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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA
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Gerador de corrente estável para carregar baterias e seu uso no reparo e projeto de equipamentos eletrônicos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas

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O considerado gerador de corrente estável (GST) é adequado para carregar baterias (até 12 V).

O valor da corrente de carga pode ser definido entre 0 ... 10 A. No entanto, este GTS foi feito não tanto para carregar baterias, mas para outros fins. O poderoso HTS permite avaliar rapidamente quase todas as conexões de contato pelo valor da resistência de contato (contatos de relés, interruptores, etc.). Usando um milivoltímetro DC, como um multímetro da série 830 ou 890, você pode facilmente medir a resistência até 0,001 ohms. Tendo um HTS poderoso e um milivoltímetro, na verdade compramos um miliohmímetro, e isso abre amplas oportunidades para um rádio amador.

Estando envolvidos no reparo de meios radioeletrônicos (RES), somos forçados a verificar a capacidade de manutenção de muitos componentes. O projeto do RES requer a verificação de todos os componentes de rádio sem exceção (tanto usados ​​quanto novos).

Em condições de rádio amador, o processo de verificação dos componentes é, via de regra, muito superficial. E quanto você pode aprender sobre os parâmetros de um diodo ou transistor poderoso ao usar um multímetro digital? "Tocando" com uma corrente de vários miliamperes um poderoso diodo de 10 ... 30 A, só podemos revelar sua inutilidade.

Os resultados serão melhores se um medidor de ponteiro for usado, por exemplo, М41070/1. Este último fornece um valor de corrente no circuito medido de mais de 50 mA (subfaixa 300 Ohm). E no limite de 300 kOhm, defeitos em diodos e transistores (vazamento de corrente) são facilmente detectados. Mas nem todos os defeitos podem ser detectados ao verificar dispositivos semicondutores com medidores de resistência de baixa tensão.

Portanto, os medidores foram feitos [1, 2]. O medidor [1] permite avaliar rapidamente o valor Uke.max dos transistores, e a versão portátil desse medidor [2] foi projetada para operar com energia da bateria (não está vinculada a uma rede de 220 V, que é valiosa no mercado de rádio). Os mesmos medidores também avaliaram os valores das tensões reversas dos diodos testados.

A busca por capacitores defeituosos foi conveniente e rápida. Além disso, o medidor [2] possui uma faixa de tensão de 0 a 3000 V. Esta última circunstância permite testar o isolamento, por exemplo, entre os enrolamentos de um transformador de rede. Na minha prática, houve casos em que foi possível encontrar o local de um defeito de isolamento entre os enrolamentos I e II do transformador de rede da fonte de alimentação. Nenhum ohmímetro disponível (0 ... 200 MΩ) não registrava violações de isolamento e o transformador já havia começado a "bater com a corrente". No escuro (com uma tensão superior a 2,5 kW), o local do defeito era bem visível, pois a faísca saltou em um local específico e criou um crepitar característico. Assim, foi possível evitar o rebobinamento do enrolamento eliminando a quebra do isolamento e preenchendo-o com cola.

O mais importante é que os rádios amadores que repetiram os medidores [1, 2] ficaram satisfeitos com as capacidades desses dispositivos.

Quando se trata de escolher os melhores diodos de potência disponíveis, este GTS é útil. Os diodos com a tensão direta mais baixa (Upr) aquecem menos e duram mais.

É muito importante usar tais instâncias em retificadores de baixa tensão, onde o valor de Upr determina a eficiência do circuito. Tive que observar com que intensidade os diodos começam a esquentar, quando a corrente através deles ultrapassa 7 ... fora de serviço. A corrente através desses diodos não deve exceder 10 A (o fator de carga atual é 242). No entanto, a prática de usar esses diodos mostrou que eles podem funcionar por muito tempo e sem falhar, mesmo com correntes de 247 A ou mais. Se a corrente exceder 203 A, a seleção de amostras com o menor valor Upr é especialmente relevante.

Vale a pena substituir os diodos de silício comuns D242 por diodos com uma barreira Schottky, por exemplo, KD2998V, pois você percebe a vantagem deste último (um pequeno valor Upr permite o uso de radiadores de pequeno porte mesmo com uma corrente de 10 A).

