Радиомастер гид в мире электроники » Схемы » Зарядное устройство » Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов
Информация к новости
  • Просмотров: 53873
  • Добавил: gray24
  • Дата: 19 марта 2012
19 марта 2012

Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов

Категория: Схемы » Зарядное устройство

При проектировании зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов всегда возникает проблема определения окончания процесса зарядки аккумулятора. С одной стороны, степень зарядки определяется плотностью электролита (табл.1), а с другой, зарядное устройство может контролировать процесс только по электрическим параметрам, напряжению и току, которые не имеют строгой зависимости от плотности электролита.

Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов

Табл.1. Зависимость плотности электролита от степени заряда аккумулятора


Кроме того, плотность электролита полностью заряженной аккумуляторной батареи зависит от температуры "за бортом", качества аккумулятора, степени его изношенности. Для заряда аккумулятора весьма существенно соответствие указанной в документации (номинальной) и реальной емкости аккумулятора, особенно, если заряд ведется простейшим устройством (выпрямителем) и контролируется только время заряда.
Реальную емкость автомобильного аккумулятора можно определить по времени тренировочного разряда полностью заряженного аккумулятора. Для этого устанавливают разрядный ток в амперах, равный 0,09 от величины емкости аккумулятора (для батареи 60 А/час соответствует 60х0,09=5,4 А) и определяют время разряда до снижения напряжения на клеммах аккумулятора до 10,2В (+/- 0,02В). Это соответствует разряду на 90% емкости. Определить отсюда полную реальную емкость - тривиально (табл.2).

Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов

Табл.2. Зависимость реальной емкости аккумулятора от времени тренировочного разряда


Таким образом, если время тренировочного разряда равно 10 часам, то аккумулятор соответствует заявленной емкости. Если же это время составит менее 7,5 час, то такой аккумулятор лучше заменить.
Заряд аккумуляторных батарей
В настоящее время большинство эксплуатируемых аккумуляторов автомобилей относятся к так называемым, необслуживаемым. Однако, для проектирования зарядного устройства вспомним все же некоторые моменты правил зарядки обычных аккумуляторов, изложенные в Инструкции по эксплуатации ЖУИЦ.563410.001 ИЭ. Общие принципы заряда аккумуляторов остаются одни и те же, а сам этот документ читается, как поэма (оцените стиль!):

"...3.2.2. Включите батарею на заряд, если температура электролита в ней не выше 35оС.
3.2.3. Ток заряда должен соответствовать в амперах 0,1 от емкости аккумулятора. При достижении напряжения не менее ... 14,4В (для 12 вольтовой батареи), зарядный ток уменьшите до 50% от первоначального и доведите батарею до состояния полного заряда.
3.2.4. Заряд батареи ведите до тех пор, пока не наступит обильное газовыделение во всех аккумуляторах батареи, а напряжение и плотность электролита останутся постоянными в течение 2 часов. Напряжение на выводах батареи контролируйте вольтметром класса точности 1,0 ... со шкалой на 30В с ценой деления 0,2В.
3.2.5. Во время заряда периодически проверяйте температуру электролита и следите за тем, чтобы она не поднималась выше 45оС. В случае, если температура окажется выше упомянутых значений, следует уменьшить зарядный ток наполовину или прервать заряд на время, необходимое для снижения температуры до 30 - 35оС.
3.2.6. В конце заряда, если плотность электролита, замеренная с учетом температурной поправки, ... будет отличаться от нормы, произведите корректировку плотности электролита доливкой дистиллированной воды в случаях, когда плотность выше нормы, и доливкой электролита плотностью 1,40 г/см3, когда она ниже нормы.
После корректировки продолжите заряд в течение 30 минут для полного перемешивания электролита, затем отключите батареи и через 30 минут произведите замер его уровня (зеркало электролита должно касаться нижнего торца тубуса заливочной горловины) ... После заряда батарею сдайте в эксплуатацию."
Кстати, раз уж мы взялись за этот важный документ, то приведу еще одну цитату из него по поводу условий хранения аккумуляторных батарей. Каких только мнений не доводилось мне слышать о том, при какой температуре, заряженными или нет необходимо хранить аккумуляторы. Так вот здесь дается однозначный правильный развернутый ответ любознательным автомобилистам. Это особенно важно, когда вы чувствуете, что жизненный путь вашего аккумулятора близится к завершению, и заранее приобретаете новый запасной. Итак, еще одна цитата из Инструкции по эксплуатации ЖУИЦ.563410.001 ИЭ:
"...5.2.6. Батареи, временно снятые с машин после небольшого периода работы, полностью зарядите и доведите плотность электролита до нормы, соответствующей данному климатическому району.
Такие батареи по возможности установите в помещения при температуре не выше 0оС. Минимальная температура в помещении должна быть не ниже минус 30оС... Если батареи в перид "бездействия" будут находиться при положительных температурах, то ежемесячно производите их подзаряд.
При отрицательных температурах следует ограничиться ежемесячной проверкой плотности электролита и подзаряжать их только в тех случаях, когда установлено падение плотности электролита более чем на 0,04 г/см3. В таком состоянии батареи могут находиться: при отрицательных температурах - не более 1,5 лет, а при положительных - не более 9 месяцев..."
По-моему, все ясно и понятно. К сожалению, тема данной статьи не позволяет привести еще несколько цитат из этой Инструкции о способах хранения б/у аккумуляторов, о методах проведения тренировочного разряда, о техническом обслуживании автомобильных аккумуляторов и проч. Если вас интересуют такие вопросы, рекомендую прочитать этот документ - найдете там много полезных практических советов.
Вернемся к теме зарядки аккумулятора автомобиля. Из вышесказанного следует, что простыми способами реализовать правильный заряд невозможно. К счастью, качество современных аккумуляторов допускает значительные отклонения от типового процесса. Однако, по возможности, желательно соблюдать изложенные рекомендации.
Исходя из рекомендаций данного документа и учитывая особенности эксплуатации зарядных устройств автомобильных аккумуляторов, сформулирую основные требования к ним:
1. По мере заряда аккумулятора зарядный ток должен уменьшаться;
2. Зарядное устройство должно иметь регулировку тока для использования с разными типами аккумуляторов;
3. При достижении напряжения на клеммах заряжаемого аккумулятора 15,5 -16,0 В заряд должен останавливаться;
4. Зарядное устройство должно быть защищено от коротких замыканий и ошибочного подключения в неправильной полярности;
5. Зарядное устройство должно обеспечивать автоматический режим заряда;
6. Зарядное устройство должно быть простым и не содержать дефицитных деталей.
На основании этих требований было разработано и несколько лет серийно выпускалось автоматическое зарядное устройство, электрическая принципиальная схема которого с описанием работы будет рассмотрена во второй части статьи.
На основании этих требований разработана электрическая принципиальная схема простого зарядного устройства (рис.1):

Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов

Рис.1. Принципиальная электрическая схема зарядного устройства


Зарядное устройство состоит из триггера Шмитта на транзисторах V1V2, ключа на транзисторе V3, узла управления мощными тиристорами с регулировкой тока заряда R2V4 и выпрямителя V5V6.
Рассмотрим работу зарядного устройства. Если к его выходным клеммам не подключен аккумулятор или они случайно замкнуты, то на ключевой транзистор V3 не поступает никакого напряжения, он закрыт и, следовательно, закрыты и мощные тиристоры выпрямителя. Таким образом, зарядное устройство не боится коротких замыканий по выходу, так как схема управления тиристорами питается от заряжаемого аккумулятора. Правда, у такого решения есть один недостаток: если аккумулятор полностью разряжен, зарядное устройство не запустится. Для такого экстренного случая предусмотрена кнопка принудительного включения К1. Ее следует некоторое время держать нажатой, пока на аккумуляторе не появится достаточное напряжение. При этом надо полностью исключить короткое замыкание по выходу зарядного устройства.
Итак, будем считать, что заряжаемый аккумулятор "скорее жив, чем мертв" и зарядное устройство включено в сеть. Триггер Шмитта V1V2 имеет порог срабатывания 15,5В с гистерезисом в 2,5В. То есть, пока напряжение на заряжаемом аккумуляторе ниже 15,5В транзистор V1 закрыт, V2 и V3 открыты, напряжение подается на схему управления мощными тиристорами выпрямителя - аккумулятор заряжается, индикатор заряда, светодиод V7, горит.
Ток заряда устанавливается потенциометром R2, а контролировать его значение можно по амперметру А, включенному последовательно с заряжаемым аккумулятором.
Выпрямитель на тиристорах V5V6 имеет одну особенность: последовательно с каждым тиристором включен мощный диод. Это сделано для того, чтобы в случае пробоя (замыкания) одного из тиристоров выпрямитель продолжал работать и второй тиристор оставался бы исправным. При отсутствии диодов пробой одного из тиристоров вызывает пробой и второго, что обычно и происходит в подобных схемах. Кроме того, падение напряжения на дополнительном диоде (около 0,7В) обеспечивает уменьшение напряжения, поступающего на аккумулятор по мере его заряда, а следовательно, и снижение тока заряда.
В процессе зарядки автомобильного аккумулятора напряжение на нем постепенно возрастает и при достижении 15,5В триггер Шмитта опрокидывается, транзистор V1 открывается, V2V3 закрываются - тиристоры V5V6 выключаются, заряд прекращается, индикатор заряда гаснет. Далее напряжение на клеммах аккумулятора постепенно падает, и при уменьшении до 13В триггер снова переключается и процесс заряда возобновляется.
В таком дежурном состоянии устройство может находиться длительное время, поддерживая аккумулятор в заряженном состоянии. При этом постепенно время снижения напряжения на аккумуляторе с 15,5В до 13В возрастает, а обратный процесс подзарядки происходит быстрее. Импульсы работы на заряд становятся короче, а пауза между ними длиннее. Ориентировочно, через час после выхода процесса зарядки на импульсный режим заряд включается на 10-15 секунд в минуту.

