__Страница_01
__Страница_01
__Страница_02
__Страница_02
__Страница_03
__Страница_03
__Страница_04
__Страница_04
__Страница_05
__Страница_05
__Страница_06
__Страница_06
__Страница_07
__Страница_07
__Страница_08
__Страница_08
__Страница_09
__Страница_09
__Страница_10
__Страница_10
__Страница_11
__Страница_11
__Страница_12
__Страница_12
__Страница_13
__Страница_13
__Страница_14
__Страница_14
__Страница_15
__Страница_15
__Страница_16
__Страница_16
__Страница_17
__Страница_17
__Страница_18
__Страница_18
__Страница_19
__Страница_19
__Страница_20
__Страница_20
__Страница_21
__Страница_21
__Страница_22
__Страница_22
__Страница_23
__Страница_23
__Страница_24
__Страница_24
__Страница_25
__Страница_25
__Страница_26
__Страница_26
__Страница_27
__Страница_27
__Страница_28
__Страница_28
__Страница_29
__Страница_29
__Страница_30
__Страница_30
__Страница_31
__Страница_31
__Страница_32
__Страница_32
__Страница_33
__Страница_33
__Страница_34
__Страница_34
__Страница_35
__Страница_35
__Страница_36
__Страница_36
__Страница_37
__Страница_37
__Страница_38
__Страница_38
__Страница_39
__Страница_39
__Страница_40
__Страница_40
__Страница_41
__Страница_41
__Страница_42
__Страница_42
__Страница_43
__Страница_43
__Страница_44
__Страница_44
__Страница_45
__Страница_45
__Страница_46
__Страница_46
__Страница_47
__Страница_47
__Страница_48
__Страница_48
__Страница_49
__Страница_49
__Страница_50
__Страница_50
__Страница_51
__Страница_51
__Страница_52
__Страница_52
__Страница_53
__Страница_53
__Страница_54
__Страница_54
__Страница_55
__Страница_55
__Страница_56
__Страница_56
__Страница_57
__Страница_57
__Страница_58
__Страница_58
__Страница_59
__Страница_59
__Страница_60
__Страница_60
__Страница_61
__Страница_61
__Страница_62
__Страница_62
__Страница_63
__Страница_63
__Страница_64
__Страница_64
__Страница_65
__Страница_65
__Страница_66
__Страница_66
__Страница_67
__Страница_67
__Страница_68
__Страница_68
__Страница_69
__Страница_69
__Страница_70
__Страница_70
__Страница_71
__Страница_71
__Страница_72
__Страница_72
__Страница_73
__Страница_73
__Страница_74
__Страница_74
__Страница_75
__Страница_75
__Страница_76
__Страница_76
__Страница_77
__Страница_77
__Страница_78
__Страница_78
__Страница_79
__Страница_79
__Страница_80
__Страница_80
__Страница_81
__Страница_81
__Страница_82
__Страница_82
__Страница_83
__Страница_83
__Страница_84
__Страница_84
__Страница_85
__Страница_85
__Страница_86
__Страница_86
__Страница_87
__Страница_87
__Страница_88
__Страница_88
__Страница_89
__Страница_89
__Страница_90
__Страница_90
__Страница_91
__Страница_91
__Страница_92
__Страница_92
__Страница_93
__Страница_93
__Страница_94
__Страница_94
__Страница_95
__Страница_95
__Страница_96
__Страница_96
Текст
                    ••
'


АВТОЭАЕКТРОНИКА Составители Ходасевич А. г.. Ходасевич Т. И. ЗАРЯДНЫЕ И ПУСКО-ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА Выпуск2 ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР ДЛЯ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ NT Press Москва. 2005
УДК 621.311.6 ББК 32.844 3-34 Подписано в печать 25.03.2005. Формат 60х88 1/16. Гарнитура «Тайме>>. Печать офсетная. Усл.печ.л.11,76. Тираж5000экз.Зак.Nо 5458 Зарядные и пуско-зарядные устройства. Выпуск 2: Информационный 3-34 обзор для автолюбителей/ Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич - М. : НТПресс, 2005. -192 с.: ил. -(Автоэлектроника). ISBN 5-477-00102-Х Настоящий справочник содержит данные о различных зарядных устройст­ вах. Материал систематизирован такю..:~ образом, чтобы читатель мог обеспечить грамотную эксплуатацию, применение, ремонт и даже изготовление зарядных устройств в домашних условиях. В книге также представлены принципиальные схемы и печатные платы зарядных устройств промышленного производства. Частные разработки помо­ гут автолюбителям усовершенствовать и модернизировать уже имеющиеся промышленные приборы, изготовить один из предложенных вариантов или на базе огромного количества схемных решений собрать своё орипrnальное устройство, объединив поиравившиеся узлы и блоки из нескольких пред­ ложенных зарядных устройств. Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб и заводов изготавливающих электрообору­ дование для автомобилей. УДК 621.311.6 ББК 32.844 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельца авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, по­ скольку вероятность технических ошибок все равно остается, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведе­ ний. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможный ущерб любого вида, связанный с применением содержащихся здесь сведений. © Ходасевич А. Г., Ходасевич Т. И., составление,2005 © НТ Пресс, 2005
СОДЕРЖАНИЕ Сокращения, принятые в справочнике ...................................................................... 4 Введение .................................................................................................. 5 1. Система электроснабжения автомобиля ..... ........... .......... .......... .......... ........... ........ 6 1.1. Общие сведения ... ............. ... ........ ........ ........ ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ... 8 2. Зарядные устройства .. ......... ......... ......... ......... ......... ......... . . ........ ............. .............. .... 11 2.1 . Общие сведения ... ....... ........ ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....:. . . .. . . . . . .. . . 11 2.2 . Автоматическое устройство для АБ автомобильной радиостанции . . . . . . . . . . . . .. . . 14 2.3. Таймер для зарядного устройства резервного аккумулятора ........... ................ 16 2.4 . Устройство подзарядное автоматическое "lП-12/6- У3" ....... ............ ............... 18 2.5 . Устройство подзарядное автоматическое "Искра" ........... ............ ............ ......... 22 2.6 . Устройство зарядное "Кедр-М" ...... ......... ......... ........ ......... ......... ......... ......... ....... 28 2.7 . Устройство зарядное "Кедр-Авто 4А" и "Кедр-Авто 12В" ............... ................ 36 2.8 . Устройство зарядное "Электроника'' УЗС-П-12-6,3 ... ......... ......... ........ ......... .. 4 2 2.9 . Устройство зарядное "Электроника" УЗ-А-6112-6,3 .. . . ...... .......... .......... .......... 48 2.10. Устройство зарядное "Электроника" УЗ-А-6/12-7,5 . . . . ...... .......... ......... ......... 56 2.11. Зарядно-разрядное устройство .. ......... ......... ......... ........ ......... ......... ......... ......... 61 2.12. Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов .......................................................................... 62 2.13. Устройство для заряда и формирования аккумуляторов ............. ............... ..... 64 2.14 . Автоматическое устройство для зарядки и восстановления АБ ............. ........ 66 2.15. Прибор для автоматической тренировки аккумуляторов ........... .............. ...... 69 2.16. Зарядное устройство-автомат .. ........ ......... ........ ......... ........ ......... ........ ......... ...... 73 2.17. Зарядное устройс1во для продления срока службы аккумулятора . . .. . . . . . . . . . . . . 77 2.18. Простое автоматическое зарядное устройство ......... ......... ........ ......... ......... .... 79 2.19. Приставка-автомат к зарядному устройству ....... ......... ........ ........ ........ ........ .... 82 2.20. Маломощное зарядное устройство .. ........ ........ ........ ......... ........ ........ ........ ....... 8 5 2.21 . Двухрежимное зарядно-разрядное устройство .. ........ ........ ........ ........ ........ ..... 87 2.22 . Автоматическая приставка к зарядному устройству . ........... ........... .......... ..... 92 2.23. Устройство зарядно-восстановительное "УВЗl" .. . . . . . . . ........ ........... ........... ..... 9 6 2.24. Импульсное зарядное устройство . ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .. 101 2.25. Импульсное зарядное устройство . ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .. 106 2.26. Импульсный блок питания на базе БП ПК .. ........ ......... ........ ........ ........ ......... 110 2.27. Измеритель заряда ......... . . . . . . . . . .·.. ......... .......... ......... .... .. ....... ........ ....... ........ ....... 114 2.28. Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока ........................................................................................... 118 2.29. Источник постоянного тока "Б5-21" .............. ............ . .. ......... ......... ......... ........ 122 2.30 . Регулируемый стабилизатор тока ...... ........ ....... ........ ........ ........ ....... ........ ........ 141 2.31. Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току . . . . . . . . . .. . . 144 2.32. Лабораторный источник питания с регулировкой тока ограничения . . . .. . . . .. 148 3. Пусковые и пуско-зарядные устройства ....... ................ . .......... .......... ......... ........ 153 3.1 . Пусковые устройства на основе ЛАТРа ..... ....... ........ ........ ........ ....... ........ ........ 153 3.2 . Устройство зарядно-пусковое "УЗП-С-6,31100" . . .. . . . . . . ........ ........... ........... ..... 155 3.3 . Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора .................................................................... 160
4. Справочный материал .. ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ........ ........ ........ 170 4.1 . Международная система единиц ......... ......... ......... .......... ......... ...... . ... . . . . . . . . .. . . . . 170 4.2 . Параметры тиристоров ... ........... ............ ... . . . . .......... ......... .......... ......... .......... ..... 172 Литература ..................................................................................................................... 190 СОКРАЩЕНИЯ, ПРИНЯТЫЕ В СПРАВОЧНИКЕ АБ - аккумуляторная батарея. КПД - коэффициент полезного действия. ОС - обратная связь. ООС - отрицательная обратная связь. ОУ - операционный усилить. ЭДС - электродвижущая сила. ЛАТР - лабораторный автотрансформатор. 4
ВВЕДЕНИЕ С каждым годом расширяется применение электронных приборов и систем в автомобилях. Сейчас практически любая система электрооборудования включает элементы электроники с комплектующими, как отечественного, так и импортного производства. Это связано с решением таких задач, как обеспечение безопасности движения, уменьшение загрязнения воздуха отработавшими газами, улучшение ходовых качеств автомобиля, его надежность, улучшение условий работы водителя, снижение трудоемкости технического обслуживания. Внедрение электронных устройств также связано с решением проблемы создания специальной элементной базы, так как условия работы изделий электрооборудования автомобиля весьма специфичны. Это широкий диапазон изменения температур (-50 + +150 °С), вибрации, подверженность агрессивному действию окружающей среды и др. Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону, связанную с увеличением числа отказов, иногда из-за некачественной сборки, или из-за неграмотного обращения с ним. По статистике более 30 % неисправностей в авто­ мобиле приходится на электрооборудование. Вместе с тем, ни объём литературы, выпускаемой по данной тематике, ни полноту содержащихся в ней сведений нельзя признать удовлетворительной. С точки зрения системного подхода, электрооборудование автомобиля может быть представлено в виде ряда самостоятельных функциональных систем: зажигания, электроснабжения, пуска, освещения, сигнализации, информации и диагнос­ тирования, системы автоматического управления двигателя и трансмиссией. Ряд изделий электрооборудования, например: стеклоочистители, электродвигате­ ли отопления и вентиляции, звуковые сигналы, радиооборудование и т. п. можно услов­ но назвать вспомогательным оборудованием. Поэтому, в связи с большим количеством систем электрооборудования, пред­ ставляется целесообразным рассмотрение их по отдельности. Работая над серией справочников, автор стремился восполнить пробел в не­ достатке информации. Была поставлена цель провести анализ большинства схем электронных приборов, находящихся в эксплуатации на автомобилях. Для этого за­ купленные приборы испьпывали, потом разбирали, изучали устройство и комплек­ тующие, проводились опыгы по возможной замене отдельных элементов, затем прямо с образцов срисовывались (разворачивались) схемы. Также обобщался и система­ тизировался имеющийся материал, что поможет обеспечить грамотную эксплуата­ цию, применение, ремонт и даже изготовление приборов в домашних условиях. В справочнике приведены также данные по отечественным тиристорам, приме­ няемых в электронных приборах автомобилей, рассмотрена возможная их взаимо­ заменяемость. Приведены электрические принципиальные схемы и печатные платы элек­ тронных приборов отечественного и зарубежного производства и схемы их под­ ключения. Рассмотрены вопросы ремонта и модернизации приборов. Замечания и предложения по справочнику направляйте по адресу: 123481, г. Москва, а/я 9, для Ходасевича Алекса11дра. E-mail: antelcom@mtu-net.ru для Ходасевича Алекса11Дра. 5
1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Система электроснабжения автомобиля предназначена для обес~ечения электро­ . энергией, заданных параметров, потребителей. Поэтому при её отказе машина рабо­ тать не будет, а при изменении параметров высока вероятность выхода из строя одного из потребителей, что опять же приведёт к невозможности эксплуатировать автомобиль. Поэтому рекомендуется периодически производить профилактику составным элементам системы электроснабжения, чтобы предотвратить внезапный выход их из строя при эксплуатации машины. В состав системы входят: - генератор; - регулятор напряжения; - аккумуляторная батарея. В этом справочнике речь пойдёт об аккумуляторах, вернее не о самих акку­ муляторных батареях (АБ}, поскольку об их устройстве и ремонте написано достаточ­ но много, а о продлении их срока службы и поддержании АБ в рабочем состоянии. Эrо сейчас пожалуй более шсrуально, поскольку в большинстве случаев совре­ менные батареи выпускаются необслуживаемыми или малообслуживаемыми. Как правило в них уже залит электролит и их остаётся только подзарядить. В основном такие аккумуляторы не подлежат ремонту. Поэтому больше внимания следует пожалуй уделить вводу АБ в эксплуатацию и поддержанию в рабочем состоянии аккумуляторов находящихся в эксплуатации и на хранении. Аккумуляторная батарея пожалуй является самым главным элементом в системе электрооборудования автомобиля. Or её состояния зависит надёжный пуск двигателя (особенно в зимнее время), работа системы освещения (в ночное время) и т. д. Поскольку несмотря на постоянное совершенствование выпускаемых аккуму­ ляторных батарей, нет никакой гаранrnи, что они будуr добросовестно работать если за ними не ухаживать. На срок службы автомобильной аккумуляторной батареи значительное влияние оказывает степень её заряженности. Желательно, чтобы большую часть времени батарея была полностью заряжена, т. к. от этого зависит её надёжная работа и срок службы. Если на Вашем автомобиле стоят хороший регулятор напряжения, генератор и ещё не старый аккумулятор, то скорее всего его состояние будет хорошим . Однако постоянная эксплуатация автомобиля в городском цикле (частое включение стартера и короткие переезды), в конце концов выведет из строя любой аккумулятор. Вообще же в процессе эксплуатации обычно наблюдаются колебания степени заряженности АБ около некоторого среднего значения, называемого установившейся степенью заряженносrn. Её величина зависит от многих факторов. Причём зимой установившаяся степень заряженности как правило значительно ниже, чем летом. Низкая степень заряженности (аккумулятор недозаряжен) в условиях холодного климата является главной причиной сульфатации пластин, а в тяжёлых случаях приводит к смене полярности отдельных элементов АБ. Высокая же степень заряженности (аккумулятор перезаряжен) в условиях тёплого климата вызывает разрушение решётки плюсовых пластин и интенсивное осыпание активной массы с них. Всё это приводит к отказам аккумуляторной батареи и сокращению её срока службы. 6
Поэrому, для того чтобы аккумуляторная батарея нормально отработала по­ ложенный срок (5 + 11 лет), необходимо выполнение определённых контрольных профилактических операций. Во-первых, четыре - пять раз в год, в период эксплуатации, контролировать напряжение зарядки АБ на автомобиле, проверять уровень и плотность электролита, а так же содержать в чистоте сам аккумулятор и его клеммы (чтобы исключить увеличен­ ную саморазрядку). Следует так же изредка производить контрольные циклы заряд - разряд, что позволит определить степень сульфатации рабочих пластин и задержать процесс их дальнейшей сульфатации. Во-вторых, в период длительного бездействия или хранения АБ, особо необ- ходима их периодическая подзарядка. Для выполнения этих условий, необходим хотя бы минимальный инвентарь: - ареометр, для измерения плотности электролита; - нагрузочная вилка, для измерения напряжения на АБ, под нагрузкой и без неё; - зарядное устройство, для доведения ruютности электролита и напряжения акку- мулятора до нормы. Что касается приборов для контроля состояния аккумуляrорной батареи, то о них будет рассказано в одном из следующих справочников. В этом справочнике речь пойдёт о различных зарядных устройствах и о способах зарядки аккумуляторов. Способы зарядки аккумуляторных батарей - зарядка при постоянном токе; - контрольно-тренировочный цикл; - зарядка при постоянном напряжении; - зарядка импульсным током: - зарядка пульсирующим током; - зарядка ассиметричным током. - зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов). У каждого из способов есть свои положительные и отрицательные стороны, которые мы кратко и рассмотрим. Зарядка при постоянном токе. Заряд батареи производится при постоянной величине зарядного тока, равной: 1 = Q/10 - для кислотных аккумулягоров, 1 = Q/4 - для щелочных аккумуляторов, где Q - паспортная емкость аккумулятора, Ач, 1 - средний зарядный ток, А. Кислотные аккумуляторы особенно чувствительны к отклонению параметров зарядки от номинальных. Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приво­ дит к деформации пластин и даже к их разрушению. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в аккумуляторе и нормальную его работу в течение длительного времени. Степень заряженности: аккумулятора можно контролировать по значениям плотности электролита и напряжения (для кислотных аккумуляторов) и только напряжения (для щелочных аккумуляторов). Окончание зарядки кислотного аккумулятора характеризуется установлением напряжения на одном элементе аккумуляторной батареи, равного 2,5 + 2,6 В. 7
Кислотные аккумуляторы чувствительны к недозарядкам и перезарядкам, поэто­ му следует своевременно заканчивать зарядку. Щелочные АБ менее критичны к режимам. Для них окончание зарядки харак­ теризуется установлением на одном элементе постоянного напряжения 1,6 + 1,7 В. Ниже мы будем рассматривать зарядку кислотных аккумуляторов, т. к. они более распространены и больше критичны к режимам эксплуатации и зарядки. И так, для кислотных АБ рекомендуется ток заряда равный О, 1Q {О, 1 от номи­ нальной ёмкости при 20-часовом режиме разряда). Это значит, что для батареи ёмкостью 55 Ач ток заряда должен быть равен 5,5 А. Для поддержания постоянства тока в течение всего процесса заряда необходимо регулирующее устройство. Кроме того, надо периодически измерять ~шотность и температуру электролита, а также напряжение батареи, чтобы вовремя определить конец заряда. Если в течение 2 часов плотность электролита и напряжение батареи остаются постоянными, а при заряде заметно бурное газовыделение- батарея полностью заряжена. Недостаток такого способа - необходимость постоянного (каждые 1 + 2 часа) контроля и регулирования зарядного тока, а также обильное газовыделение в конце заряда. Для снижения газовыделения и повышения степени заряженности батареи целесообразно ступенчатое снижение силы тока по мере увеличения зарядного напряжения. Когда напряжение достигнет 14,4 В, зарядный ток уменьшают в два раза (2,75 ампера для батареи емкостью 55 Ач) и при таком токе продолжают заряд до начала газовыделения. При заряде батарей последнего поколения, которые не имеют отвер­ стий для доливки воды, целесообразно при увеличении зарядного напряжения до 15 В ещё раз уменьшить ток в два раза. Как уже писалось выше, батарея считается полностью заряженной, когда ток и напряжение при заряде сохраняются без изменения в течение 1 + 2 часов. Для современных необслуживаемых АБ такое состояние наступает при напря­ жении 16,3 + 16,4 В в зависимости от состава с~шавов решеток и чистоты электролита. Обычно новая, приведенная в рабочее состояние батарея заряжается от 3 до 8 ч. Чтобы не произошел взрыв выделяющихся в конце заряда газов, нельзя подносить к батарее открытое пламя или отключать зарядное устройство путем отсоединения проводов под нагрузкой, не следует в это время пользоваться нагрузочной вилкой или пробником. Если температура электролита при заряде поднимется выше+ 45 °С, заряд прекратите и дайте электролиту остыть до+ 30 °С. Если в конце заряда плотность электролита окажется меньше или больше требуемой, надо отобрать резиновой грушей часть электролита и столько же долить в батарею в первом случае концентрированного электролита плотностью 1,40 г/см3 , а во втором - дистиллированной воды. Затем продолжить заряд в течение получаса и снова проверить плотность электролита. Иногда может потребоваться несколько коррек­ тировок, прежде чем плотность электролита станет нормальной. Как видите, при заряде способом постоянства тока все делается не спеша, заря~ается батарея довольно долго и должна постоянно находится под контролем. При заряде постоянным током в первую очередь насыщается поверхность электрода, и это мешает развитию процесса вглубь. Впрочем, этим способом можно зарядить батарею и быстро. Для этого нужно только установить максимальный зарядный ток (ускоренный заряд), а все остальные операции делать также, как и при обычном заряде. Ускоренный, или форсированный, заряд. Ускоренный, или форсированный, заряд служит единственной цели - в крат­ чайший срок привести разряженную батарею в рабаrоспособное состояние, что 8
достигается применением больших зарядных токов. Такой заряд батареи хотя и допустим, но старайтесь его избегать, потому что многократное его повторение значительно снижает срок службы батареи и поэтому в дальнейшем об ускоренном заряде мы говорить не будем. Контрольно-тренировочный цикл. Контрольно-тренировочный цикл (сокращенно КIЦ) заключается в следующем. Батарею полностью заряжают постоянным током, затем разряжают током 1О-часового режима до напряжения 10,2 В и вновь дают полный заряд. Этот цикл позволяет оценить фактическую емкость и реальные возможности «Пожилой» батареи, а серия циклов в некоторых случаях несколько улучшает электрические показатели, если батарея ещё годна для дальнейшего использования. Не следует только проводить эту операцию без нужды, поскольку каждый КТЦ отнимает частичку ресурса батареи. Принцип здесь таков: за свою жизнь аккумулятор может отдать вполне определенное количество энергии, а каждый полный разряд соответствует примерно 0,5-:- 1,0 % этого количества. Зарядка при постоянстве напряжения. При заряде этим методом степень заряженности АКБ по окончании заряда на­ прямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В 12- вольтовая батарея зарядится на 75 -; - 85 %, при напряжении 15 В - на 85 -:-90%,апри напряжении 16 В - на 95 -:- 97 %. Полностью зарядить батарею в течение 20 + 24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,З + 16,4 В. В первый момент включения, зарядный ток может достигать большой величины, в зависимости от внутрешrего сопротивления (ёмкости) батареи. Поэтому зарядное устройство снабжают схемными решениями, ограничивающими максимальный ток заряда. По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению зарядного устройства, а величина зарядного тока, соответствеIШО, снижается и приближается к нулю в конце заряда (если величина зарядного напряжения выпрямителя ниже напряжения начала газовыделения). Это позволяет производить заряд без участия человека в полностью автоматическом режиме. Обычно критерием окончания заряда в подобных устройствах является достижение напря­ жения на выводах батареи при её заряде, равного 14,4 + 0,1 В. Однако, для удов­ летворительного (на 90 + 95 %) заряда современных необслуживаемых батарей с помощью выпускаемых промышленностью зарядных устройств, имеющих макси­ мальное зарядное напряжение 14,4+ 14,5 В, потребуется более суток. Несомненно, этот способ очень удобен, так как регулировап; зарядный ток и следить за состоянием батареи при заряде не нужно, газовыделения из батареи нет. Но зарядить батарею полностью этим способом нельзя. Поэтому, используя в основном способ заряда батареи при постоянстве напряжения, старайтесь периодически соче­ тать его с полным зарядом при постоянстве силы тока. Примечание. Методы зарядки при постоянном токе и при постоянном напряжении равноценны с точки зрения их влияния на долговечность батареи. С точки же зрения глубины и полноты заряда первый способ лучше. Но этот способ требует большего времени и постоянного контроля за процессом заряда. Заряд при постоянстве напряжения хотя и не обеспечивает полного заряда батареи, позволяет поддерживать её в рабочем состоянии. Этим способом батарея заряжается и на автомобиле. 9
Какой способ применить - это, конечно, дело вкуса, но лучше не пожалеть времени и зарядить батарею при постоянстве силы тока или чередовать эти способы. В процессе эксплуатации пластины автомобильных аккумуляторов постепенно сульфатируются, это всё больше снижает ёмкость батареи. Наиболее эффективные способы борьбы с сульфатацией - поочередный заряд-разряд аккумулятора или пропускание через него так называемого «асимметричного» зарядного тока. Зарядка импульсным током. Под импульсным зарядом подразумевают применение тока, который изменяет свою величину или напряжение периодически, через определенные интервалы вре­ мени. По характеру этих показателей импульсный ток разделяют на две разновид­ ности: пульсирующий и ассиметричный (разъяснения см. ниже). Зарядка пульсирующим током. Пульсирующим током называют такой, у которого величина меняется в пределах от нуля до максимального значения, сохраняя неизменной свою полярность. Пример характеристики пульсирующего тока показан на рис. 1.1 . Iз Рис. 1.1 . Заряд пульсирующим током: Сз - ёмкость, сообщённая аккумулятору за время импулъсаt. Зарядка ассиметричным током. Асимметричный, или реверсивный, ток определяется наличием обратной амплитуды (см. пример на рис. 1.2), иными словами, в каждом цикле он меняет свою полярность. Однако количество электричества, протекающего при прямой полярности, больше, чем при обратной (отношение зарядной и разрядной составляющих равно 10:1, а длительностей импульсов - 1:2), что и обеспечивает заряд аккумулятора . Этот способ позволяет не только восстанавливать работоспособность засуль­ фатированных аккумуляторных батарей, но и проводить профилактическую обрабщ·ку исправных. Iз Ip 10 Сз tp t Рис. 1.2. Заряд ассимитричным током: Сз - ёмкость, сообщённая аккумулятору за время импульса tз; Ср - ёмкость, снятая с аккумулятора за время импульса tp.