Infelizmente, os preços dos diodos são altos e, para as pontes de diodo, são excessivamente altos (pode compensar em reparos e projetar a preços de revendedor arruína um rádio amador). É mais barato conectar vários diodos, embora seja inconveniente com vários dissipadores de calor. Os parâmetros de diodos e pontes estranhos são claramente superestimados, como evidenciado por sua substituição nos circuitos.

Para selecionar diodos com valor mínimo de Upr, o diodo em teste é conectado à saída do GTS (conforme mostrado pela linha pontilhada na Fig. 1). Foi assim que os diodos dos tipos KD202, KD203, D242D246, D214, D215, D231, KD2997, KD2998, KD2999, etc. foram escolhidos. valores de corrente contínua. Entre um grande número (ou pacote) do mesmo tipo de diodos, havia quase sempre instâncias em que Upr era 25-1,5 vezes maior que o resto. Essas instâncias superaquecem, por exemplo, em uma ponte retificadora (seu aquecimento excede significativamente o aquecimento do restante dos diodos). Upr foi medido em uma corrente não menor que a corrente operacional deste diodo em um projeto particular.

Sobre a medição de pequenos valores de resistência (modo miliohmímetro)

Você precisará de um milivoltímetro com limite de 200 ou 2000 mV. O resistor R9 (Fig. 1) define a corrente através da resistência medida (Rn) 1 A. Agora, para cada milivolt da queda de tensão na resistência Rn corresponde a um miliohm dessa resistência. Quando for necessária uma precisão de medição maior de Rn, vá para a subfaixa de 10 A (o interruptor SA2 é pressionado) e defina a corrente através de Rn para 10 A. Agora, cada miliohm de resistência corresponde a 10 mV.

Gerador de corrente estável para carregamento de baterias e seu uso no reparo e projeto de equipamentos eletrônicos
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Gerador de corrente estável para carregamento de baterias e seu uso no reparo e projeto de equipamentos eletrônicos

Com esse valor atual (10 A), quase todas as conexões destacáveis ​​"tocam" perfeitamente. Dependendo da resistência transitória, ela "se instala" nelas, desde unidades de milivolts (contato de excelente qualidade) até dezenas e centenas de milivolts (estes já são contatos defeituosos). A medição de baixas resistências em uma corrente de ≥10 A permite identificar rapidamente muitos defeitos que estão ocultos para continuidade por multímetros.

É fornecida uma verificação exclusiva (em números!) de quase todos os fios de instalação. Eles pegam um pedaço de fio de montagem com várias dezenas de centímetros de comprimento e o conectam ao GTS. De acordo com a queda de tensão através dele, sua adequação para determinados fins é determinada. Contanto que uma pessoa esteja lidando com estruturas onde o valor atual não exceda 1 ... 3 A, ela não precisa medir miliohms. Mas em projetos com correntes maiores que 10 A, muita coisa muda. Fios "chineses" começaram a aparecer no mercado (uma espessa camada de isolamento com uma pequena seção transversal de fios de cobre). Os fios domésticos do mesmo diâmetro (em termos de isolamento) têm uma resistência por unidade duas ou mais vezes menor que os "chineses". Para não desabilitar o milivoltímetro quando Rn é desligado, durante a medição, os cabos do dispositivo são desviados com um diodo KD2998 (qualquer outro com corrente ≥10 A também é adequado), conforme mostrado na Fig. 1 .

GST é de particular valor ao verificar conexões destacáveis ​​de segunda mão e contatos de relé. Os contatos que requerem limpeza ou substituição são detectados imediatamente. Aqui estão alguns exemplos. Comutadores generalizados dos tipos TV, TP, MT, PT, etc. Com o tempo, sua resistência de contato aumenta de 3 ... 5 mOhm para 0,1 ... 0,5 Ohm e ainda mais! Faz sentido aplicar inscrições apropriadas ao corpo da chave, o que deve determinar a finalidade (aplicação) da chave. Freqüentemente, a limpeza dos contatos do relé deu um bom resultado: geralmente, a resistência do contato diminui de 2 a 10 vezes (dependendo do desgaste dos contatos).

Uma diminuição na resistência de contato também foi alcançada pelo aperto ideal dos contatos. Lembre-se de que o mau contato causa destruição acelerada das superfícies de contato.

