Зарядное устройство с регулировкой по сети

Предлагаемым зарядным устройством (ЗУ) можно заряжать аккумуляторы емкостью от 1 до 100 Ач с напряжением от 1 до 12 В. В устройстве имеется автоматический режим работы для зарядки 12-вольтовых аккумуляторов. Автоматический режим удобен тем, что не нужно следить за зарядкой аккумулятора, пока он не зарядится (закипит). В автоматическом режиме при полной зарядке аккумулятора зарядное устройство отключает зарядный ток аккумулятора. Электрическая схема ЗУ показана на рисунке.

С помощью симистора VS1 регулируют ток в первичной обмотке понижающего трансформатора Т1 и, соответственно, зарядный ток аккумулятора. Напряжение вторичной обмотки трансформатора Т1 выпрямляется диодным мостом VD7 и через амперметр РА и предохранитель FU2 подается на клеммы "+" и "-" устройства. Симистор управляется с помощью широтно-импульсной модуляции. Управляющие импульсы вырабатываются генератором на транзисторе VT1 и усиливаются усилителем мощности на транзисторе VT2. Нагрузкой VT2 служит разделительный трансформатор Т2. С вторичной обмотки трансформатора Т2 управляющие импульсы подаются на управляющий электрод симистора VS1. Частоту задающего генератора регулируют резистором R2. Питается схема генератора непосредственно от сети переменного тока 220 В через понижающие резисторы R4, R9 и диодный мост VD4. Для стабилизации выпрямленного напряжения, особенно в момент отключения усилителя мощности, служат стабилитроны VD5, VD6. Выключатель SA1 служит для переключения режимов работы "Ручной"/"Автоматический". Оптотиристор VS2 выключает по питанию выходной каскад генератора VT2 в автоматическом режиме, а также разделяет первичную цепь понижающего трансформатора Т1 от вторичной. На транзисторах VT3, VT4 выполнено реле напряжения, которое при достижении на аккумуляторе напряжения 14,5...14,7 В отключает светодиод оптотиристора VS2 и, соответственно, тиристор, который выключает питание выходного каскада генератора. Симистор VS1 отключается, и зарядка аккумулятора прекращается. Спустя некоторое время (5... 10 мин), из-за саморазряда аккумулятора, напряжение на нем снижается. При достижении 12,8...13,2 В реле напряжения срабатывает, и снова повторяется зарядный процесс до следующего отключения. Резистор R13 и конденсатор СЗ служат для сглаживания пульсаций на базе транзистора VT4 и предотвращают ложное срабатывание реле напряжения. Предохранитель FU1 предназначен для защиты первичной цепи от перегрузок трансформатора Т1 и непредвиденных коротких замыканий. Предохранитель FU2 предназначен для защиты от перегрузок во вторичной цепи во время коротких замыканий или подключения аккумулятора в неправильной полярности. Диод VD10 защищает элементы схемы реле напряжения при подключении аккумулятора в неправильной полярности. Налаживание начинается в ручном режиме при замкнутом SA1. При правильно сфазированном трансформаторе Т2 во время регулировки тока резистором R2 устройство работает тихо. При неправильной фазировке наблюдаются скачки при регулировке тока и специфический рокот трансформатора Т1. При неправильной фазировке необходимо поменять местами концы первичной или вторичной обмоток трансформатора Т2. При использовании более мощного симистора, чем указан на схеме, резистор R7 нужно замкнуть. В ручном режиме наладки устройства в качестве нагрузки можно применить автомобильные лампы. При налаживании устройства в автоматическом режиме SA1 разомкнут. В качестве нагрузки устройства необходимо применить 12-вольтовый заряженный аккумулятор. С помощью подстроечного резистора R15 устанавливают режим, при котором устройство включается, светодиод VD3 светится. Светодиод из схемы можно убрать, закоротив при этом цепь, в которую он был включен. В этом случае контроль за включением и выключением ЗУ в автоматическом режиме можно вести по амперметру, предварительно установив соответствующий зарядный ток аккумулятора (10% от емкости аккумулятора). Для ускоренного процесса наладки зарядный ток можно увеличить. Подключают вольтметр постоянного тока на выходе ЗУ или на клеммы аккумулятора. При достижении на аккумуляторе 14,5...14,7 В осторожно поворачивают ползунок подстроечного резистора R15 до выключения ЗУ. По вольтметру наблюдают, с какой скоростью уменьшается напряжение на аккумуляторе. Чем медленнее уменьшается напряжение, тем лучше аккумулятор. При достижении на аккумуляторе напряжения 12,6...13,2 В ЗУ снова должно включиться. Проконтролируйте повторно, при каком напряжении выключается ЗУ. Если оно отличается от 14,5... 14,7 В, повторно подрегулируйте его подстроечным резистором R15. Если режим отключения реле времени устанавливается в крайнем положении ползунка подстроечного резистора R15, необходимо изменить его номинал. 