Зарядка по Вудбриджу (правило ампер-часов). В1953 году Вудбриджем был сформирован так называемый закон ампер-часа величина зарядного тока аккумулятора (в амперах) не должна превышать величины недостающего до полной ёмкости заряда (в амперчасах). Математически этот закон описывается экспонентой, изображённой на рис. 2.1 . Там же приведены несколько схем, практически реализующих правило ампер­ часов при зарядке аккумуляторов. 2. ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА 2.1 . ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Как показывает практика, у всех владельцев автомобилей, когда либо возникает необходимость в зарядном устройстве, с помощью которого за то время, пока авто­ мобиль находится в гараже, можно было бы довести степень заряженности аккуму­ ляторной батареи до полной. При выборе зарядного устройства следует руководствоваться сведениями по способам зарядки АБ и информацией о устройствах реализующих эти способы - они приведены ниже. Заряд аккумуляторных батарей необходимо производить практически от любого источника постоянного (выпрямленного) тока с напряжением большим, чем напряжение батареи. Можно использовать любые выпрямители, допускающие регулировку зарядного тока или напряжения. При этом зарядное устройство, предназначенное для заряда одной 12-вольтовой батареи, должно обеспечить возможность увеличения зарядного напряжения до 16,0 + 16,5 В, поскольку иначе не удастся зарядить современную необслуживаемую батарею полностью (до 100 % её фактической емкости). Казалось бы, чего проще - к вторичной обмотке понижающего сетевого транс­ форматора подключить выпрямительный диодный мост и с него снять зарядное напряжение! К сожалению, для установки требуемого зарядного тока и его под­ держания в процессе зарядки необходим трансформатор с большим числом отводов вторичной обмотки, многопозиционный переключатель и амперметр. По мере зарядки батареи необходимо увеличивать выходное напряжение, пере­ ходя с одного отвода на другой и контролируя ток по амперметру. При этом надо помнить, что незначительное изменение сетевого напряжения приводит к заметному "уходу" зарядного тока. Разумеется, изготовить понижающий трансформатор с большим числом отводов -задача не из простых. Поэтому, если в вашем распоряжении есть регулировочный лабораторный автотрансформатор ЛАТР-2 или ЛАТР-9, подойдет понижающий трансформатор без отводов, первичную обмотку которого подключают к выходу ЛАТРа. В этом случае зарядный ток регулируют ЛАТРом, но корректировка тока все равно остается необходимой и колебания сетевого напряжения по-прежнему будут сказываются весьма заметно. К тому же такое зарядное устройство с двумя транс­ форматорами оказывается очень громоздким и тяжелым. Существует вариант устройства с одним понижающим трансформатором с вторичной обмоткой без отводов. В этом варианте для регулировании зарядного тока используют мощный переменный резистор, включенный реостатом последовательно с нагрузкой. Такой способ регулирования зарядного тока позволяет существенно уменьшить влияние колебаний напряжения питающей сети. Однако мощный низкоомный реостат- 11
узел довольно громоздкий и дефицитный. К тому же трансформатор придется выбирать с запасом по мощности в 20 + 30 % (этот запас будет рассеиваться в виде тепла в реостате), что в конечном счете также повлечет за собой увеличение массы и габаритов зарядного устройства. Если реостат включить последовательно в цепь первичной обмотки трансфор­ матора, то запаса не потребуется, но появится новая серьезная проблема - необхо­ димость тщательной изоляции реостата из-за реальной опасности поражения электро­ током. Положение усугубляется тем, что одновременно требуется обеспечить эффек­ тивное отведение тепла от реостата. Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора и выполняющий функцию гасящего сопротивления. Здесь тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах выпрямительного моста и в трансформаторе, поэтому нагрев устрой­ ства незначителен. В этом устройстве ток зарядки аккумулятора поддерживается на определенном уровне. Осуществляется это следующим образом. В процессе зарядки напряжение на аккумуляторе увеличивается, а ток через него стремится уменьшиться. Но при этом возрастает приведенное сопротивление первичной обмотки трансфор­ матора Tl, падение напряжения на ней увеличивается, и ток через аккумулятор меняется мало. Существуют и множество других способов регулировки и поддержания тока или напряжения на заданном уровне, реализованные применением электронных схем управления в зарядных устройствах. Применение электроники позволяет автоматизировать режим зарядки, что особенно важно для поддержания в рабочем состоянии АБ не находящихся долгое время в эксплуатации. При этом в сущности не важно какое вы выберите ЗУ, главное выполнять требования по зарядному режиму аккумуляторной батареи и недопускать частых перезарядов или постоянного недозаряда АБ. Не следует забывать пожалуй и о таких устройствах как - "Пусковые" и "Пуско­ зарядные". Основная задача таких приборов - облегчение режима работы аккумулятора и стартера во время запуска двигателя в холодное время года или при частичной разрядке АБ . В серии справочников можно найти описание различных зарядных устройств, как промышленного изготовления, так и разрабоп"чные частными лицами, которые помогут Вам продлить срок службы аккумулятора. Приведены так же схемы приставок, позволяющих улучшить работу уже имеющихся в эксплуатации ЗУ. Примечание. У части автолюбителей, не эксплуатирующих по каким-то причинам долгое время машину, много проблем вызывает хранение аккумуляторной батареи в этот период. ' В принципе зимой хранить батарею можно на авrомобиле. Нужно её только обслужить, полностью зарядить и довести плотность электролита до нормы. В неотапливаемом гараже условия для содержания батареи наиболее благо­ приятны. Вообще батарея хорошо сохраняет свои характеристики при температурах от О до - 20 °С, так как при этом значительно замедляется саморазряд батареи. При более низких температурах хранить батарею нежелательно - могут появиться трещины в мастике. Проверять плотность элеКТР.олита в хранящейся батарее мо:Жно раз в месяц. Когда плотность снизится до 1,23 г/см3, батарею нужно поставить на заряд" 12
В отапливаемом гараже и вообще при положительных темпераrурах батарею старайтесь не хранить, но если другого выхода нет, проверяйте плотность электролита через каждые две недели и, как только она станет меньше начальной на 0,05 г/см3, ставьте батарею на заряд. При хр~нении аккумулятора, для поддержания его в рабочем состоянии, можно порекомендовать использовать автоматические зарядные устройства, позволяющие контролировать напряжение на АБ и в зависимости от его величины включать или отключать ЗУ. Если Вы собираетесь хранить батарею достаточно долго и у Вас нет ЗУ, или нет возможности уделять много времени на контроль состояния АБ, можно поре­ комендовать способ, проверенный на практике. В этом случае вместо электролита в каждый аккумулятор заливают 5%-ный раствор борной кислоты. Делается это так. Сначала из батареи вьmивают электролит и два-три раза с 1О+ 15-минутными перерывами промьmают ее дистиллированной водой. Затем в 3 литра (для батареи бСТ-45) или в 3,8 литра (для батарей бСТ-55, бСТ-60) воды разводят соответственно 150 или 200 г борной кислоты. Этот раствор заливают в акку­ мулятор. Хранить такую батарею можно только в отапливаемом помещении. Этот способ хорош тем, что не требует проверки хранящейся батареи и позволяет быстро привести её в рабочее состояние. Для этого достаточно из аккумуляторов вылить раствор борной кислоты и залить электролит плотностью 1,38 + 1,40 г/см3 в средней полосе и 1,33 + 1,35 г/см3 в южных районах страны. Через 20 + 30 мин после заливки батарею можно устанавливать на автомобиль. Затем через два-три дня проверить плотность электролита и при необходимости откорректировать её, доливая дистиллированную воду или электролит. Такой способ хранения достаточно прост, надежен и позволяет продлить срок службы батареи. Несколько слов о том, как поступить со слитым из батареи электролитом. Хранить его не имеет особого смысла, так как в батарею лучше залить новый электролит. Однако старый электролит ни в коем случае нельзя выливать на улицу. Лучше всего нейтрализовать его необходимым количеством щелочи или кальцини­ рованной соды. Правильное хранение аккумуляторной батареи, как и своевременное её техни­ ческое обслуживание, существенно увеличивают срок службы батареи. И все же полностью избавиться от неисправностей аккумуляторной батареи не удается. Иногда их появление ничем предотвратить нельзя. Однако вовремя обна­ ружить и устранить неисправность можно. 13
2.2 . АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АВТОМОБИЛЬНОЙ РАДИОСТАНЦИИ Устройство предна:щачено для поддержания, в заряженном состоянии аккуму­ ляторной батареи бСТ 9 (номинальное напряжение 12V), которая используется для питания автомобильной СВ-радиостанции за пределами автомобиля (на лодке). Батарея бСТ-9 - кислотная, мотоциклетная, емкостью 9 Ач, отличается от авто­ мобильной тем, что значительно меньше и легче. Когда автомобильная СВ-радиостанция в основном работает как стационарная, то система питания может быть построена таким образом: основной источник питания рации это бСТ-9, во время стационарной работы к этой батарее подключается зарядное устройство, которое включается автоматически при помощи авrомата, описанного в этой статье. Таким образом, батарея работает круглый год на режиме "заряд-разряд", то есть в нормальном режиме, на который она рассчитана. Пока напряжение на аккумуляторной батарее более 11 В напряжение на точке соединения R4 и R5 лежит в пределах логической единицы и на выходе триггера Шмитта (DDl.3, DDl.2) будет единица. Единица инвертируется элементом DDl.1 и на вход транзисторного ключа на VТ2 и VTl поступает ноль . Транзисторы закрыты, реле Kl обесточено и его контакты разомкнуть~. Зарядное устройство отключено от электросети. Как только напряжение на батарее станет 11 В и ниже, напряжение в точке соединения R4 и RS станет ниже порогового и будет восприниматься микросхемой как логический ноль. На выходе элемента DD 1.2 установится так же ноль, и, под действием Rl, напряжение на входе DDl.3 станет еще ниже. На выходе элемента DDl.1 будет логическая единица. Эго приведет к открыванию транзисторного ключа на VT2 и VTl, далее сработает реле, и его контакты включат зарядное устройство. Аккумулятор начнет заряжаться, и напряжение на нем станет постепенно расти. Теперь триггер Шмитта находится в устойчивом нулевом состоянии, и он переключится в единичное только тогда, когда напряжение на аккумуляторе будет более 13 ,5 В. В этот момент зарядное устройство выключится, и будет снова включено только после того, как напряжение на АБ упадет до 11 В и ниже. Микросхема DDl питается от подконтрольной батареи, чтобы её изменени~ напряжения не оказывало влияние на триггер Шмитта, питание на DDl поступает через параметрический стабилизатор на VD2 и Rб. Диод VD 1 (Д243) служит препятствием для разрядки батареи через цепи выклю­ ченного зарядного устройства. Насrройка При наладке необходимо отключить зарядное устройство и аккумулятор, вместо аккумулятора подключить лабораторный источник питания с регулируемым выходным напряжением. Поочередно подстраивая R3 и RS и изменяя напряжение источника от 11 до 16 В, нужно добиться, чтобы реле Kl включалось при уменьшении напряжения с 14 до 11 В, а выключалось, при последующем увеличении напряжения до 13,5 В. 14
Примечание. Эго устройство можно использовать для автоматической зарядки более мощной автомобильной батареи, применив другой диод VD1 на соответствующий ток зарядки. VDl XPl Д243 11 + 11 11 + = 11 = "-220В :: ЗУ АБ g т=-9 ." " - :.: 11 Кl.l " ~. '1 1 1 R6 k5l Квыв.14 ' DDI DDI R2 К561ЛА7 М68 ' Cl+ VD2 J~illI Д8l8А 25V Квыв.7 DDl Рис. 2.1. Принципиальная схема автоматического зарядного устройства для аккумуляторной батарей автомобильной радиостанции. Детали Микросхему К561ЛА7 можно заменить на любую микросхему К561, К1561 или К176, содержащую не менее 3-х инверторов (К561ЛЕ5, К561ЛН2, К561ЛА9 и т. п.). Стабилитрон VD 1 - любой маломощный стабилитрон на напряжение 7 + 1О В. Каскад на транзисторах VTl и VT2 можно заменить одним составным тран­ зистором КТ972. Реле Kl - стандартное автомобильное реле 3747.10 или аналогичное. Можно использовать и другое реле с обмоткой на 8 + 12 В и достаточно мощными контактами. Диод Д243 можно заменить на любой другой диод с максимальным прямым током не ниже 3 А. В качестве зарядного устройства можно использовать зарядное устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов, переключенное на ток до 1 + 1,5 А, или любой сетевой нестабилизированный источник питания, выдающий напряжение 14 + 16 В при токе не ниже 1 А. 15
2.3. ТАЙМЕР ДЛЯ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА РЕЗЕРВНОГО АККУМУЛЯТОРА На отечественном рынке нет недостатка в самых разнообразных охранных сигнализациях для автомобилей. Но, как показывает практика, в охране нуждаются не только автомобили, но и гаражи, особенно если автомобиль эксплуатируется только в летний период, а зиму проводит в гараже в законсервированном виде. Поэтому, гараж необходимо оборудовать сигнализацией, и желательно, с радио­ каналом. Но здесь возникает проблема с питанием. Конечно, во многих гаражах имеется электропроводка, но её ведь несложно отключить снаружи. В таком случае на помощь придет резервный аккумулятор. Однако автомобильному аккумулятору свойственно портиться если он длитель­ ное время разряжался под действием нагрузки или постоянно находится под слабым зарядным током. Многие, предложенные в литературе устройства для поддержания аккумулятора в заряженном состоянии, основанные на его тренировочной подзарядке слабым током не всегда эффективны. Если аккумулятор старый, то длительное нахож­ дение под таким слабым током приводит к увеличению его внутреннего сопро­ тивления. Поэтому ему необходим периодический более глубокий разряд более высоким током, чередующийся с зарядом тоже относительно высоким током. Как оказывает практика, наиболее оптимален вариант, при котором аккумулятор постоянно находится под некоторым разрядным током (около 0,3 -;- 1 А}, и перио­ дически, один-два раза в сутки становится на зарядку током в 0,1 от номинальной ёмкости сроком на время около одного часа. В этом случае можно вообще отказаться от специального сетевого источника питания для охранного устройства - просто питать его постоянно от аккумулятора, а чтобы получить необходимый разрядный ток (0,3 + 1 А} можно параллельно ему подключить дополнительную нагрузку, например лампочку от габаритного огня автомобиля. Во время подзарядок отключать охранное устройство нет необходимости, акку­ мулятор будет выполнять роль большого конденсатора, который сгладит пульсации напряжения на выходе зарядного устройства. Важно только чтобы охранное устройство не реагировало на повышение напряжения питания на 1 + 2 В, которое будет иметь место во время зарядки. Таким образом, система питания охранного устройства должна состоять из аккумулятора, зарядного устройства и таймера, периодически включающего зарядное устройство. Роль такого таймера может выполнять обыкновенный китайский кварцевый будильник, дополненный электромагнитным реле. Дело в том, что его механизм снабжен контактной парой, которая замыкается каждый раз, когда часовая стрелка совпадает с стрелкой установки времени звонка и этот контакт длится около часа, и прекращается только когда часовая стрелка отойдет от установочной на, примерно, одно часовое деление. Причем, такое положение стрелки будут принимать два раза в сутки. Принципиальная схема такой универсальной системы питания охранного устройства и тренировки аккумулятора показана на рисунке 2.2 . Разрядный ток, под которым постоянно находится аккумулятор нужно выбирать из расчета что за 12 часов разряда должно быть израсходовано, примерно 80 % энергии, получаемой при зарядке за 1 час. Поэтому, при токе зарядки 5,5 А нагрузочная лампа взятанаО,3 А. 16
XPl 11 11 "11 ..... 22ов :: 11 :: Ю.1 ~.111 ' + ЗУ VDl д243 Таймер .--!--~!!-------------' НLl l2B О,ЗА Рис. 2.2 . Принципиальная схема подключения таймера к зарядному устройству. Примечание. Аналогичным образом можно построить и систему хранения аккумулятора в зимнее время, если требуется, чтобы он в любой момент был готов к работе. Табл. 2.1 . Некоторые возможные неисправности и методы их устранения, для устройств подзарядных ашоматических "lП-12/6-УЗ" и "Искра". Наименование неисправности Вероятная причина Метод устранения и внешнее проявление Не производится подзарядка 1. Неправильно подКЛючена Проверить подклю аккумулятора (индикатор "Заряд' АБ (переполюсовка зажи- чение зажимов. не светится). мов "+"и "-"). 2. Плохой контакт зажимов Зачистить контак- "+" и "-" с клеммами АБ. ты"+" и"-" АБ. 3. Неверно включён режим Переключить кноп работы. ку"бВ-12В"вне- обходимый режим. 4. Разряжен или неиспра- Проверить АБ (за- вен аккумулятор. мерить ЭДС и плот ность электролита) Индикатор "Сеть" не светится 1. Перегарел предохрани- Заменить предохра тель. нитель. 17
2.4 . УСТРОЙСТВО ПОДЗАРЯДНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ "lП-12/6-УЗ" Общие сведения Устройство подзарядное автоматическое "1П-12/6-У3" предназначено для заряда 6-ти и 12·TM-вольтовых стартерных аккумуляторных батарей, установленных на мото­ циклах и автомобилях личного пользования. Технические данные Напряжение питающей сети ............................................................ - 220 ± 22 В; Диапазон установки тока заряда ...................................................... - 0,5 -; - 6,3 А; Потребляемая мощность, не более .................................................... - 30 В т . На лицевой панели расположены (см. рис. 2.3): 1 - светодиод "СЕТЬ", сигнализирующий о включении устройства в сеть; 2 - светодиод "ЗАРЯД", сигнализирующий о наличии тока заряда; 3 - гнёзда «+» и «-» для подключения соединительных проводов, с помощью которых подзарядное устройство подключается к соответствующим клеммам акку­ мулятора. В :{;!ижней части корпуса, устройства имеется ниша, в которой находятся пере­ ключатель "6/12 В" и предохранитель. Табл. 2.2. Перечень элементов к принципиальной схеме прибора "1П-12/6-У3". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Резисторы Rl,R8,Rll,R12 МЛТ0,5 -2кОм±10%-А-В 4 R2 С5-37-8 - 5,1Ом±10 % 1 RЗ,R6 МЛТ0,5 -200Ом±10%-А-В 2 R4,R7 СП3-38а - 2,2 кОм 2 R5 МЛТ 0,5-390Ом±10 %-А-В 1 R9, RlO МЛТ0,5 -680Ом±10%-А-В 2 Конденсаторы Cl К50-24 - 25В-22мкФ±20% 1 Диоды VDl-; -VD4 КД209А 4 VDS, VDlO КС147А 2 VD6, VD8, VD9 VDll, VD12 Д220 5 VD7 КС156А 1 VSl КУ202Г 1 HL1,HL2 АЛ307БМ 2 Транзисторы VТ1-;-VT3 КТ315Г 2 VT4 КТ814В 1 18
~ (О 1 ' / L<гt 1 2 3 Рис. 2.3. Внешний вид устройства подзарядного автоматического 11 1П-12/6-УЗ" (масштаб 1:1).
N о XPI 11 11 11 11 .... 22ов :: 11 11 11 SAI TBl-4 128 SAl.1 '------- SAl.2 1 68 7-2 VDI +VD4 кд209А 1'1 16 R7 2k2 -------~ 10 17 SAl.3 VТ4 КТ814В 15-2 . 15-i ' 12 оХ2 5 + 1°-., ri:.э11 •v ~ ~ ! i:.эr 11 1 1 • 3 ох1 Рис. 2.4. Принципиальная схема устройства подзарядного "IП-12/6-УЗ".
XPI FI 11 О,5А 11 11 11 ..... 220В :: 11 11 11 +Uпит VSI КУ202Г о о о SAI ТВl-4 Т1 128 1 4 SAl.I 68 16 11 lо-Г° о~ ti. zi. а.а. oi. 6 НL2 НLI АЛЗО7БМ АЛ307БМ " ID (Кр.) (Кр.) .... ..: R2 ,у ,у о:.... "ЗАРЯД" "СЕТЬ" 6 7-2 10 11 8 7 6 г 8 L9s Рис. 2.5. Моmажная плата устройства подзарядного "lП-12/6-УЗ" (масштаб 1:1). 21
2.5 . УСГРОЙСГВО ПОДЗАРЯДНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ "ИСКРА" (r. Ставрополь~) Устройство "Искра" имеет возможность содержать аккумулятор Вашего авто­ мобиля или мотоцикла в постоянной готовности, независимо от длительности и перерывов его эксплуатации. Данное устройство служит только для подзарядки аккумуляторных батарей, а не для зарядки. Общие указания Устройство подзарядное автоматическое "Искра" типа УП-А-6/12-1.0-УХЛ 3.1 предназначено для подзарядки и поддержания в заряженном состоянии стартерного кислотного аккумулятора 12 или 6 В при кратковременных и длительных перерывах в эксплуатации автомобиля (мотоцикла) с целью сохранения полного заряда аккуму­ лятора. Устройство включается на заряд при напряжении на клеммах аккумулятора не менее 11,8 В и 5,9 В и автоматически отключается при достижении напряжения на аккумуляторе 14,0 + 15,0 В и 7,0 + 7,5 В для 12 и 6 В аккумуляторов соответственно. Работоспособность подзарядного устройства проверяется нажатием кнопки (рис. 2.6) "КОНТРОЛЬ". В исправном подзарядном устройстве должен светиться светодиод "ЗАРЯД". Нажим кнопки "КОНТРОЛЬ" кратковременный, не более 2 секунд. Технические данные Напряжение питания .......................... 220 В 50 Гц; Потребляемая мощность: ................... 30 Вт (в режиме 12 В); .... .......... . . . . 10 Вт (в режиме 6 В); Подзарядный ток: ................................ 1,0 А (в режиме 12 В); . ........ ........ ........ ....... . 0,5 А (в режиме 6 В). Устройство имеет: - электронную защиту от коротких замыканий и от неправильного подключения пружинных зажимов"+" и"-" к аккумуляторной батарее; - световую сигнализацию о включении устройства в питающую сеть и проте- кании тока подзаряда. Режим работы устройства- продолжительный. Устройство нормально функционирует: - при отклонениях сети на± 1О %; - в диапазоне температур от минус 10 °С до плюс 40 °С и относительной влаж- ности воздуха 98 % при 25 °С, при этом суммарное отклонение напряжения на за­ жимах аккумулятора не должно превышаrь 6 % от установленного значения. Устройство прибора Устройство смонтировано в прямоугольном пластмассовом корпусе, состоящем из 2"-секционного основания и крышек (рис. 2.6). Секция 1 предназначена для уклад­ ки пружинных зажимов с проводами для подключения к аккумуляторной батарее и сетевого шнура. Доступ в данный отсек осуществляется поднятием крышки. Во второй из секций-отсеков 2 размещён понижающий трансформатор и печатная плата, с расположенными на ней элементами схемы. 22
3 4 5 6 Рис. 2.6 . Внешний вид прибора "Искра" (масштаб 1: 1). 23
На лицевой панели расположены (см. рис. 2.6): - кнопка (3) "6В/12В", для установки режима работы; - индикатор (4) "СЕТЬ"; - индикатор (5) "ЗАРЯД" ; - кнопка (6) "КОНТРОЛЬ". Требования по технике безопасности. Категорически запрещается: - разбирать устройство но включённом состоянии; - проводить работы с открытой верхней крышкой при включённом в сеть уст- ройстве; - закрывать отверстия естественного охлаждения устройства какими-либо пред­ метами. Принцип действия Принцип работы схемы основан на сравнении напряжения аккумуляторной батареи с напряжением опорного источника, функции которого выполняет стаби­ лизатор на транзисторах VT2, VТЗ. При включении устройства в сеть и полключении аккумуляторной батареи происходит срабатывание порогового устройства на стабилитронах VD5, VD7 и открывание транзистора VTI, через который на эмиттер транзистора VТ2, через резистор R8, подаётся минус источника питания. Транзистор VT2 открывается током базы, что вызывает открывание транзистора VТЗ и тиристора VS 1, при этом загорается светодиод HL2, сигнализирующий о наличии зарядного тока. По мере заряда напряжение на аккумуляторе достигает заданного стабилиза­ тором уровня, равного 14,0 + 15,0 В или 7,О+ 7,5 В. При равенстве напряжений ток управления тиристора равен нулю, что приводит к закрытию тиристора, прекращению прохождения зарядного тока и погасанию свето­ диода НL2. При уменьшении напряжения на аккумуляторной батарее ниже заданного уров­ ня, вследствие токов саморазряда, появляется ток управления тиристора и цикл работы устройства повторяется. В таком режиме работы устройства автоматически поддерживается напряжение на клеммах аккумулятора. Стабилитроны VD5, VD7 и транзистор VTl защищают устройство от непра­ вильной полярности подключения аккумулятора и коротких замыканий на выходе устройства. Диод VD6 включается при необходимости в процессе регулировки в условиях производства. Схема электрическая принципиальная и плата печатная приведены на рис. 2. 7 и 2.8, а перечень элементов- в табл. 2.3. Подготовка и порядок работы Работа устройства на подзарядку аккумуляторной батареи: Перед эксплуатацией устройства необходимо: - отсоединить от аккумуляторной батареи токоведущие клеммы; - очистить поверхность аккумулятора от грязи и пыли; - согласно инструкции на аккумулятор проверить и при необходимости долить дисциллированной воды; - подключить устройство при помощи пружинных зажимов к аккумуляторной батарее, при этом необходимо соблюдать полярность: плюс устройства к плюсу ба­ тареи, минус устройства к минусу батареи; 24
- кнопку 6/12В переключить в нужное положение, в зависимости от режима ра­ боты (6или12В). Внимание! Нормальное положение кнопки соответствует 6В, а утопленное - 12 В. Включить устройство в сеть, при этом светятся индикаторы "СЕТЬ" и "ЗАРЯД". сигнализирующие о подключении устройства к питающей сети и наличии тока заряда. Окончанием подзарядки является мигание светодиода "ЗАРЯД". Дальнейшая работа устройства заключается в автоматическом поддержании полного заряда аккумулятора. Разъединение цепи происходит в обратном порядке, т. е. сначала отключить устройство от сети, а затем снять пружинные зажимы с аккумулятора. При длительности зарядки более 1 месяца необходимо проверять уровень электролита в аккумуляторной батарее и при необходимости доливать дистиллиро­ ванную воду. Длительность времени подзарядки определяется степенью разряженности акку­ мулятора, величиной тока саморазряда, и может составлять весь период включённого состояния подзарядного устройства на аккумулятор. Табл. 2.3 . Перечень элементов к принципиальной схеме прибора "Искра". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Резисторы Rl, R9, R13 МЛТ 0,5 - 1кОм±10 %-А-В 3 R2,R3 СП3-38а - 1 кОм 2 R4 МЛТ 0,5 -200Ом±10 %-А-В 1 R5 С5-37-8 - 5,1Ом±10 % 1 Rб СП3-38а- 2,2 кОм 1 R7,R8 МЛТ 0,5-300 Ом± 10 %-А-В 2 RIO МЛТ 0,5 - 24 Ом± 10 %-А-В 1 Rll МЛТ 0,5 - 100 Ом± 10 %-А-В 1 R12 МЛТ 0,5 -220кОм±10 %-А-В ] R14 МЛТ2-220м± 10%-А-В 1 Конденсаторы Cl МБМ-630В-О,01 мкФ ± 10 % 1 С2 МБМ-160В -0,05 мкФ ± 10 % 1 сз К50-24 - 25В-22мкФ±20% 1 Диоды VDI 7 VD4 КД209А 4 VD5 КС156А 1 VD6, VD8 КД521В 2 VD7 КС147А 1 VSI КУ202Г 1 HLl АЛ102ВМ 1 HL2 АЛ102БМ 1 Транзисторы VТl, VТ2 КТ315Г 2 vтз КТ814В 1 Переключатели SAI ПКн61Б2-1-2-15-2-ч 1 SBl ПКн61Н2-1-2- 15-4-ч 1 25
NО') VT/ КТЗ15Г ко~льl 1 11\.~JJOA l\.ДJ~ltlt l\.ДJ~ltl ~ 1 1 1 RI2~ 68J128 rl<3r~' ~7~'1r М22 I fj"1 Lsл1 1 Xl -о+ R8 1 ~ 2 .. ~k30 4 2 -- [ "СЕТЬ" HL! АЛ102ВМ (Кр.) j "'-" ~ 1 ~·9 1 ~·" 1 R!З~ ~R!4 lkO 24R lk:O 22R Rll k:!O ХР! 1'\ "'1-=' А ~·1 I VDI +VD4 КД209А c1l jJ~ lc2 R5 "ЗАРЯД" HL2 ,, ~АЛ102БМ ...... 2208:: \~~)т 5 тson (Зед.) Jсз 11 :i dfd2г 22 μ0 11 х630\." 11 1 x25V Рис. 2.7. Принципиальная схема прибора "Искра".
Рис28 · ·.Монтажная плата п иб (масштаб l:l)~ ора "Искра" 27
2.6 . УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНОЕ "КЕДР-М" (r. Томск ~ Общие указания Устройство зарядное предназначено для заряда и восстановления работоспо­ собности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости. Устройство имеет: - режим автоматического отключения аккумуляторной батареи после окончания заряда; - режим циклической работы (зарядно-разрядный), обеспечивающий восста­ новление емкости аккумуляторной батареи при частичной сульфатации пластины; - режим дозарядки аккумуляторной батареи (постоянный заряд до полной ёмкос- ти); - защиту при неправильном подключении к аккумуляторной батарее или корот­ ком замыкании выходных зажимов, после устранения которых устройство автома­ тически приходит в рабочее состояние. Перед включением зарядного устройства внимательно ознакомьтесь с настоящим руководством по эксплуатации, с назначением и расположением элементов управления и назначением шнуров внешних соединений. На лицевой панели расположены (см. рис. 2.9): !-тумблер включения-выключения автоматики «ЗАРЯД-ДОЗАРЯД»; 2 - держш-ель плавкой вставки; 3 - тумблер режима заряда «НЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ»; 4 - амперметр; 5 - световая индикация «ОКОНЧАНИЕ ЗАРЯДА». Шнур включения зарядного устройства в электросеть и шнуры подсоединения устройства к аккумуляторной батарее находятся в отсеке задней стенки устройства. 28 Технические характеристики Номинальное напряжение питающей сети, В Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В Ток заряда номинальный, А, не менее Потребляемая мощность, Вт, не более Параметры устройства в циклическом режиме работы: Длительность импульса тока заряда, с Длительность импульса тока разряда, с Климатические условия эксплуатации - 220 ± ll; - 12; - 4,0; - 85; -45 ± 30; - 15± JO. Температура окружающей среды - от- 1Одо+40°С; Относительная влажность воздуха не более - 98%при25°С; Атмосферное давление - 84 ..; - 100,6 кПа.
N fD 1 2 3 5 Рис. 2.9 . Внешний вид устройства зарядного "Кедр-М" (масштаб 1: 1tS).
(о) С1 XPI 1 1 1 1 ...... 2208: 4 5 3 RIO lkO к въm. 14 DDI; DD2 А RS MI5 < •"'1v 5 XIO+ -~х2 квыв.7 DDl;DD2 1 Рис. 2.10 . Принципиальная схема устройства зарядного "Кедр-М" (нумерация деталей выполнена согласно заводской схеме).
(,.) ..... VТl КТ315Г 1... -- Re,,. L, VD7 АЛ307БМ "Oll~"; ЗАРЯДА" ХР\ F\ ..... 220в • Uпит +Uпит Рис. 2.11. Монтажная плата устройства зарядного "Кедр-М" (масштаб 1:1).
Требования по технике безопасности. Будьте осторожны! В зарядном устройстве имеется опасное для жизни напря­ жение. Перед заменой предохранителя и проведением ремонта, зарядное устройсrво отключите от сети. Не применяйте самодельный предохранитель, это может вывести устройство из строя. . Не производите заряд аккумуляторных бш-арей вблизи печей, батарей отопления (на расстоянии менее 1 метра). Не допускается закрывать вентиляционные отверстия в корпусе устройства. Подготовка к работе и порядок работы Перед началом эксплуатации.устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей. Открыть крышку в задней стенке зарядного устройства и извлечь шнуры. Усrановить 1)'Мблер включения автоматики в положение «ЗАРЯД». Тумблер режима заряда «НЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» позволяет выбрать режим заряда аккумуляторной бш-ареи. Если необходимо зарядить аккумулч,орную батарею, 1)'Мблер режима заряда переключить в положение «НЕПРЕРЫВНЬIИ». При необходимости формовки или десульфатации пластин, при снижении ёмкос­ ти аккумуляторной батареи 1)'Мблер выбора режима заряда переключить в положение «ЦИКЛИЧЕСКИЙ». К клеммам аккумуляторной батареи подключить нагрузку (лампоч­ ку 12Вх6Вт). Подключить, соблюдая полярность, шнур при помощи зажимов к аккумулятор­ ной батарее. Электронная защита устройства «Кедр-М» от короткого замыкания и непра­ вильного подключения полярности выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в том случае, если к выходным клеммам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея) напряжением не менее 1О В. Лампочка, подключенная к выходным клеммам, гореть не будет, так как она не является источником напряжения. Работа в режиме заряда аккумулятора. Переключение режимов работы устройства «НЕПРЕРЫВНЫЙ-ЦИКЛИЧЕСКИЙ» и «ЗАРЯД-ДОЗАРЯД» можно производить в процессе заряда аккумуляторной батареи не отключая его от сети. Подключить вилку сетевого шнура питания 220 В, при этом начинается процесс заряда аккумуляторной батареи, о чем свидетельствуют показания амперметра. Ток заряда полностью разряженной аккумуляторной батареи в начале заряда может составить 4 А и более, дальше в процессе заряда ток будет уменьшш-ься. При достижении заряда аккумуляторной батареи происходит автоматическое отключение зарядного устройства, о чем свидетельствует свечение светодиода «ОКОНЧАНИЕ ЗАРЯДА». Переключить 1)'Мблер включения автоматики в режиме «ДОЗАРЯД» и продол­ жить заряд аккумуляторной батареи. Батарея считается полностью заряженной, если в процессе заряда плотность электролита не меняется в течение двух часов. В циклическом режиме заряда после каждых 45 секунд заряда в течение 15 секунд происходит разряд аккумуляторной батареи через подключенную к аккумуляторной батарее нагрузку (лампочку). В положении «ЦИКЛИЧЕСКИЙ» или «ДОЗАРЯД» автомш-ика выключается. 32
с,,.) с,,.) Возможные неисправности и методы их устранения Не смотря на то, что зарядное устройство просто и надёжно в эксплуатации, в практике имеются случаи, когда потребители из-за неправильного использования не могут получить необходимый зарядный ток и ошибочно считают это неисправностью зарядного устройства. Эти ошибки сведены в таблице 1.1 . Табл. 2.4. Возможные неисправности и методы их устранения. Наименование Вероятная Метод Примечание неисправностей, причина устранения внешнее проявление и дополнительные признаки 1. При подключении 1. Сгорел предохранитель. 1. Заменить предохранитель. зарядного устройства к 2. Плохой контакт между выход- 2. Проверить состояние выводов. аккумуляторной батарее ными зажимами «+» и «-» и При необходимости зачистить их. отсутствует показание выводами АБ. зарядного тока 3. Перепутана полярность при 3. Проверить правильность подключении ЗУ-А к выводам АБ. подключения устройства а АБ. 4. Выходные зажимы « + » и «-» 4. Разомкнуть зажимы. замыкаются между собой. 5. Короткое замыкание'в АБ или 5*. Проверить устройство и *При других неисправ- она чрезмерно разряжена аккумуляторную батарею. ностях ЗУ подлежит ре- (напряжение на ней менее 4 В). моюу. 2. При подключении ЗУ 1. Неисправна батарея 1. Устройство отключить, * При исправном ЗУ, к АБ стрелка амперметра (закорочена одна банка). устранить неисправность неисправность надо показывает больше 5 А. 2. Напряжение сети батареи или сети. искать в заряжаемой АБ значительно выше нормы. 4. Зарядное устройство 1. Неисправность АБ батареи (суль- 1. Провести заряд в режиме Проверить ЗУ заведомо отключилось, но АБ зна- фатация пластин, плотность не соот «Циклический», «Дозаряд». исправным аккумулято- чительно недозаряжена. ветствует норме, загрязнение и т. д.) ром.
w ~ XPI 1 1 1 1 "-220В: 1 1 4 5 з 1 (' • ~'1 6 5 Tl квыв.7 DDl;DD2 XlO+ -"Х2 1 Рис. 2.12. Принципиальная схема устройства зарядного "Кедр-М" - вариант 2 (нумерация деталей выполнена согласно заводской схеме). С2 22n
Табл. 2.5 . Перечень элементов к принципиальной схеме прибора "Кедр-М". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Резисторы R1 МЛТ-0,125 - 300 кОм± 10 % 1 Вариант 2 R2 СПЗ-38 - 33 кОм 1 RЗ,R4,R8,Rl1 R15 + R19 МЛТ-0,125 - 30 кОм± 10 % 9 R5 МЛТ-0,125 - 120 кОм± 10 % 1 Rб, R7, RIЗ МЛТ-0,125 - 120 Ом± 10 % 3 RIO, R12 МЛТ-0,125 - 1,0 кОм± 10 % 2 R14 МЛТ-0,125 - 2,0 кОм± 10 % 1 R20 МЛТ-2- 120 Ом± 10 % 1 Вариант2 Конденсаторы Cl К73-17-630В - 0,15 мкФ 1 С2,С3 К73-17-630В - 0,022 мкФ 2 Диоды VDl КС175Ж 1 VD2+VD6 КДlОЗА 5 VSl, VS2 КУ202Г 2 Индикаторы VD7 АЛ307БМ 1 Транзисторы VТl, VD3 КТ315Г 2 VТ2 КТ361Г 1 Микросхемы DDl К176ЛЕ5 1 DD2 К176ИЕ5 1 Тумблеры SAl, SA2 ТЗ ВРО.360.007 ТУ 2 Предохранители Fl ВШ-1 1А250 В 1 Измерительный механизм PAl MlOOlM 1 Трансформатор Т1 ТППЗ-2-220-50К 1 35
2.7 . УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНОЕ (г. Томск @) "КЕДР-Авто 4А" и "КЕДР-Авто 12В" Устройство зарядное предназначено для заряда и восстановления работоспо­ собности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, частично утраченной в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости. Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей. Технические характеристики Номинальное напряжение питающей сети, В Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В Ток заряда номинальный, А, не менее Потребляемая мощность, Вт, не более - 220 ± 11; - 12; -4,0; - 85. На лицевой панели расположены (см. рис. 2.13 и 2.14): 1 - индикатор тока для контроля тока заряда; 2 - кнопка включения режима «АВТОМАТ»; 3 - светодиод, сигнализирующий об окончании цикла заряда; 4 - кнопка включения режима «ЦИКЛ». Шнур подачи сетевого напряжения с вилкой и шнуры подсоединения устройст­ ва к аккумуляторной батарее с зажимами выводятся с задней стенки устройства. Рис. 2.13. Внешний вид устройства зарядного "Кедр-Авто 4А". 36
(,,.) ...... Рис. 2.14 . Внешний вид устройства зарядного "Кедр-Авто 12В" (масштаб 1: 1) .
w OQ XPI С! μ10 хбЗОV ""'""220В XlO+ DDl, DD2 К176ЛА7; DD3 К176ИЕ5; DD4 К176ТМ2 ~kl~I -~х2 Rб !Ok Рис. 2.15. Принципиальная схема зарядных устройств "Кедр-Авто 4А" и "Кедр-Авто 12В" (предохранители F2 и FЗ в приборе "Кедр-Авто 12В" не устанавливаются). VD6 к вьш. 14 КС175Ж DDI; DD2; DDЗ; DD4 DD4.2 ;, R2 9 ID Q2!1З SAl SA2 --- "АВТОМАТ- квьш.7 DDI; DD2; DDЗ; DD4 1
~- • •1111J-z-1220-soк кЙо~г ""'168 г-~~-t~~~~J_J__I "'1 5 .... l ·Uпит - ± 128 +Uпит Рис. 2.16. Монтажная плата зарядных устройств "Кедр-Авто 12В" и "Кедр-Авто 4А" (масштаб 1:1).
