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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dispositivo de descarga de carregador de modo duplo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas Sabe-se que o trabalho preventivo com baterias consome muito tempo dos motoristas e exige atenção constante durante o carregamento, principalmente na fase final. O dispositivo proposto pelo autor ajudará os proprietários de automóveis a resolver uma série de problemas que surgem. A realização de um ciclo de controle e treinamento envolve o processo de descarregar a bateria e depois carregá-la até a tensão nominal. Recentemente, tornou-se popular o carregamento com corrente alternada, no qual o componente de carregamento em energia excede significativamente o componente de descarga. Isso permite combater eficazmente a sulfatação das placas da bateria e reduzir o tempo gasto em um ciclo completo de controle e treinamento. Para melhorar a comodidade operacional, é desejável ter no carregador uma unidade que permita interromper o carregamento da bateria quando esta atingir a tensão final, o que ajudará a evitar o perigo de sobrecarga da bateria. Os carregadores descritos em [1,2] sem dúvida possuem uma série de propriedades positivas e fornecem uma grande corrente de carga. A única desvantagem, na minha opinião, é o volumoso transformador da fonte de alimentação, necessário para fornecer alta potência à carga. Porém, como mostra a prática, para manutenção preventiva de baterias com capacidade de até 55 Ah, basta ter um carregador que forneça uma corrente de saída de até 4 A. Uma corrente de carga um pouco menor, em comparação com a nominal corrente de carregamento de dez horas, pode ser facilmente compensada aumentando o tempo de carregamento. Este modo é ainda mais preferível na realização de trabalhos preventivos. O carregador de modo duplo proposto (ver diagrama) atende amplamente aos requisitos acima. Difere dos descritos anteriormente em “Rádio” pela presença de apenas um enrolamento secundário no transformador da rede, o que simplifica sua fabricação. A utilização de um transformador de menor tamanho permitiu reduzir o peso e as dimensões da estrutura.
Principais características técnicas do dispositivo
Para simplificar a alimentação do carregador, ele utiliza um retificador de meia onda, cuja função é desempenhada pelo diodo VD1. O LED HL1 serve como indicador de que o dispositivo está conectado à rede. Um gerador é montado em um transistor unijunção VT1, gerando pulsos da unidade de comutação tiristorizada VS1. O deslocamento do pulso de controle em relação ao início do meio ciclo de operação da tensão da rede é definido pelos resistores R3 - R5, alterando o tempo de carga do capacitor C1 para a tensão de abertura da junção do emissor do transistor VT1. O resistor R4 regula a corrente de carga e o resistor R3 define o limite superior de ajuste durante o processo de configuração. Quanto menor a resistência do resistor R4, mais rápido o capacitor C1 é carregado até a tensão limite e quanto mais cedo o tiristor VS1 abrir, maior será a corrente de carga da bateria conectada aos terminais X1 e X2. Na tensão limite no capacitor C1, a junção pn da base emissora 1 do transistor VT1 se abre e o capacitor é descarregado através dela. Há uma diminuição acentuada na resistência entre os terminais de base do transistor, e um pulso é formado no enrolamento primário do transformador T2, acionando a unidade de comutação do tiristor VS1. O estado aberto do SCR é mantido devido à corrente de retenção até o final do semiciclo operacional. No próximo meio ciclo de trabalho o processo é repetido. Uma característica da unidade de controle é que ela é alimentada por uma bateria conectada aos terminais de saída do carregador. Se a bateria não estiver conectada, o tiristor fecha e não permite que os pulsos gerados controlem os transistores VT3, VT4, fazendo com que o carregador fique protegido contra curto-circuito na saída quando não houver carga. Se a polaridade da conexão da bateria estiver incorreta, a unidade de controle é protegida contra tensão reversa pelo diodo VD11, e um tiristor fechado não permite a ocorrência de corrente de curto-circuito no circuito. Com esta solução de projeto de circuito, sem a introdução de medidas adicionais especiais, foi possível obter proteção do dispositivo contra curtos-circuitos e conectar a bateria carregada em polaridade reversa. O gerador de ciclos de carga-descarga de bateria com relação de tempo de 3:1 (45 s - carga, 15 s - descarga), feito no temporizador integrado KR1006VI1 (DA1), é emprestado do dispositivo descrito em [3]. Apenas os parâmetros dos circuitos de temporização do driver foram alterados. Quando a chave SA2 está definida como "Imp." Na saída do temporizador (pino 3), são formados níveis alternados de alta e baixa tensão, iniciando com o ciclo de