Sobre dor

As pessoas compram plugues, tomadas e interruptores comuns (220 V) que superaquecem quando carregados com mais de 1 kW. Apesar de estar escrito encorajador 6 A nas caixas destes produtos, as inscrições não garantem a qualidade adequada das conexões. Você pode, é claro, verificar esses produtos conectando-os por 30 ... 60 minutos com uma carga de 1 kW (aguardando um possível aquecimento em uma conexão defeituosa). E você pode usar o GTS para medir a resistência de contato. A questão é muito relevante, pois maus contatos na carga da rede elétrica de 220 V costumam levar a um incêndio. E a qualidade dos plugues, tomadas e interruptores domésticos modernos está apenas diminuindo (economia de materiais, montagem deficiente, falta de contatos de mola confiáveis).

Sobre os circuitos GTS

O GST é feito no amplificador operacional DA1 e um poderoso transistor de efeito de campo VT7, que fornece a corrente necessária na carga. Como em corrente contínua (nosso caso) o transistor de efeito de campo não consome corrente no circuito de porta, o amplificador operacional opera praticamente sem carga, o que aumenta a confiabilidade de todo o HTS. A OU controla a condutividade do transistor de efeito de campo, que determina a corrente na carga Rn. GST tem duas subfaixas de regulamentação atual. Na posição da chave SA2 mostrada no diagrama, temos 0 ... 2 A. A segunda subfaixa é de até 10 A. O sensor de corrente (resistor R16) é usado tanto para o circuito GTS quanto como uma derivação do amperímetro. A fonte de tensão de referência é montada em um diodo Zener de precisão VD9 tipo D818E e um gerador de corrente, que, por sua vez, é montado nos transistores VT1-VT4 (emprestados de [3]).

Este esquema é injustamente esquecido pelos radioamadores. Possui maior estabilidade de parâmetros do que os circuitos GTS de transistor único. A estabilidade da corrente de saída do HTS no circuito Rn é quase completamente determinada pela estabilidade da tensão na entrada não inversora do amplificador operacional, ou seja, Estabilidade de ÍON. A estabilidade das leituras do amperímetro PA1 depende da estabilidade dos elementos R16-R18.

Detalhes

Em vez de OU KR140UD708, K140UD7 também foi instalado. Transistor de efeito de campo IR.Z46 (KP741A, B), IR.Z44 (KP723A), IR.Z45 (KP723B), IR.Z40 (KP723V), IR.540 (KP746A), IR.541 (KP746B), IR.542 (KP746V), IR.P150 (KP747A), etc.

O transistor de efeito de campo foi escolhido por razões de máxima confiabilidade e simplicidade de projeto. Na ausência de um transistor de efeito de campo, é perfeitamente possível substituí-lo por dois transistores, conforme mostrado na Fig. 2.

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No entanto, o transistor KT827A aqui opera em modos próximos ao limite (quando a corrente na carga é de 10 A). É vantajoso substituir o KT827A por dois transistores. Foi o que fizeram os rádios amadores, repetindo o esquema GTS (Fig. 1) e sem transistores de efeito de campo (Fig. 3).

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O transistor VT7 deve estar equipado com um bom dissipador de calor com uma superfície de pelo menos 2000 cm2. Transistores VT1, VT2 tipos KT3107, KT361 com quaisquer índices de letras. Transistores VT3, VT4 tipos KT3102, KT315 com quaisquer índices de letras. KT502, KT503 são adequados aqui. Transistor VT5 tipo KT815, KT817; transistor VT6 tipo KT814, KT816.

Sobre diodos retificadores

Qualquer diodo poderoso com uma corrente de mais de 10 A serve. Se diodos poderosos ainda não puderem ser comprados (é simplesmente irreal comprá-los na periferia), eles usarão o esquema antigo e testado pelo tempo (Fig. 4) da operação de duas pontes de diodos para uma carga comum (modo paralelo).

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O circuito da Fig. 5 tem a mesma finalidade do circuito da Fig. 4, mas os resistores são conectados de forma que todos os 8 diodos sejam colocados em três dissipadores de calor, assim como os diodos de uma ponte convencional. No entanto, aqui o número de resistores já é 8 (em vez de 4 na Fig. 4). Para o circuito da Fig. 1, as resistências dos resistores R1-R4 (Fig. 4) e R1R8 (Fig. 5) não devem exceder 0,1 Ohm (seu intervalo é de 0,03 ... 0,1 Ohm, mas devem ser iguais) . No circuito da Fig. 4, também são operadas as pontes KTs402, KTs405 (R1-R4 são iguais a 0,5 ... 1 Ohm) e outros diodos (para KTs402, 405 a soma das correntes não excede 2 A).