Регулировка зарядного устройства

Включите зарядное устройство в сеть и подключите к нему заряжаемый аккумулятор. Установите движок регулятора порога срабатывания триггера Шмитта R1 в нижнее по схеме положение, ток заряда - максимальный для данного типа аккумулятора (ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора). Контролируйте напряжение на клеммах аккумулятора вольтметром. При достижении значения 15,5-16,0В вращайте движок резистора R1 до отключения заряда. Далее напряжение на аккумуляторе начнет снижаться и при достижении 13В заряд должен снова включиться.
Иногда может потребоваться регулировка гистерезиса триггера Шмитта. Для этого в небольших пределах измените номинал общего резистора в цепи эмиттеров транзисторов V1V2.
Диапазон изменения установки тока заряда можно подобрать стабилитроном КС133, так как у этого типа стабилитронов большой разброс параметров.
Силовые тиристоры можно использовать другого типа, в зависимости от требуемого максимального тока, обеспечиваемого зарядным устройством. Аналогично, и мощность понижающего трансформатора определяется этим током. Напряжение на вторичной обмотке должно составлять 14-15 вольт на каждой половине обмотки. При этом значении с учетом падения напряжения на выпрямительных тиристорах и диодах при достижении напряжения на заряжаемом аккумуляторе 15,5В ток заряда автоматически уменьшается примерно на 30%.
Время заряда аккумулятора зависит от степени его разряженности и составляет, в среднем, 10 часов. При заряде изношенных аккумуляторов, а также при пониженном напряжении питающей сети зарядное устройство может не перейти в импульсный режим. В этом случае окончание заряда определяют только по уменьшению зарядного тока.

seomark_ru

Метки к статье: Зарядные устройства, схема, ЗУ



<
avva kic

20 марта 2012 15:22

Информация к комментарию
  • Группа: Специалист
  • ICQ:
  • Регистрация: 19.05.2011
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 9
Автор,а печатки случаем нет к этой схемке ?
Пожалуйста

и еще вопрос :возможна ли замена кс212ж на Д 814 Д ?


Награды:
0
<
gray24

20 марта 2012 15:33

Информация к комментарию
  • Группа: Мастер
  • ICQ:
  • Регистрация: 6.12.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 637
  • Комментариев: 220
Цитата: avva kic
Автор,а печатки случаем нет к этой схемке ?

Я не автор, печатки нет. Может кто то из посетителей набросает.
У КС меньший разброс, можно если подобрать
Д814Г-11,5-14В
КС212Ж-12,3-13,7В


Награды:
0
<
vallus

20 марта 2012 20:22

Информация к комментарию
  • Группа: Радиомастер
  • ICQ:
  • Регистрация: 1.03.2011
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 68
отключение происходит при достижении напряжения на аккумуляторе,что не всегда удобно при зарядке старых аккумуляторов. Напряжение вроде нормальное,но под нагрузкой оно резко падает.


Награды:
0
<
gray24

20 марта 2012 20:31

Информация к комментарию
  • Группа: Мастер
  • ICQ:
  • Регистрация: 6.12.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 637
  • Комментариев: 220
Цитата: vallus
отключение происходит при достижении напряжения на аккумуляторе,что не всегда удобно при зарядке старых аккумуляторов. Напряжение вроде нормальное,но под нагрузкой оно резко падает.

А это акуму пипец настает, а если что то не устраивает, есть К1, кто мешает параллельно кнопки, поставить тумблер


Награды:
0
<
boi111

29 марта 2012 10:58

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 14.04.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 1
про транс ни слова на какое напряжение он должен

прошу прощенья увидел


Награды:
0
<
us5mpz

5 апреля 2012 22:30

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 21.10.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 8
печатку плиз!!!


Награды:
0
<
us5mpz

9 июня 2012 15:47

Информация к комментарию
  • Группа: Радиолюбитель
  • ICQ:
  • Регистрация: 21.10.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 8
можно-ли в этой схеме поставить светодиод, который-бы показывал об окончании заряда


Награды:
0
<
gray24

9 июня 2012 20:28

Информация к комментарию
  • Группа: Мастер
  • ICQ:
  • Регистрация: 6.12.2010
  • Статус: Пользователь offline
  • Публикаций: 637
  • Комментариев: 220
Цитата: us5mpz
можно-ли в этой схеме поставить светодиод, который-бы показывал об окончании заряда
Внимательней читайте информацию.
"....В процессе зарядки автомобильного аккумулятора напряжение на нем постепенно возрастает и при достижении 15,5В триггер Шмитта опрокидывается, транзистор V1 открывается, V2V3 закрываются - тиристоры V5V6 выключаются, заряд прекращается, индикатор заряда гаснет..."


Награды:
0

Добавление комментария

Имя:*
E-Mail:*
Введите два слова, показанных на изображении: *

Друзья и партнеры:

Архив новостей

Декабрь 2016 (8)
Ноябрь 2016 (1)
Сентябрь 2016 (3)
Июнь 2016 (1)
Май 2016 (1)
Апрель 2016 (1)
^
 
-->