Табл. 2.6 . Перечень элементов к принципиальной схеме прибора "Кедр-4А", "Кедр­ l2В". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Резисторы Rl,R2,R4 МЛТ-0,125 -120 Ом± 10 % 3 RЗ, R5, RlO + Rl2 Rl4, Rl7, Rl8, R20 МЛТ-0,125 -30 кОм± 10 % 9 R6 МЛТ-0,125 - 10 кОм± 10 % l R7, Rl6, R2l МЛТ-0,125 - 1,0 кОм± 10 % 3 R8 МЛТ-0,125 - 18 кОм± 10 % l R9, Rl9 СП3-38 - 33 кОм 2 RlЗ МЛТ-0,125 - 150 кОм± 10 % l R22 МЛТ-0,125 - 120 кОм± 10 % l Конденсаторы Cl К73-17-630В - O,l мкФ l С2,С3,С4 К73-l7-630В - 0,022 мкФ 3 Диоды VDl + VD5 КД103А 5 VD6 КС175Ж 1 VSl, VS2 КУ202Г+М 2 Индикаторы HLI АЛ307БМ l Транзисторы VТI КТ361Г l VТ2, VDЗ КТ315Г 2 Микросхемы DDI,DD2 К176ЛА7 2 DD3 К176ИЕ5 1 DD4 К176ТМ2 l Предохранители Fl ВШ-1 lА250В 1· F2,F3 ВШ-1 5А250В 2 "Кедр-4А" Измерительный механизм PAl М42303 l 40
М1001М 0-2,5 .l о о Рис. 2.17. Шаблон для восстановления шкалы амперметра зарядного устройства "Кедр-М". 2,5.1 . - М423ОЗ о о Рис. 2.18. Шабпон для восстановления шкалы амперметра зарядного устройства "Кедр-Авто 4А". Рис. 2.19. Шаблон для восстаною1ения шкалы амперметра устройства зарядного автоматического "Электроника" УЗС-П-12-6,3 (масштаб 1:1). 41
2.8 . УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНОЕ "ЭЛЕКТРОНИКА" УЗС-П-12-6,3 УХЛ 3.1 (@) Общие сведения Устройство зарядное автоматическое УЗС-П-12-6,3 УХЛ 3.1 предназначено для заряда 12"TM - вольтовых стартерных аккумуляторных батарей, установленных на мото­ циклах и автомобилях личного пользования. Перед началом эксплуатации устройства необходимо изучить настоящее руко­ водство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи. Устройство УЗ имеет плавную установку зарядного тока, электронную схему защиты, обеспечивающую сохранность аккумуляторной батареи при перегрузках, коротких замыканиях и неправильной полярности подключения выходных зажимов. При этом защита выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в случае, если к выходным зажимам подключен источник напряжения (акку­ муляторная батарея). Устройство рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 1О 0С до плюс 40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С. Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумулятор­ ной батарее не менее 4-х вольт. Технические данные Напряжение питающей сети .... ............. ................ ........................... - 220±22В; Частота сети ............................... ...... .............................................. .... - 50 ± 05 Гц; Диапазон установки тока заряда .. .................................................... - 0,5 + 6,3 А; Потребляемая мощность, не более .................................................... - 150 Вт; На лицевой панели расположены (см . рис. 2.20): l - светодиод "СЕТЬ", сигнализирующий о включении устройства в сеть; 2 - амперметр - для контроля тока заряда; 3 - ручка для установки тока заряда; 4 - кнопка "РЕЖИМ" включающая устройство зарядное в автоматический или ручной режим заряда; 5 - кнопка "КОНТРОЛЬ"; 6 - светодиод "ЗАРЯД". В верхней ча\:ти корпуса, устройства имеется ниша, в которую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами "+" и "-", для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора. В нише задней стенки устройства зарядного находятся предохранители . 42
~ (,,) 1 о СЕТЬ ~: 2 10 15 5 \\\\\i\1/ l/ lf1/1f1/I/ \\\1\1\I 1/111/ ~,,, 20 А -с:::;. о ~2· 75mV - @11~1мин ТОК ЗАРЯДКИ \ ___!.__ / 3 МАКС 4 РЕЖИМ РУЧ IГ ,_~':;1 .& АВТ f-~ - КОНТРОЛЬ ED 5 Рис. 2.20. Внешний вид устройства зарядного "Электроника" (масштаб 1: 1,5). 6 о ЗАРЯД
XPI 11 ~:: ~:: N11 г 111111 :а. :а. Х2 VD!б Д81бА k20 R23 lkO R24 !Ok VDl2 КД410А ~J~и cs+ 100μ0 xlбV 'RIЗ ЗkО ~1-- Сб+1 + 220μ0 x25V VDIЗ КД410А С7 220μ0 x25V Рис. 2.21 . Принципиальная схема устройства зарядного "Электроника" VD14 КД410А VDIS КД410А .-1~~ (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской плате, конденсаторы CI и С2 могут не устанавливаться). ~~1--
ti 1~11 XPI 11 11 11 11 ...., 2 20В :: 11 11 Rш 11 ь ь +Unит - Unит F2 6,ЗА F3 Е3 6,3А SBl (кнопка нефиксируемая) SAl (кнопка с фиксацией) VSI КУ202Г VS2 КУ202 Рис. 2.22. Монтажная плата устройства зарядного "Электроника" (масштаб 1: 1).
:а. cn Рис. 2.23. Монтажная плата устройства зарядного автоматического "Электроника" (масштаб 1: 1).
Табл. 2.7 . Перечень элементов к принципиальной схеме прибора "УЗС-П-12-6,3". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение ИТИП Резисторы Rl,R2, R7, R8, R12, R23 МЛТ-0,25 - 1,0 кОм± 10 % 6 R3 МЛТ-0,25 - 500 Ом± 10 % 1 R4 МЛТ-1-160Ом±10% 1 R5 МЛТ-0,25 - 200 Ом± 10 % 1 R6 МЛТ-1- 300 Ом± 10 % 1 R9 МЛТ-0,25 - 20 кОм± 10 % 1 RIO МЛТ-0,25 - 75 кОм± 10 % 1 Rll МЛТ-1 - 1,0 кОм± 10 % 1 Rl3 МЛТ-0,25 - 3,0 кОм± 10 % 1 Rl4 МЛТ-0,25 - 1,2кОм±10 % 1 Rl5, RI9 СП3-38 - 3,3 кОм 2 Rl6 ПП3-40 - 4,7 кОм 1 Rl7, R24 МЛТ-0,25 - 10 кОм± 10 % 2 R18 МЛТ-0,25 - 18 кОм± 10 % l R20,R22 МЛТ-0,25 - 3,6 кОм ± 1О % 2 R21 МЛТ-0,25 - 9,1кОм±10 % 1 R25 МЛТ-0,25 - 300 Ом± 10 % 1 R26 МЛТ-0,25 - 51кОм±10 % 1 Rш шупr-75 mV 1 Диоды С3, ClO, Cll К73-17-63В - 0,1 мкФ 3 С4 К50-35-16В - 220 мкФ 1 С5 К50-35-16В - 100 мкФ 1 С6,С7 К50-35-25В - 220 мкФ 2 С8,С9 МБМ-160В -0, 1 мкФ 2 Диоды VDl + VD4, VD7+VD9, VDll + VDI5 КД410А 12 VDlO КС147А 1 VD16 Д816А 1 VSl, VS2 КУ202Г 2 Индикаторы VD5 АЛ307БМ 2 VD6 АЛ307ГМ 1 Кнопки SAl П2К (с фиксацией) 1 SB2 П2К (без фиксации) 1 47
2.9. УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ "ЭЛЕКТРОНИКА" УЗ-А-6/12-6,3-УХЛ 3.1 (г. Выборг О> Общие сведения Устройство зарядное автоматическое УЗ-А-6/12-6,3-УХЛ 3.1 (в дальнейшем - устройство УЗ-А) предназначено для заряда 6-. .. и 12-TM-вольтовых стартерных аккуму­ ляторных батарей, установленных на мотоциклах и автомобШIЯх личного пользо­ вания. Перед началом эксплуатации устройства УЗ-А необходимо изучить настоящее руководство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи. Устройство УЗ-А имеет плавную установку зарядного тока, электронную схему защиты, обеспечивающую сохранность аккумуляторной батареи при перегрузках, коротких замыканиях и неправильной полярности подключения выходных зажимов. При этом защита выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в случае, если к выходным зажимам подключен источник напряжения (акку­ муляторная батарея). Устройство УЗ-А рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 1О 0С до плюс 40 °С и аrносительной влажности до 98 % при 25 °С. Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумулятор­ ной батарее не менее 4-х вольт. Технические данные Напряжение питающей сети ···- -· ··· ·· . ... .... ... .... .... ... .... ... .... .... ... .... ... .. - 220±22В; Частота сети ....................................................................................... - 50 ± 05 Гц; Диапазон установки тока заряда ...................................................... - 0,5 + 6,3 А; Автоматическое отключение ar аккумуляторной батареи через ..... - 10,5 ± 1 ч; Потребляемая мощность, не более .................................................... - 1 45 Вт; Переменное напряжение для питания переносной автомобильной лампы ( 12 или 36±2В). На лицевой панели расположены (см. рис. 2.24): 1 - светодиод "СЕТЬ", сигнализирующий о включении устройства в сеть; 2 - индикатор тока для контроля тока заряда; 3 - кнопка (О) включения устройства зарядного в режим заряда; 4 - ручка~ для установки тока заряда; 5 - светодиод (00), сигнализирующий об окончании цикла заряда. На заднюю стенку устройства зарядного вынесен радиатор для охлаждения выпрямителя. На радиаторе установлены розетка для питания переносной лампы ( 12 или 36 В), электропаяльника и др., и предохранитель. В нижней части корпуса, устройства имеется ниша, в которую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами «+» и «-» для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора. 48
1 5 2 3 4 Рис. 2.24 . Внешний вид устройства зарядного автоматического "Электроника" (масштаб 1:2). Проверка работоспособности зарядного устройства В условиях продажи зарядного устройства в магазине при отсутствии аккуму­ лятора, а также у потребителя для проверки работоспособности зарядного устройства, допускается кратковременно использовать вместо аккумулятора батарейки из сухих элементов общим напряжением не менее 4 В (удобнее всего использовать батарейку на напряжение 4,5 В, допускается использование последовательно включенных элемен­ тов по 1,5В1\аждый - не менее з·• элементов). Проверку производить следующим образом: 1. Установить ручку~ в крайнее левое положение. 2. Подключить контактные зажимы зарядного устройства к выводам батареи, соблюдая полярность: зажим «+» устройства к «+» батарейки, а зажим «-» устройства к «-»батарейки. 3. Включить зарядное устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом па лицевой панели устройства загорится светодиод "СЕТЬ" и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод f!J. Нажать кнопку О. При этом, если горел светодиод Щ то он погаснет. 4. Поворотом ручки ~ по часовой стрелке убедиться в изменении тока (ток будет плавно увеличиваться). Это является критерием работоспособности устройства. Примечание. Во избежание преждевременного выхода проверочной батареи из строя рекомендуется проверку тока проводить не более 5 + 10 секунд и величину тока устанавливать не более 3 + 5 А. 5. После проверки выведите ручку~ (против часовой стрелки до отсутствия показаний зарядного тока. Отключите зарядное устройство от сети и от батарейки. Требования по технике безопасности При эксплуатации устройства УЗ-А не допускается: - замена предохранителя, а также ремонт устройства во включенном состоянии; - механическое повреЖденJfе изоляции сетевого шнура, проводов выходных за- жимов, а также попадание на него химически активной среды (кислот, масел, бензина и т.д.). В процесс е заряда допускается превышение температуры корпуса устройства над температурой окружающей среды не более 60 °С. 49
Устройство изделия Устройство УЗ-А представляет собой выпрямитель с плавной установкой тока. Электрическая схема представлена на рис. 2.25. С выводов 3, 6 сетевого трансформатора Tl напряжение поступает на 2··-полу­ периодный управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах VS 1 и VS2. Выпрямленное напряжение подается на аккумуляторную батарею через контакты Xl («плюс») и Х2 («минус») . Для контроля величины тока заряда служит индикатор тока РА 1. Для отключения цепи заряда от аккумулятора через 10,5 ± 1 час, управления работой тиристоров и установки необходимого тока заряда служит схема, собранная на транзисторах VТ 1+ VТl 1 и микросхеме DD1. На транзисторе VТl выполнен формирователь импульсов с частотой 50 Гц, на интегральной схеме DD 1 - счетчик импульсов, на транзисторах VT8 и VTl О - делитель частоты на 2, на транзисторе VT6 - управляемый генератор (стабилизатор) тока. При этом необходимый ток заряда устанавливается потенциометром RP 1. Генератор управляющих импульсов выполнен на транзисторах VT3 и VT7. Транзистор VТ2 является усилителем этих импульсов по мощности. На транзисторе VT11 выполнена схема защиты от короткого замыкания и пе­ реполюсовки выводов. Схема на транзисторах VT4 и VT5 служит для переключения устройства в режим уменьшенного тока (через 6 + 8 часов ток уменьшится в 1,3 + 2,5 раза). На диодах VD7 и VD8 собран выпрямитель питания схемы формирователя импульсов и счетчика. Диоды VD5 и VDб запрещают подачу импульсов на управ­ ляющий электрод тиристора в момент, когда к тиристору приложено обратное напря­ жение. Для индикации включения сети и конца заряда служат светодиоды VD2 и VDlЗ. Предприятие - изготовитель оставляет за собой право замены отдельных элемен­ тов схемы, не влияющих на технические характеристики изделия. Подготовка и порядок работы Вынуть из ниши сетевой шнур и контактные зажимы. Установить устройство устойчиво на ручку - подставку. Установить ручку~ в крайнее левое положение. Подключить контактные зажимы устройства к выводам аккумуляторной батареи, соблюдая полярность: «+» зажима устройства к «+» аккумуляторной батареи; «-» зажима устройства к «-» аккумуляторной батареи. Включить устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом на лицевой панели загорится светодиод "СЕТЬ" и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод 00. Нажать кнопку О. При этом, если после включения горел светодиод f!I, то он погаснет. Поворотом ручки~ установить по индикатору тока необходимый ток заряда. При заряде аккумуляторной батареи ток заряда в первый момент может воз­ растать, а затем по мере заряда постепенно уменьшается, что является признаком увеличения ЭДС аккумуляторной батареи. Для улучшения режима заряда аккумуля­ тора через 6 + 8 часов ток заряда автоматически уменьшится в 1,3 + 2,5 раза. Через 10,5 часов (± l час) устройство автоматически отключается от аккуму­ ляторной батареи, при этом на лицевой панели загорится светодиод f!J. 50
UI_., Рис. 2.25. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического "Электроника" - вариант 1 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской схеме).
CJ1 N XPI ~: С! -22ов: μ68 XSI >- -12в >- XS2 : (μ33) 1 хбЗОV VD4 КД522Б 1,1At сз 1onl к выводу 8 DDI 1 Рис. 2.26 . Принципиальная схема устройства зарядного автоматического "Электроника" - вариант 2 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской плате). VD12 КД522Б 2 С4 б8n • SBI 3
U1 w PAI (М42180) 6А )\1.~.11 lt +(Д) о 6 "-lбВ +-.....__ _......_ _ _._-'.!'-11 ~ "'12 в Рис. 2.27. Монтажная плата устройства зарядного автоматического "Электроника" (масштаб 1:1).
U1 ~ Рис. 2.28. Монтажная плата устройства зарядного автоматического "Электроника" (масштаб 1: 1).
CJ1 CJ1 Возможные неисправности и методы их устранения Не смотря на то, что зарядное устройство просто и надежно в эксплуатации, в практике имеются случаи, когда потребители из-за неправильного использования не могут получить необходимый зарядный ток и ошибочно считают это неисправностью зарядного устройства. Эти ошибки сведены вт аблице 2. 8. Табл. 2.8 . Возможные неисправности и методы их устранения. Наименование Вероятная Метод Примечание неисправностей, причина устранения внешнее проявление и дополнительные признаки 1. При подключении 1. Ручка r:i:1 недостаточно повёрнута 1. Вращением ручки r:i:I * Проверку устройства зарядного устройства к по часовой стрелке. установить необходимый ток. осуществить как описа- аккумуляторной батарее 2. Плохой контакт между выход- 2. Проверить состояние выводов. но в разделе 11 Проверка отсутствует показание ными зажимами «+» и «-» и При необходимости зачистить их. работоспособности зарядного тока выводами АБ. зарядного устройства". 3. Перепутана полярность при 3. Проверить правильность При исправном ЗУ-А, подключении ЗУ-А к выводам АБ. подключения устройства а АБ. неисправность надо 4. Выходные зажимы « + » и «-» 4. Разомкнуть зажимы. искать в заряжаемой АБ замыкаются между собой. 5. Короткое замыкание в АБ или 5*. Проверить устройство и она чрезмерно разряжена аккумуляторную батарею. (напряжение на ней менее 4 В). 2. При подключении ЗУ 1. Ручка r:i:I выведена вправо до 1. Установить ток вращением к АБ стрелка амперметра конца. ручки r:i:I против часовой стрелки. зашкаливает. 3. При включении ЗУ в 1. Сгорел предохранитель. 1. Заменить предохранитель. сеть не горит светодиод "СЕТЬ". 4. ЗУ отключилось ранее 1. Не была нажата кнопка О. 1. После включения устройства 9,5 часов. в сеть нажать кнопку О.
2.10. УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНОЕ С АВТОl.\IАТИЧЕСКИМ ОТКЛЮЧЕНИЕМ "ЭЛЕКТРОНИКА" УЗ-А-6/12-7,5-УХЛ 3.1 (г. Выборг0) Общие сведения Устройство зарядное с автоматическим аrключением (в дальнейшем -устройство УЗ-А) предназначено для заряда 6"" и 12·тм-вольтовых стартерных аккумуляторных бат.арей, установленных на мотоциклах и автомобилях личного пользования. Перед началом эксплуатации устройства УЗ-А необходимо изучить настоящее руководство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи. Устройство УЗ-А рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 1О 0С до плюс 40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С. Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумулятор­ ной батарее не менее 4-х вольт. Технические данные Напряжение питаюiцей сети ............................................................ - 220±22В; Частота сети ....................................................................................... - 50 ± 05 Гц; диапазон установки тока заряда ...................................................... - 0,5 + 7,5 А; Автоматическое отключение от аккумуляторной батареи через ..... - l 0,5 ± 1ч; Паrребляемаямощность,неболее .................................................... -1 45 Вт; Переменное напряжение для питания переносной автомобильной лампы 36 ± 2 В. На лицевой панели расположены (см. рис. 2.29): 1 - светодиод "СЕТЬ", сигнализирующий о включении устройства в сеть; 2 - индикатор тока для контроля тока заряда; 3 - ручка ~для установки тока заряда; 4 - светодиод (!!!), сигнализирующий об окончании цикла заряда. На заднюю стенку устройства зарядного вынесен радиатор для охлаждения выпрямителя. На радиаторе установлены розетка для питания переносной лампы 36 В (электро­ паяльника и др.) и предохранитель. В нижней части корпуса, устройства имеется ниша, в каrорую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами «+» и «-» для подключения за­ рядного устройства к со~тветствующим клеммам аккумулятора. Примечание. Принцип работы схемы устройства зарядного с автоматическим отключением, практически аналогичен работе схемы зарядного устройства автоматического "Электроника" описанного выше. 56
~11~1[~~· ~~~.lllllllllllllllllllR 7, 'т,s lllQ180 СЕТЬ 1--0 6-.. .' 5-- 4- з- 2 [g ! 1 i:1 о 3 4 Рис. 2.29. Внешний вид устройства зарядного с автоматическим отключением "Электроника" (масштаб 1:2). Проверка работоспособности зарядного ус~ройства В условиях продажи зарядного устройства в магазине при отсутствии аккуму­ лятора, а также у потребителя для проверки работоспособности зарядного устройства, допускается кратковременно использовать вместо аккумулятора батарейки из сухих элементов общим напряжением не менее 4 В (удобнее всего использовать батарейку на напряжение 4,5 В, допускается использование последовательно включенных элемен­ тов по 1,5 В каждый - не менее з ·х элементов). Проверку производить следующим образом: 1. Установить ручку ~ в крайнее левое положение. 2. Подключить контактные зажимы зарядного устройства к выводам батареи, соблюдая полярность: зажим «+» устройства к «+» батарейки, а зажим «-»устройства к «-»батарейки. 3. Включить зарядное устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом па лицевой панели устройства загорится светодиод "СЕТЬ" и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод ~- 4. Поворотом ручки~ по часовой стрелке убедиться в изменении тока (ток будет плавно увеличиваться). Это является критерием работоспособности устройства. Примечание. Во избежание преждевременного выхода проверочной батареи из строя рекомендуется проверку тока проводить не более 5 + 1О секунд и величину тока устанавливать не более 3 + 5 А. 5. После проверки выведите ручку~ (против часовой стрелки до отсутствия показаний зарядного тока. Отключите зарядное устройство от сети и от батарейки. Требования по технике безопасности При эксплуатации устройства УЗ-А не допускается: - замена предохранителя, а также ремонт устройства во включенном состоянии; - механическое повреждение изоляции сетевого шнура, проводов выходных за- жимов, а также попадание на него химически активной среды (кислот, масел, бензина и т.д.). В процессе заряда допускается превышение температуры корпуса устройства над температурой окружающей среды не более 60 °С. 57
CJ1 О) XPI FI 4А CI -22ов; μбs (μ33) хбЗОV XSI -зб в XS2 Tt С8 б8n PAI 7,SA VDJ КД522Б сз кХЕМ· JOnT х выводу 8 DDI 1 Рис. 2.30. Принципиальная схема устройства зарядного с автоматическим отключением "Электроника" (нумерация деталей согласована со схемой представленной на рис. 2.25). С4 бsii R23 JM2 С9 lμS
VT9 КТ315Д PAI (M421SO) 7,SA L=-8 :zml 1 1 +(Д) оXI ( Е3I • : , !, .. ·,. .-- ---J--f.---- ---------- ----,-g XSI 4А С! ""'220В μ33 хбЗОV ""'36 в (11 1 "'1 " XS2 ~ Рис. 2.31. Монтажная плата устройства зарядного с автоматическим отключением "Электроника" (масштаб 1:1).
cn о Рис. 2.32. Монтажная плата устройства зарядного с автоматическим отключением "Электроника 1 ' (масштаб 1:1).
2.11. ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Схема зарядно-разрядного устройства представлена на рис. 2.33. При данных элементах средний ток заряда ограничен 5 А, ток разряда 1 А. Это, безусловно, не предел и при необходимости ток заряда можно легко увеличить заменой типа симистора и диода VD9, а ток разряда -уменьшением R7, R8. Независимость регулировки зарядного и разрядного токов обеспечивается тран­ зисторным блоком управления, имеющим диодный коммутатор времязадающих цепо­ чек. В зависимости от полярности полуволн сетевого напряжения будет открыт один из диодов VD1 или VD4 (другой диод открывается в следующую полуволну). Через открытый диод и резисторы RlO, Rll (или Rl2, Rll) к выходу параметрического ста­ билизатора VD5 будет подключен времязадающий конденсатор С2. За счет пооче­ рёдного открывания диодов VD1 и VD4 переключаются скорости заряда конденсатора С l - коммутируют время заряда/разряда аккумулятора. Транзистор VT 1 принудительно разряжает конденсатор С2 в моменты перехода сетевого напряжения через нуль. Ток заряда определяется в основном типом симистора VSI. Максимальный ток разряда аккумулятора ограничивается резисторами R7, R8. Резисторы R5 и Rб - шунты к ~:оловке РА 1 на 1 и 5 А соответственно. SAI.1 ·вкл· VDI КД105А ~ ----.........--~,___..... 11 i:c :: с11 N11 <'!" l11 11 11 RII + XI Х2 Рис. 2.33 . Принципиальная схема зарядно-разрядного устройства. Трансформатор Tl (телевизионный с перемотанными обмотками, кроме первич­ ной) ТС-200: П + II' -150 + 150 витков, ПЭВ-2 0,31; 1П + ПГ - 44 + 44 витка ПЭВ-2 2,0. Трансформатор Т2 типа М2000 К20х12х6: I - 80 ПЭВ 0,31; П - 65 витков ПЭВ-2 диаметром 0,31" мм. 61
2.12. ЗАРЯДНО-ДЕСУЛЬФАТИРУЮЩИЙ АВТОМАТ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении lзар : !разр = 1О:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в бац1рее, т. е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи. Но не всегда есть возможность находиться возле зарядного устройства и все время контролировать процесс зарядки, поэтому зачастую либо систематически недозаряжают батареи, либо перезаряжают их, что, конечно же, не продлевает срок их службы. Из химии известно, что разность потенциалов между отрицательной и поло­ жительной пластинами в аккумуляторной батарее составляет 2, 1 В, что при 6 банках дает2,1х6=12,6В. При зарядном токе, равном О, 1 от ёмкости батареи, в конце заряда напряжение повышается до 2,4 В на одну банку или 2,4 х 6 = 14,4 В. Повышение зарядного тока ведет к повышению напряжения на аккумуляторе и повышенному разогреву и кипению электролита. Заряд же током ниже О, 1 от емкости не позволяет доводить напряжение до 14,4 В, однако длительный (до трех недель) заряд малым током способствует растворению кристаллов сульфата свинца. Особенно опасны дендриты сульфата свинца, "проросшие" в сепараторах. Они и вызывают быстрый саморазряд батареи. Вымьrrь же дендриты из сепараторов можно только растворением их в азотной кислоте, что практически нереально. Путем длительных наблюдений и экспериментов была создана электрическая схема (рис. 2.34), которая, по мнению автора, позволяет довериться автоматике. Опытная эксплуатация в течение 1О лет показала эффективную рабmу устройства. Принцип работы устройства заключается в следующем: 1. Заряд производится на положительной полуволне вторичного напряжения. 2: На отрицательной полуволне происходит частичный разряд батареи за счет протекания тока через нагрузочный резистор. 3. Автоматическое включение при падении напряжения за счет саморазряда до 12,5 В и автоматическое отключение от сети 220 В при достижении напряжения на батарее 14.4 В. Отключение - бесконтактное, посредством симистора и схемы контроля напря­ жения на батарее. Важное достоинство метода заключается в том, что пока не подключена батарея (автоматический режим), блок не может включиться, что исключает короткое замыкание при замыкании проводов, подводящих зарядный ток к аккумуляторной батарее. При сильно разряженной батарее включение блока возможно посредством пере­ ключателя "АВТ-РУЧН", переключив его в режим "РУЧН". Еще одно очень важное достоинство - отсутствие сильного "кипения", что в совокупности с автоматическими отключением и включением позволяет оставлять включенное устройство без присмотра на длительное время. В целях пожарной безопасности необходимо, чтобы зарядное устройство было в металлическом корпусе, сечение подводящих проводников к батарее не менее 2,5 мм2 • Обязателен также надежный контакт на клеммах батареи. Напряжение сети 220 В подается через предохранитель Fl и симистор VSl на первичную обмотку силового трансформатора. Со вторичной обмотки переменное напряжение (U2 = 21 В) выпрямляется диодом VDЗ и через балластный резистор R2 62
сопротивлением 1,5 Ом поступает на клемму "+" батареи, к которой подключены вольтметр Р 1 на 15 В, тумблер SA2 "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ" и схема контроля и управления, представляющая собой триггер Шмитта с гистерезистором около 1,8 В, определяемым падением напряжения на диодах VD4, VD5 и переходе база-эмиттер транзистора VТ2. Транзистор VТl при напряжении на аккумуляторе 12,6 В включается, и через оптрон VD2 включает симистор VS 1, что приводит к включению трансформатора Tl и подаче напряжения на заряжаемый аккумулятор. Подключение тумблером .SA2 резистора R5 обеспечивает асимметричность формы зарядного тока. Светодиоды HLl и HL2 индицируют включение блока в режимы "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ" и "ЗАРЯД" соответственно. Резистором R8 устанавливается момент отключения блока при напряжении на вольтметре 15 В (0,5 В падает на подводящих проводах). Диодный мост VD1 обеспечивает включение симистора на обеих полуволнах сетевого напряжения и нормальную работу трансформатора. XPI Fl 2А VD3 Д243 -Uпнт '--~+-~~--~~--~~-ОХ2 R8 IOk Рис. 2.34. Принципиальная схема зарядно-десульфатирующего автомата для автомобильных аккумуляторов. · Детали. Силовой трансформатор - Р = 160 Вт, U2 = 21 В, провод - ПЭВ-2-2,0. Резистор R2 - проволочный (нихром) диаметром 0,6 мм. R5 - ПЭВР на 1О+ 15 Вт. Остальные резисторы типа - МЛТ. Диод VDЗ - любой из серии Д242 + Д248 с любым буквенным индексом, устанавливается на радиаторе площадью S =200 см1 • Симистор - КУ208Н, без радиатора. Тумблер SA1 - любой, например МТl, SA2 - ТВl-1. HLl -любая лампа на 24 В. Pl - измерительная головка на 15 + 20 В. 63
2.13 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА И ФОРМИРОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРОВ На рисунке 2.35 изображена схема устройства, которое предназначенного для заряда и формирования аккумуляторных батарей напряжением 6 или 12 В, ёмкостью до 85 Ач.· Ток заряда (разряда) мало зависит от напряжения в сети-переменного тока (падения напряжения на нагрузке). КПД устройства, в зависимости от нагрузки, изменяется от 16 до 42 %. При заряде шестивольтовых батарей устройство может отдать в нагрузку ток от 2,5 до 14 А при коэффициенте стабилизации тока по изменению сопротивления нагрузки от 600 (при 2.5 А) до 10 (при 14 А), а по изменению напряжения питания - соответственно от 35 до 1,5. Выходное сопротивление устройсrва- не менее 260 Ом. В режиме заряда двенадцативольтовых батарей пределы изменения тока составляют 2 + 10 А, коэффициенты стабилизации тока- соответственно 400 + 80 и 30 + 10, выходное сопротивление - более 600 Ом. Мощность, потребляемая устройством от сети, в первом случае составляет примерно 440 Вт. во втором - 235 Вт. Амплитуда пульсаций тока не превышает 16 мА при токе до 4,5 А. Устройство состоит из цепочки эмиттерных повторителей, охваченных усилен­ ной отрицательной обратной связью (ООС) по току нагрузки. Первый каскад цепочки собран на составном транзисторе VT2 + VT4, а оконечные каскады - на мощных транзисторах VТ5, VT6 и VТ7, VT8. Напряжение отрицательной обратной связи снимается с эмиттера транзистора VТ7 и подается в цепь базы транзистора VТ2 через усилитель, собранный на тран­ зисторе VТl. Переменный резистор R4 в цепи ООС служит для установки необхо­ димого зарядного тока. Диоды VD6 и VD7 обеспечивают температурную стабили­ зацию тока нагрузки. Каскад усиления напряжения ООС питается от стабилизатора напряжения на стабилитроне VD5 с балластными резисторами R2 и RЗ. Реле Kl и К2, включаемые выключателем SA2, служат для выбора выходного напряжения (6112 В). При заряде аккумуляторную батарею подключают к зажимам Xl и Х2, а при разряде (с целью формирования) - к зажимам Х3 и Х2. Неиспользуемые зажимы в обоих случаях соединяют перемычкой. В режиме разряда устройство отключают от сети. Ток контролируют по амперметру PAl, а напряжение - по вольтметру PVl. Правильно смонтированный стабилизатор требует люnь нахождения оптималь­ ного положения диодов VD6 и VD7 относительно радиатора. Иногда необходимо уточнить сопротивление резистора R5. Диоды VD6 и VD7 крепят непосредственно на радиаторе, одного из транзисторов VT5 + VT8, на изоляционных стойках. Регулируя расстояние между диодами и радиатором (изгибом выводов диодов), добиваются возможно меньшей зависимости нагрузочного тока от изменения теплового режима устройства при длительной работе. Трансформатор питания Tl наматывают на магнитопроводе УШ40х66. Первичная обмотка должна содержать 417 витков провода ПЭВ-2 1,2. Для вторичной обмотки (36 витков) используют изолированную медную шину прямоугольного сече­ ния(1,8х5мм). Резисторы R6 + Rl3 наматывают на корпусах резисторов ВС-2 манганиновым или константановым проводом диаметром О,75 + 1,0 мм. Транзисторы МП25Б можно заменить любыми маломощными транзисторами структуры р-п-р, П201 - транзисторами П213, П214 или (что лучше) ГТ403 с любым буквенным индексом, а П210А - ГТ701А. Транзисторы VT5 + VТ8 закрепляют на ребристых радиаторах с площадью рассеяния 600 см1 • Конструкция должна обеспечивать свободное обтекание радиаторов конвекционными потоками воздуха. Транзистор VT4 устанавливают на пластинчатом радиаторе площадью 25 см1• Реле К 1 и КР2 - МР-1 и РЭС-9 соответственно, с напряжением срабатывания 15 В. Их можно заменить одним реле с пятью группами нормально разомкнутьтх контактов. 64
С) ел SAI ·вкл· ~· 11 са 11 о11 N11 N11 J11 ( "11 XPI Fl IA Тt CI+ 1000μ0 xSOV С2 :i~t К2.1 VТ2 МП25Б vтз МП25Б VT4 П201 VTS П210А "РАЗРЯД" -,-- -- -·---- -·--- - хз VТ6 П210А VТ7 П210А + "ЗАРЯД" 11 1 ОХ\ + '--~~~-+~~--....-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~+-~~-ах2 Рис. 2.35. Принципиальная схема устройства для заряда и формирования аккумуляторов.