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Os resistores de fio enrolado foram feitos de fio de nicromo não deficiente com um diâmetro de mais de 1,5 mm. Não haverá reclamações sobre a estabilidade do resistor R16 se for feito corretamente (a uma corrente de 10 A, 10 W de potência são dissipados nele). O nicromo no TCS é 30 vezes pior que o constantan, 3 vezes pior que o manganin, mas 26 vezes mais estável que o cobre. Para alcançar a estabilidade do manganina, você precisa reduzir a temperatura (potência no resistor). 4 resistores de nicromo conectados em paralelo resolvem esse problema. Afinal, os shunts de manganin ou constantan na periferia são escassos. Além disso, a temperatura operacional máxima da manganina é inferior a 100°C, enquanto a do nicromo é de 900°C.

Os shunts preparados da maneira acima serão praticamente "eternos" (2,5 W de potência em cada um não causarão muito calor).

Os resistores R7, R8 e R17, R18 são compostos por resistores do tipo C2-13, pois a estabilidade de sua resistência determina a estabilidade da corrente de saída do GTS e, consequentemente, as leituras do amperímetro. Todos os outros resistores do tipo MLT, exceto o fio R9 tipo PP2-12.

Os capacitores eletrolíticos C8-C10 são do tipo K50-35 ou K50-6 amplamente disponíveis. É impossível reduzir sua capacitância total, pois as ondulações penetrarão na carga (Rl) e aparecerão erros na operação do GTS (em um valor de corrente próximo a 10 A). Além disso, a capacitância insuficiente do retificador não permitirá obter uma corrente de saída de 10 A (com o valor especificado da tensão alternada II do enrolamento do transformador de rede).

Se o GTS não for usado como carregador de bateria de 12 volts, a tensão do enrolamento II deve ser reduzida. É possível verificar diodos, várias conexões de contato, mesmo com uma tensão de enrolamento II de vários volts. Na prática, essa tensão foi reduzida para 6 V (com carga de 10 A). A versão básica deste HTS continha um transformador, cujo enrolamento II a uma corrente de 10 A deveria fornecer baterias de pelo menos 10,25 V. volt.

Um pouco de "know-how" é que é melhor verificar conexões de contato poderosas (destacáveis) em uma corrente significativamente maior que o valor do passaporte. Por exemplo, 6 A é indicado no plugue, o que significa que a confiabilidade da conexão deve ser verificada com uma corrente de 10 ... 20 A. Nesse caso, uma conexão plug-in abaixo do padrão se trai imediatamente. E existem muitos novos plugues, soquetes e interruptores abaixo do padrão no mercado!

Sobre o transformador T1

A primeira versão (básica) do HTS foi montada em um transformador bastante pequeno com uma potência de apenas 160 VA. A inscrição nele: "TBS30,16U3 R160 VA 50-60 Hz. GOST.5.1360-72". Ele usa ShL-ferro. Em termos de volume, é menor que o TS-180 e funciona silenciosamente, o que não se pode dizer do TS-180. Os enrolamentos secundários são rebobinados. O enrolamento II contém 45 voltas de PEV-1,4 mm em dois fios. A tensão de circuito aberto é de 11,5 V. Sob uma carga de 10 A, a tensão de saída é de pelo menos 10,25 V, mas se os diodos Schottky (KD2998, 2991) estiverem instalados na ponte de diodos.

Para silício D242, 243, a tensão no enrolamento II foi aumentada em 2,5 V. Se os diodos nos circuitos da Fig. 4 e Fig. 5 forem combinados em pares, então os resistores R1-R4 (Fig. 4) e R1- R8 (Fig. 5) pode ser removido (em curto). Na prática, isso foi feito apenas com diodos paralelos com Upr spread não superior a 5%. O enrolamento III T1 contém 78 voltas de fio duplo PELSHO-0,41. A derivação do enrolamento II para uma corrente de 20 A (não mostrada no diagrama) foi feita a partir de 28 voltas.

