegeräts angeschlossen ist. Wenn die Batterie nicht angeschlossen ist, ist der Thyristor geschlossen und lässt die erzeugten Impulse nicht zur Ansteuerung der Transistoren VT3, VT4 zu, wodurch das Ladegerät im Leerlauf vor einem Kurzschluss am Ausgang geschützt ist. Bei falscher Polarität des Batterieanschlusses ist das Steuergerät durch die VD11-Diode vor Verpolung geschützt und ein geschlossener Thyristor lässt keinen Kurzschlussstrom im Stromkreis zu. Mit dieser Schaltungslösung konnte ohne besondere Zusatzmaßnahmen ein Schutz des Gerätes vor Kurzschlüssen und dem Anschluss des geladenen Akkus mit verpolter Polarität erreicht werden. Der Generator von Batterie-Lade-Entlade-Zyklen mit einem Zeitverhältnis von 3:1 (45 s - Laden, 15 s - Entladen), der auf dem integrierten Timer KR1006VI1 (DA1) basiert, ist dem in [3] beschriebenen Gerät entlehnt. Lediglich die Parameter der Zeitschaltkreise des Treibers wurden geändert. Wenn Schalter SA2 auf „Imp.“ steht. Am Ausgang des Timers (Pin 3) bilden sich ab dem Entladezyklus abwechselnd hohe und niedrige Spannungspegel. Ein hoher Pegel öffnet die Transistoren VT2 und VT6. Beim Öffnen blockiert der Transistor VT2 den Betrieb des Treibers und der Transistor VT6 verbindet den Entladewiderstand R24 mit der Batterie. Der Entlademodus wird durch die HL3-LED angezeigt. Wenn am Ausgang des Timers ein niedriger Spannungspegel auftritt, schließen die Transistoren VT2 und VT6 und der Batterieladezyklus beginnt. Um den Akku kontinuierlich zu laden, wird der Schalter SA2 auf die Position „Kontinuierlich“ gestellt. Der Former ist ausgeschaltet. Der kontinuierliche Lademodus wird durch die HL2-LED angezeigt. Das Gerät zum automatischen Abschalten des Ladestroms ist auf einem Operationsverstärker (Op-Amp) DA2 aufgebaut, der von einem Komparator eingeschaltet wird. Die Referenzspannung an seinem invertierenden Eingang wird von der Zenerdiode VD9 gebildet und ein Teil der vom Widerstand R27 abgenommenen Ausgangsspannung wird dem nichtinvertierenden Eingang zugeführt. Wenn die Klemmenspannung der Batterie eine Endspannung von 14,4 V erreicht, wird am Ausgang der DA2-Mikroschaltung ein Hochspannungspegel eingestellt, der die Transistoren VT2 und VT5 öffnet und dadurch den Betrieb des DA1-Timers und des VS1-Thyristors blockiert -ein Impulsgenerator. Darüber hinaus wird dem nichtinvertierenden Eingang über die Diode VD10 ein hoher Pegel zugeführt, wodurch ein hoher Pegel am Ausgang des Operationsverstärkers aufrechterhalten wird. Dieser Zustand des Operationsverstärkers wird durch die HL4-LED angezeigt. Der Ladestrom der Batterie wird während des Ladevorgangs mit dem Amperemeter PA1 überwacht. Das beschriebene Ladegerät ist in einem perforierten Metallgehäuse mit den Abmessungen 150x150x80 mm gefertigt. Der Transformator ist auf einem magnetischen Stahlkern ШЛ20х32 aufgebaut. Wicklung I enthält 1070 Windungen PETV-2 0,4-Draht und Wicklung II enthält 126 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 1,18 mm. Sie können natürlich auch einen Transformator mit einer größeren Standardgröße verwenden und so die Abmessungen des Gehäuses vergrößern. Für den T2-Transformator wurde ein Magnetkern der Standardgröße K10x6x4,5 aus M2000NM-Ferrit verwendet. Jede der Transformatorwicklungen enthält 45 Windungen PETV-2 0,25-Draht. Sie werden gleichzeitig mit zwei Drähten gewickelt. Diode VD1 und Thyristor VS1 sind (über Glimmer-Abstandshalter) auf einem gemeinsamen Kühlkörper installiert – einer 60x60 mm großen Platte aus Aluminium mit einer Dicke von 3...4 mm. Die Funktion des Kühlkörpers des VT6-Transistors kann durch den Metallboden des Gehäuses übernommen werden. Eine Leiterplatte zur Montage anderer Elemente des Ladegeräts wurde nicht entwickelt. Es wurde durch ein Prototyp-Panel mit den Maßen 75 x 70 mm mit vertikalem Einbau von Funkelementen ersetzt. Die Hauptparameter der im Ladegerät verwendeten Widerstände und Kondensatoren sind im Diagramm dargestellt. Wir können die KD206-Diode durch eine beliebige Diode desselben Typs oder aus der KD202-Serie ersetzen. Anstelle des Operationsverstärkers KR140UD708 ist K140UD7 geeignet. Dioden VD3 – VD7 und VD10 – alle mit geringem Stromverbrauch. Die Transistoren KT503B können durch KT3117B, KT502B durch KT209B oder KT501B und KT827B durch alle KT827-, KT829- und KT972-Serien ersetzt werden. Das Gerät ist mit einem vollständig geladenen Akku mit einer Spannung von 12 V ausgestattet, der an die Ausgangsklemmen angeschlossen ist. Der Schieber des Widerstands R27 ist gemäß Diagramm auf die äußerste rechte Position eingestellt, und der Schieber des Widerstands R3 ist auf die mittlere Position eingestellt. Schalter SA2 wird in die Position „Zusammenhängend“ geschaltet. Nachdem das Ladegerät an das Netzwerk angeschlossen wurde, wird der Schieber des variablen Widerstands R4 in die untere Position (gemäß Diagramm) verschoben und der Ladestrom mit dem Widerstand R3 auf 4 A eingestellt. Wenn diese Widerstände den gewünschten Wert von nicht erreichen können Um den Ladestrom zu erhöhen, sollte der Widerstand R5 durch einen anderen, etwas kleineren Widerstand ersetzt werden. Als nächstes wird der Schalter SA2 in den „Imp.“-Modus geschaltet. und überprüfen Sie mit einem Voltmeter oder Oszilloskop die Dauer der Lade-Entlade-Zyklen. Es ist zu berücksichtigen, dass beim Einschalten der Stromversorgung zuerst der Entladezyklus beginnt und seine Dauer etwas länger ist als im eingeschwungenen Zustand. Dies liegt daran, dass der Kondensator C3 im Moment des Einschaltens vollständig entladen ist. Um einen Leistungsschalter einzurichten, benötigen Sie eine geregelte Gleichstromquelle mit einer Ausgangsspannung von 15 V und ein Gleichstromvoltmeter der Klasse 1. Die Betriebsschwelle des Operationsverstärkers DA2 wird eingestellt, indem Sie das Ladegerät vom Netzwerk trennen und den Schalter SA2 auf stellen die „Fort“-Position. Die Ausgangsklemmen X1, X2 werden von einer externen Gleichstromquelle mit einer Spannung von 14,4 V versorgt und deren Wert mit einem Voltmeter überwacht. Der Schieberegler des Widerstands R27 wird in Richtung einer Erhöhung der Spannung am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verschoben, bis die HL4-LED „End of Charging“ aufleuchtet. An diesem Punkt kann die Etablierung des vorgeschlagenen Geräts als abgeschlossen betrachtet werden. Literatur
Autor: L. Lyaskovsky, Kiew
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