Простые зарядные устройства

Зарядные устройства свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей могут быть построены по различным схемам. Самая простая из них — обыкновенный выпрямитель напряжения сети переменного тока с возможностью регулировки выходного напряжения путем переключения выводов вторичной обмотки трансформатора (рис. 8.12). Для контроля напряжения в них используется вольтметр, для контроля тока заряда — амперметр. Такие зарядные устройства часто используют

160

Схемотехника зарядных устройств

161

Рис. 8.12. Схема простого зарядного устройства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

для заряда автомобильных аккумуляторных батарей, ими комплектуются некоторые виды армейской техники. Поскольку начальный ток заряда может составлять несколько ампер, в зарядном устройстве следует использовать мощный силовой трансформатор и выпрямительные диоды с прямым током, примерно в 1,5 раза превышающим максимальный ток заряда. Диоды устанавливают на отдельные радиаторы.

Для плавающего заряда аккумуляторных батарей резервных источников питания, обеспечивающего поддержание подзаряжаемой батареи в состоянии полного заряда, некоторые дилеры рекомендуют простые зарядные устройства. На рис. 8.13 приведена схема одного из таких устройств, собранного на основе одного из типов интегральных стабилизаторов напряжения серии 142 — КР142ЕН5А.

Напряжение стабилизации КР142ЕН5А составляет 5 В, но в том случае, если его общий вывод соединен с общей шиной зарядного устройства. Естественно, что напряжение заряда 5 В недостаточно для заряда 6-вольтовой батареи. Поэтому для его повышения включен резистор R2. Рассчитать его величину можно из формулы:

Рис. 8.13. Схема простого зарядного устройства на основе интегрального стабилизатора напряжения

жения. Но переменный резистор обязательно следует зашунти-ровать постоянным резистором с таким расчетом, чтобы их общее сопротивление равнялось расчетному.

На рис. 8.14, а изображена схема автоматического зарядного устройства для плавающего заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. Оно обеспечивает поддержание постоянного тока заряда и отключает аккумулятор по достижении установленного напряжения заряда.

Источник тока выполнен на транзисторе VT2 и светодиоде VD1, выполняющем функции индикатора. По достижении напряжения конца заряда, транзистор VT1 закрывается. При этом закрывается транзистор VT2, и светодиод VD1 гаснет. Напряжение конца заряда батареи устанавливают подбором номинала резистора R1. Для того чтобы это зарядное устройство можно было использовать для заряда более мощных, например, автомобильных аккумуляторных батарей, вместо транзистора VT2 включают составной транзистор VT2—VT4 (рис. 8.14, б). Транзистор VT4 следует установить на теплоотвод.

где U_o — напряжение, равное разности максимального напряжения на заряженной аккумуляторной батарее и выходного напряжения используемого стабилизатора напряжения; U_on — выходное напряжение используемого стабилизатора напряжения; I_уст — ток внутреннего стабилизатора используемой микросхемы, который можно узнать по справочнику.

Вместо R2 можно использовать и переменный резистор. Это обеспечит возможность плавной регулировки выходного напря-

Рис. 8.14. Схема автоматического зарядного устройства для плавающего заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей

162

Схемотехника зарядных устройств

163

В результате неправильной эксплуатации и старения происходит сульфатация пластин свинцово-кислотных батарей. Это снижает их емкость и, в конце концов, приводит к выходу батареи из строя. Для восстановления емкости батарей с сульфати-рованными пластинами используют способ заряда асимметричным током заряда. Соотношение его зарядной и разрядной составляющих выбирают равным 10:1 при соотношении длительности импульсов 1:2. Форма импульсов асимметричного тока заряда показана на рис. 8.15.

На рис. 8.16 приведена принципиальная схема устройства заряда асимметричным током, рассчитанного для заряда 12-вольт-овой батареи. Оно обеспечивает ток заряда 5 А и ток разряда -0,5 А. Напряжение переменного тока на вторичной обмотке силового трансформатора составляет 22 В. Подбором величины резистора R3 устанавливают величину разрядного тока. При этом необходимо учитывать, что суммарный ток заряда должен составлять 1,1 от тока заряда батареи, т. к. резистор R3 подключен с ней параллельно.

Заряд батареи ведут до наступления обильного газовыделения во всех банках, пока напряжение и плотность электролита не будут постоянными в течение двух часов подряд. По его окончании следует произвести уравнивание плотности электролита в банках и продолжить заряд еще в течение 30 мин. Нельзя допускать повышения температуры электролита более 45 С. Заряд батареи следует производить в хорошо проветриваемом помещении, т. к. во время его происходит выделение водорода.

Интересна схема двухступенчатого зарядного устройства свинцово-кислотных батарей. В нем заряд происходит в два этапа: на начальном этапе заряд происходит при более высоком напряжении и постоянном токе заряда, на заключительном, когда напряжение на батарее достигнет определенной величины (2,275 В/элемент при плавающем заряде или 2,45 В/элемент при циклическом заряде), напряжение заряда автоматически уменьшается. Таким образом, при двухступенчатом заряде перезаряд батареи невозможен даже при длительном времени заряда.

На рис. 8.17 показана схема такого зарядного устройства. Резистор RS служит для установки напряжения заряда при требуемом минимальном токе заряда, задаваемым резистором R3, резистор RISW — для установки порога переключения из режима основного в режим плавающего заряда.

Для защиты аккумуляторной батареи от перезаряда — одной из причин повышенного газовыделения и выкипания электролита — применяют устройства защиты. Ввиду простоты их реализации их описание не приводится. Например, это может быть транзисторный ключ с реле в цепи нагрузки, который открыва-

Рис. 8.15. Форма импульсов асимметричного тока заряда