descarga. Um nível alto abre os transistores VT2 e VT6. Ao abrir, o transistor VT2 bloqueia a operação do driver, e o transistor VT6 conecta o resistor de descarga R24 à bateria. O modo de descarga é indicado pelo LED HL3. Quando um nível de baixa tensão aparece na saída do temporizador, os transistores VT2 e VT6 fecham e o ciclo de carregamento da bateria começa. Para carregar continuamente a bateria, a chave SA2 está na posição “Contínuo”. O modelador está desligado. O modo de carregamento contínuo é indicado pelo LED HL2. O dispositivo para desligamento automático da corrente de carga é montado em um amplificador operacional (op-amp) DA2, ligado por um comparador. A tensão de referência em sua entrada inversora é formada pelo diodo zener VD9, e parte da tensão de saída retirada do resistor R27 é fornecida à entrada não inversora. Quando a tensão terminal da bateria atinge a tensão final de 14,4 V, um nível de alta tensão é definido na saída do microcircuito DA2, que abre os transistores VT2 e VT5, bloqueando assim a operação do temporizador DA1 e da volta do tiristor VS1 -ligado gerador de pulsos. Além disso, um alto nível é fornecido à entrada não inversora através do diodo VD10, mantendo assim um alto nível na saída do amplificador operacional. Este estado do amplificador operacional é indicado pelo LED HL4. A corrente de carga da bateria é monitorada durante o carregamento usando o amperímetro PA1. O carregador descrito é confeccionado em caixa metálica perfurada com dimensões de 150x150x80 mm. O transformador é feito sobre um núcleo magnético de aço ШЛ20х32. O enrolamento I contém 1070 voltas de fio PETV-2 0,4 e o enrolamento II contém 126 voltas de fio com diâmetro de 1,18 mm. Você pode, é claro, usar um transformador de tamanho padrão maior, aumentando assim as dimensões da caixa. Para o transformador T2 foi utilizado um núcleo magnético de tamanho padrão K10x6x4,5 feito de ferrite M2000NM. Cada um dos enrolamentos do transformador contém 45 voltas de fio PETV-2 0,25. Eles são enrolados simultaneamente com dois fios. O diodo VD1 e o tiristor VS1 são instalados (através de espaçadores de mica) em um dissipador de calor comum - uma placa medindo 60x60 mm feita de alumínio com espessura de 3...4 mm. A função de dissipador de calor do transistor VT6 pode ser realizada pela base metálica da caixa. Não foi desenvolvida placa de circuito impresso para montagem de outros elementos do carregador. Foi substituído por um painel protótipo medindo 75X70 mm com instalação vertical de elementos de rádio. Os principais parâmetros dos resistores e capacitores utilizados no carregador são mostrados no diagrama. Podemos substituir o diodo KD206 por qualquer um do mesmo tipo ou da série KD202. Em vez do amplificador operacional KR140UD708, o K140UD7 é adequado. Diodos VD3 - VD7 e VD10 - quaisquer de baixa potência. Os transistores KT503B são substituíveis por KT3117B, KT502B por KT209B ou KT501B e KT827B por qualquer uma das séries KT827, KT829, KT972. O dispositivo é configurado com uma bateria totalmente carregada com tensão de 12 V conectada aos terminais de saída. O controle deslizante do resistor R27 é colocado na posição extrema direita de acordo com o diagrama, e o controle deslizante do resistor R3 é colocado na posição intermediária. A chave SA2 é colocada na posição "Contígua". Em seguida, tendo conectado o carregador à rede, o controle deslizante do resistor variável R4 é movido para a posição inferior (de acordo com o diagrama) e a corrente de carga é ajustada com o resistor R3 igual a 4 A. Se esses resistores não conseguirem atingir o valor desejado de a corrente de carga, o resistor R5 deve ser substituído por outra resistência um pouco menor. Em seguida, a chave SA2 é colocada no modo “Imp.”. e, por meio de um voltímetro ou osciloscópio, verifique a duração dos ciclos de carga-descarga. Deve-se levar em conta que quando a energia é ligada, o ciclo de descarga começa primeiro e sua duração é um pouco maior que no estado estacionário. Isso se explica pelo fato de que no momento em que a alimentação é ligada o capacitor C3 está completamente descarregado. Para configurar um disjuntor, você precisará de uma fonte CC regulada com tensão de saída de 15 V e um voltímetro CC classe 1. O limite operacional do amplificador operacional DA2 é definido desconectando o carregador da rede e girando a chave SA2 para a posição "Cont". Os terminais de saída X1, X2 são alimentados com tensão de 14,4 V de uma fonte CC externa e seu valor é monitorado com um voltímetro. O controle deslizante do resistor R27 é deslocado para aumentar a tensão na entrada não inversora do amplificador operacional até que o LED HL4 “Fim de carregamento” acenda. Neste ponto, o estabelecimento do dispositivo proposto pode ser considerado completo. Literatura
Autor: L. Lyaskovsky, Kiev
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