2.14. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Описываемое зарядное устройство (рис. 2.36) позволяет восстановить сульфа­ тированные батареи в автоматическом режиме, или проводить формирование и про­ филактическую обработку исправных. Зарядный ток отключается автоматически по достижении напряжения на зажи­ мах аккумуляторной батареи 14,1 + 14,2 В. Сравнение напряжения аккумуляторной батареи с опорным напряжением происходит при отсутствии зарядного тока, что поз­ воляет заряжать батарею до полной ёмкости. Сила зарядного тока плавно регулируется от О до 10 А. Устройство имеет защиту от случайных коротких замыканий выходных гнёзд Xl иХ2. Устройство состоит из следующих основных узлов: - сетевого трансформатора Т 1 с двухполупериодным выпрямителем на диодах VD1+VD4; - фазоимпульсного генератора, собранного на транзисторах VT1, VT2; - узла защиты от короткого замыкания на тиристоре VS 1, стабилитроне VD7 и резисторе R 15; - источника опорного напряжения, образуемого стабилитроном VD8 и конден- сатором С2; - формирователя импульсов, собранного на транзисторах VТЗ, VТ4; -узла сравнения на стабилитроне VD12 и транзисторе VT5; - управляющего тиристора VS2. Работа устройства При включении сети тумблером SAl напряжение с выхода выпрямителя пос­ тупает на фазоимпульсный генератор (VTl, VT2), импульсы которого подаются в формирователь импульсов (VТЗ, VT4). При этом на его выходе формируются импульсы со стабильной амплитудой, независимой от фазы импульса генератора. Амплитуду импульсов устанавливают при настройке переменным резистором Rl2. Узел сравнения (VT5, VD 12) предназначен для стабильной работы тиристора VS2 независимо от температуры окружающей среды, а также для сужения пределов напряжения срабатывания автоматического отключения. При достижении напряжения заряжаемой аккумуляторной батареи 14,1+14,2 В стабилитрон VD12 закрывается и тиристор VS2 перестает пропускать зарядный ток. В случае короткого замыкания выходных гнезд или неправильного подключения полюсов заряжаемой батареи увеличивается напряжение на резисторе Rl5, что вызывает открывание стабилитрона VD7 и тиристора VS 1. Тиристор, в свою очередь, шунтирует конденсатор С 1 фазо­ импульсного генератора. При этом подача управляющих импульсов на тиристор VS2 прекращается и зарядный ток падает до нуля. Для восстановления зарядного тока необходимо разомкнуть .и снова замкнуть контакты тумблера SA1. Диод VD1О защищает устройство от неправильного подключения полюсов акку­ муляторной батареи, а диод VD11 - от самопроизвольной её разрядки. При отключении электросети измерительный прибор Pl показывает значение напряжения подключенной аккумуляторной батареи. Зарядку шестивольтовых аккумуляторных батарей производят при установке переключателя SA2 в положение "6 В". 66
~ XPJ 11 11 11 11 -22ов :: 11 FI IA Т1 VS2 КУ202Е :: SAJ .1 ( 11 ,,,,,,,,--'•------1--J VDS Д814Г + J'1Е16. 1 оXl SAl .2 t ' 61' 6 6 111 1 1 1 c::Ji--+l---" OX2 R 10 lc20 R\5 0,08R Рис. 2.36 . Принципиальная схема автоматического устройства для зарядки и восстановления аккумуляторных батарей.
Режим десульфатации устанавливают следующим образом. К выходным гнёз­ дам-зажимам устройства поДI<Лючают аккумуляторную батарею с напряжением Ua не менее 12,2 В и соответствующим удельным весом электролита. Устанавливают зарядный ток 1з при положении указателя ручки переменного резистора R4 на первой трети шкалы. Зарядные импульсы длительностью 113 полупериода сетевого напряже­ ния лучше установить с помощью осциллографа. Далее опредедяют сопротивление разрядного резистора Rp; который подклю­ чают к выходу устройства параллельно аккумуляторной батарее: Rp = 1OUa/lз, где Ua - напряжение аккумуляторной батареи (В), 1з - зарядный ток (А). Резистор Rp должен быть мощностью не менее 15 Вт. Аккумуляторную батарею заряжают до автоматического отключения зарядного тока. Делают это, после устранения причины сульфатации пластин. Настройка устройства Налаживание узла защиты от тока короткого замыкания сводится к установке на катоде стабилитрона VD7 напряжения 2,5 В подбором резистора Rl О. Зарядный ток при этом устанавливается около 3 А. Установку значения напряжения, при котором происходит автоматическое отключение зарядного тока, осуществляют следующим образом. От управляющего тиристора VS2 оп~аивают провод, идущий к нему от точки соединения транзистора VТ5 и резистора Rlб. Затем к выходным гнездам-зажимам устройства подключают источник стабилизированного напряжения 14,2 В и переменным резистором Rl2 добиваются резкого снижения напряжения на коллекторе транзистора VT5, после чего восстанавливают соединение с управляющим электродом тиристора VS2. Резисторы Rl7, Rl8 подбирают в зависимости от используемоrо микроампер­ метра и выбранной шкалы измерения напряжения и тока. Приступая к испытанию устройства, к выходным гнездам-зажимам подключают нагрузочный резистор сопротивленцем 25 + 50 Ом мощностью 10 + 20 Вт. Включают питание тумблером SAl и измеряют напряжение на нагрузке при разных положениях движка переменного резистора R4. Плавное изменение напряжения свидетельствует о нормальной работе устройства. Детали Резистор R 15 изготовлен из четырех скрученных вместе манганиновых проводов диаметром 0,8 мм, длина которых при сопротивлении 0,08 Ом составляет около 200 мм. Скрученный провод намотан на фарфоровую гильзу диаметром 20 мм от негодного проволочного резистора, с небольшим зазором между витками. 68 Магнитопровод сетевого трансформатора Т1 - типа ПЛ 27х40х58. Обмотки трансформатора содержат: - I - 674 витка провода ПЭВ-2 0,7; - 11 -48 витков провода ПЭВ-2 1,8; - III - 20 витков ПЭВ-2 1,8. Резисторы R4 и Rl2 типа СП2-1, Rl -МЛТ-1 , остальные - MJTT-0,25. Конденсаторы: Cl - К73П-З; С2 - К50-29. Измерительный прибор Pl - микроамперметр типа М-592 на ток 50 мкА. Сигнальная лампа HL1 - КМ24-105.
2.15. ПРИБОР ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРЕНИРОВКИ АККУМУЛЯТОРОВ Описываемый прибор (рис . 2.3 7) предназначен для обслуживания кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и ёмкостью от 40 до 100 Ач. Прибор питается от сети переменного тока напряжением 220 В и потребляет не более 25 Вт при отсутствии зарядки и не более 180 Вт при максимальном зарядном токе. В предлагаемом приборе использован псевдокомбинированный способ, при котором производиrся разрядка до напряжения на каждом аккумуляторе 1,7-;- 1,8 В, а затем последующая зарядка циклами. Критерием, используемым при управлении процессом зарядки, является напряжение на аккумуляторной батарее, функционально связанное со степенью её заряженности. Зарядка в каждом цикле заканчивается при достижении на клеммах батареи напряжения 14,8 + 15 В, а возобновляется при снижении его до 12,8 + 13 В. Для автоматической тренировки аккумулятора, прибор проводит разрядку бата­ реи до напряжения 10,5 + 10,8 В, автоматически переключается на режим зарядки и осуществляет ее циклами, как указано выше. Прибор·может работать в одном из трех режимов: - в первом режиме «lЦ» возможны два варианта: либо зарядка циклами, Либо разрядкадонапряжения 10,5-; -10,8 В,азатемзарядкациклами; - во втором режиме «NЦ» происходит многокршный переход от зарядки к раз­ рядке при достижении на клеммах аккумуляторной батареи напряжения 14,8-; - 15 В и от разрядки к зарядке при напряжении на клеммах 10,5-; - 10,8 В; - ручной режим «РЗ» соответствует работе обычного зарядного устройства без автоматики. · Разряжается батарея током 2-; - 1,7 А, а заряжается током 2 или 5 А (в первом случае он изменяется от 2 до 1,5 А, во втором - от 5,8 до 4,5 А). Работа узлов прибора Понижающий трансформатор Tl обеспечивает на вторичной обмотке перемен­ ное напряжение около 19 В. С помощью диодов VD 1 -;- VD4 получается пульсирующее напряжение амплитудой около 27 В, а после диода VD6 на конденсаторе Cl образуется постоянное напряжение около 26 В, необходимое для питания узла автоматики. Пульсирующее напряжение подается на анод тиристора VS 1. Если на управляющий электрод тиристора подать соответствующее напряжение, тиристор откроется и пропустит ток для зарядки аккумуляторной батареи через лампы HL2 -; - НLб и выключатель SАЗ. Ток зарядки ограничивается лампами накаливания HL2 (в режиме «2А)>) или HL2 + HL4 (в режиме «5А»). Разряжается батарея через транзистор VТ13 и резисторы R.25, R26. Управляются тиристор и транзистор VTIЗ узлом автоматики. Он содержит источник образцового напряжения (резистор Rl 7, стабилитроны VD1О, VD 11 ), поро­ говый выключатель разрядки (транзисторы VТб, VТ7, резисторы Rl9-; - R21), усили­ тель сигнала разрядного тока (транзисторы VТ9, VТ11, VТ12), пороговый переклю­ чатель зарядки (транзисторы VT2 + VT5 с соответствующими резисторами, включая Rl2, Rlб), усилитель сиrnала зарядного тока (транзисторы VТl, VT8) и элементы запрета сиrnала зарядки (диод VD12, транзистор VТ 1О). Пороговый переключатель разрядки подключен к выходным зажимам прибора Xl и Х2, предназначенным для подключения аккумуляторной батареи. Имеющееся на них напряжение является одновременно и питающим и контролируемым напряжением выключателя. 69
Радиолюбителям известен аналог тиристора, состоящий из двух транзисторов разной структуры. Аналог способен по внешнему сигналу переходить в открытое состояние и сохранять его, пока хотя бы один из транзисторов находится в насыщении. Выключение наступает при снижений тока до порогового значения, когда оба тран­ зистора выходят из насыщения. Пороговый выключатель выполнен с аналогичными связями, но не непосредственными, а через резисторы, причем эмиттер одного из транзисторов подключен к образцовому напряжению, а база - к делителю напряжения. Благодаря этому пороговый выключатель обладает темпершурной стабильностью напряжения порога выключения. Настраивают выключатель на пороговое напряжение 10,5 + 10,8 В подстроечнымрезистором Rl9. Усилитель сигнала разрядного тока состоит из цепочки транзисторов с чере­ дующейс_я структурой . Транзисторы работают в ключевом режиме. Работа одного из них (VTl 1) поставлена в зависимость от наличия напряжения 26 В. Это сделано для прекращения разрядки, батареи в случае аварийного выключения сетевого напря­ жения. Пороговый переключатель зарядки состоит из транзисторного усилителя (VT5), триггера Шмитта (VT2, VТЗ) и ключевого транзистора (VT4). Последний пред­ назначен для устранения влияния нижнего порога переключения (резистор Rl2) на верхний (резистор R 16). Усилитель зарядного тока, как и разрядного, состоит из цепочки транзисторов разной структуры, рабсrrающих в ключевом режиме. При этом коллекторный ток транзистора VTl может протекать через базовую цепь транзистора VT8, когда закрыт транзистор VTlO (т. е. нет разрядки). Диод VD12 повышает надежность закрывания транзистора VT8 при открывании транзистора VT 1О (когда идет разрядка батареи и ток через управляющий электрод тиристора не должен протекать). Диод VD7 защищает управляющий электрод тиристора от обратного тока, который мог бы быть при выключении сети и подключенной аккумуляторной батарее. Цепочка С2, Rl5, VD9 нужна для случая зарядки rnубоко разряженной или сульфатированной батареи, когда на ее клеммах может возникнуть пульсирующее напряжение. Благодаря диоду VD9 на конденсаторе С2 оказывается сrnаженное нап­ ряжение, Без этой цепочки выбросы напряжения могли бы раньше времени вывести пороговый выключатель из режима зарядки. Конденсатор СЗ играет роль своеобразного аккумулятора и используется для контроля исправности прибора. В положении «КОНТРОЛЬ» выключателя SАЗ он мо­ жет заряжаться только через диод VD12 и резистор R34, а разряжаться через узел автоматики. Поскольку в режимах «lЦ» и «NЦ» процессы зарядки и разрядки происходят с периодом повторения около 1 секунды, то на вольтметре PV 1 будут наблюдаются колебания стрелки, отражающие напряжения порогов переключения и управляемость всех цепей зарядки и порогового выключателя. Клеммы ХЗ и Х4 с напряжением 12,6 В предназначены для подключения вулканизатора, лампы подсветки, малогабаритного паяльника и другой нагрузки мощностq,ю до 100 Вт. Рассмотрим более подробно работу прибора в различных режимах при установке выключателя SАЗ в положение «КОНТРОЛЬ» (аккумуляторная батарея не подключена). В режиме «lЦ» после подачи на блок сетевого напряжения на конденсаторе СЗ напряжение не повышается, потому что отсутствует ток базы транзистора VT 1. Чтобы обеспечить начальные условия работы, переключателем SA4 кратковременно устанавливают режим «РЗ» и возвращают в положение «lЦ». После этого пороговый переключатель начинает работать, запрещая зарядку при повышении напряжения на 70
....., ..1о Fl XPI !А 11 11 ~11 о11 ~:: 2 l'' 4 :: ш:~1 , ~.5 SAI С! 1000μ0 x50V + ·выБОР РЕЖИмд· ·щ· ..... ~ ·нц· Rl7Гil "РЗ" lkS R22 7k5 С3 _lj- 4000μ0 I x25V VТ9 П308 Рис. 2.37. Принципиальная схема прибора для автоматической тренировки аккумуляторов . HL7 28В + Xl "РАЗАРЯД" Х2
конденсаторе выше установленного максимума ( 14 ,8 + 15 В) и разрешая, если оно стало ниже установленного минимума ( 12,8 + 13 В). При переводе переключателя SA4 в режим «NЦ» на коллектор транзистора VТ7 подается через диод VD8 напряжение, и пороговый выключатель срабатывает, разре­ шая разрядку. При этом открытый транзистор VTlO запрещает зарядку, и конденсатор СЗ разряжается через узел автоматики до напряжения 10,5 + 10,8 В. После опрокидывания порогового выключателя транзистор VTlO закрывается, коллекторный ток транзистора VТ 1 протекает через диод VD12 и базовую цепь транзистора VТ8. Этот транзистор, а вслед за ним и тиристор открываются. Через конденсатор СЗ протекает зарядный ток, и напряжение на конденсаторе повышается до lii,8+ 15 в. Во время указанного контроля остаются непроверенными элементы разрядки, поскольку такие дефекты, как обрыв в цепях транзисторов VТll + VTIЗ, никак не отразятся на показаниях вольтметра PV1. Для контроля работы этих элементов выключатель SАЗ устанавливают в положение «ЗАРЯД» - тогда в режиме <<NЦ» конденсатор СЗ будет разряжаться в основном через транзистор VTlЗ. В результате начнет мигать лампа HL7 «РАЗРЯД», свидетельствуя об исправности цепей разрядки. Аналогично работает прибор с подключенной аккумуляторной батареей. В ре­ жиме «lЦ» сразу начинается зарядка циклами (имеется в виду, что напряжение бата­ реи не превышает порогового напряжения 12,8 + 13 В). Лампа HL6 горит при зарядном токе 2 А или HL5 при токе 5 А. Нажатием кно­ почного выключателя SB 1 <<РАЗРЯД» на запускающий вход порогового выключателя подается напряжение, в результате чего он срабатывает. Разрядка индицируется лампойНL7 . В режиме <<NЦ» при подключении аккумуляторной батареи работа может на­ чаться как с зарядки, так и с разрядки - в зависимости от того, в каком режиме в момент включения находился пороговый выключатель. При желании установить какой-то конкретный режим, переключатель SAl сначала устанавливают в положение «lЦ», а после этого- в положение «NЦ». В режиме ручной зарядки «РЗ» контакты переключателя блокируют пороговый выключатель, и тиристор управляется непосредственно от источника постоянного тока. Настройка устройства Для налаживания прибора понадобятся регулируемый источник постоянного тока с максимальным напряжением 15 В и током нагрузки не менее 0,2 А, контрольный вольтметр или сигнальная лампа на напряжение 27 В. Перед налаживанием движки подстроечных резисторов устанавливают в поло­ жение максимального сопротивления, контрольный вольтметр или сигнальную лампу подключают между коллектором VT8 и общим проводом (зажим Х2), а источник питания подключают (с соблюдением полярности) к выходным зажимам прибора . Переключатель SA4 устанавливают в положение «lЦ», выключатель SАЗ - в поло­ жение «КОНТРОЛЬ». Выходное напряжение источника постоянного тока должно быть 14,8+15В. После включения прибора в сеть на контрольном вольтметре должно быть напряжение около 26 В. Плавно перемещая движок подстроечного резистора Rl6, добиться, чтобы контрольное напряжение упало скачком до нуля. Устанавливают на источнике напряжение 12,8 + 13 В и плавно перемещают движок резистора Rl2 до появления на контрольном вольтметре скачком напряжения 26 В. Нажимают кнопку SB 1 - контролируемое напряжение вновь должно упасть до 72
нуля. Установив на источнике напряжение 10,5 + 10,8 В, перемещают движок резистора R2 l до появления на контрольном вольтметре напряжения 26 В. После этого следует проверить и при необходщwости подобрать точнее уровни срабатывания автомата при изменении напряжения источника питания. Установка верхнего порога 15 В не вызывает выкипания электролита после полной зарядки батареи, потому что батарея в этом случае включается автоматом на зарядку на 8 + 1О минут и отключается примерно на 2 часа. Наблюдения показали, что при работе в таком режиме даже в течение нескольких месяцев уровень электролита в банках аккумуляторов не понижается. Детали Постоянные резисторы: RЗЗ - остеклованное проволочное типа ПЭВ-20 или два резистора (включенных параллельно) по 15 Ом (типа ПЭВ-10), остальные - МЛТ указанной на схеме мощности, подстроечные резисторы Rl2, Rl 6, R2 l - типа ППЗ или другие. Кроме указанных на схеме, транзисторы VГI VT5 VГ6, VT9 могут быть П307, П307В, П309: VT8 - ГТ403А, ГТ403В + ГТ403Ю; VТ2, VТЗ, VT7, VТIO, VТI 1 - МП20, МП20А, МП20Б, МП21, МП21А + МП21Е; VГ4, VТ12 - КТ603А, КТ608А, КТ608Б; VГ 13 - любой из серий П214 + П217. Диоды VDI + VD4 могут быть, кроме указанных на схеме, Д242, Д243, Д243А, Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247; VD5, VD7, VD9 - Д226В + Д226Д, Д206 + Д211; VD6 - КД202Б + КД202С; VD8, VD12 -Д22ЗА, Д223Б, Д219А, Д220. Вместо стабилитронов Д808 подойдут Д809 + Д813, Д814А + Д814Д. Тиристор может быть КУ202А + КУ202Н. Конденсаторы Cl, СЗ -К50-6; С2 -К50-15. Лампы HLl + НLЗ, НL7 - СМ28, HL4 НL6 - автомобильные на напряжение 12 В и мощность 5о+40 Вт (используется нить на 50Вт). Выключатель SAl - тумблер ТВ (ТП), выключатели SA2, SАЗ - тумблеры ВБТ, кнопочный выключатель SB 1 - КМ-1, переключатель SА$-типа ПКГ (ЗПЗН). ТрансформаторТl-готовый, ТН-61-220/127-50 (номинальная мощность 190Вт). Вольтметр постоянного тока - типа М4200 со шкалой на 30 В. 2.16. ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСfВО-АВТОМАТ Описываемый ниже автомат (рис. 2.38) предназначен для обслуживания двенад­ цативолыовых кислотных аккумуляторных батарей. Он может быть использован и как мощный источник переменного напряжения 12 В для питания вулканизаторов, пере­ носных ламп и другого оборудования. Основные характеристики автомата Ток зарядки, А на пределе 5 А ........................................................................................... 5,8 -; - 4,5; на пределе 2 А ........................................................................................... 2-; - 1,5; Ток разрядки, А ......................................................................................... 2 + 1,5; Мощность, потребляемая от сети переменного тока в режиме зарядки, Вт, не более ....................................................... 150; Ток, потребляемый автоматом от заряжаемой батареи по окончании цикла зарядки, мА, не более .............................. 17; Мощность, потребляемая нагрузкой с гнезда «12 В». Вт, не более ..... 80 . 73
Автомат может работать в одном из трех режимов: двух автоматических - «АП», «КТЦ» или ручном «РУЧН». Режим автоматической подзарядки «АП» - предназначен для автоматической подзарядки батареи. В его основу положена функциональная зависимость напряжения на зажимах батареи от степени её заряженности. При достижении напряжения 14,6 + 14,8 В автомат отключится от сети. Цикл зарядки повторится, если напряжение батареи станет ниже 12,8 + 13 В. Режим «КТЦ» - контрольно-тренировочный цикл - предназначен для десульфа­ тации пластин батареи. Он представляет собой многократное чередование режимов зарядкидонапряжения 14,6+ 14,8Виразрядкидо 10,6+ 10,8В. В автоматических режимах устройство не боится замыкания выходной цепи при отключенной батарее. В ручном режиме «РУЧН» автомат используют в качестве обычного зарядного устройства. Принципиальная схема автомата показана на рис. 2.38 . Узел стабилизации и ограничения зарядного тока вьmолнен на нелинейных элементах - лампах накаливания HLl + НLЗ, включенных последовательно с заряжаемой батареей. При увеличении, например, тока зарядки сопротивление нитей ламп увеличивается, препятствуя изменению тока. Требуемое значение зарядного тока выбираюттумблером SАЗ. Напряжение на выводах батареи контролирует триггер Шмитта, выполненный на операционном усилителе DAl. С параметрического стабилизатора VD6, R5 на вход усилителя поступает образцовое напряжение, а с делителя R2, RЗ, R6 - напряжение, пропорциональное напряжению батареи. Если тумблеры SA2 и SA4 установлены в положения, показанные на схеме, что соответствует режиму «АП». То при подключении аккумуляторной батареи её напря­ жение поступает на делитель R2, RЗ, R6. Если оно меньше 14,6-; -14,8 В, то на выходе операционного усилителя DAI установится напряжение низкого уровня, которое откроет составной транзистор VТ2, VТЗ. Реле К 1 сработает и своими контактами Kl .1 и Kl.2 подключит трансформатор Tl к сети. Батарея начнет заряжаться, о чём будет сигнализировать свечение лампы НL5 «ЗАРЯД». При зарядке батареи до 14,6 + 14,8 В падение напряжения на делителе превысит порог срабатывания триггера, что приведет к его переключению и установлению на его выходе напряжения высокого уровня. Транзисторы VТ2, VТЗ закроются и обесточат реле Kl - автомат отключится от сети и лампа HLS погаснет. Когда напряжение на батарее уменьшится до 12,8 + 13 В, цикл подзарядки повторится. Для перехода в режим «КТЦ» переключают тумблер SA4. При этом цикл зарядки батареи происходит так же, как в режаме «АП». По окончании зарядки напряжение высокого уровня с выхода DAl закрывает транзисторы VТ2, VТЗ и открывает тран­ зистор VТl, который входит в насыщение и вместе с резистором R4 шунтирует резистор R6 делителя напряжения. В результате этого снижается порог переключения триггера Шмитта до 1О+ 10,8 В. До этого порога батарея разряжается через резисторы Rl4, RIS, замкнутые контакты SA4.2 и Kl.3 . Свечение лампы HL4 «РАЗРЯД» сигна­ лизирует о цикле разрядки. При уменьшении напряжения на выводах батареи до 10,6 + 10,8 В напряжение низкого уровня с выхода DAI закроет транзистор VТI и откроет транзисторы VТ2, VТЗ. Реле Kl сработает и цикл зарядки повторится. Конденсатор Cl устраняет преждевременное отключение автомата из-за пуль­ саций напряжения, которые могут возникнуть при зарядке сильно сульфагированной батареи. Конденсатор С2 предотвращает ложное срабатывание автомата от действия помех. Параметрический стабилизатор VDS, RlЗ служит для защиты DA 1 от пробоя напряжением самоиндукции вторичной обмоткитрансформагора Tl. 74
"""" CJ1 XPl ~ о ~ l SAI Тl SАЗ ...... J2B ХЗ Х4 "5A"l"2д• VDI + VD4 Д242А HLl HL2 128 128 508Т SOBT VDS Д816А НLЗ 128 508Т Рис. 2.38 . Принципиальная схема зарядного устройства. + Xl Х2 Kl.3
Используя прибор в качестве источника переменного напряжения 12 В, следует отдать предпочтение режиму «РУЧН», так как во всех остальных автомат подключается к сети только в том случае, когда его выход соединен с батареей. Свечение лампы HL5 в этом режиме сигнализирует о включении устройства а сеть. Настройка устройства При налаживании автомата тумблеры SA2, SA4 снача,,-.:rа устанавливают в положение, соответствующее режиму «АП», движок резистора R3 - в верхнее по схеме положение. К автомату вместо батареи подключают регулируемый источник пос­ тоянного тока и плавно от нуля увеличивают напряжение. При напряжении 8 + 9,5 В должно сработать реле Kl. Далее увеличивают напряжение до 14,6 + 14,8 В и подстроенным резистором R4 добиваются выключения реле. Плавно уменьшая напряжение, убеждаются в срабатывании реле при напряжении 12,8 + 13 В (если реле не срабатывает, то подби-· раютрезисторы R7, R9). После этого переводят устройство в режим «КТЦ» и оmаивают цепь Rl 4, R15, НL4. Плавно увеличивая напряжение источника от 5 + 7 В, убеждаются, что реле выключается при напряжении 14,6 + 14,8 В. Далее уменьшают напряжение до 10,6 + 10,8 В и подстроечным резистором R4 добиваются срабатывания реле. В заключение еще раз проверяют работу автомата в режимах «АП» и «КЩ» и вновь подключают цепь Rl4, Rl5, НL4. Следует отметить, что при эксплуатации автомата в режимах «АП» или «КГЦ» с батареями емкостью до 55 А ч предпочтительнее пользоваться пределом тока зарядки 2 А, что исключит чрезмерно частые переключения реле. В режиме «РУЧН» нельзя допускать замыкания выходной цепи. Детали Трансформатор Т1 - серийный, ТН-61-220/127-50 мощностью 190 Вт или любой другой, рассчитанный на мощность 190 + 250 Вт, с напряжением на вторичной обмотке 12+ 19В притоке7+8А. Вместо операционного усилителя К140УД6 в автомате применим К157УД1. Транзистор КТ315Г может быть заменен на КТ315Б, КТ315Е, а КТ361Д - на КТ361В, КТ361К. Вместо ГТ403В подойдут транзисторы ГТ403Г - ГТ403И, а также КТ814В,КТ814Г. Диоды VDl + VD4 - любые из серий Д242, Д243, Д245, ВШО; VD7 - любой из серийД226,Д7,КД105.ВместостабилитронаД816АможноприменитьД816Б. Диоды VD1 + VD4 установить на металлическом шасси через изолирующие прокладки. В устройстве использовано реле ПЭ-ЗОУЗ. Оно должно срабатывать при напряжении 8 + 9 В и токе не более 100 мА, поэтому обмотка перемотана проводом ПЭВ-2О,16 мм до заполнения каркаса. Возможно применение реле ПЭ-23УЗ или МКУ- 48. обмотки которых придется перемотать, а сечение провода подобрать эксперимен­ тально. Контакты используемого реле должны быть рассчитаны на ток не менее 5 А. Тумблеры SAI, SАЗ, SА4-ТП1-2, SA2 - ТВl-4. Лампы накаливания HL1 + НLЗ - автомобильные на 12 В мощностью 40 + 50 Вт, а HL4, HL5 -любые маломощные на 13,5 и 24 В соответственно. Лампы HL1 + НLЗ крепят на отдельной плате, которую вместе с резисторами Rl 4, 76
Rl5 размещают по возможности дальше от печатной платы, рядом с вентиляционными отверстиями в кожухе прибора. Подстроенные резисторы - многооборотные, из серии СП5. Резисторы Rl4, Rl5 - ПЭВ-10. Конденсатор Cl - КSЗ-18, К 50-6 либо К50-16 на напряжение не менее 15 В. Конденсатор С2- любой керамический. Соединяют автомат с батареей гибкими проводниками из меди, сечением не менее 2,5 мм1, с пружинными зажимами на концах. Чертёж монтажной платы зарядного устройства можно посмотреть в журнале "Радио" за 1992,No 12, С 11, 12. 2.17. ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА Для автоматического контроля за процессами зарядки и разрядки батареи пред­ назначено устройство (рис. 2.39), описанное ниже. Рассмотрим его работу в режиме зарядки. К зажимам Xl и Х2 подключают лю­ бое зарядное устройство, а к зажимам ХЗ и Х4- аккумуляторную батарею. Переключатель SAl устанавливают в положение «Зарядка». При нажатии на кнопку SB 1реле К2 срабатывает и блокирует кнопку своими контактами К2.1. Реле Kl срабатьmает и контактами Kl.l подключает батарею к зарядному уст­ ройству. Инвертирующий вход операционного усилителя DA 1 подключен к источнику образцового напряжения, собранному на термокомпенсированном стабилитроне VD5 и резисторах R4 + R8, а на неинвертирующий вход подают часть напряжения батареи с делителя на резисторах Rl + RЗ. Пиковый детектор, собранный на элементах VDl, Rl, Cl, уменьшает зависи­ мость напряжения на нижнем по схеме входе DA1 от формы и значения зарядного тока, а также от падения напряжения на проводах, соединяющих зарядное устройство с аккумуляторной батареей. Диод VDl, открываясь тогда, когда напряжение на конден­ саторе С 1 становится больше напряжения на зажимах батареи, поддерживает напря­ жение на этом конденсаторе близким к ЭДС в моменты отсутствия пульсирующего зарядного тока. При достижении заданного уровня ЭДС, устанавливаемого подстроенным резис­ тором R6, напряжение на выходе DAl скачкообразно увеличивается, включается ти­ ристор VS 1 и шунтирует обмотку реле К2, что приводит к отключению контрольного устройства и аккумуляторной батареи от источника зарядного тока. Конденсатор СЗ предотвращает ложное включение тиристора из-за переходного процессе при вклю­ чении устройства кнопкой SB 1. Положительная обратная связь через резистор R9 способствует более четкому срабатыванию устройства. В режиме контроля разрядки к зажимам Xl и Х2 вместо зарядного устройства подключают нагрузку, рассчитанную на разрядный ток около 5 А. Нагрузкой может служить лампа дальнего света от фары автомобиля. Переключатель SA1 переводят в положение «РАЗРЯД». Входы DAl меняются ролями для того, чтобы обеспечить срабатывание устройства при уменьшении напряжения на зажимах батареи ниже заданного порога. Порог отключения устанавливают подстроечным резистором R7. Диод VD2 служит для защиты контрольного устройства от выхода из строя при неправильной полярности подключения зарядного устройства. 77
Настройка устройства Для налаживания контрольного устройства следует подключить к зажимам ХЗ и Х4 источник питания с регулируемым напряжением, оставив зажимы Xl и Х2 свободными. По погасанию контрольной лампы HL1 установить соответственно переменными резисторами Rб и R8 пороги отключения: 14,2 В - в положении «ЗАРЯД» и 11,5 В - в положении «РАЗРЯД» переключателя SA 1. Следует убедиться и отсутствии паразитного самовозбуждения DAl. Если оно обнаружено, необходимо дополнить устройство типовыми цепями коррекции ОУ или ввести отрицательную обратную связь по переменному току, включив конденсатор между выходом ОУ и его инвертирующим входом (ёмкость конденсатора определяют экспериментально). Проводники, подключающие устройство к батарее, должны быть минимальной длины и большого сечения (не менее 2 мм1). Подводящие проводники устройства сле­ дует подключать непосредственно к вьшодам батареи. Кl.1 + .,_..-. Xl ~," ~~ >. я >. \О :i; ," о = g [ С>.g " + ~ :,,; ~- ~ " " :,,; Х2 Х3 Х4 С3+ 50μ0 xl5V "Rl l lkO Рис. 2.39. Принципиальная схема приставки к зарядному устройству. Детали HLI 12В В устройстве вместо К553УД2 могут быть использованы операциенные усилители К140УД6, К153УД2. Для получения высокой стабильности работы следует использовать проволочные подстроенные резисторы, например, СП5-2, СП5-16. Диоды Д219А можно заменить на Д220, КД504-, КД105, а тиристор КУ101А - на любой из этой серии, а также серий Д235, КУ201. В качестве реле Kl можно использовать автомобильное реле, контакты которого допускают коммутацию тока силой бА. Реле К2 - РЭСlО, РЭС15, РЭС49 или любое другое маломощное реле с током срабатывания не более 40 мА при напряжении 6 + 8 В. 78
2.18. ПРОСТОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Устройство (рис. 2.40) имеет узлы управления и контроля заряда и режим десулъ­ фатации батареи путем её зарядки током с разрядной составляющей. Несмотря на все усложнения, зарядное устройство осталось довольно простым по схеме, лёгким в налаживании и удобным в эксплуатации. Узел ко1проля следит за напряжением на батарее в процессе зарядки, агключает её по достижении полного заряда и сигнализирует об этом включением светодиода. Режим десулъфатации позволяет в ряде случаев восстановить ёмкость батарей, эксплуатация которых не во всем соответствовала установленным правилам. В этом режиме постоянный зарядный ток заменяется зарядно-разрядным. Соотношение значений тока зарядки и разрядки в этом режиме 10: 1. Такой режим также может оказаться полезным и при профилактике исправных батарей. Зарядный пульсирующий ток, подаваемый на батарею аккумуляторов, снимается со вторичной обмотки понижающего трансформатора Т 1. В нормальном режиме симистор VS2 открывается в обоих полупериодах переменного сетевого напряжения. Резистором RЗ, входящим в состав узла управления, можно в некоторых пределах регулировать зарядный ток. При сильно разряженной батарее ток может достигать 5 А, уменьшаясь по мере зарядки до 1 А. Напряжение при этом, наоборот, увеличивается до 15,8 + 16,2 В, что и дает возможность зафиксировать момент окончания зарядного процесса. Узел конт­ роля выполнен на компараторе DA 1. Порог срабатывания компаратора устанавливают переменным резистором Rl 2. Как только напряжение на батарее превысит пороговое, 1<0мпаратор переклю­ чится и на его выходе появится напряжение высокого уровня. В результате откроется тиристор VS2 и сработает реле Kl. Контактами Kl.l оно разомкнет цепь управления мощным симистором VS 1, он закроется и обесточит нагрузку. Контакты Kl .2 реле включат светодиод "КОНЕЦ ЗАРЯДА" HL2, указывая на то, что батарея заряжена, а Kl.3 размыкают цепь разрядного резистора R8. Светодиод "СЕТЬ" HLl светит лишь тогда, когда трансформатор Tl подключен к сети, а свечение индикатора "ГОТОВНОСТЬ" НLЗ свидетельствует о том, что батарея подключена к устройству в правильной полярности и она не слишком разряжена. От подключения батареи в обратной полярности зарядное устройство защmцает предохранитель F2. Если в процессе зарядки батарея по каким-либо причинам отключится, напряже­ ние на плюсовом зажиме нагрузки увеличится, что приведет к срабатыванию компара­ тора DAl. Поэтому симистор VSl немедленно закроется и включится светодиод HL2. Режим десульфатации включают тумблером SA2. При этом размыкаются кон­ такты SA2. l и замыкаются SA2.2. Симистор будет включаться только на половину периода сетевого напряжения, а в течение вгорого полупериода через батарею и ре­ зистор R8 будет протекать разрядный ток. Выпрямителем в этом режиме работает симистор, а диодный мост VDЗ + VD6 лишь обеспечивает необходимую полярность зарядного напряжения. После срабатывания узла автоматики и окончания зарядки батареи она окажется нагруженной цепью светодиода НLЗ. Несмотря на совершенно незначительный ток через этот светодиод, заряженную батарею лучше сразу отключить от зарядного устройства. Если же своевременного отключения обеспечить нельзя, последовательно с батареей, в точке А, следует включить мощный диод (например, Д242А) катодом в сторону моста VDЗ + VD6. Для того чтобы уменьшить склонность компаратора к "дребезгу" ..вблизи зоны срабатывания, к его входам (выводы 3 и 4) подключен конденсатор СЗ. Емкость надо определить экспериментально (начиная с 1О пф). 79