Você também pode usar o transformador TC-180-2. Os enrolamentos 9-10 e 9'-10' foram conectados em série. Pelas especificações, possuem 6,4 V e corrente de carga de 4,7 A. Contêm 23 voltas de fio D1,55 mm. Com uma corrente de 10 A, eles não podem ser operados, mas por um curto período de tempo é possível. Os enrolamentos 5-6, 5'-6' e 11-12, 11'-12' foram usados ​​como enrolamento III, conectando-os em série (5-6 com enrolamento 11-12 e 5'-6' com enrolamento 11'- 12'). Os enrolamentos 11-12 fornecem 6,4 V cada, apenas 11'-12' é projetado para uma corrente de 0,3 A e 11-12 - para 1,5 A. Com uma corrente de 10 A, os enrolamentos "mais quentes" 9-10 ( após alguns minutos), mas como estão localizados na camada superior, seu resfriamento é melhor. Para remoção de calor adicional, a camada externa de papel (juntamente com a etiqueta) foi removida em cada bobina TC-180.

Quando o HTS foi feito apenas para continuidade de conexões de baixa resistência, a ponte retificadora foi substituída por um circuito de onda completa com ponto médio (Fig. 6). Aqui, assim como nos diagramas da Fig. 4 e Fig. 5, foram instaladas 2 peças. D242A em paralelo.

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Para todos os diodos, um radiador é necessário aqui. O principal nessa situação (em relação ao TS-180) é que agora a corrente nominal dos enrolamentos não é mais 4,7 A, mas sim mais de 7 A. Segundo [4], temos um ganho de corrente de 1,4 vezes em relação a um enrolamento 9-10.

Pequeno retiro

O fio de esmalte agora está realmente dourado: por 1 kg, você precisa dispor de até 5 USD. Por esse dinheiro é realmente possível comprar 2-4 peças. transformadores TS-180, em que os fios não são menos.

Todas as outras variantes do HTS foram realizadas principalmente em uma base mais potente (rebobinado TS-270-1 ou transformadores toroidais), ou seja, os enrolamentos secundários foram rebobinados. Se o fio esmaltado não estiver disponível, quase todos os fios sólidos de cobre ou alumínio podem ser usados. O principal é que a seção necessária seja digitada. O ponto de referência é simples - um núcleo de cobre com diâmetro de 2 mm para uma corrente não superior a 10 A.

Informação muito útil sobre transformadores de rede [5].

Sobre resistores de fio (exceto R16). Todos eles podem ser de cobre, ou seja, na prática, foram utilizados pedaços de fio de cobre D0,4 ... 0,6 mm. Este último, com 1 m de comprimento, dá uma resistência de 0,058 Ohm, com 120 cm de comprimento - 0,07 Ohm. A passagem de corrente (devido ao TCS do cobre) causa um aumento na resistência para 0,092 ohms. Assim, um pedaço de fio esmaltado D0,6 mm e comprimento de 50 ... 100 cm é mais que suficiente para esses circuitos retificadores. O comprimento do segmento não deve incomodar, pois o fio é facilmente colocado em uma moldura com diâmetro superior a 1 cm.

No esquema da Fig. 6, é vantajoso usar "tablets" - KD213, KD2997, 2999. É conveniente colocar dois "tablets" em um radiador apenas para casos como o KD213. Sempre que possível (em termos de tensão), faz sentido usar diodos com uma barreira Schottky. Ao comprar KD2998, certifique-se de verificar o valor de Robr. Lembre-se de que o superaquecimento é a morte de todos os componentes do rádio. À medida que a temperatura aumenta, as junções pn se degradam e o número de falhas aumenta. Não há necessidade de focar no fabricante, cuja principal tarefa é minimizar o consumo de materiais e componentes, mas você mesmo precisa criar uma margem de confiabilidade e resistência, sempre que possível.

A localização dos elementos e o desenho da placa de circuito impresso são mostrados na Fig. 7, 8.

Gerador de corrente estável para carregamento de baterias e seu uso no reparo e projeto de equipamentos eletrônicos

Literatura:

  1. Zyzyuk A.G. Seleção de transistores para um poderoso UMZCH//Radioamator. - 2001. Nº 6. - p.7.
  2. Zyzyuk A.G. Versão portátil do medidor Uke.max//Electric. - 2002. Nº 8. - p.8.
  3. Gerador de corrente estável bipolar//Radio. - 1981. - Nº 4. - P.61.
  4. Sheikina T.S. Operação de instalações de alimentação de sistemas de transmissão. - M.: Rádio e comunicação, 1982.
  5. Transformadores de potência do tipo TC//Elektrik. - 2003. - Nº 11. - P.20.
  6. Zyzyuk A. G. Sobre transformadores // Radioamador. - 1998. - Nº 2. - P.37.

Autor: A. G. Zyzyuk

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