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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Carregador para recarregar baterias. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas Sabe-se que a operação e armazenamento de baterias semicarregadas é um dos principais motivos para a redução de sua vida útil. Uma bateria carregada armazenada após algum tempo, como resultado da autodescarga, entra em um estado de meia carga. Para baterias novas de chumbo e níquel-cádmio em miniatura, a autodescarga é igual a 0,5...2% de sua capacidade por dia, e para baterias usadas é significativamente maior. Para aumentar a vida útil das baterias, elas devem ser mantidas constantemente em estado totalmente carregado, compensando a autodescarga com uma corrente relativamente pequena de um carregador de baixa potência. O modo de carregamento ideal é considerado quando a corrente de carga é numericamente igual a 0,1 da capacidade nominal da bateria. Porém, agora alguns fabricantes de baterias, para aumentar sua vida útil, recomendam um modo de carregamento de vinte horas com corrente numericamente igual a 5% da capacidade nominal. Por outras palavras, carregar a bateria com uma corrente significativamente inferior à ideal tem um efeito benéfico na sua vida útil, mas requer correspondentemente mais tempo. Assim, em vários casos práticos, carregadores complexos e pesados, muitas vezes equipados com controle automático, podem ser substituídos por carregadores simples, de pequeno porte e econômicos. Um desses dispositivos é descrito abaixo. Pode ser utilizado para recarregar baterias de automóveis com capacidade de até 100 Ah, para carregar baterias de motocicletas em modo próximo do ideal e também (com modificações simples) como fonte de alimentação de laboratório. O carregador é feito com base em um conversor de tensão push-pull de transistor com acoplamento de autotransformador e pode operar em dois modos - uma fonte de corrente e uma fonte de tensão. Quando a corrente de saída é inferior a um determinado valor limite, ele opera normalmente - no modo fonte, tensão. Se você tentar aumentar a corrente de carga acima deste valor, a tensão de saída diminuirá drasticamente - o dispositivo mudará para o modo de fonte de corrente. O modo de fonte de corrente (que possui alta resistência interna) é garantido pela inclusão de um capacitor de lastro no circuito primário do conversor.
O diagrama esquemático do carregador é mostrado na Fig. 1. A tensão da rede é fornecida à ponte retificadora VD1 através do capacitor de reator C1. O capacitor C2 suaviza as ondulações e o diodo zener VD2 estabiliza a tensão retificada. O conversor de tensão é montado utilizando os transistores VT1, VT2 e o transformador T1. A ponte de diodos VD3 retifica a tensão retirada do enrolamento secundário do transformador. O capacitor C3 é um capacitor de suavização. O conversor opera a uma frequência de 5...10 kHz. O diodo Zener VD2 protege simultaneamente os transistores do conversor contra sobretensão em modo inativo, bem como quando a saída do dispositivo está em curto, quando a tensão na saída da ponte VD1 aumenta. Este último se deve ao fato de que quando o circuito de saída é fechado, a geração do conversor pode ser interrompida, enquanto a corrente de carga do retificador diminui e sua tensão de saída aumenta. Nesses casos, o diodo zener VD2 limita a tensão na saída da ponte VD1. A característica de carga medida experimentalmente do carregador é mostrada na Fig. 2. Quando a corrente de carga aumenta para 0,35...0,4 A, a tensão de saída muda ligeiramente e, com um aumento adicional na corrente, diminui drasticamente. Se uma bateria subcarregada for conectada à saída do dispositivo, a tensão na saída da ponte VD1 diminui, o diodo zener VD2 sai do modo de estabilização e, como o capacitor C1 com alta reatância está incluído no circuito de entrada, o dispositivo opera no modo de fonte atual. Se a corrente de carga diminuir, o dispositivo muda suavemente para o modo de fonte de tensão. Isto torna possível usar o carregador como fonte de alimentação de laboratório de baixa potência. Quando a corrente de carga é inferior a 0,3 A, o nível de ondulação na frequência operacional do conversor não excede 16 mV e a resistência de saída da fonte diminui para vários Ohms. A dependência da resistência de saída na corrente de carga é mostrada na Fig. 2. O carregador cabe facilmente em uma caixa de 155x80x70 mm. A caixa deve ser feita de material isolante. O transformador T1 é enrolado em um núcleo magnético de anel de tamanho padrão K40x25x11 feito de ferrite 1500NM1. O enrolamento primário contém 2x160 voltas de fio PEV-2 0,49, o enrolamento secundário contém 72 voltas de fio PEV-2 0,8. Os enrolamentos são isolados entre si por duas camadas de tecido envernizado. O diodo Zener VD2 é instalado em um dissipador de calor com área útil de 25 cm2. Os transistores do conversor não necessitam de dissipadores de calor adicionais, pois operam em modo chaveado. O capacitor C1 é de papel, projetado para uma tensão nominal de pelo menos 400 V. Caso seja necessária a utilização de dispositivo para carregamento de baterias de pequeno porte com capacidade de até vários amperes-hora e regeneração de células galvânicas, é aconselhável regular a corrente de carga. Para isso, em vez de um capacitor C1, deverá ser fornecido um conjunto de capacitores de menor capacidade, comutados por uma chave. Com precisão suficiente para a prática, a corrente máxima de carga - a corrente de fechamento do alvo de saída - é proporcional à capacitância do capacitor de lastro (a 4 μF a corrente é 0,46 A). Caso seja necessário reduzir a tensão de saída de uma fonte de alimentação de laboratório, basta substituir o diodo zener VD2 por outro com tensão de estabilização menor. A instalação começa com a verificação da instalação correta. Em seguida, certifique-se de que o dispositivo esteja funcionando quando o circuito de saída estiver fechado. A corrente do circuito deve ser de pelo menos 0,45...0,46 A. Caso contrário, os resistores Rl, R2 devem ser selecionados para garantir uma saturação confiável dos transistores VT1, VT2. Uma corrente de falha mais alta corresponde a uma resistência mais baixa dos resistores. Autor: N. Khukhtikov, Sergiev Posad, Região de Moscou; Publicação: cxem.net
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