О) о XPI "КОНЕЦ ЗАРЯДА" HL2 АЛ307БМ VSI ТС122-25 НLЗ АЛЗО7ВМ "ГОТОВНОСТЬ" Рис. 2.40. Принципиальная схема зарядного устройства. R\2 IOk VD9 ~OSB ~n n R\\ "t.L~~4~j I 20μ0 sov + XI 1g~ ~g. ~.3 "' А ~ Х2
При включенном зарядном устройстве в отсутствие заряжаемой батареи вклю­ чается светодиод HL2 "КОНЕЦ ЗАРЯДА". Это не признак неисправности устройст­ ва, а результат увеличения напряжения на его выходе без нагрузки. Как только аккумулятор (разряженный) будет подключён к зарядному устройству, светодиод по­ гаснет. Настройка устройства Налаживание зарядного устройства состоит в установке напряжения 8 В на выводе 3 компаратора DA 1. Детали Трансформатор Tl должен иметь мощность не менее 160 Вт. Симисtор может быть любым на ток не менее 1О А. Желательно установить его на теплоотвод с полезной площадью около 100 см2• Мощные диоды также следует · снабдить теплоотводами. Реле Kl - РЭС22, паспорт РФ4.500.131П2. Его можно заменить реле РЭС9, паспорт РС4.529.029-11, при этом цепь Rб, HL2 надо подключить параллельно обмотке релеКl. 81
2.19. ПРИСТАВКА-АВТОМАТ К ЗАРЯДНОМУ УСТРОЙСТВУ Приставка позволяет регулировать верхний пороговый уровень напряжения в пределах 14 + 16 В, а нижний- 10 + 13 В. Потребляемая приставкой мощность не пре­ вышает 8 Вт. Режим работы - длительный. Погрешность установки выбранных порогов определяется, в основном, точностью градуировки шкал регуляторов. Принцип действия приставки основан на автоматическом срабатывании при достижении на аккумуляторн9й батарее заданных верхнего и нижнего пороговых значений напряжения при зарядке и разрядке соответственно. В приставке использовано только одно пороговое устройство - компаратор напряжения, выпо!Iненный на ОУ и позволяющий точно устанавливать необходимые пороги на пряжения. Приставку подключают к зарядному устройству (промышленного или любительского изготовления) кабелем с шестиконтактным разъёмом (ХР2). Принципиальная схема приставки показана на рис. 2.41 . Компаратор напряжения выполнен на ОУ DAl. Образцовое напряжение, пода­ ваемое на его инвертирующий вход, снимается со стабилитрона VD8. Для повышения стабильности образцового напряжения цепь стабилитрона VD8 подключена ко вто­ рому параметрическому стабилизатору R9, VD7 на несколько большее напряжение. Проследим раб<Уiу приставки в режиме периодической подзарядки батареи аккумуляторов в период зимнего хранения. Батарею при этом рекомендуется помес­ тить в холодное место (например на балкон), а приставку 'и зарядное устройство надо оставить в комнате. На зарядном устройстве устанавливают ток подзарядки, например, 0,4 + 1 А (в зависимости от ёмкости батареи), а на приставке ручками резисторов Rl7 и Rl4 - нижний и верхний пороги напряжения соответственно (рекомендуемые значения - 12,9 и 14,5 В). В начале процесса напряжение на батарее обычно ниже верхнего уровня, по­ этому после включения в сеть 220 В вилки XPl зарядное устройство контактами КЗ.1 реле КЗ оказывается включенным. Светодиод HL2 "СЕТЬ" - горит. Обмотки всех реле обесточены. Батарея подзаряжается установленным током, протекающим через замкнутые контакты К3.3. К неинвертирующему входу компаратора контактами К3.2 подключен движок резистора R14 "ВЕРХНИЙ ПОРОГ", входящего в резистивный делитель напряжения Rl3 + Rlб. Как только напряжение на этом входе, повышаясь по мере подзарядки батареи, достигнет верхнего порога, компаратор переключится и откроется транзистор VT2. При этом включится светодиод НLЗ "САМОРАЗРЯДКА" и сработает реле КЗ. Контактами К3.2 вход компаратора будет переключен на "НИЖНИЙ ПОРОГ", контактами К3.3 батарея отключится от зарядного устройства, а контакты КЗ.1 его обесточат. В этом состоянии приставка может находиться долго, но батарея постепенно саморазряжается, из-за чего напряжение на ней уменьшается. Как только оно достигнет нижнего порога, установленного резистором Rl 7, компаратор вернется в исходное состояние, транзистор VТ2 закроется, светодиод НLЗ погаснет, реле КЗ отпустит якорь и контактами К3.2 снова nереключит вход компаратора к движку резистора Rl 4, контактами КЗ.3 подключит батарею к зарядному устройству, а К3.1 - устройство к сети. Батарея опять начнет подзаряжаться. Далее циклы саморазрядки и подзарядки будут повторяться, в результате чего батарея всю зиму останется заряженной. Для автоматизации процесса контрольной разрядки-зарядки аккумуляторной батареи на зарядном устройстве устанавливают номинальный зарядный ток (в соответствии с инструкцией), а на приставке - минимальное напряжение разряженной и максимальное заряженной батареи, например, 10,3 и 14,5 В. Кратковременно нажимают на кнопку SBl "КОНТРОЛЬНЫЙ ЦИКЛ", включается светодиод HLl "КОНТРОЛЬНЫЙ ЦИКЛ". Одновременно с этим срабатывает реле KI и контактами Kl .1 блокирует себя, контакты К 1.2 замыкаются. 82
Поскольку цикл контрольной разрядки-зарядки принято начинать при полностью заряженной батарее, приставка её сначала дозаряжает до установленного верхнего порога. Затем срабатывает реле КЗ, и через контакты КЗ.3, Kl .2 и мощный нагрузочный резистор R3 начинает протекать разрядный ток батареи. Одновременно на базу тран­ зистора VTl поступает открывающее напряжение, поэтому срабатывает реле К2. Контакты К2.1 обесточивают обмотку реле Kl, а контакты К2.2 дублируют контакты Kl .2 реле Kl. Светодиод HL1гаснет. Как только напряжение батареи уменьшится до нижнего порога, реле К3 отпустит якорь, контакты К3.3 отключат нагрузку R3, а контакты К3.1 подключат зарядное устройство к сети. Начнется зарядка батареи до верхнего порогового напряжения. Так как реле Kl обесточено, повторной контрольной разрядки не происходит, а если она нужна, еще раз нажимают на кнопку SB 1. XPI ""-220В Тl XPI ""-220В Fl О,25А HLI АЛ307В "КОНТРОЛЬНЫЙ цикл· 6 ХР2 + XI к аккумулятору Х2 Ю.3 Рис. 2.41 . Принципиальная схема приставки к зарядному устройству. Рис. 2.42. Переходный узел для наладки устройства. 83
Наладка Для налаживания приставки удобно изготовить переходный узел по схеме на рис. 2.42, позволяющий включать приставку в сеть без зарядного устройства. Источником напряжения в переходном узле могут служить, например, четыре последовательно включенные батареи 3336. Состыковывают части разъема ХР2 приставки и переходного узла, включают вилку XPl в сеть и, изменяя напряжение переменным резистором Rи, определяют по включению и выключению светодиода HL2 границы перестройки верхнего и нижнего порогов приставки. Если эти границы существенно отличаются от требуемых, их корректируют подборкой резисторов Rl6, Rl8иR13,Rl5. Затем градуируют шкалы резисторов Rl4 и Rl7. Для проверки работы приставки в режиме контрольного цикла устанавливают движок переменного резистора Rи переходного узла в нижнее по схеме положение, а движки резисторов Rl4 и RJ 7 приставки - соответственно на 14,4 и 10,2 В. После этого кратковременно нажимают на кнопку SBl - должен включиться светодиод HLl. Увеличивая напряжение резистором Rн переходного узла до 14,4 В, фиксируют вольтметром появление напряжения на нагрузке RЗ. Затем напряжение уменьшают до 10,2 В и отмечают отсутствие напряжения на нагрузке. При использовании зарядного устройства без приставки в гнездо разъема ХР2 устанавливают вставку-заглушку, у которой соединены контакты: 2 с 3 и 5 с 6, а остальные свободны. · Детали Большинство деталей и узлов, использованных в приставке, некритично к замене. Трансформатор Т 1 - любой сетевой, обеспечивающий на вторичной обмотке 18 + 20Впритоке60мА. Реле РЭС9 (Кl и К2), паспорт РС 4.524.200 или, по-новому, РС4.529.029-09, и импортное ОС-24 (КЗ). Из отечественных реле взамен импортного ОС-24 можно рекомендовать РП21-УХЛ4Б на 24 В (ГОСТ 17523-85). Ток срабатывания реле должен быть в пределах 20 + 40 мА. Следует обратить внимание на то, что контакты реле Kl должны выдерживать ток контрольной разрядки аккумуляторной батареи. Постоянные резисторы- МЛТ, переменные -ППЗ-12. Разъем ХР2 - гнездо ШР32П8НГ22 со вставкой ШР32П8НШ22, - у которого свободные контакты, как обычно, запараллелены. Подойдут и другие разъемы, рассчитанные на максимальный ток зарядки. Нагрузочный резистор R3 - мощный низкоомный реостат, которым устанав­ ливают требуемый разрядный ток. Роль нагрузочного резистора может играть авто­ мобильная лампа соответствующей мощности. Диоды КД209А, шунтирующие обмотки реле, могут быть заменены на Д226Б, а работающие в выпрямителе - на сборку КЦ402А. Вместо КТбОЗА можно использовать транзисторы из серий КТ608, КТ815, КТ817. Операционный усилитель DAl К140УД7 заменим на К140УД6, К153УД2. В связи с тем, что приставке предстоит работать длительное время без присмотра, особое внимание надо обратить на повышение её надежности. Диоды, транзисторы и трансформатор лучше выбрать с запасом по мощности, следует также позаботиться, чтобы кожух обеспечивал хорошее отведение тепла от деталей приставки. Если предполагается эксплуатация конструкции в гаражных условиях, важно всесторонне продумать вопросы электробезопасности (речь идет о надёжной изоляции проводов, отсутствии открытых токоведущих деталей, разъёмов и т. п.). 84
2.20. МАЛОМОЩНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Описываемое маломощное сетевое зарядное устройство служит для заряд'ки автомобильной аккумуляторной батареи небольшим током в 1,5 А. Конструктивно оно рассчитано на установку в транспортное средство с подключением к системе электро­ оборудования. Таким образом, не нужно каждый раз развертывать зарядное устройство и подключать его к батарее, достаточно лишь вставить вилку в розетку. Это дает возможность заряжать батарею автомобиля везде, где есть доступ к питающей электросети 220 В. Параллельно с зарядкой устройство допускает пользо­ вание автомагнитолой. Схема зарядного устройства показана на рис. 2.43. Операционный усилитель DA1контролирует напряжение на выходе устройства и при достижении установленного резистором R3 выходного напряжения ограничивает ток через аккумуляторную батарею на уровне её тока саморазрядки. Конденсатор С 1 предназначен для сглажнвания пульсаций. При токе в 1,5 А напряжение пульсаций равно примерно 5 В. Стабилитрон VD6 стабилизирует напряжение питания ОУ. Резистор Rб служит для ограничения тока зарядки. С делителя напряжения, собранного на резисторах R7 и R8, на инвертирующий вход ОУ поступает напряжение, пропорциональное выходному. Светодиод HLl "СЕТЬ" служит для индикации наличия напряжения в сети, а HL2 "АБ" - для индикации подключения к аккумуляторной батарее. Благодаря резистору Rб зарядный ток мало зависит от напряжения на батарее, но при достижении установленного выходного напряжения ток зарядки снижается до значения тока ее саморазрядки. В таком режиме устройство может работать неогра­ ниченное время, поэтому контролировать процесс зарядки нет необходимости. Устройство также мало чувствительно к аварийному замыканию выходной цепи, но длительное нахождение в таком режиме нежелательно. Для защиты оператора от поражения электрическим током применен сетевой трехпроводный кабель с двойной изоляцией и евровилкой Xl на конце. Разумеется, защитный контакт ответной евро­ розетки необходимо надежно заземлить. При случайном попадании фазы сети на корпус автомобиля (из-за повреждения сетевого кабеля) перегорает один из предохранителей, устройство оказывается обес­ точенным. Вторичная обмотка сетевого трансформатора Tl во всяком случае должна быть надежно изолирована от первичной и от магнитопровода. Необходимо помнить, что при зарядке батареи в случайном месте, где евро­ розетка может оказаться незаземленной, вы подвергаете себя реальной опасности, поэтому не пренебрегайте никакими мерами защиты (резиновый коврик или сухая доска под ноги, резиновые перчатки или сухие тканевые рукавицы). Зарядное устройство конструктивно можно оформить в пластмассовой коробке от электробритвы "Бердск". И коробку можно поместить под капот своего автомобиля. Для "ВАЗ 21063 ", её можно прикрепить к внутренней перегородке машины рядом с местом для запчастей. При изготовлении устройства для установки на автомобиль необходимо особое внимание уделить жесткости монтажа массивных деталей на плате и других узлов и деталей в коробке, а также вопросам защиты прибора от влаги и пьmи. 85
Наладка устройства Для налаживания устройства подключают к его выходу, вместо нагрузl\И, вольтметр постоянного тока и резистором RЗ устанавливают напряжение в пределах 13,4 + 13,6 В. Затем к выходу устройства подключают разряженную батарею последовательно с амперметром и устанавливают резистором R6 требуемый ток зарядки в пределах 0,5 + 1,5 А. Детали Трансформатор Т1 - любой малогабаритный сетевой мощностью 25 Вт со вторичной обмоткой на напряжение 15 ,5 + 17 ,5 В при токе 1,5 А. Диоды VDl + VD4, VD7, VD8 подойдут любые из серии КД226; возможна их замена на КД212, КД213 и другие средней мощности. Диод VD5 - КД522, КД521 с любым буквенным индексом или другие малогабаритные. Вместо КС191Ж подойдет стабилитрон КС 191 Е. Светодиод АЛ307В зеленого свечения можно заменить на АЛ307Г, АЛ307ГМ, АЛ307НМ, а АЛ307Б красного свечения - на АЛ307К, АЛ307БМ, АЛ307КМ. ОУ К140УД1208 заменим на К140УД1408, при этом резистор R5 исключают, а вывод 8 оставляют свободным. Транзистор КТ825Г устанавливают на теплоотводящую пластину площадью 60 см1 и толщиной 3 мм. Постоянные резисторы МЛТ, подстроечные резисторы - СПЗ-38Б, СПЗ-19 или другие малогабаритные. Конденсаторы - К50-35, К50-24 или К50-16. Большинство деталей устройства смонтировано на печатной плате из фольги­ рованного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж монтажной IШаты можно посмотреть в журнале "Радио" No 7 за 2000 год, С35+37. ХР! " се" " С> 11 N11 N11 F2 l11 11 О,15А " 86 С! 2200μ0 25V VD5 КД521А R2 HLI АЛ307В "СЕТЬ" С2 100μ0 16V R3 ЗЗk + VD2 Д814В VТ2 КТ825Г Рис. 2.43. Принципиальная схема зарядного устройства. VD? ллlffl1Б КД226Д "АБ" + Xl Х2
2.21 . ДВУХРЕЖИМНОЕ ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Как показывает практика, для профилакm:ческих работ с аккумуляторами ё~костью до 55 Ач вполне достаточно иметь зарядное устройство, обеспечивающее выходной ток до 4 А. Несколько меньший зарядный ток, в сравнении с номинальным током десятичасовой зарядки, нетрудно компенсировать увеличением времени зарядки. Такой режим даже более предпочтителен при проведеIШИ профилакm:ческих работ. В предлагаемом двухрежимном зарядном устройстве (рис. 2.44) в сетевом трансформаторе всего одна вторичная обмотка, что упрощает его изготовлеIШе. Применение же трансформатора меньшего типоразмера п9зволило уменьшить массу и габариты конструкции. Основные технические характеристнки устройства Ток зарядки, А ................................................................ О + 4; Максимальное выходное напряжение, В ......... " . . .. . " ... 16; КПД ............................................................ "." ... .... ..... .... 0,7. С целью упрощения блока питания зарядного устройства в нем применен одно­ полупериодный выпрямитель, функцию которого выполняет диод VDl. Индикатором подключения устройства к сети служит светодиод HLl «СЕТЬ». На однопереходном транзисторе VТl собран генератор, формирующий импуль­ сы узла включения тиристора VS 1. Сдвиг импульса управления относительно начала рабочего полупериода сетевого напряжения задают резисторы RЗ + R5, изменяя время зарядки конденсатора С 1 до напряжения открывания эмиттерного перехода транзис­ тора VТ 1. Резистором R4 регулируют ток заряда, а резистором RЗ устанавливают верхний предел регулировки в процессе настройки. Чем меньше сопротивление резистора R4, тем быстрее конденсатор С 1 заряжается до порогового напряжения и раньше откры­ вается тиристор VS 1 тем, следовательно, больше ток заряда аккумуляторной батареи, подключеннойкзажимамХl иХ2. При пороговом напряжении на конденсаторе Cl открывается p-n переход эмиттер-база! транзистора VTl и конденсатор разряжается через него. Происходит резкое уменьшение сопротивления между базовыми выводами транзистора, и на первичной обмотке трансформатора Т2 формируется импульс, запускающий узел включеIШя тиристора VS 1. Открытое состояние тиристора сохраняется за счет тока удержания до окончания рабочего полупериода, В следующий рабочий полупериод процесс повторяется. Характерная особенность узла управления заключается в том, что он питается от аккумуляторной батареи, подключенной к выходным зажимам зарядного устройства. Если батарея не подключена, то тиристор закрыт и не разрешает формируемым им­ пульсам управлять транзисторами VТЗ, VТ4, в результате чего зарядное устройство оказывается защищенным от короткого замыкания по выходу при отсуrствии нагрузки, При ошибочной полярности подключения аккумуляторной батареи узел управления защищен от обратного напряжения диодом VD7, а закрытый тиристор не позволяет возникнуrь в цепи току короткого замыкания. Таким схемотехническим решением удалось без введения специальных дополнительных мер достичь защищенности устройства от коротких замыканий и подключения заряжаемой батареи аккумуляторов в обратной полярности. 87
°' °' Xl .-.....~~~--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~---~~~~~~~~~~~~~~~~-о+ XPI 11 11 Fl IA Tl §:: I)IHI N" Nll l11 " ~ VDI КД206А HLI АЛЗО7ГМ "СЕТЬ" \μО сз 2[g~o VD8 КД510А ~С5 ) 22μ0 VD9 / HL2 25V КС147А АЛ307БМ Рис. 2.44. Принципиальная схема двухрежимного зарядно-разрядного устройства. VТ6 КТ827Б Х2
Формирователь циклов зарядка-разрядка ба1 ареи с временным соотношением 3: 1 (45 с-зарядка, 15 с -разрядка), выполнен на интегральном таймере КР1006ВИ1 (DAl). При установке переключателя SA2 в положение «ИМП» на выходе таймера (вывод 3) формируются чередующиеся высокий и низкий уровни напряжения, начиная с цикла разрядки. Высокий уровень открывает транзисторы VТ2 и VT6. Открываясь, транзистор VТ2 блокирует работу формирователя, а транзистор VТ6 подключает к аккумуляторной батарее разрядный резистор R26. Режим разрядки индицирует светодиод HL4 «ИМП». При появлении на выходе таймера напряжения низкого уровня транзисторы VT2 и VТ6 закрываются и начинается цикл зарядки аккумуляторной батареи. Для непрерывной зарядки батареи переключатель SA2 переводят в положение «НЕПР». Формирователь при этом отключается. Режим непрерывной зарядки инди­ цируетсветодиод HL3 «НЕПР». Устройство автомотического выключения тока зарядки собрано на операцион­ ном усилителе (ОУ) DA2, включенного компаратором. Образцовое напряжение на его инвертирующем входе формирует стабилитрон VD9, а на неинвертирующий вход подается часть выходного напряжеlfия, снимаемого с движка резистора R27. При достижении на вьшодах аккумуляторной батареи конечного напряжения 14,4 В на выходе микросхемы DA2 устанавливается напряжение высокого уровня, которое открывает транзисторы VT2 и VТ5, тем самым блокируя работу таймера DAl и формирователя импульсов включения тиристора VS 1. Кроме того, высокий уровень через диод VD 1О поступает на неинвертирующий вход, поддерживая тем самым на выходе ОУ высокий уровень. Это состояние ОУ индицирует светодиод HL2 «КОНЕЦ ЗАРЯДА>>. Для контроля зарядного тока аккумуляторной батареи в процессе её зарядки можно установить амперметр PAl. Наладка устройства Налаживание устройства, проводят при подключенной к выходным зажимам полностью заряженной аккумуляторной батарее с напряжением 12 В. Движок резистора R26 устанавливают в крайнее правое по схеме положение, а резистора R3 - в среднее. Переключатель SA2 переводят в положение «НЕПР». Затем, подключив зарядное устройство к сети, движок переменного резистора R4 переводят в нижнее (по схеме) положение и резистором RЗ устанавливают зарядный ток, равный 4 А. Если этими резисторами не удается добиться нужного значения зарядного тока, следует заменить резистор R5 другим, несколько меньшего сопротивления. Далее переключатель SA2 переводят на режим «ИМП» и, пользуясь вольтметром или осциллографом, проверяют длительность циклов "зарядка-разрядка". При этом следует учитывать, что при включении питания первым наступает цикл разрядки и его длительность несколько больше, чем в установившемся режиме. Объясняется это тем, что в момент включения питания конденсатор СЗ полностью разряжен. Для налаживания автоматического выключателя потребуется регулируемый источник постоянного тока с выходным напряжением 15 В и вольтметр постоянного тока класса 1. Порог срабатывания ОУ DA2 устанавливают, отключив зарядное устройство от сети и переведя переключатель SA2 в положение «НЕПР». На выходные зажимы Xl, Х2 подают от внешнего источника. постоянного тока напряжение 14,4 В и контролируют его значение вольтметром, Движок резистора R24 смещают в сторону увеличения напряжения на неинвертирующем входе ОУ до момента загорания светодиода HL2 «КОНЕЦ ЗАРЯДА». Чертеж платы можно посмотреть в журнале "Радио" No 2 за 1999 год, С 73. 89
CQ о DАЗ YPllOIYДOI квыв.4 DАЗ -- -- --- --- -- ---1 С8 μ10 1 1 1 'R36 MIJ Г-;I~~-::-:-Jr-~~~~~~~t-~~~~~~~~~~~~~~~~~""f"~~=---,~~~~~~~~~H~L4~!.._~I АЛ307ГМ 1 Xl+ Rl и2k4 VD7 КД226А XPI FI IA Т1 11 11 CQ 11 ~:: 1)1> )[ Nll l 1111 11 ~ VDI КД206А HLI АЛ307ГМ "СЕТЬ" UI АОР124А 41 :1 ,-- - со:::ж) :si0 ш 2 1 3 1 ---1 ,_____ сз 2t~~o VDS КДSIОА ~cs ) 22μ0 VD9 1 HL2 25V КС147А АЛЗО7БМ Рис. 2.45. Принципиальная схема двухрежимного зарядно-разрядного устройства с узлом стабилизации зарядного тока. Х2
Для улучшения качеств устройства, ero можно дополнить узлом стабили­ зации зарядного тока (рис. 2.45). При этом из зарядно-разрядного устройства, следует удалить переменный резис­ тор R4, номинал резистора RЗ увеличить до 1О кОм, а номинал резистора R5 умень­ шить до 680 Ом. Нумерация вновь введенных элементов узла стабилизации тока, для исключения путаницы, продолжается с начатой в основном устройстве (кроме резистора R4). Датчиком тока служит резистор R37, падение напряжения на котором пропор­ ционально зарядному току. ОУ DАЗ.2 усиливает сиrnал датчика и подает его на инвертирующий вход ОУ DАЗ.1, сравнивающий его с образцовым напряжением, снимаемым с движка переменного резистора RЗЗ. Транзистор VT7 служит усилителем тока, под действием которого в оптроне U 1 изменяются яркость свечения светодиода и сопротивление освещаемого им фоторезистора. Последний включен в цепь регули­ рования тока зарядки аккумуляторной батареи, чем и достигается стабилизация. Налаживают стабилизатор в следующем порядке. Прежде всего устанавливают движки резисторов RЗ и RЗЗ в крайнее нижнее (по схеме) положение. Затем включают устройство в сеть и в режиме зарядки батареи устанавливают резистором RЗ зарядный ток равным 0,5 А - нижняя граница интервала его регулирования. Переведя движок резистора RЗЗ в крайнее верхнее (по схеме) положение, подбирают сопротив..'.!ение резистора R32, добиваясь необходимого максимального значения зарядного тока. В дальнейшем этот ток регулируют переменным резистором RЗЗ. Экспериментальная проверка показала, что установленное значение зарядного тока при колебаниях окружающей температуры в широких пределах изменяется не более чем на 5 %. Детали Трансформатор Т1 выполнен на стальном магнитопроводе ШЛ20Х32. Обмотка 1содержит1070 витков провода ПЭТВ-2 0,4. Обмотка 11 - 126 витков провода диаметром 1, 18 мм. Можно применить трансформатор большего типоразмера. Для трансформаторе Т2 использован магнитопровод типоразмера К10хбх4,5 из феррита М2000НМ. Каждая из обмоток трансформатора содержит по 45 витков провода ПЭТВ-2 0,25. Намотку их ведут одновременно двумя проводами, Основные параметры резисторов и конденсаторов, использованных в зарядном устройстве, указаны на схеме. Следует только отметить, что конденсатор С 1 зарядно­ разрядного устройства должен быть пленочным или металлопленочным, например, К73-11, К73-16 или К73-17. Резистор R37 состоит из двух проволочных CS-16 или С5- 16МВ номиналом 0,2 Ом и мощностью 5 Вт, соединенных параллельно. Диод КД206 заменим на любой однотипный или из серии КД202. Диоды VDЗ + VDб, VD8 и VDJО- любые маломощные. Диод VDl и тиристор VSl установлены (через слюдяные прокладки) на одном общем теплоотводе - пластине размерами 60Х60 мм из алюминия толщиной 3 + 4 мм. Вместо ОУ КР140УД708 подойдет К140УД7. Вместо микросхемы УР1101УДО1 можно применить КР1040УД1, ВА10358, Lm358 или любые другие ОУ, предназ­ наченные для работы от однополярного источника питания и сохраняющие работо­ способность при входном напряжении, близком к нулевому. Транзисторы КТ503Б заменимы на КТЗ 117Б, КТ502Б - на КТ209Б или КТ501 Б, а КТ827Б- на любой из серий КТ827, КТ829, КТ972. Функцию теплоотвода транзистора VТ6 может выполнять металлическое осно­ вание корпуса. 91
2.22. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПРИСТАВКА К ЗАРЯДНОМУ УСТРОЙСТВУ Описываемая ниже приставка предназначена для работы совместно с зарядными устройствами, обеспечивающими необходимый зарядный ток и имеющими на выходе пульсирующее зарядное напряжение. Подойдут, например, выпускаемые промыш­ ленностью устройства УЗ-А-6/12 (г. Выборг), УЗР-П-12-6,3 (г. Юрьев-Польский), а также любительские. Приставка позволяет разряжать батарею до напряжения 10,5 В и по окончании разрядки автоматически начать зарядку током с разрядной составляющей (при соотношении зарядной и разрядной составляющих 10:1). Устройство прекращает зарядку при достижении напряжения на зажимах батареи 14,2 + 14,5 В, что соот­ ветствует её 100 % заряженности. Оно контролирует напряжение, когда зарядного тока нет. При пропадании сетевого напряжения устройство прекращает разрядку батареи. Циклы разрядка-зарядка могут быть однократными или многократными. Принципиальная схема приставки-автомата показана на рис. 2.47. Питание приставки - комбинированное - от сети, от зарядного устройства и от заряжаемой аккумуляторной батареи в то время, когда оптронный динистор UЗ закрыт. В качестве порогового элемента, вырабатывающего сигнал при двух значениях напряжения на батарее - 14,2 + 14,5 В при зарядке и 10,5 В при разрядке - использованы компараторы таймера DAl с делителями напряжения R7, R8 и R9, RlО. На входах таймера R и S происходит сравнение напряжения на заряжаемой или разряжаемой батарее с указанными выше пороговыми значениями, определяемыми напряжением питания таймера, сопротивлением резисторов внутреннего делителя напряжения таймера, напряжением на его входе UR (оно снимается со стабилитрона VD2). Нижний и верхний пороги срабатывания компаратора можно изменять под­ строечными резисторами R8 и RlO. Питается таймер от параметрического стаби­ лизатора VDЗ,Rll. Напряжение не слишком сильно разряженной двенадцативольтной батареи обычно равно 12 + 12,6 В. При включении устройства в сеть с подключенной батареей таймер установится в состояние, соответствующее напряжению высокого уровня на его выходе, транзистор VТl будет открыт. Откроется динистор оптрона UЗ, и начнется зарядка батареи, на что и укажет включившийся светодиод HL 1. Однако, как правило, степень заряженности подключаемой батареи неизвестна, поэтому перед началом зарядки ее целесообразно разрядить до напряжения 10,5 В. Для включения режима разрядки после подключения батареи кратковременно нажимают на кнопку SB 1 «ПУСК». Через контакты SB 1.1 на вход R таймера поступит напряжение с подключенной к выходу батареи и переключит его в противоположное состояние (на выходе - низкий уровень), транзистор VTl закроется и выключит светодиод HLl. Одновременно через замкнувшиеся контакты SB 1.2 на верхний по схеме вход RS- триггера, собранного на элементах DDl.l, DD2.2, приходит низкий уровень. Триггер устанавливается в -такое состояние, когда на выходе элемента DD1.1 появляется напряжение высокого уровня. При показанном на схеме положении контактов переключателя SAl на выходе элементов DDl.3, DDl.4, включенных инверторами, действует напряжение низкого уровня. Поскольку фототранзистор оптопары U2 открыт (а он открыт все время, пока на приставку подано напряжение сети), через базу транзистора VT4, резистор R23, фототранзистор оптопары и выход логических элементов DD 1.3иDD1.4 протекает ток, достаточный для насыщения этого транзистора. Через лампу накаливания НLЗ протекает разрядный ток батареи - около 2,5 А, - что соответствует 20-часовому режиму разрядки батареи 6СТ55. При обслуживании батареи другой ёмкости следует применять лампу соответствующей мощности. 92
со w XPI + Рис. 2.46. Один из возможных вариантов внешнего вида приставки. XI uз Т0125-10 "-2208 ЗАРЯДНОЕ /128 "-2208/УСТРОЙСТВО 1О .&...~.-liн-t-1-1•--- 1 Х2 HLI АЛ307КМ "ЗАРЯД" RI 5lk R? IOk Рис. 2.47. Принципиальная схема автоматической приставки к зарядному устройству. HL2 АЛЗО7БМ "РАЗРЯД" хз J1О J~ НLЗ 12В 30 Вт Х4
Напряжение сети через гасящий резистор R 1 поступает на диодный мост VD 1 и после выпрямления питает последовательно соединенные светодиоды оптронов U 1 и U2. Конденсатор Cl и резистор R2 образуют сглаживающий фильтр для светодиода оптрона U2. При пропадании сетевого напряжения фототранзистор этого оптрона закрывается, что приводит к закрыванию транзистора VT4 и прекращению разрядки батареи. По мере разрядки батареи напряжение на её зажимах уменьшается. Когда оно досnJгнет 10,5 В, таймер переключится, откроются транзисторы VT 1 и VT2. Откры­ вание транзистора VTl вызовет переход устройства в режим зарядки, переключение RS-триггера и закрывание транзистора VT4, а также открывание транзистора VТЗ. Ток зарядки устанавливают с помощью зарядного устройства в соответствии с инструкцией по эксплуатации аккумуляторной батареи, т. е. равным 1110 или 1/20 ёмкости батареи. Если зарядка идет без контроля оператора, следует обеспечить оrраничение колебаний зарядного тока при колебаниях сетевого напряжения. Самый простой способ стабилизации тока - включение цепи из двух-трех параллельно соединенных автомобильных ламп мощностью 40 + 50 Вт в разрыв одного из выходных проводов зарядного устройства. Такой же эффект дает включение лампы напряжением 220 В и мощностью 200 + 300 Вт в один из сетевых проводов зарядного устройства. Зарядный ток содержит дозированную разрядную составляющую, что благо­ творно сказывается на протекании электрохимических процессов в батарее. Ток раз­ рядной составляющей определяет резистор R 19 (примерно 0,5 А). В процессе зарядки напряжение на полюсных выводах батареи плавно увели­ чивается. Известно, что напряжение полностью заряженной батареи равно 14,2 + 14,5 вольт. Это напряжение измеряется в отсутствие зарядного тока, поскольку зарядные импульсы в зависимости от степени разряженности батареи увеличивают мгновенное значение напряжения на её зажимах на l + 3 В. Для обеспечения такого режима измерения в устройстве использованы элементы U 1, R5, VТ2. В режиме зарядки транзистор VT2 открьп. На рис. 2.48 показаны диаграм­ мы напряжения и тока, поясняющие работу оптронов Ul и U2. Напряжение сети вып­ рямляется диодным мостом (диагр. а) и поступает на светодиоды оптронов Ul и U2. Фототранзистор оптрона U 1 открывается в моменты, когда ток через светодиод оптрона U 1 (диагр. б) превышает ток открывания фототранзистора. При этом резистор . R4 шунтирует подстроечный резистор Rl l и верхний порог срабатъшания таймера DA 1 увеличивается. В моменты перехода сетевого на пряжения через нуль фототранзистор закрывается и порог срабатывания таймера уменьшается до значения 14,2 + 14,5 В. Именно в это время через батарею не протекает ток зарядки. Измерение происходит в каждом полупериоде сети, т. е. 100 раз в секунду. Длительность измерения - 1+3 мс. Ток через светодиод оптрона U2 протекает все время, пока на приставку подано сетевое напряжение, благодаря чему фототранзистор оптрона U2 открыт. Как только напряжение на батарее достигнет в отсутствие тока зарядки 14,2 + 14,5 вольт, таймер DAl переключится (на выходе появится низкий уровень) и зарядка пре­ кратится. Поскольку на выходе RS-триггера по-прежнему остается высокий уровень, устройство может оставаться в таком состоянии долго, вплоть до нескольких суток. Потребляемый от батареи ток невелик (20 + ЗОмА) и не может вызвать её существенной разрядки. Если необходима многократная тренировка батареи разрядно-зарядными цик­ лами, контакты переключателя SAl переводят в нижнее по схеме положение. В этом случае RS-триггер оказывается выведенным из рабоп.r и зарядка и разрядка будут чередоваться до тех пор, пока есть сетевое напряжение и подключена заряжаемая батарея. Конденсаторы С2, СЗ повышают помехоустойчивость работы таймера. Резис­ торы Rl9, R21 обеспечивают надежное удержание транзисторов VТЗ, VT4 закрытыми в отсутствие тока базы. 94