Детали. В качестве понижающего трансформатора можно применить трансформатор мощностью 180...200 Вт. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 В, а вторичная — на 20...24 В.В нашем варианте применяет силовые трансформаторы от черно-белых телевизоров ТС-1 80, ТС-200. Все вторичные обмотки удаляются. Для того чтобы при разборке трансформатора не повредить магнитопровод, необходимо один конец магнитопровода через прокладки (бумага, ткань) как можно крепче зажать в тисках. По другому концу магнитопровода с помощью деревянной надставки и молотка производят удар. Если склеенные части магнитопровода не разошлась, необходимо повторить удар. "Магнитный" клей на торцах магнитопровода необходимо удалить и места стыковки зачистить мелкой наждачной бумагой. При разборке магнитопроводов запомните или отметьте магнитопроводы так, чтобы при сборке каждый магнитопровод попал на свое место. При сборке применять магнитопроводящий клей необязательно. Нужно только позаботиться, чтобы стыкуемые поверхности были достаточно чистыми и установились на прежние места. После снятия вторичных обмоток с каркасов слои прокладок между первичными обмотками необходимо оставить. Для более надежной изоляции между первичной и вторичной обмотками можно снять экранирующую обмотку (фольгу), расположенную между слоями изолирующих прокладок. На каждый каркас наматывают по 33 витка вторичной обмотки проводом в эмалевой изоляции диаметром 2...2,2 мм в одну сторону (в сторону намотки изолирующей прокладки). После сборки трансформатора секции 110 В первичной обмотки соединяют последовательно перемычками "начало с началом" или "конец с концом". Секции намотаны) катушек вторичной обмотки также соединяют последовательно. В выпрямительном мосте VD7 применяются диоды с рабочим током 10 А и напряжением не менее 50 В. При выборе диодов необходимо помнить правило: лучше те диоды, хоть и с одинаковым рабочим током, у которых больше рабочее напряжение. С таких диодов можно снять большую мощность, и они меньше греются. Выпрямительный мост собирают на текстолитовой пластине, на которую устанавливают радиаторы. Радиаторы П-образной формы изготавливают из алюминиевой жести толщиной 1 ...3 мм и площадью 50... 100 см2. Два диода, соединяемых катодами (плюсовой конец), можно подключить вместе на общий радиатор или даже на корпус шасси. В таком случае "+" будет на корпусе, зато придется изготавливать лишь два радиатора, изолированных друг от друга. Слабым местом в конструкции ЗУ является амперметр с шунтом. Необходимо также помнить, что амперметры магнитоэлектрической системы в цепях асимметричных токов, как правило, занижают показания величины эффективного тока почти в два раза. Поэтому при установке магнитоэлектрических амперметров требуется корректировка шкалы для устройств с асимметричными токами. Для измерения зарядного тока (асимметричного) автор пользуется амперметрами электромагнитной системы типа "Э". Они, в основном, применяются в цепях переменного тока. Для измерения тока в несколько десятков ампер выпускаются амперметры "прямого включения". Хотя в электромагнитных амперметрах класс точности не очень высокий, для зарядных устройств они годятся. Как обычно, не всегда под рукой найдется амперметр постоянного тока на 10... 15 А. Автор изготавливает их из других магнитоэлектрических приборов типа "М" — вольтметров, миллиамперметров, микроамперметров. Для этого необходимо корректировать шкалы и самостоятельно изготовлять шунты. Шунты автор изготовляет из нихромовой проволоки диаметром 1,5...2 мм. Чем больше удельное сопротивление нихромовой проволоки, тем меньше она притягивается постоянным магнитом. При изготовлении самодельного шунта необходимо конец нихромовой проволоки длиной 2...3 см хорошо зачистить мелкой наждачной бумагой. С помощью травленной цинком соляной кислоты (ZnCI) и припоя залудить этот конец, затем круглогубцами изогнуть ушко (клемму) нужного диаметра под клемму амперметра. Длина залуженного конца от клеммы будущего амперметра 1... 1,5 см. Это нужно для того, чтобы шунт в этом месте не нагревался и, соответственно, не нагревал амперметр. Отступая от залуженного конца нихрома на расстояние 20...30 см, зачищают участок проволоки длиной 2...3 см, не отрезая от бухты (катушки). Зачищенный участок изгибают вдвое под клемму амперметра. С помощью шайб и гаек приготовленный кусок нихромовой проволоки подключают к амперметру. Собирают схему для зарядки аккумулятора, включив последовательно в цепь с налаживаемым амперметром образцовый амперметр. В качестве образцового амперметра автор применяет амперметр прямого включения электромагнитной системы с пределом измерения 10 А. Ручку регулировки тока ЗУ устанавливают в крайнее левое положение и включают ЗУ в сеть. Медленно увеличивая зарядный ток аккумулятора, сравнивают показания образцового амперметра с показаниями налаживаемого. Увеличивая или уменьшая длину проволоки шунта, добиваются одинаковых показаний налаживаемого и образцового амперметров по средине шкалы, например 5 А. После установления необходимой длины проволоки шунта ее увеличивают для зачистки и лужения конца (2...3 см). Провод нужной длины отрезают, делают клемму и наматывают на круглый стержень соответствующего диаметра. Выводные концы шунта должны быть такой длины, чтобы спираль шунта располагалась выше прибора и не нагревала его. Шкалу прибора можно откорректировать или переградуировать по своему усмотрению. Трансформатор Т2 наматывают на ферритовом кольце 1000...2000 НМ диаметром 20...30 мм. Первичную и вторичную обмотки наматывают проводом ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм по 60 витков. Печатную плату изготавливают из фольгированного текстолита толщиной 1... 1,5 мм. При необходимости увеличения мощности ЗУ применяют более мощные симистор VS1, понижающий трансформатор Т1, диоды моста VD7 и, соответственно, увеличивают рабочие токи предохранителей.