а)U о 1t: 211: 311: 411: I t lоткр б>А1ААА. о Рис. 2.48. Диаграммы поясняющие работу приставки. Наладка Для налаживания устройства потребуются лабораторный источник постоянного тока с напряжением, регулируемым в пределах от 9 до 15 В при токе нагрузки не менее 0,6 А, и вольтметр. Сначала зарядное устройство и лампу HL3 временно отключают, а заряжаемую батарею заменяют лабораторным источником тока. Установив по вольтметру напряжение источника 10,5 В, подстроечным резис­ тором R8 устанавливают нижний порог срабатывания компаратора по включению светодиода HLl, а затем, установив напряжение 14,2 + 14,5 В, подстроечным резистором Rl О устанавливают верхний порог по включению светодиода HL2. Детали Вместо КТ608Б в устройстве можно применять любые транзисторы из серий КТ603, КТ608, КТЗ117, КТ815; КТ503Б - КТ315, КТ501, КТ503, КТ3117; КТ814Б - КТ814, КТ816, КТ818, КТ837 и вместо КТ825Г - любой из этой серии. Транзистор VT4 должен быть установлен на теплоотводе с поверхностью ох­ лаждения 100+ 150см 2 • Оптронный динистор ТО 125-1 О можно заменить на ТО 125-12,5, ТО2-1 О, ТО2-40, ТСО-10. Оптронный динистор U3 должен бьпь установлен на теплоотводах с поверх­ ностью охлаждения 100+ 150см 2 • Оптроны серии АОТ127 выбраны для обеспечения электробезопасности всей зарядной установки в целом необходимо, чтобы нагрузка (батарея) была гальванически развязана (отделена) от питающей сети. Для приставки подойдут только те оптроны, напряжение изоляции которых не менее 500 В, фототранзистор - составной (особенно это касается оптрона U2). Диодный мост КЦ407А заменим на КЦ402, КЦ405 с буквенными индексами А, Б, В. Стабилитрон VD3 желательно использовать с небольшим ТКН стабилизации, годятся любые стабилитроны серии Д818. Оксидный конденсатор Cl - К50-16, К50-35 или К50-29; С2, С3- КМ-66, КlО-23, К73-17идр. . Подстроечные резисторы R8, RlO- любые многооборотные, например СП5-2 . Резистор R20- ПЭВ мощностью 10 или 15 Вт (в крайнем случае 7,5 Вт); остальные - МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Кнопка SBl и переключатель SAl - любые, например, КМ2-1 и MTl соот­ ветственно. Соединения, по которым протекает ток зарядки и разрядки, должны быть выполнены проводом сечением не менее 2 мм2• Провода, соединяющие устройство с аккумуляторной батареей, желательно выбрать гибкими. Большая часть элементов устройства смонтирована на печатной плате, изготов­ ленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертёж монтажной платы можно посмотреть в журнале "Радио" за 1998 год No 5. 95
2.23. УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНО-ВОССТЛНОВИТЕЛЬНОЕ УЗВl ((i) Устройство зарядно-восстановительное УЗВ 1 предназначено для заряда и вос­ становления работоспособности кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей, час­ тично или полностью утрачешюй в результате сульфатации и окисления электродов, а также их тренировки проведением циклов заряд-разряд с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости. Устройство допускается использовать как источник переменого тока напряже­ нием 36 В частотой 50 Гц. Перед началом эксплуатации устройства необходимо внимательно изучить нас­ тоящий паспорт, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей. Технические характеристики: - Ток заряда «НОРМА», не более: - средний ........................................................................... .............. 3,0 А; - импульсный положительный ..................................................... 8,2 А; - импульсный отрицательный ..................................................... 0,3 А; - длительность импульсов .................................................... ....... . 20 мс. - Ток разряда, не более ................................................................ ........... минус 8,0 А; - Доп уст имый ток нагрузки на выводах 36 В 50 Гц, не более ....... .... 2,5 А; - Напряжение питания частотой 50 Гц 220 В при токе не более ....... 1,0 А; или 36 В при токе не более .......................................................... 3,0 А. - Устройство нормально работает: - в диапазоне температур ....······················································... от - 1о до + 40 °С; - при относительной влажности воздуха .................................... от 60 до 98 %; - при атмосферном давлении ....................................................... от 86 до 106 кПа. На лицевой панели расположены (см. рис. 2.49): 1 - rумблер включения сети; 2 - индикатор включения сети; 3 - индикатор заряда; 4 - индикатор разряда; 5 - ручка для переноса; 6 - шнур подачи сетевого напряжения с вилкой; 7 - зажимы для подключения аккумулятора; 8 - rумблер изменения тока заряда; 9 - клемма заземления; 1О - вставка плавкая 1 А; 11 - перемычка; 12 - розетка подключения нагрузки 36 В; 13 - вставка плавкая 3 А: 14 - шильдик. Особенностью и существенным отличием устройства У3В 1 от других предла- гаемых зарядных устройств является возможность: - зарядки; - восстановления; - тренировки кислотных свинцовых 12-вольтовых батарей. Методика восстановления аккумуляторов защищена авторским свидетельством No 1677750. 96
ID ... ... . 1 8 9 2 3 10 4 5 6 11 12 13 14 Рис. 2.49 . Внешний вид устройства зарядного-восстановительного "УЗВ 1" (масштаб 1:2). 7
Устройство и принцип работы Принципиальная электрическая схема устройства приведена на рис . 2.50. Работа устройства основана на формировании зарядного тока в виде асимметричных импульсов равной длительности с расчетным отношением амплитуд зарядного (прямого) и разрядного (обратного) тока. Это осуществляется с помощью трансформатора и цепей: VDI, R2 + R7 -для амплитуды зарядного (прямого) тока при положительном полупериоде напряжения на выводах обмотки трансформатора, и Rl + R7 - для амплитуды разрядного (обратного) тока при отрицательном полупериоде напряжения на выводах трансформатора. Индикация режимов работы устройства осуществляется с помощью индикаторов VD5 + VD7. Индикатор VD7 показывает подключение устройства к сети переменного тока. Индикаторы VD5 заряда и VD6 разряда показывают проведение заряда или разряда аккумуляторной батареи. Работают они в режиме изменяющейся интен­ сивности свечения в зависимости от величины зарядного или разрядного тока. В конце заряда или разряда возможно отключение индикаторов или их работа в <<Тлеющем режиме». Устройство может работать при питании напряжением 220 В или 36 В перемен­ ного тока частотой 50 Гц. При этом тумблер Sl должен быть установлен в положение «220 В» или «36 В» соответственно. В конструкции УЗВ 1 введена защитная планка, предотвращающая случайное переключение режимов работы «36 В» и «220 В». Перед подключением аккумуляторной батареи на подзарядку проверьте уровень электролита и его плотность в соответствии с инструкцией по эксплуатации батареи. Подключение устройства к сети осуществляется с помощью шнура армиро­ ванного с вилкой Х2. Аккумуляторная батарея подсоединяется к устройству с помощью зажимов ХЗ и Х4 с проводами. При работе от сети 220 В предусмотрена возможность ступенчатого изменения зарядного тока с помощью тумблера SA2. В устройстве предусмотрена возможность проведения разряда аккумуляторной батареи на резисторы R2 + R7. Для этого при отключенном от сети устройстве необ­ ходимо установить перемычку Х5 . Это позволяет произвести качественную оценку работоспособности аккумуляторной батареи, а также её тренировку после восста­ новления путем проведения циклов заряд-разряд. При проведении заряда перемычка Х5 «РАЗР.яд>> должна быть отключена. Режим заряда «НОРМА>> рекомендуется применять в летнее время, режим «БОЛЬШЕ» - при отрицательных температурах наружного воздуха или при повы­ шенной сульфатации и окислении электродов. Указания по мерам безопасности Категорически запрещается подключать устройство к электросети, не убедив­ шись, что тумблер SAI находится в положении, соответствующем напряжению электросети (220 или 36 В). Подключение устройства к электросети переменного тока осуществляется с по­ мощью шнура питания, входящего в комплект поставки. Перед заменой вставки плавкой необходимо отключить вилку шнура питания от электросети. Запрещается использовать самодельные вставки плавкие. Подключение к устройству аккумуляторной батареи и нагрузок переменного тока осуществляйте при отключенной от электросети вилке шнура питания. При работе устройства клемма «.i» должна быть заземлена. 98
Рис. 2.50. Принципиальная схема устройства зарядно-восстановительного УЗВl. Указания по эксплуатации Заряд и проверку плотности электролита аккумуляторной батареи производите в соответствии с указаниями на заряд в техническом описании конкретного типа батареи и согласно правилам по уходу и эксплуатации аккумуляторных батарей. При этом следует помнить, что устройство работает в режиме источника с постоянным напря­ жением. Зарядный ток по мере зарядки аккумуляторной батареи уменьшается. Реко­ мендуемое время заряда при разряженной аккумуляторной батарее 12 ± 1 час, при подзарядке 2 + 3 часа. Окончание заряда батареи может быть практически определено по признакам: - напряжение на батарее достигает 13,5 + 14,5 В; - происходит газовьщеление. Выход из строя (перегорание) вставки плавкой Fl в режиме заряда характеризует наличие короткого замыкания в аккумуляторной батарее. Дальнейшему заряду, до проведения соответствующих ремонтных работ, аккумуляторная батарея не подлежит. Заряд аккумуляторной батареи производите при отключённых перемычке Х5 «РАЗРЯД» и нагрузке переменного тока. Разряд аккумуляторной батареи производите при отключенной электросети переменного тока и подключенной перемычке «РАЗРЯД». Сопротивление нагрузки при разряде в устройстве равно 1,7 Ом. В процессе разряда необходимо контролировать напряжение на клеммах аккумуляторной батареи. Разряд следует прекратить при снижении напряжения аккумуляторной батареи до 10,5 В. Циклы заряд-разряд проводите для проверки и восстановления работоспособ­ ности батареи, а также её тренировки с целью увеличения ресурса, срока службы и сохраняемости. Цикл состоит из полного заряда и разряда батареи. Количество циклов зависит от состояния аккумуляторной батареи и может быть от 1до 3. Подключение нагрузки к источнику переменного тока с напряжением 36 В частотой 50 Гц (розетка Xl) производите при отключенных аккумуляторной батарее и перемычке <<РАЗРЯД». 99
Табл. 2.9. Перечень элементов l< принципиальной схеме прибора "УЗВ 1". Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Резисторы Rl С5-35В-10- 220 Ом± 10 % l R2+R7 С5-35В-25 - 10 Ом± 10 % 6 R8 С2-33Н-О,25 - 7,5кОм±10 % 1 R9 С2-33Н-О,25 - 15 кОм± 10 % 1 RlO С2-33Н-О,25 - 3,9 кОм± 10 % 1 Rll + Rl3 С2-33Н-О,25 - 2,0 кОм± 10 % 3 Диоды VDl КД2997А (КД213А) l VD2+VD4 КД105Б 3 Индикаторы VD5, VD6 АЛ307БМ 2 VD7 АЛ307ГМ l Тумблеры SAl, SA2 ТЗ ВРО.360.007 ТУ 2 Предохранители Fl, F2 ВПl-13А250 В 2 FЗ ВШ-11А250 В 1 Табл. 2.10. Данные трансформатора прибора "УЗВ l ". Noобмотки Noвыводов Количество витков Диаметр провода, Напряжение, мм в 1 1-3 960 0,5 220 1' 4 98 0,5 - 11 5-6 160 1,12 36 111 7-8 125 1,60 27.5 100
2.24. ИМПУЛЬСНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Предлагаемое устройство позволяет перед зарядкой разрядить аккумулятор до напряжения 10,5 В током равным 1/20 его ёмкости, а затем зарядно-разрядным циклом довести напряжение на батарее до 14,2 + 14,5 В. При соотношении зарядного и раз­ рядного токов 1О:1 и длительности импульсов заряд-разряд- 3: 1. Схема устройства представлена на рис. 2.51. Технические характеристики: Ток заряда (регулируемый), А .......... 2,5 ... 7; Ток разряда (фиксированный), А ..... 2,5; Время зарядного импульса, с ........... 17; Время разрядного импульса, с .......... 5; Потребляемая мощность, Вт ............. 30...90 . При показанном на схеме положении переключателя SA3 "ЗАРЯД", контроль за аккумулятором отсутствует, разряд не производится. В этом режиме, при включенной сетевой кнопке SAl, блок работает как обычное зарядное устройство с регулировкой зарядного тока. Когда переключатель SA2 установлен в режим "ДЕСУЛЬФАТАЦИЯ", происходит поочередная зарядка и разрядка аккумулятора. При нажатии на кнопку SB 1 происходит первоначальная разрядка током 2,5 А до напряжения 10,5 В, а затем зарядка до напряжения 14,2 + 14,5 В. После этого устройство отключается. А если SA3 переклю­ чён в режим "МНОГОКРАТНО", процесс повторяется (это необходимо для "лечения" аккумулятора). Напряжение 220 В поступает на сетевой фильтр Ll, Cl, СЗ, С4, необходимый для предотвращения проникновения помех в сеть. Затем оно выпрямляется диодами VD1 + VD4 и сглаживается конденсатором С5. Резистор RЗ необходим для ограничения тока во время зарядки конденсатора С5. Оптрон Ul контролирует наличие напряжения в сети, и если оно отсутствует, то происходит блокировка по выводу 9 элемента 002.3 для выключения режима разрядки аккумулятора. Далее, если подсоединить аккумулятор, двухпороговый компаратор на OAl устанавливается в "1 ",транзистор VT5 открывается, и загорается светодиод HL2 "ЗАРЯД". Напряжение низкого уровня с коллектора VT5 поступает на выводы 9001.3 и 13 001.4. Тем самым снимается блокировка низкочастотного генератора. Скважность импульсов задается резисторами Rб (заряд) и R4 (разряд). Она подбирается в каждом конкретном случае. Частота определяется емкостью С2. Во время заряда на выходе 1О 001.3 устанавливается "1", которая открывает транзистор VTl и блокирует верхний порог (14,2 В) компаратора OAl, поскольку сравнение напряжения на аккумуляторе с верхним порогом происходит только в режиме разряда, чтобы не допустить сраба­ тывания компаратора с недозаряженным аккумулятором. Тот же высокий уровень с 001.3 через оптрон U2 и транзистор VТ2 запускает преобразователь напряжения. В момент разряда на выводе 1О 001.3 - низкий уровень, происходит блокировка преобразователя, а также устанавливается "1" на выходе 11 001.4 . При этом срабатывает ключ на VТЗ, VT4, и происходит разряд аккумулятора через лампочку HL 1. Она выбрана с двойным запасом по напряжению, чтобы предотвратить её прежде­ временное перегорание. При нажатии на кнопку SB 1 "ПУСК" компаратор OAl устанавливается в "О", тем самым транзистор VT5 закрывается, блокируется генератор на 001, а также преобра­ зователь напряжения. На выводе 3 RS-триггера 002.1, 002.2 устанавливается "1". Если сетевое напряжение присутствует, на входах 002.3 появляются "1", на выходе 002.4- высокий уровень, срабатывает транзисторный ключ на VТ7, VТ8, зажигается 101
"ЗАРЯД" DDl К561ЛЕ5 SA2 .______. FдЕСУЛЬФАТАЦИЯ" 102 VD5 КД522Б Рис. 2.51. Принципиальная схема импульсного зарядного устройства. /~? 4 RЗI ' 2k0 VD7 КС168А
DA3 КР142ЕН8А С17 +С18 +9В 50μ0т оr- Квыв.14 xlOV μ10 DDl,DD2 SBl.2 DD2 К561ЛА7 Tl С25 VDl4 КД212А III С21 + С23 +С24 100μ0 100μ0 x40V I rlOI x40V Квыв.1 DDl,DD2 1 HL3 12В 30Вт + " " XI §' 1" \О '"'о :s: о. еЬ: ~ "~ Гх2 ~ ::.: HL4 АЛ307БМ "РАЗРЯД" 103
светодиод НL4 "РАЗРЯД", а через лампочку НL3 (12 В х 30 Вт) течет разрядный ток 2,5 А. Аккумулятор разряжается до напряжения 10,5 В, загем срабатывает компаратор нижнего уровня (R20, R21, DAl), и "1" вновь устанавливается на выходе DAl. Цикл заряда повторяется. По достижении напряжения 14,2 В срабатывает компаратор верхнего уровня (Rll, R14, DAl), и если переключатель SA3 был установлен в режим "ОДНОКРАТНО", светодиод НL2 гаснет, а устройство переходит в ждущий режим. Коrда выбран режим "МНОГОКРАТНО", разряд вновь включится, и цикл будет повторяться. Емкости Сб, С7 необходимы для защиты от помех и для некоторой задержки срабатывания компараторов при переходных процессах. Стабилизатор DA3 необходим для защиты микросхем при крагковременном пропадании контакта на клеммах аккумулятора, так как на выходе преобразователя в режиме холостого хода напряжение увеличивается до 25 В. Настройка Если все детали исправны, устройство начинает работать сразу. Необходимо только отрегулировать пороговые компараторы. Для этого отключают лампочки НLl, НLЗ, чтобы снизить нагрузку. К регулируемому блоку питания подключают клеммы Xl, Х2 зарядного устрой­ ства. Выставляют напряжение 10,5 В, и регулировкой резистора R21 добиваются вклю­ чения НL2; затем выставляется напряжение 14,2 В, и регулировкой Rll добиваются выключения HL2. После этого лампочки опять подключаются, и прибор готов к работе. Детали. В преобразователе применен самодельный трансформагор на базе дросселей от строчной развертки телевизоров УПИМЦТ. Габариты Ш-образного сердечника - 11,5х14,5 мм. Обмотки 1 и 11 Т 1 намотаны в два, а обмотка 111 - в 7 проводов. Обмотка 1содержит91 виток провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм. Обмотка 11 содержит 4 витка того же провода. Обмотка 1П - 9 витков ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм. Намотке нужно уделить особое внимание. Витки должны быть уложены акку­ рагно, без перехлестов, между рядами необходимо проложить конденсаторную бумагу. Если в конце намотки ряд будет заполнен не полностью, оставшиеся витки нужно равномерно распределить по всему ряду. Вторичная обмотка наматывается так же равномерно (распределенно). Необходимо пометить начала и концы обмоток. Впрочем, это можно и не делать, а после намотки воспользоваться следующей методикой. На первичную обмотку подается напряжение 10+15 В с низкочастотного генератора частотой 5 + 15 кГц. Условно помечаются выводы обмоток. Цифровым вольтметром в режиме измерения переменного напряжения измеряется напряжение на вторичной обмотке. Затем к концу первичной обмотки подсоединяется вторичная, и измеряется напряжение относительно начала первичной обмотки и не присоединён­ ного конца вторичной обмотки. Если амПЛlfl)'Да напряжения возросла, значит, при­ соединенный конец и есть начало вторичной обмотки, а свободный - её конец. Аналогично определяем начало и конец обмотки 111. Во время сборки трансформатора необходимо установить в сердечнике зазор 1,3 мм, проложив кусочки картона. 104 В качестве шунта использован нихром 0,2 мм. Его сопротивление - О, 1 Ом. Rl l, R2 l - многооборотные типа СП5-2. R27 - типа СП3-4ам.
Диоды VD13, VD14 (рис. 2.51) - типа КД213А(Б), их желательно заменить диодами Шотки КД2997А (Б), КД2999А (Б). Диод VD12 - на напряжение 600 + 800 В и ток 2 + 3 А с рабочей частотой не менее 30 кГц. Оптроны Ul, U2-типаАОТ127. Важно, чтобы напряжение изоляции у них было не ниже 500 В. Вместо КТ315 подойдут любые из серий КТ312, КТ3102 на напряжение 30 В. VТЗ - КТ801 А(Б), его желательно на другие не менять. VТ7 - КТ819 А {Б, В). С2 можно поставить электролитический. Cl, С19, С22- К78-2. С3, С4-К15-5 на напряжение не ниже 600 В. С5 - емкостью 220мкФ на400 В или два по 100 мкФ на 400 В (К50-32). Остальные электролитические конденсаторы - типа К50-3 5. Для уменьшения массы и габаритов устройства можно добавить схему прину­ дительного охлаждения (рис. 2.52) с малогабаритным вентилятором Ml (вентилятор применен от IВМ-компьютера.). Он будет работать, когда тепловая энергия вьщеляется на деталях. Благодаря вентилятору допустимо установить малогабаритные радиаторы для VD13, VD14 (рис. 2.51) в виде пластины из дюралюминия 5х80х65 мм и VТl (ребристый 22х15х30 мм). Транзисторы VT3 и VT7 работают в допустимых режимах без радиаторов. Квыв.11 DD2.4 DAI КР142ЕН8А +12В Рис. 2.52. Принципиальная схема узла принудительного охлаждения. Индикатором тока PAl может сЛужить готовый амперметр о пределом 10-0-1 О А, или прибор М4761 (он устанавливался в старых магнитофонах). Его необходимо аккуратно вскрыть и сместить стрелку в середину шкалы, чтобы наблюдать как зарядный, так и разрядный ток. При желании можно использовать индикатор тока на светодиодах с градацией 0,5 А. Его схема изображена на рис. 2.53. На DAl, DA2 собраны преобразователь полярности и усилитель амплитуды, а собственно индикатор - на DA3. Правда, для такого индикатора придется еще собрать преобразователь для питаниямикросхемDА1,DА2напряжением±15В. К зарJ1ДНому устройству DA2 HLI + НL12 .: .. ... .--~ -+- ~~~~ ~~, --~~ ~-к _1_4 _ОУ Д~6~ --- ~-+- --- АЛ,- -3~ 07-Б _м_ .,,. .,- -... .,, -~.- .-~ ..-- ---: ,-- --, о +С2 ь~ = :.:+-t-C::J--t-"-1 VD7 КС168А Рис. 2.53 . Принципиальная схема индикатора тока. Чертёж монтажной платы устройства приведён в журнале "Радиолюбитель", 2002,No8,С 14. 105
2.25. ИМПУЛЬСНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО В основу устройства (рис. 2.54) положен двухтактный полумостовой импульсный преобразователь (инвертор) на мощных транзисторах VT4 и VT5, управляемый ши­ ротноимпульсным контроллером DAl по низковольтной стороне. Такие преобра­ зователи, устойчивые к повышению питающего напряжения и изменению сопротив­ ления нагрузки, хорошо зарекомендовали себя в источниках питания современных компьютеров. Поскольку в ШИ-контроллере К1114ЕУ4 находятся два усилителя ошибки, для контроля зарядного тока и выходного напряжения не требуется допол­ нительных микросхем. Быстродействующие диоды VDl4, VD15 защищают коллекторный переход тран­ зисторов VТ4, VT5 от обратного напряжения на обмотке 1трансформатора Т2 и отводят энергию выбросов обратно в источник питания. Диоды должны обладать минималь­ ным временем включения. Терморезистор R9 ограничивает ток зарядки конденсаторов С7, С8 при вклю­ чении устройства в сеть. Для подавления помех со стороны преобразователя служит сетевой фильтр С 1, C2,C5,Ll. Цепи R19, R21, С12, VD9 и R20, R22, СlЗ, VDlO служат для форсирования процесса закрывания коммутирующих транзисторов путем подачи в их базовую цепь минусового напряжения. Это позволяет снизить коммутационные потери и увеличить КПД преобразователя. Конденсатор С9 предотвращает подмагничивание магнитопровода трансформа­ тора Т2 из-за неодинаковой ёмкости конденсаторов С7 и С8. Цепь Rl 7, Cl 1 способствует уменьшению амплитуды выбросов напряжения на обмотке 1трансформатора Т2. Трансформатор Т 1 гальванически развязывает вторичные цепи от сети и передает управляющие импульсы в базовую цепь коммутирующих транзисторов. Обмотка 111 обеспечивает пропорционально токовое управление. Использование трансформа­ торной развязки позволило сделать эксплуатацию устройства безопасной. Выпрямитель зарядного тока выполнен на диодах КД2997А (VDll, VD12), способных работать на сравнительно высокой рабочей частоте преобразователя. Резистор R26 - выполняет роль датчик тока. Напряжение с этого резистора, поданное на нсинвертирующий вход первого усилителя ошибки контроллера DAl, сравнивается с напряжением на его инвертирующем входе, устанавливаемом резис­ тором Rl "ТОК ЗАРЯДА". При изменении сигнала ошибки изменяется скважность управляющих импульсов, время открытого состояния коммутирующих транзисторов инвертора и, значит, передаваемая в нагрузку мощность. Напряжение с делителя R23, R24, пропорциональное напряжению на заряжаемой батарее, поступает на неинвертирующий вход второго усилителя ошибки и сравни­ вается с напряжением на резисторе R4, приложенным к инвертирующему входу этого усилителя. Таким образом происходит регулирование выходного напряжения. Это позволяет избежать интенсивного кипения электролита в конце зарядки путем сни­ жения зарядного тока. ШИ - контроллер имеет встроенный источник стабильного напряжения 5 В, ко­ торый питает все делители напряжения, задающие требуемые значения напряжения на выходе устройства и зарядного тока. Поскольку питание на микросхему DAl поступает с выхода устройства, недопустимо снижение выходного напряжения устройства до 8 В - в этом случае прекращается стабилизация зарядного тока и он может превысить предельно допус­ тимое значение. Подобные ситуации исключает узел, собранный на транзисторе VТЗ и 106
~ С) ... ... XPI SA1 <11 ..,..E"J, 11 1 1 11 1 11 1 --.22ов :: ' RI М\О "ТОК ЗАРЯДА "11 11 ~С10 т100μ0 x25V к выв. 12 DAI vтз КТЗIО2А Рис. 2.54. Принципиальная схема импульсного зарядного устройства . У! FR У! FR FЗ зол + XI~ .8 ""@ ' /IR26Х2 ~ 0,05R
стабилитроне VD13, - он блокирует включение зарядного устройства, если его нагрузить неисправной либо сильно разряженной батареей (с ЭДС менее 9 В). Стабилитрон, а значит, и транзистор узла остаются закрытыми, а вход DTC (вывод 4) микросхемы DAI - подключенным через резистор Rб к выходу Uref встроенного источника образцового напряжения (вывод 14). Напряжение на входе DTC при этом - не менее 3 В, и формирование импульсов запрещено. При подключении к выходу устройства исправной батареи открывается стаби­ литрон VD13 и вслед за ним транзистор VT3, замыкая на общий провод вход DTC контроллера и тем самым разрешая формирование импульсов на выводах 8 и 11 (выходы Cl, С2- открытый коллектор). Частота следования импульсов - около 60 кГц. После усиления по току транзисторами VП, VT2 они через трансформатор Tl передаются на базу коммуrирующих транзисторов VT4 и VT5. Частоту повторения импульсов определяют элементы RlO и С6. Её рассчиты­ вают по формуле: F=l,l/RlO · С6. Настройка устройства Для налажи,вания преобразователя потребуются ЛАТР, осциллограф, исправная аккумуляторная батарея и два измерителя - вольтметр и амперметр (до 20 А). Если в распоряжении радиолюбителя окажется развязывающий трансформатор 220 В х 220 В мощностью не менее 300 Вт, следует устройство включить через него - работать будет безопаснее. Сначала через временный токоограничительный резистор сопротивлением 1 Ом мощностью не менее 75 Вт (или автомобильную лампу мощностью 40 + 60 Вт) под­ ключают к выходу устройства баrарею и убеждаются в наличии плюсового напря­ жения 5 В на выходе Uref (вывод 14) ШИ контроллера. Подключают осциллограф к выводам 8 и 11 (выходы Cl и С2) контроллера и наблюдают импульсы управления. Движок резистора Rl устанавливают в крайнее нижнее по схеме положение (мини­ мальный зарядный ток) и подают от ЛАТРа на сетевой вход устройства напряжение 36 +48В. Транзисторы VT4 и VT5 не должны сильно нагреваться. Осциллографом контро­ лируют напряжение между эмиттером и коллектором этих транзисторов. При наличии выбросов на фронте импульсов следует применить более быстро­ действующие диоды VD14, VD15 либо точнее подобрать элементы R17 и Cll демп­ фирующей цепи. Необходимо иметь в виду, что далеко не все осциллографы допускают измерения в цепях, гальванически связанных с сетью. Кроме этого, помните, что часть элементов устройства находится под сетевым напряжением - это небезопасно! Если все в порядке, напряжение на сетевом входе плавно повышают ЛАТРом до 220 В и контролируют работу транзисторов VT4, VT5 по осциллографу. Выходной ток при этом не должен превышать 3 А. Вращая движок резистора Rl, убеждаются в плав­ ном изменении тока на выходе устройства. Далее из выходной цепи удаляют временный токоограничительный резистор (или лампу) и подключают батарею непосредственно к выходу устройства. Подбирают резисторы R2, R5 так, чтобы пределы изменения зарядного тока регулятором R2 были равны 0,5 и 25 А. Устанавливают максимальное выходное напряжение равным 15 В подборкой резистора R4. 108
Ручку регулятора R2 снабжают шкалой, проградуированной в значениях заряд­ ного тока. Можно оснастить устройство амперметром. Коробка и все металлические нетоковедущие части зарядного устройства на время его рабаrы должны быть надежно заземлены. Не рекомендуется оставлять работающее зарядное устройство на длительное время без присмаrра. Детали Диоды КД257Б можно заменить на RL205, а КД2997А - на другие, в том числе на диоды Шотки с обратным напряжением более 50 В и выпрямленным током более 20 А, FR155-набыстродействующиеимпульсныедиодыFR205,FR305,атакжеUF4005. Диоды VDll, VD12 также снабжают общим теплоотводом площадью поверх­ ности не менее 200 см1• ШИ-контроллер К1114ЕУ4 имеет множество зарубежных аналогов - TL494IN, DBL494, mPC494, IR2M02, КА7500. Вместо КТ886А-1 подойдут транзисторы КТ858А, КТ858Б или КТ886Б-1. Транзисторы VT4 и VT5 устанавливают на теплоотводы площадью не менее 100 см. Использовать в качестве теплоотвода стенки коробки устройства, а также общий теплоотвод для диодов и транзисторов не следует из соображений безопасности эксплуатации зарядного устройства. Размеры теплоотводов можно существенно уменьшить, если принудительно охлаждать их вентилятором. Трансформаторы самые ответственные и трудоемкие элементы любого импульс­ ного преобразователя. От качества их изгаrовления зависят не только характеристики устройства, но и вообще его работоспособность. Трансформатор Т 1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К20х12х6 из феррита М2000НМ. Обмотка l намотана проводом ПЭВ-2 0,4 равномерно по всему кольцу и содержит 2х28 витков. Обмотки 11 и IV - по 9 витков провода ПЭВ-2 0,5. Обмотка Ш - два витка провода МГТФ-0,8. Обмотки изолированы одна от другой и от магнитопровода двумя слоями тонкой фторопластшюй лентъ1. Трансформатор Т2 намотан на броневом магнитопроводе Ш10х10 из феррита М2000НМ (или, еще лучше, М2500НМС), годится и кольцевой магнитопровод анало­ mчного сечения. Обмотка I содержит 35 витков провода ПЭВ-2 0,8. Обмотка II - 2х4 витка жгута сечением не менее 4 мм1 из нескольких проводов ПЭВ-2 или ПЭЛ. Если принудительно охлаждать трансформгrор, сечение жгута можно уменьшить. Примечание. Следует отметить, что от качества межобмоточной изоляции трансформаторов зависит не только надежность устройства, но и безопасность его эксплуатации, поскольку именно она изолирует вторичные цепи от напряжения сети. Поэтому не следует выполнять ее из подручных материалов - оберточной бумаm, канцелярского скотча и т. д. - и уж тем более пренебрегать ей, как иногда делают малоопытные радиолюбители. Лучше всего применять тонкую фторопластовую ленту или конден­ саторную бумаrу из высоковольтных конденсаторов, укладывая её в 2 + 3 слоя. 109
2.26. ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА БАЗЕ БП ПК Предлагаемое устройство (рис. 2.55), помимо неплохих технических характе­ ристик, привлекательно тем, что за его основу взят импульсный блок питания отслужившего свой срок IВМ-совместимого персонального компьютера. При этом отпадает необходимость в приобретении многих специфических радиоэлементов, изготовлении импульсных трансформаторов и дросселей. Описываемый блок позволяет питать стабилизированным напряжением радио­ любительские конструкции и заряжать стабильным током различные аккумуляторные батареи. Основные технические характеристики Входное напряжение, В ........................................................ 110, 220; Выходное стабилизированное напряжение, В ................... 5+15; Напряжение пульсаций при токе 5 А, мВ, не более .......... 25; Выходной стабилизированный ток, А ................................ 1 + 1О. Блок питания оснащен цифровой шкалой для индикации выходного напряжения и тока нагрузки, имеет регуляторы выходного напряжения для грубой и точной установки, регулятор ограничения выходного тока, индикатор максимального тока, предохранитель для защиты выходных цепей в случае неправильной полярности включения заряжаемого аккумулятора. 110 Рис. 2.55. Внешний вид импульсного блока питания на базе блока питания персонального компьютера.
- - - БП ПК г ------ -- ---- -- - ------- -- -- --, 1 1 : ТИl VDI VDS +24В: 11 , ,IЭI1IЭI 11 1 ' '1 J 1 1 : v·o2 ' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 : 7 : 1 1 + Xl Х2 ол1 ;--------------------§ ------ 2-----------одз-------сi2------------- -- -: КР142ЕН5А 1 КР572ПВ2А • μ10 : Приставка 1 3 1 1 +5В 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 HG2 1 АЛС324Б 1 :] : !1 TIA94 3 ос: 9 J•~~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l____~:: ___ ___ _______________1 С7 T1on НGЗ АЛСЗ24Б 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 HG4 1 АЛС324Б: 1 1 1 1 1 1 1 L... -J 1 __ ___ ____ ____ ___ ____ ____ ___ ____ ____ ___ ____ ____ ____ ___ ____ ____ ___ ____ ___ J SAl.2 Рис. 2.55. Принципиальная схема импульсного блока питания.
Принципиальная схема устройства изображена на рис. 2.55, ще "БП ПК" - импульсный блок питания компьютера; "Приставка" - устройство индикации с узлом стабилизации тока нагрузки. В блок питания компьютера необходимо внести некоторые изменения. Его узел управления обычно выполнен на специализированной микросхеме (ШИ-контроллере) TL494 или её аналогах МВ3759, КА7500, КР1114ЕУ4. На вывод 1 этой микросхемы подан сиrnал обратной связи с выходных выпря­ мителей напряжений "+5 В" и"+ 12 В", а на вывод 2 - образцовое напряжение от внутреннего стабилизатора с вывода 14. Обратную связь от источника напряжения "+ 5 В" следует отключить, удалив резистор R4 (здесь и далее нумерация элементов условная), а Rб и R8 заменить резисторами указанных на схеме номиналов. Вместе с переменным резистором Rl они образуют делитель напряжения обратной связи, благодаря чему становится возможной регулировка (грубая) выходного напряжения блока. Его точное значение устанавливают переменным резистором R2, подключён­ ным к выводу 2 ШИ-контроллера. Блок питания оснащен встроенным вентилятором, питающимся от источника напряжения 12 В. Так как выходное напряжение будет меняться в широких пределах, вентилятор необходимо подключить через гасящий резистор R7 к выпрямителю, питающему ШИ-контроллер не меняющимся напряжением около 24 В. К выходу"+ 12 В" нужно добавить резистор R5, который обеспечит устойчивую раб<УI)' блока питания в отсутствие нагрузки при низком выходном напряжении. Желательно также поменять местами выпрямительные диоды источников"+ 5 В" и "+ 12 В", потому что в первом из них применены более мощные диоды. Стабилизатор выходного тока собран на операционном усилителе DAl. На его неинвертирующий вход подано напряжение с резистора R17, включенного в мину­ совый провод выходной цепи блока питания. На инвертирующий вход DAl поступает образцовое напряжение с переменного резистора R4, которым задают уровень стаби­ лизации тока. Резистор R9 и конденсатор С2 в цепи ООС, охватывающей ОУ, обес­ печивают устойчивость работы этого узла. Через диод VDl напряжение обратной связи поступает на вывод 3 ШИ-контроллера. Светодиод НLl - индикатор максимального тока, он светится при токе нагрузки, близком или равном заданному значению. Измеритель напряжения и тока выполнен на АЦП DАЗ, включенном по типовой схеме, и цифровых индикаторах HG1 -: - HG4. Режим его работы выбирают переклю­ чателем SAl. Контактная группа SAl.1 коммутирует измеряемое напряжение, SАl.2- запятые цифровой шкалы. В положении переключателя "U" на вход АЦП поступает выходное напряжение блока питания через предохранитель F 1 и резистивный делитель Rl 1+ Rl 3, благодаря чему при перегорании предохранителя индикатор показывает О В. В режиме контроля тока (переключатель в положении "1") АЦП измеряет падение напряжения на датчике тока - резисторе Rl 7. Напряжение питания"+ 5 В" стабилизировано интегральным стабилизатором DA1, напряжение "-5 В" - параметрическим стабилизатором VDЗ, R8, подключённым через диод VD2 к вьmрямителю отрицательного напряжения импульсного блока. Наладка устройства Налаживание блока питания начинают с проверки пределов регулирования выходного напряжения (переключатель SAl - в положении "U") по образцовому вольтметру. Стабилизатор тока на это время отключают, отпаяв провод, идущий от вывода 3 печатной платы к выводу 3 ШИ-контроллера. Если необходимо, пределы корректируют подбором резисторов R4 и R8. 112
Затем к блоку подсоединяют нагрузку с током потребления 5 + 1О А, переводят переключатель в положение "1" и по образцовому амперметру подстроечным резистором R12 устанавливают необходимое показание. Далее, переключив индикатор на измерение напряжения, корректируют его показания по образцовому вольтметру подстроенным резистором R9. После этого восстанавливают цепь обратной связи стабилизшора тока, переключают индикатор на измерение тока и, изменяя сопротивление нагрузки, убеждаются в работоспособности стабилизатора. При необходимости границы интервала регулирования тока устанав- ливают подбором резисторов Rl и R4. · При нагрузке током 15 А и напряжении 15 В, может несколько увеличивался нагрев обмотки дросселя L2 в импульсном блоке питания. Этот недостагок можно устранить, перемотав его обмотку проводом вдвое большего сечения. При зарядке батареи аккумуляторов стабильным током сначала следует устано­ вить регуляторами Rl и R2 напряжение окончания зарядки, а затем, подключив ба­ тарею, переменным резистором R4 - требуемый ток. Во время зарядки должен све­ титься светодиод HLl. По её окончании, когда напряжение на батарее возрастет до заданного значения, ток уменьшится, светодиод погаснет и блок питания перейдёт в режим стабилизации напряжения, в котором она может находиться длительное время. Та1шм образом, нет необходимости контролировать процесс зарядки и момент её окончания, не нужно отключать батарею по окончании зарядки. Детали Детали устройства индикации с узлом стабилизации тока нагрузки вместе с переменными резисторами Rl, R2, R4 и гнездами Xl и Х2 смонтированы на печатной плаге (рис. 1.1 ), закрепленной с помощью резьбовых стоек и винтов на передней стенке блока. На ней же (за печатной платой) установлен без изолирующей прокладки интеrральный стабилизатор напряжения DA1. В блоке питания применены ПО<?Тоянные резисторы МЛТ, переменные СПЗ-9а, подстроенные СПЗ-38. Резистор RЗ выполнен из трех отрезков константанового провода диаметром 1 и длиной примерно 50 мм, согнуть1х в виде П-образных скоб и припаянных к соответствующим печатным проводникам платы. Отклонение сопротивления этого резистора от указанного на схеме значения (0,01 Ом) не должно превышать ± 20 %. Конденсаторы Cl, СЗ - К50-35, С9 + Cll - К73-17, остальные - КМ. Диод VDl - любой германиевый. Операционный усилитель DA2 - КР140УД608 с любым буквенным индексом, КР140УД708. Цифровые индикаторы HGl + HG4 - АЛС324Б, АЛСЗЗЗБ, АЛС321Б. Переключатель SA1 - кнопочный малогабаритный для печатного монтажа В l 70G или аналогичный. Предохранитель Fl - плоский автомобильный на ток 10 А. Примечание. Чертёж монтажной платы приведён в журнале "Радио", No 10 за 2004 год. 113
2.27 . ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАРЯДА Автомобильные аккумуляторные батареи нередко заряжают устройствами, не имеющими стабилизатора тока. Предлагаемое устройство позволяет и в этом случае объективно определить момент окончания зарядки батареи. Более того, оно выполнит это при произвольных форме и среднем значении зарядного тока. Для полной зарядки аккумулятора ему необходимо сообщить определенный электрический заряд (количество электричества}, равный произведению времени зарядки на средний ток. Иными словами, момент окончания зарядки можно определять значением сообщенного аккумулятору заряда. При этом изменения тока в процессе зарядки не повлияют на заряд, а лишь приведут к увеличению или уменьшению времени зарядки. . Для измерения заряда, пропущенного через измерительную цепь, в условиях нестабильного тока было разработано описываемое ниже устройство. Принципиальная схема показана' на рис. 2.58. Основа устройства - преобразователь напряжения в частоту, выполненный на микросхеме DA1. Напряжение на его вход, пропорциональное току зарядки, поступает с токоизмерительных резисторов Rl, R2 (либо с одного, либо с обоих, в зависимости от выбранного тумблером SAl предела измерения). Поскольку функция преобразования линейна, частота на выходе микросхемы DAl прямо пропорциональна току зарядки. Выходное импульсное напряжение преобР.азователя поступает на вход делителя частоты DDl. Частоту входных импульсов он уменьшает в 32768 · 60 = 1966080 раз. Коэффициент преобразования и коэффициент деления частоты выбраны такими, что при напряжении на входе преобразователя 1 В импульсы на выходе счетчика следуют с интервалом в 0,1 ч (или в 360 с). Иначе говоря, один импульс на выходе счетчика соответствует прошедшему через измерительную цепь электрическому заряду 0,1 Ач, когда контакты тумблера SAl разомкнуты, или 1Ач, когда замкнуты. Несложный расчет позволяет определить требуемый коэффициент преобразо­ вания: 1966080/360=5461 Гц/В. Поскольку эта частота значительно (более чем в 50 раз) превышает 100 Гц, погрешность преобразования при измерении заряда, переносимого пульсирующим (после двуполупериодного выпрямления) током, должна быть незначительной, что и было подтверждено экспериментально. Двуразрядный двоично-десятичный счетчик импульсов, выполненный на двух счетчиках по модулю 10 DD2, DDЗ с цифровыми индикаторами HGl, HG2, подсчитывает число ампер-часов или их десятых долей. Децимальная точка индикатора HGl включена в режиме "10 Ач", децимальная точка индикатора HG2 мигает при протекании зарядного тока в цепи нагрузки и тем чаще, чем больше ток. Для установки момента отключения источника зарядного тока после протекания заданного заряда в устройстве предусмотрен установочный блок, состоящий из двух десятичных счетчиков-дешифраторов DD4, DD5, переключателей SАЗ, SA4 и логического узла на элементах DDб. l, DDб.2. Изменение состояния счетчиков DD2 -;. DD5 происходит по спаду входных импульсов, а установка в исходное состояние - подачей напряжения высокого уровня на входR. В режиме измерения заряда переключателями SA3 и SA4 устанавливают тре­ буемое значение заряда, тумблером SA1 выбирают ёмкость счетчика "1 О Ач" или "100 Ач" (цена деления младшего разряда счетчика 0,1 или 1 Ач соответственно). Вход прибора включают в разрьm цепи нагрузки в соответствии со схемой, представленной на рис. 2.56. подают на прибор напряжение сети и замыкают контакты тумблера SA2 "ПУСК". 114
На этом рисунке показана функциональная схема установки для измерения количества электричества, сообщаемого заряжаемой аккумуляторной батарее. По такой же схеме собирают установку для проведения электрохимического процесса. Через некоторое время на тех выходах счетчиков DD4, DD5, которые окажутся соединенными с подвижным контактом переключателей SA3, SA4, появится напряжение высокого уровня. Этот же уровень возникнет на выходе элемента DDб.2. В результате, во-первых, начнет работать генератор, выполненный на элементах DDб.3, DD6.4, вырабатывающий импульсную последовательность частотой около 2 кГц, а звуковой излучатель BFl подаст сигнал, указывающий на то, что через заряжаемую батарею протекло заданное количество электричества. Во-вторых, откроется транзистор VTl и сработает электромагнитное реле Kl, контакты Kl .1 которого, разомкнувшись, обесточат нагрузку. В таком состоянии установка будет находиться до тех пор, пока ее не отключат от сети. Измеритель заряда питается от двуполярного стабилизатора напряжения 2х9 В, выполненного на микросхемах DA2, DA3. Понижающий сетевой трансформатор Tl унифицированный из серии ШП. Конденсаторы С8 + С12, защищающие микросхемы устройства от помех, устанавливают по одному около каждой из микросхем DDl + DD5. При напряжении 1 В на входе преобразователя напряжение - частота децимальная точка индикатора HG2 включается с периодом примерно 3 с, индицируя протекание тока через цепь нагрузки. Чем больше этот ток, тем чаще включение точки. Нити катода люминесцентных индикаторов HG1 и HG2 питаются от минусового плеча стабилизатора. Это сделано для увеличения разности напряжения между анодами - элемепrами и катодом индикатора, что дает возможность увеличить яркость свечения табло. ЛюминесцеНIНые индикаторы в измерителе питаются пониженным напряжением (паспортное напряжение 20 + 30 В), поэтому их аноды - элементы подключены к выходам счетчиков К176ИЕ4 непосредственно, без дополнительных транзисторов. Настройка Калибруют устройство следующим образом. Входные контакты измерителя включают в разрыв цепи нагрузки по схеме рис. 2.56, и задают рабочий ток равным 1 А. Контакты тумблера SAl при этом должны находиться в разомкнутом положении, а тумблера SA2 - замкнутом. Измеряя многократно период следования импульсов на выходе преобразователя DAl (вывод 7), подстроечным резистором R4 устанавливают их шес-тисекундный период. Затем проверяют точность шестиминутного периода импульсов на выходе М (вывод 10) счетчика DDl и, если необходимо, корректируют тем же резистором. Следует отметить, что объективно установить заряд, который должен принять аккумулятор, можно, если известна его реальная ёмкость и он разряжен до нижней допустимой границы . Для определения ёмкости батареи собирают разрядную установку по схеме на рис.2.57. Максимальный постоянный ток, который можно пропускать через входную цепь в положении "100 Ач" переключателя SAl - lOA, а в положении "10 Ач", - 1 А. Если измеряемый ток имеет форму импульсов (например, при зарядке батареи аккуму­ ляторов), то среднее значение тока нужно уменьшить до 6 + 7 А, иначе резистор Rl перегреется. При разомкнутых контактах тумблера SAl ток не должен превышать 1 А. 115
Детали Вместо ИВ-ЗА подойдут индикаторы ИВ-6, однако они крупнее и потребляют больший ток накала катода, поэтому потребуется подобрать резисторы R8, RlО. Транзистор VTl - любой кремниевый маломощный структуры n-p -n (например, из серий КТЗ 12, КТЗ 15, КТ503, КТЗ 117). Диодные мосты VDl, VD2 - любые из серий КЦ402 - КЦ405; диод VDЗ - также любойизсерийКД503,КД509,КД510,КД513,КД521,КД522. Конденсаторы С4, С5 -оксидные, К50-16 или К50-35; С2- керамический (КМ-4. КМ-5. К10-7В. Kl0-47) или слюдяной, причем он должен иметь небольшой ТКЕ (МПО), поскольку от этого зависит стабильность коэффициента преобразования: остальные - любых типов. Резистор Rl состоит из двух параллельно соединенных С5-16В номиналом 0,2 Ом и мощностью 5 Вт. Его можно изготовить самостоятельно из отрезка толстого провода высокого сопротивления. Подстроенный резистор R4 - многооборотный СП5- 2; остальные - МЛТ, С2-23, С2-33, причем R2 составлен из двух резисторов, соединенных параллельно (например, с номиналами 1 и 1О Ом). Реле Kl использовано импортное, Best BS902CS (его обмотка имеет сопро­ тивление 500 Ом, контакты рассчитаны на коммутацию постоянного и переменного тока до 10 А при напряжении 220 В). Оно имеет габариты 20х15х15 мм. Подходящее отечественное реле для измерителя заряда можно подобрать из группы автомобиль­ ных. Трансформатор ТПП232-127/220-50 может быть заменен на любой из ряда ТПП231-127/220-50 + ТПП235-127/220-50, при этом следует соединить вторичные обмотки таким образом, чтобы на диодные мосты VD1 и VD2 поступало напряжение 12 +15В. Сетевой трансформатор можно изготовить и самостоятельно. Его наматывают на ленточном магнитопроводе ШЛ lбх.20. Обмотка 1содержит2400 витков провода ПЭВ- 1 диаметром 0,08, обмотки 11и111 - по 140 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,25 Звуковой пьезоэлектрический излучатель BFl любой из серии ЗП. Тумблер SAl - П2Т или другой, рассчитанный на ток не менее 5 А; SA2 любой. Галетные переключаrели SАЗ - МПН-1. Стабилизаторы напряжения DAl, DA2 смонтированы на теплоотводах с охлаж­ дающей поверхностью 30 +40 см1 каждый. XPI К+АБ 11 Измеритель ---22ов1111 заряда XPI 11 Зарядное + --.22ов1111 устройство К-АБ Рис. 2.56 . Схема подключения устройства для измерения заряда. XPI Измеритель заряда +Rн АБ 12В Рис. 2.57. Схема подключения измерителя заряда для определения ёмкости АБ. 116
'"= = !"' N и. ?С -61::;:: Е::;:: ~ §~::r: ~ ~s:: ~ :s: w s:: .g ~rt> ~w .§ fj Р' - - ...... CI К+АБ г DAI КР1108ППI 5-- С2 470114 DD2 К176ИЕ4 ~ DC 615 DD4 L)' 1 К176ИЕ8 SАЗ • 1 1 kJCJ6ol oj 3 214 3 4110 SA2 111~ "ПУСК" 7~8 9 ~11 1 DA2 1 к выв. 14 КР142ЕН8А DD2, DDЗ, DD6; к выв. 16 DDI, DD4, DDS . квыв.7 DD2, DDЗ, DD6; 1-.1--- к выв. 8 DDl, DD4, DDS. К выв.4 DAI. HGI ИВ-ЗА 4 DDЗ К176ИЕ4 ~ь с d е f g R DDS К176ИЕ8 m-l .!. ]_ 4 110 5 6 1 SA4 HG2 ИВ-ЗА BFI ЗП-3
2.28. КОIЩЕНСАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С УМНОЖЕНИЕМ ТОКА Конденсаторный преобразователь напряжения используется в данном случае как - бестрансформаторное зарядное устройство мощностью 150 Вт и предназначен для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей емкостью до 70 Ач, поэтому макси­ мальный средний выходной ток устройства должен быть 7 А. Эта величина согласована с ограничением переменной составляющей на уровне 20 + 30 % от номинального напряжения для примененных оксидных конденсаторов. Он позволяет реализовать "тренировку" аккумуляторов - режима, при котором аккумулятор в течение одного полупериода сетевого напряжения заряжается, а затем разряжается меньшим током на балластный резистор. Принципиальная схема устройства показана на рис. 2.59. Выпрямительный диод VD38, конденсатор Cl 3 и стабилитроны VD39, VD40 формируют напряжение питания узла управления, осуществляющего синхронизацию работы коммутирующих транзисторов VT2 и VТЗ с полярностью напряжения сети и стабилизацию выходного тока. Работает устройство следующим образом. При положительной полуволне напря­ жения сети заряжаются блок конденсаторов Cl + С12 и накопительный конденсатор питания СlЗ. При отрицательной полуволне включается светодиод оптрона Ul, а его фототранзистор, открываясь, шунтирует эмттерный переход транзистора VТl. Транзистор VTl закрывается и через резистор R5 подключает неинвертирующий вход операционного усилителя DAl к выходу конденсаторного блока. Сам же ОУ при этом переключается и открывает транзисторы VТЗ, VТ2 и светодиод оптрона U2. ОУ DAl работает в компараторном режиме, поэтому его выходной сигнал может принимать только два значения - близкое к напряжению питания и к нулю. Если нап­ ряжение на его инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение будет близким к нулю и транзистор VТЗ окажется в закрытом состоянии. В противном случае напряЖение на выходе ОУ близко к напряжению питания, транзистор VТЗ открывается, а через резистор R9 - транзистор VТ2 и оптрон U2. Входным сигналом для стабилизации выходного тока служит напряжение на конденсаторном блоке. Оно связано с электрическим зарядом соотношениями: U=С ·QиdU/dt=С ·dQ/dt=С ·I. Таким образом, изменение напряжения на конденсаторном блоке (его умень­ шение) прямо пропорционально отданному в нагрузку заряду, поэтому, стабилизируя отдаваемый конденсаторным блоком заряд за время единичного цикла разрядки, устройство стабилизирует выходной ток. Его значение регулируют резистором R7. После закрывания транзистора VТl напряжение с конденсаторного блока поступает на неинвертирующий вход ОУ DAl и сравнивается с образцовым, поступающим на инвертирующий вход с делителя Rб + R8. Когда напряжение на конденсаторном блоке становится меньше образцового, ОУ DAl переключается в нулевое состояние и закрывает транзистор VТЗ, а через него (и нагрузку устройства) - и фотодинистор оптронаU2. Если по каким-либо причинам напряжение на конденсаторном блоке не снизи­ лось до образцового (т. е. в нагрузку не ушел заряд, определяемый положением движка резистора R7), а время, отведенное на разрядку, закончилось, работа блока для предотвращения попадания сетевого напряжения на выход устройства организована так. Напряжение отрицательной полуволны сети снижается до выключения светодиода оптрона Ul и, следовательно, закрыванию его фототранзистора. Это приводит к откры­ ванию транзистора VTl, шунтированию им неинвертирующего входа и переключению компаратора DAl и, как следствие, закрыванию транзисторов VТЗ, VT2 ещё до появления положительной полуволны сетевого напряжения. Таким образом, проис- 118
~ ~ CD Fl VDЗ XPI SAI О,5А КД209А 4Мз пЕ3!v 1<1!+ 11. -- -- 1 t 11 11 11 11 11 !RI 11 22k 11 11 С! +С12 11 11 2;g~vo 11 11 11 VD5+0~~37 ~ 1~ t 1 11 IU 11 R~tl 1 1 R 1101 ·поРОГ 11 lk5 5kl , kЗО ОКОНЧ. 11 ЗАРЯДА" 11 КД2 VD6 vn10 11 11 11 11 VDI a:i 11 11 КД209А о11 .~ N11 1 1 VD7t 11 11 VD40 N11 111 11 \~ ll КС530А 6 АЛ307А ~ 1 VD35((1 ~ ·оконч. ЗАРЯДА" СIЗ R4 ,~ VТ3 С14 1+ + КП706Б 1= z;~vo М!О 1~~vo Ul1 1---1v.u~ь11 АОТ128~ Ul.l - 1·~·J1v~I' 11 1 1 1::n 11 iVD411 VТ2 - КТ209М - ~1т111111111 1@-JI 11 1 F2 VD4 O,SA КД209А Рис. 2.59. Принципиальная схема конденсаторного преобразователя напряжения. + о Xl о Х2
ходит принудительная синхронизация узла стабилизации тока с полярностью напря­ жения сети. Зарядка аккумуляторной батареи длится сравнительно долго и требует опреде­ лённого коюроля. Поэтому в устройстве предусмотрена возможность автоматического отключения заряжаемой батареи при напряжении на ней 14,2 + 14,4 В. Функцию порогового элемента отключения полностью заряженной батареи выполняет электро­ магнитное реле Kl, срабатывающее при напряжении около 10,5 В. Реле подключено к выходным зажимам Xl и Х2 через проволочный подстроечный резистор Rll. Этот резистор вместе с конденсатором С 14 образуют фильтр, подавляющий переменную составляющую пульсирующего зарядного напряжения, но пропускающий медленно нарастающую постоянную составляющую напряжения аккумуляторной батареи. Поэтому при достижении порогового напряжения реле Kl срабатывает и размыка­ ющимися контактами Kl.1 отключает питание ко~щенсаторного блока и системы управления. Сама же обмотка реле остается под напряжением заряжаемой батареи и благодаря наличцю гистерезиса выключается при снижении напряжения до 11,8 В. После чего происходит автоматическая подзарядкаАБ. Включение-выключение режима автоматического окончания зарядки осущест­ вляет переключателем SA2. Применение реле серии РЭСlО обусловлено его малым током потребления и, следовательно, малым током разрядки батареи в режиме прекращения зарядки. Маломощные контакты используемого реле отражают и особенности описываемого устройства, связанные с ёмкостным характером нагрузки. Поэтому разрыв цепи питания конденсаторного блока происходит без искрения. Выходное напряжение описанного устройства определяется числом конденса­ торов в батарее и при более низком напряжении может устанавливаться с достаточно малым шагом. Наладка Налаживание устройства следует проводить только с сетевыми предохрани­ телями. Перед первым включением обязательно проверьте правильность монтажа и соединений, поскольку ошибки могут привести к выходу изtтроя большей части деталей и даже взрыву конденсаторов. В порядке страховки конденсаторный блок можно прикрыть коробкой из плотного картона или фанеры. Правильно собранное устройство начинает работать сразу. Потребуется в основ­ ном лишь подборка резисторов Rб и R8 для корректировки диапазона регулировки, тока зарядки. Для этого к выходу блока подключите разряженный аккумулятор и подборкой резисторов Rб и R8 установите по амперметру PAl диапазон регулирования зарядного тока резистором R7. Если при начальном положении движка резистора R7 ток будет отличен от нуля, то нужно уменьшить сопротивление резистора R8. Если же ток зарядки становится равным нулю не в крайнем положении движка R7, сопро­ тивление этого резистора следует увеличить. Далее движок резистора R7 установите в конечное положение. Если теперь ток зарядки окажется меньше максимального, сопротивление резистора Rб придется уменьшить, а если превышает - увеличить. После этого, установив переключатель SA2 в положение "РУЧН", доведите батарею до полной зарядки, контролируя напряжение на нем вольтметром постоянного тока. Затем отключите ус)IJОЙство от сети, переведите тумблер SA2 в режим "АВТ", а движок резистора Rl 1 - €положение максимального сопротивления. Снова подклю­ чите устройство к сети и уменьшенном сопротивления резистора Rl 1 добейтесь четкого срабатывания реле К 1- устройство готово к эксплуатации. Подстроенные резисторы можно вывести на лицевую панель устройства, что позволит оперативно выставить значение зарядного тока и порога срабатывания конца зарядки при эксплуатации. Примечание. При налаживании и эксплуатации зарядного устройства необходимо помнить об отсутствии гальванической развязки от сети. Следовательно, подключать к АБ и отключать его от аккумуляторной батареи можно только отключённым от сети. 120
Применение двух сетевых предохранителей (Fl, F2) и двухсекционного выклю­ чагеля SA1 связано с повышенными требованиями электробезопасности из-за от­ сутствия гальванической развязки устройства от сети. Детали В конденсаторном бпоке возможно применение любых оксидных конденсагоров, но желательно одного типа. в случае использования импортных конденсагоров габариты этого блока можно существенно уменьшить. Диоды блока также могут быть любыми, рассчитанными на такой же ток и обраrное напряжение - подойдут даже диоды Д226Б иД7Ж. Оптрон ТО325-12,5-4 заменим на ТО 125-1 О или ТО 125-12.5 не ниже 4-го класса. Вместо КП706Б (VТЗ) возможно применение аналогичных отечественных полевых транзисторов или импортного IGBT на такой же ток и напряжение, причем желаrельно с минимальным сопротивлением канала. Оптрон U2 и мощный транзистор VТЗ надо установить на теплоотводы с пло­ щадью охлаждения примерно 20 см1• При выборе электромагнитного репе (Kl) необходимо учитывагь, что паспортное номинальное напряжение примерно в 1,5 + 1, 7 раза выше напряжения срабатывания и что напряжение срабатывания может быть несколько различным даже для реле из одной партии. Возможно применение реле РЭС9, РЭС22, РЭС32 и иных, обладающих достагочно малым потребляемым током, на напряжение срабатывания в пределах 8 + 12 В. При этом, возможно, придется подобрагь резистор Rl 1 и конденсагор С 14 с целью эффективного подавления переменной составляющей, предотвращения "дребезга" контактов реле и ложных срабатываний. Примечание. Оптрон U2 необходим лишь для улучшения безопасности, однако выход описанного преобразователя может лишь формально считаться не связанным с сетью, поскольку при одном полупериоде cem закрыты транзистор VТЗ и оптрон U2, при другом - диоды VDЗ и VD4. Однако рассчитывать на то, что прикосновение к выходным клеммам безопасно, нельзя. Любой из упомянутых выше элементов может выйти из строя, это будет незаметно с точки зрения функционирования преобразователя, но один из выходных проводов будет соединяться с сетью. Поэтому можно не устанавливать, например, диод VD4 и оптрон U2 - устройство будет нормально работать и без них. О стабилизации выходного тока. Выходной ток выключается в момент умень­ шения напряжения на конденсаторном блоке до заданной резистором R7 величины, а начальное напряжение на блоке пропорционально напряжению сети. Как показали авторы, выходной ток пропорционален разности этих напряжений, поэтому его стабилизация осуществляется лишь при изменении нагрузки. Колебания напряжения сети сказываются на выходном токе, причем относительное изменение выходного тока примерно вдвое больше относительного изменения напряжения сети. Релейное устройство используемое в преобразователе, для отключения устройства в момент окончания зарядки аккумулятора, не может иметь столь узкий гистерезис по напряжению, как указывается в стагъе, поскольку для реле РЭС-1 О ток оmускания примерно в семь раз меньше тока срабатывания. Для получения требуемо­ го гистерезиса необходимо применение реле с большим числом контактов. При сра­ батывании оно должно вводить последовательно с Rl 1 дополнительный переменный резистор, которым устанавливается напряжение оmускания реле. Описанное зарядное устройство - один из конкретных примеров использования конденсаторного преобразователя напряжения. В других случаях надо иметь в виду, что действующее значение его выходного напряжения составляет около 12 В, а амплитудное - близко к 24 В. 121
2.29. ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА "БS-21" (г. Великие Луки @) Введение Техническое описание и инструкция по эксплуатации предназначены для озна­ комления с основными техническими данными, составом, устройством, работой источника постоянного тока "Б5-21 ", а также с порядком работы и техническим обслуживанием. Назначение 1. Источник постоянного тока "Б5-21" представляет собой устройство, собранное на полупроводниковых приборах и обеспечивающее на выходных клеммах стабили­ зированное напряжение, регулируемое в пределах от О до 30 В при величине тока нагрузкиотОдо5АиотОдо1ОВпритокенагрузкиотОдо1ОА. 2. Источник является лабораторным переносным прибором и предназначается для питания накальных цепей и схем на полупроводниковых приборах. Рабочими условиями эксплуатации источника являются: - температура окружающей среды от 283 до 308 к (от+ 10 до+ 35 °С); - атмосферное давление 86 + 106 кПа (650 + 800 мм рт. ст.); - относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 298 К (+ 25 °С); - напряжение питающей сети 220 ± 22 В при частоте 50 ± 0,5 Гц и содержании гармоник до 5%. 122 Конструкция Конструктивно источник оформлен в виде переносного прибора (рис. 2.60). На передней панели установлены все основные органы управления и контроля: 1 - индикатор включения сети; 2 - тумблер включения сети; 3 - вольтметр; 4 - амперметр; 5 - индикатор «ПЕРЕГРУЗКА»; 6 - переключатель для грубой установки выходного напряжения; 7 - потенциометр плавной регулировки выходного напряжения; 8 - выходные клеммы; 9 - корпусная клемма. На задней стенке расположены: - предохранитель; - потенциометр калибровки выходного напряжения; - потенциометры установки тока перегрузки; - клемма заземления источника.
.... N w ф 12 3 4 ®J йстоЧнИ1<1ПостО:Ян'нёiго тоКА Бs-21 вкл $1 ··~ · §iф . @·· .'Ч.'i·· · .·~·.·;с.Г'' tOA ' (i''i SA 6 ' 7 Рис. 2.60. Внешний вид источника постоянного тока "БS-21" (масштаб 1:3). 5 ф 89
Технические данные 1. Диапазон регулирования выходного напряжения от 3 до 30 В ступенями через 2 вольта с плавной регулировкой в пределах ступени. Погрешность установки выходного напряжения не более 100 мВ. 2. Источник допускает токи нагрузки от О до 1О А при выходном напряжении до 10 В и от О до 5 А свыше 10 В. Номинальное значение токов нагрузок 1О и 5 А соответственно. 3. Приведенная к концу шкалы погрешность индикаторных устройств не более 2%. 4. Нестабильность выходного напряжения на выходных клеммах при изменении напряжения питающей сети на± 1О% от номинального значения не должна превьШiать О,05%приUвых>5ВиО,1 %при3В<Uвых<5В. 5. Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от номинальной до нуля не должна превышать 0,5% при выходном напряжении от 3 до 1О ВиО,1 %привыходномнапряжениисвыше lOB. 6. Дрейф выходного напряжения за 8 часов непрерьmной работь1 не превышает 0,2 % при выходном напряжении от 5 до 30 В и 0,5 % при напряжении выхода от 3 до 5 В. 7. Изменение напряжения при изменении окружающей температуры на 1°С (температурный коэффициент напряжения) не превышает О, 1 % в диапазоне изменения окружающей температуры от 283 до 308 К (от+ 1Одо+35 °С) при величине выходного напряжения от 3 до 30 В. 8. Эффективное значение напряжения пульсаций не превышает 0,05 % от выходного напряжения, при выходном напряжении от 3 до 5 В и 0,02 % свыше 5 В. 9. Органы регулирования схемы защиты должны обеспечивать её срабатывание при токах нагрузки 8 + 12 А при выходном напряжении до 1ОВи3 + 7 А при выходном напряжении свыше 1О В. 1О. Выходное сопротивление источника в диапазоне частот от 20 Гц до 200 кГц не превышает 0,5 Ом. 11. Допустимый коэффициент модуляции должен быть не менее 0,05 и 0,1 от номинальных токов нагрузки 1Ои5 А соответственно. 12. Максимальный выброс должен быть не более 0,6 В, время установления должно быть не более 500 мс, число выбросов не более двух. 13. Характеристики источника проверяются при работе прибора в нормальных условиях: - температура окружающей среды 293 ± 5 к(+ 20 ± 5 °С); - относительная влажность 65 ± 15 %; - атмосферное давление 100 ± 4 кПа (750 ± 30 мм рт. ст.); - напряжение питающей сети 220 ± 4,4 В, частотой 50 Гц. Рабочие условия оговорены выше. 14. Питание источника осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 ± 22 В, частотой 50 ± 0,5 Гц. 15. Источник допускает непрерывную работу в течение 8 часов, сохраняя пара­ метры в пределах ТУ. 16. Время прогрева 5 минут, время установления режима под номинальной нагрузкой для получения гарантируемой нестабильности от изменения входного напряжения при номинальной нагрузке 1 час. 17. Среднее время безотказной работь1 источника составляет 3000 ч. 18. Мощность, потребляемая источником, не превышает 480 ВА. 19. Масса прибора не более 28 кг. 20. Габариты источника не превышают 488х270х433 мм. 124
Устройство и работа источника постоянного тока Описание электрической схемы. 1. Источник работает по обычной схеме последовательного регулирования. Схема электрическая структурная представлена на рис. 2.61. ! Выходное Сеть Схема Источник Регулирую- напряжение о-- защиты от r-- - щии перегрузки питания элемент Вспомога- Источник УПТи Цепь ~ тельный - опорного ,.._ _ схема t-- отбора источник напряженш сравнения Рис. 2.61. Схема электрическая структурная. 2. · Источник питания или собственно источник выпрямленного напряжения состоит из силового трансформатора Tl, вьшрямительного моста VDl + VD4 на кремниевых диодах типа Д242А и Г- образного фильтра, состоящего из дросселя Ll типа ДТ-6А и ёмкости 4000 мкФ, которую образуют 8 конденсаторов С8, С9. Первичная обмотка силового трансформатора имеет отводы, используемые при грубой регулировке выходного напряжения. 3. Регулирующий элемент состоит из двух последовательно включенных кас­ кадов - буферного и регулирующего, каждый из которых представляет собой составной транзистор. Буферный каскад предназначен для уменьшения мощности, рассеиваемой на проходных транзисторах VT8, VT7 (П21 ОА) регулирующего каскада, и является первым составным транзистором. Он состоит из двух параллельно вюuоченных транзисторов VТ4, VTS (П210А), зашунтированных резистором Rl7, и транзисторов VТЗ (П213Б) и VT2 (МП26А). Между базой и эмиттером первого составного транзистора включены встречно напряжение смещения, снимаемое с резистора RIЗ, и источник Э. Д. С, представленный в виде падения напряжения на проходных тран­ зисторах VT8, VT7 (П21 ОА). При максимальном напряжении сети и максимальном токе нагрузки напряжение эмиттер-коллектор транзисторов VТ8, VT7 (П210А) увеличивается и транзисторы VТ4, VТS (П210А) из режима насыщения переходят в усилительный режим; проис­ ходит перераспределение мощностей между транзисторами VТ4, VТS, VТ8, VT7 (П21 ОА) и резистором Rl7. Регулирующий каскад предназначен для обеспечения стабилизации выходного напряжения выпрямителя. Он представляет собой второй составной транзистор, собранный из двух включенных параллельно транзисторов VT8, VT7 (П210А) и транзисторов VТ7 (П216) и VT6 (П214А). На базу этого составного транзистора с усилителя постоянного тока подается сигнал ошибки схемы сравнения, который изменяет внутреннее сопротивление про­ ходных транзисторов VT8, VT7 (П210А), что обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. 4. Усилитель постоянного тока собран на транзисторе VТl 1 (1 Т403И), нагрузкой которого является резистор R2 l. 125
SA2.l SA22 SAI XPI ТЗ ~-3-F=::J...--......::.~~-f...,-1----l 11 11 11 "'- '2 20811 11,, 11 11 ~-4-----+H-L-l-+--+-----------~ ТН-0,3 ЭДI УАД-32 С2 R5 lkl Rl2 lkO LI ДТ-6А 13 +С7 2000μ0 x25V Рис. 2.62. Принципиальная схема источника постоянного тока 11Б5-21" . 126 +С8 4x;wvo +С8 4х2000μ0 x50V ххх Rl7 !R8 R20 24R
~~~~~~~~~~~~~~~~~~--~~~--~~~~~~~~--~~-ах1 21 VT8 П210А + + PVI зов +Uпит С12 + 2000μ0 о+30в x50V A-..-~..-+---4uA,}--+-~~~~~~~~-+-~~-ox2 С\\ 10μ0 x50V + ею μ50 PAI !ОА SA2.3 R42 k33 -Uпит k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 k20 R41 IOR R43 k22 "КАЛИБРОВКА НАП'ЯЖЕНИЯ выходд· 127
Внимание! При пользовании переключателем грубой установки выходного напря­ жения необходимо обращать внимание на четкость фиксации положений для пре­ дупреждения выхода из строя силового трансформатора. 7. В случае включения сигнала «ПЕРЕГРУЗКА» выключите источник, снимите нагрузку, вновь включите источник, плавно увеличьте нагрузку до номинальной. Примечание. Потенциометры «УСТ. ТОКА ПЕРЕГРУЗКИ» при выпуске прибора уста­ новлены на срабатывание схемы защиты при токе нагрузки 5,5 + 7 А, при выходном напряжении свыше 1О В и 10,5 + 12 А при выходном напряжении до 1О В. Установка срабатывания схемы защиты на ток нагрузки в пределах 3 + 7 А производится с помощью потенциометра R6, а на ток нагрузки в пределах 3 + 12 А - с помощью потенциометров R6 и R7. Характерные неисправности и методы их устранения 1. При ремонте источника необходимо соблюдать все правила техники безопас­ ности при работе с напряжением до 1ООО В. 2. Для доступа внутрь источника необходимо отвернуть 4 винта на боковых стенках и снять верхнюю и нижнюю обшивки прибора. Табл. 2.11 Перечень наиболее часто встречающихся или возможных неисправностей. Наименование неис- Вероятная причина Метод устранения правности, внешнее проявление и допол- нительные признаки 1. При включении Нарушен контакт Довернуть лампочку. источника индика- в патроне. торная лампочка Неисправен предохра- Заменить предохра- не горит. нитель или лампочка. нитель или лампочку. Неисправен Проверить омметром шнур питания. шнур и устранить неисправность. 2. Выходное - Вышли из строятран- Заменить транзис- напряжение не зисторы(VТ2+ VТ9, торы. регулируется VТll). 3. Нет плавной регули- Неисправен потен- Заменить потен- ровки выходного циометрR43. циометр. напряжения. 4. Нестабильно выход- Вышел из строя Заменить тран- ное напряжение. транзистор VТl 1. зистор. 5. Срабатывает Не отрегулиро- С помощью потея- реле при токе вана схема за- циометров отрегу- меньше допу- щиты (R6, R 7) пировать цепь стимого защиты так, чтобы реле срабатывало при достижении током нагрузки тре- буемой величины. 130
3. При выходе из строя транзисторов, стабилитронов или диодов они заменяются однотипными. При этом необходимо уточнение верхнего предела выходного напря­ жения. Верхний предел выходного напряжения выставляется потенциометром R42, расположенным на задней стенке прибора. 4. При замене транзисторов VТ8, VT9 (П210А) необходимо установить ра­ венство токов эмиттеров с помощью потенциометра R24. Дроссель ДТ-6А Магнитопровод тороидальный МТ-160, внутренний диаметр 60, наружный диаметр 92 мм. Марка стали Э330, лента О,35х60 мм. Способ сборки: зазор 2 мм± 10 %. Ток холостого хода дросселя при напряжении 15 В на первичной обмотке не более ~ЗА w )о >I > 11 12 > ~п 9 15 Рис. 2.63. Дроссель ДТ-6А. ~III Табл. 2.12. Обмоточные данные дросселя. Noобмотки Диаметр провода, мм Марка провода Число витков I 1,25 ПЭВ-2 160 п 1,25 ПЭВ-2 160 III 1.25 ПЭВ-2 160 Табл. 2.13. Режим собственного выпрямителя (при напряжении сети 220 В+ 2 % и токе нагрузки5А). Измеряемые величины Выходное напряжение, В 4 12,6 25 Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора. 18 29 44 Переменное напряжение на входе дросселя фильтра. 10,5 16 23 Переменное напряжение на выходе дросселя фильтра, не более 0,4 0,45 0,95 Постоянное напряжение на входе дросселя фильтра. 16 21,6 39 Постоянное напряжение на выходе дросселя фильтра. 14,5 20 36 131
Трансформатор силовой Магнитопровод тороидальный МТ-300, внутренний диаметр 74 мм, внешний диаметр 118 мм. Марка стали 3330, лента О,35х60 мм. Мощность трансформатора 400 ВА. Ток холостого хода первичной обмотки на отводах 6 - 3 при напряжении 220 В не более 280 мА. Табл. 2.14 . Обмоточные данные трансформатора силового. Наименование Диаметр Марка Число Отводы обмотки провода, мм провода витков (Noвыводов) Iпервичная 0,8 ПЭВ-2 1440 546, 580, 620, 660, (6,3,5,7,9,11,24, 71 о, 772, 840, 890, 19 17 10.15.20.13) 990.1120. 1230. Пвторичная(14, 16) 1,25х2 ПЭВ-2 129 III вторичная (21, 8) 0,8 ПЭВ-2 24 III вторичная (8, 22) 0,8 ПЭВ-2 24 Э экранная (9) 0,8 ПЭВ-2 115 Трансформатор феррорезонансный Магнитопровод тороидальный МТ-30, внутренний диаметр 42 мм, внешний диаметр 70 мм. Марка стали 3330, лента О,35х30 мм. Способ сборки: зазор 0,3 мм ± 1О %. Ток холостого хода первичной обмотки на отводах 5 - 6 при напряжении 220 В не более 100 мА. Табл. 2.15. Обмоточные данные трансформатора феррорезонансного. Наименование Диаметр Марка провода Число витков обмотки (Noвыводов) провода, мм I первичная(5, 6) 0,28 ПЭВ-2 2800 Пвторичная(IО, 12) 0,15 ПЭВ-2 400 III вторичная (1, 2) 0,15 ПЭВ-2 300 IVвторичная(13, 14) 0,35 ПЭВ-2 45 Э экранная (9) 0,28 ПЭВ-2 700 132
..а. w w Табл. 2.16. Напряжение эмитrер-база транзисторов (при Uвых = 4 В и Uсети = 220 В± 2 %). Напряжение эмитrер-база. В .Ток П210А П213Б МП26А П210А П216 П213Б П304 1Т403И нагрузки (поз. 30, 31) (поз. 32) (поз . 33) (поз. 76, 77) (поз. 78) (поз. 80) (поз. 38) (поз. 86) 10,0 0,3+0,6 0,1 +0,3 0,1 +0.2 0,4+0,6 0,2+0,3 0,05 +0,1 0,65 0,07 +0,15 5,0 0,1 +0,3 0,03 2,5 0.02 0.5 0,3 0,5 0,14+0,2 0,04+0,07 0,5 0,07 +О,15 2,5 0,04+0.06 1,0+8,О 0,5 0,2+0;3 О,1+0,15 0,03+0,06 0,5 0,07 +0,15 о 0,03+0,06 0,5 16.0 0,1 +О,2 0,02+0,06 0,02+0,04 0,5 0,07+0,15 Табл. 1.7 . Напряжение эмитrер-коллектор транзисторов (при Uсети = 220 В± 2 %). Тип Ток Напряжение выхода, В транзистора нагрузки, 4 12,6 25 А Напряжение эмитrер-коллектор, В П210А 10,0 5,0+9,О - - (поз. 30, 31) 5,0 7,0+ 10,5 5,0+8,5 7,0 2,5 5,0 5,0 5,0 о 0.5 05 05 П210А 10,0 2,2 - - (поз. 76, 77) 5,0 2,8 2,2 2,2 2,5 6,0+ 10 5,0+ 8,5 5,5 16+23 5 18+25 26 П304 10,0 8,0+22 - - (поз. 38) 5,0 14+30 12+24 12+24 2,5 20+30 17+27 17+27 о 20+30 20+30 20+30 П214Г 10,0 4,2 - - (поз. 65) 5,0 4,2 13,0 24 2,5 4,2 12,8 24 о 40 12.7 24 1Т403И 10,0 5,2 - - (поз. 86) 5,0 4,8 13,4 25,1 2,5 4,6 13,2 25,0 о 42 12.8 24.9 П214Г (поз. 65) 0,25 0,25 0,25 0,25
Табл. 2.17. Перечень элементов к принципиальной схеме прибора Б5-2 l. Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обоЗначение и тип Резисторы Rl,R2 МЛТ-1-51кОм±10 % 2 R3,R4 ПЭ-50-2,2 Ом ± 1О % 2 R5 МЛТ-2-1,1кОм±10 % l R6,R7 ПП2-11 47 Ом± 10 % 2 R8 МЛТ-2-220 Ом± 10 % 1 R9 МЛТ-2-330 Ом± 10 % l RlO МЛТ-l-2,4 кОм± 10 % 1 Rll, Rl2 МЛТ-2-l кОм± 10 % 2 RlЗ МЛТ-1-620 Ом± 10 % l Rl4 МЛТ-l-12 кОм± 10 % l Rl5 МЛТ-2-470Ом±10 % 1 Rl6 МЛТ-0,5-10 кОм± 10 % 1 Rl7 ПЭ-75-1,8 Ом± 10 % 1 Rl8 МЛТ-2-1,8к0м ± 10 % 1 Rl9 МЛТ-2-750 Ом± 10 % 1 R20 1 ПЭВ-3-24 Ом± 10 % l R2l МЛТ-1-24 кОм± 10 % 1 R22 С2-29В-О,25-732 Ом ± 1 % l R23 1 ПЭВ-10-120 Ом± 10 % l R24 ПП2-ll-4,7 Ом± 10 % l R25 МЛТ-1-51Ом±10 % l R26 МЛТ-1-200 Ом± 10 % l R27+R40 С2-29В-О,25-200 Ом ± 1 % 14 R41 С2-29В-О,25-10 Ом± 1 % 1 R42 ПП2-ll 330 Ом± 10 % 1 R4l ПП2-l2 220 Ом± 10 % 1 Конденсаторы Cl КБГ-МП-1000 В-2х0,1мкФ±10 % l С2 МБГЧ-1-2А-500-О,5 ± l О % 1 включены МБГЧ-l-2А-500-1±10 % 1 параллельно С3 МБГП-2- 1500 В-1 мкФ-П l С4 МБМ-160В-l,О мкФ± 20 % 1 С5,С6 К50-6-П-l 00 В-20 мкФ 2 С7 К50-12-25 В-2000 мкФ l С8, С9, Cl2 К50-3Б-50 В-2000 мкФ 9 ClO МБМ-160-0,5 ± 10 % l Cll KS0-12-50 В- 10 мкФ l 134
Табл. 2.17. (продолжение). Позиционное Наименование элемента Кол-во Примечания обозначение и тип Диоды VDl +VD4 Д242А 4 VD5+VD13 Д226Г 9 VD14, 15, VD17 + 19 Д814Г 5 VD16 Д814А 1 VD20 Д818Д 1 Транзисторы vп П304 1 VТ2 МП26А 1 vтз П213А 1 VT4,5,8,9 П210А 4 VT6 П214А 1 VТ7 П216 1 VТlO П214Г 1 VТll 1Т403И 1 Механизм измерительный PAl Амперметр М42100, О+ 10 А, кл. 1,5 l PVl Вольтметр М42100, О+ 30 В, кл. 1,5 1 Переключатели SAl Тумблер ТЗ 1 SA2 Переключатель щеточный 15П-4Нl 1 Реле К1 МКУ48-С 1 Лампы HL1,HL2 Лампа неоновая ТН-0,3 2 Прочее Fl Вставка плавкая ВШ-1 5,ОА 250 В 1 ЭДl Вентилятор (двигатель УАД-32) 1 Ll Дроссель ДТ-6А 1 Т1 Трансформатор силовой 1 Т2 Трансформатор феррорезонансный 1 135
Техническое обслуживание 1. Контрольно-профилактические работы проводятся с целью обеспечения рабо­ тоспособности источника в период эксплуатации. 2. Поверка параметров источника, внешний осмотр (проверка крепления органов управления и регулировка, плавности их действия и четкости фиксации) проводятся не менее 1раза в год. Поверка источника БS-21 Настоящий раздел составлен в соответствии с ГОСТ 19164-?З «Приборы электронные измерительные. Источники питания. Технические требования» устанавливает методы и средства периодических поверок приборов, находящихся в эксплуатации, на хранении и выпускаемых из ремонта. Периодичность поверок один раз в год. При длительном хранении периодичность поверок один раз в три года. Операции и средства поверки 1. При проведении поверки должны производиться операции и применяться средства поверки, указанные в табл. 2.18. Табл. 2.18 Операции и средства поверки применяемые при проведении поверки. Наименование Поверяемые Допускаемые Средства поверки операций, отметки значения по- производимых грешностей или образ- вспомогательные при поверке предельное цовые значение параметров Внешний ос- мотр Опробование Определение метрологиче- ских парамет- ров: -определение Вт.ЗВ ±lООмВ М2018 погрешности (М1106) установки вы- ХОДНОГО напря- жения; -определение Оцифро- ±О,6В~2%~ М2018 Реостат (РСП-4, погрешности ванные ±О,2А 2% (М1106) 110м, 7 А) индик~торных точки М2018 устроиств; (М1104) - о предел ение нестабильносп Э-515/З (Э5ЗЗ) выходного на- пряжения: а)отизме- зв 0,1% В8-З (В2-З5) пения напря- зов Реостат РСП-4 жениясети 0,05% ЛАТР (РНО-2) б)отизме- зв 0,5% В8-З (В2-З5) нениятока зов 0,1% Реостат РСП-4 нагрузки 136
определение зв 0,05% 3-515/3 (3533) эффективного зов 0,02% ВЗ-57 (ВЗ-40) значения на- Реостат (РСП-4, пряжения 110м, 7 А) пульсаций определение 8+12А ЛАТР (РНО-2) возможности 3+7А Д5017 (М1104) регулирования Реостат (РСП-4, схемы защиты 11Ом,7 А) Примечания: 1. Вместо указанных в таблице образцовых и вспомогательных средств поверки разрешается применять другие аналогичные меры и измерительные приборы, обеспечивающие измерения соответствующих параметров с требуемой точностью. 2. Образцовые (вспомогательные) средства поверки должны быть исправны, по­ верены. Нормативно-технические характеристики рекомендуемых средств измерений приведены в табл. 2.19. Табл. 2.19. Нормативно-технические характеристики рекомендуемых средств изме­ рений. Наименование Основные технические Рекомен- средства поверки характеристики дуемое средство Пределы Погреш- пов~ки измерения ность (тип 1. Вольтметр 7,5+60В 0,2% М2018 2. Амперметр 0,1 +20А 0,2 М2018 3. Измеритель не ста- 1,2+5000В ЗОи 10% В8-3 бильности 0,03+ 10% (В2-35) 4.Вольтметр 0+600В 0,5 3-515/3 (3533) 5.Милливольтметр lмВ+ЗООВ 2,5 ВЗ-57 (ВЗ-40) Условия поверки и подготовка к ней 1. При проведении операций поверки должны соблюдаться условия, указанные в п. 13 раздела "Технические данные". 2. Перед проведением операций поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работь1: - работы, указанные в разделах "Указания мер безопасности" и "Подготовка к работе"; - разместить поверяемый источник на рабочем месте, обеспечив удобство работы и исключив попадание на него прямых солнечных лучей; - при необходимости установить механическим корректором нули индикатор­ ных устройств; - работы по п. 2, 3 раздела "Порядок работы". 137
Проведение поверки При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие комплектности прибора, наличие клейм, должно быть проверено : - отсутствие механических повреждений, влияющих на точность показаний приборов; Внешний осмотр. - наличие и прочность крепления органов управления и коммутации, четкость их положений, плавность вращения ручек органов регулировки, наличие встроенных средств измерений, предохранителей и т. п.; - чистота клемм; - состояние лакокрасочных покрытий и четкость маркировок; - отсутствие отсоединившихся или слабо закрепленных элементов схемы (опре- деляется на слух при наклонах прибора). Опробование. Для опробования источника Б5-21 в работе необходимо: ручку переключателя «ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» поставить в крайнее левое положение, а ручку плавной регулировки «ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» в крайнее правое положение. Включить источник в сеть напряжения 220 В, частоты 50 Гц и убедиться по встроенному вольтметру М42100 в возможноссти получения регулируемого с помощью ручек «ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» выходного напряжения 3 7 30 В . Определение метрологических параметров Определение погрешности установки выходного напряжения проводится по внешнему вольтметру класса не хуже 0,5, например, М2018 (по схеме на рис. 2.64) при выходном напряжении 3 и 30 В. Погрешность установки выходного напряжения с помощью ручек «ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» в этих точках должна быть не более ±lООмВ. Определение погрешности индикаторных устройств вольтметра и амперметра производится (по схеме на рис. 2.64) путем подключения к выходу источника образ­ цового вольтметра (например, М2018) и амперметра (например, М2018) и после­ дующей проверке оцифрованных точек индикаторов, Погрешность лА определяется по формуле: лА = Аобр. - Априб., где Аобр. - показание образцового прибора (В или А): Априб. - показание индикяrора прибора Б5-21 (В или А). Погрешность индикаторов не должна превышать 2 % приведенной погрешности к концу шкалы (± 0,6 В;± 0,2 А). Определение нестабильности выходного напряжения от изменения напряжения сети на± 10 % от номинала 220 В проверяется (по схеме на рис. 2 .64) на выходных клеммах источника при выходном напряжении 3 и 30 В при номинальной нагрузке после 1 часа прогрева под номинальной нагрузкой, Время измерения при указанных значениях питающего напряжения должно быть не менее 5 минут. Нестабильность определяется как максимальное отклонение выходного напря­ жения от первоначального значения при изменении напряжения питания от номи­ нального до максимального (минимального). 138
~~ К выходным клеммам БS-21 ,,------icn-4~ 1 : t---~+--~......... 1 1 "'-220В _____.~ Рис. 2.64. Схема электрическая проверки погрешности установки выходного напряжения, погрешности индикаторных устройств, нестабильности выходного напряжения, напряжения пульсаций, органов регулирования схемы защиты. Примечания: 1. В зависимости от выходного напряжения и тока нагрузки реостаты РСП-4 включаются либо один, либо два параллельно, либо два последовательно. 2. В зависимости от измеряемого параметра вольтметр М2018 заменяется при­ бором ВЗ-57 и В8-3, а амперметр выключается из схемы. Результаты измерений считаются удовлетворительными, если прибор удовлет­ воряет требованиям п. 4 раздела "Технические данные". Определение нестабильности выходного напряжения, от изменения тока наг­ рузки, от номинальной до нуля проверяется (по схеме на рис. 2.64) на выходных клеммах при выходном напряжении 3 и 30 В после 5 минуr прогрева прибора. Напряжение сети 220 вольт. Время измерения при вышеуказанных нагрузках должно быть не менее 5 мин. Нестабильность определяется как макс1:1мальное отклонение выходного напряжения от первоначального значения при изменении тока нагрузки от номинального до нуля. Результаты измерений считаются удовлетворительными, если прибор удовлет­ воряет требованиям п. 5 раздела "Технические данные". Определение эффективного значения напряжения пульсаций на выходных клем­ мах производится (по схеме на рис. 2.64) при выходном напряжении 3 и 30 В и но­ минальном токе нагрузки. Напряжение сети 220, 198 и 242 В. Результаты измерений считаются удовлетворительными, если прибор удовлет­ воряеттребованиям п. 8 раздела "Технические данные". Определение возможности регулирования схемы защиты производится (по схе­ ме на рис. 1.5) пуrем изменения положения движка потенциометров «УСТ. ТОКА ПЕРЕГРУЗКИ» (см. примечание к п. 7 "Порядок работы") до срабатывания защиты при токе 8 и 12 А при выходном напряжении до 1О В, 3 и 7 А при выходном напряжении свыше 1О В. Контроль тока нагрузки должен осуществляться по внешнему амперметру. Результаты измерений считаются удовлетворительными, если прибор удовлет­ воряет требованиям п. 9 раздела "Технические данные". 139
140 v о о Рис. 2.65. Шаблон для восстановления шкалы вольтметра источника постоянного тока "Б5-21" . (масштаб 1:1) . о о Рис. 2.66. Шаблон для восстановления шкалы амперметра источника постоянного тока "Б5-21" (масштаб 1:1).
2.30. РЕГУЛИРУЕМЬIЙ СТАБИЛИЗАТОР ТОКА При зарядке автомобильных аккумуляторных батарей рекомендуют поддержи­ вать средний зарядный ток на постоянном уровне. Обычно в стабилизаторах тока в качестве регулирующего элемента используют транзистор. В процессе работы на нем рассеивается большая мощность, и в связи с этим приходится применять громоздкие теплоотводы. КПД таких устройств весьма мал. Ниже описано подобное устройство с более высоким КПД. Принципиальная схема устройства показана на рис. 2.68, а временные диаграм­ мы в его характерных точках - на рис. 2.67. Основные технические характеристики Максимальный ток нагрузки, А ............................................. 7; Максимальное напряжение на нагрузке, В ........................... 16; Коэффициент стабилизации по току нагрузки, не менее .... 200; КПД, %, не менее ..................................................................... 70. На транзисторе VT2 собран генератор пилообразного напряжения. Через резис­ тор RЗ на базу транзистора VТ2 подано открывающее напряжение (диаграмма А), а через резистор R2 с двуполупериодного выпрямителя на диодах VD5 -; - VD8 поступает закрьmающее пульсирующее напряжение (Б). Суммарное напряжение на базе тран­ зистора VТ2 показано штриховой линией (Б'). Диод VD 11 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения. Сопротивление резисторов R2 и RЗ выбрано таким, что транзистор большую часть времени закрьп. Конденсатор С4 заряжается через ре­ зистор R5. Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор VТ2 открывается, разряжая конденсатор С4. На коллекторе транзистора формируется напряжение, близкое по форме к пилообразному (диаграмма В). Через резистор R6 оно поступает на один вход дифференциального усилителя, собранного на транзисторах VТ4, VT5, а на другой вход подается напряжение (Г) с выхода операционного усилителя DA1, которое зависит от положения движка резистора R 14. Как только значения напряжения на базе транзисторов VT4 и VТ5 сравняются, транзистор VT4 откроется. Вслед за ним откроется транзистор VТЗ и сформирует импульс тока (Д), открывающий тиристор VS 1. С этого момента полупериода на нагрузку будет подано выпрямленное напряжение с обмотки III трансформатора Tl (диаграмма Е). Чем больше напряжение на базе транзистора VТ5, тем позже будут возникать импульсы, открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через нагрузку. Рис. 2.67. Диаграммы поясняющие работу стабилизатора тока. 141
Функцию стабилизации тока выполняет узел на операционном усилителе DAl. Датчиком тока служит резистор Rl2. Напряжение, снимаемое с этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор Rl6 оно подведено к неинверти­ рующему входу DA1. Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя DA1. Это приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе транзистора VТ5 и увеличению уг.па открывания тиристора VS 1 - ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, отрицательная обратная связь по току нагрузки поддерживает нагрузочный ток на заданном уровне. Конденсаторы С5, С7 сrnаживают пульсации напряжения на выходе. Резисторы Rl 1, Rl5 обеспечивают подачу небольшого отрицательного напряжения на инверти­ рующий вход ОУ в нижнем по схеме положении движка резистора Rl4. Это позволяет регулировать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор С6 повышает устойчи­ вость работы операционного усилителя. Элементы устройства питают от двух стаби­ лизаторов (VD9, VТl иVD12,R4). Наладка Для налаживания устройства к его выходу подключают проволочный резистор сопротивлением 1 + 2 Ом и мощностью не менее 100 Вт (можно использовать нихро­ мовую проволоку диаметром 0,5 + 1 мм). Движок переменного резистора Rl4 уста­ навливают в верхнее по схеме положение и подборкой резистора RlЗ устанавливают ток через нагрузку 7 А. При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно уменьшаться до нуля. В некоторых случаях требуется установка дополнительного резистора Rl8 и под­ бор резисторов RЗ и R5. Резистор RЗ регулирует время вьщержки между началом и концом сигналя (см. диаграмму В на рис. 1.1 ), R5 регулирует крутизну подъёма и спада сигнала (диапазон сопротивлений, при регулировке, лежит в пределах 2,7 кОм+ 27 кОм). От амплитуды сигнала на базе VT1 зависит будет ли стабилизироваться большой ток. Детали Трансформатор Tl выполнен на ленточном магнитопроводе ШЛ25Х32. Обмотка 1содержит1100 витков провода ПЭВ-2 0,57; Обмотка 11- 160 витков провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины; Обмотка Ш- 120 витков провода ПЭВ-2 1,95. Операционный усилитель К140УД1Б можно заменить на К140УД5, К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррекции). Транзистор КТ801Б - заменяется на любой из серий КТ603, КТ608. КТ801, КТ807, КТ815; КТЗ 15В-на КТЗ 12, КТЗ 15, КТЗ 16, КТ201; КТ814Б-на КТ814, КТ208. Конденсаторы Cl, С2, СЗ, С5, С7-типа К50-6 или К50-3; С4, С6 - КМ-6 или К 1О-7в, КЛС. Резистор Rl2 образован двумя параллельно соединенными резисторами С5-16В сопротивлениемО,1 Ом. Амперметр PAl -М5-2 с током полного отклонения стрелки 10 А Диоды VD 1 + VD4 - можно заменить на любые из серий Д242 + Д248, но в этом случае возрастет рассеиваемая на каждом диоде мощность и размеры теплоотводов придется увеличить. Диоды VD1 + VD4 установлены на теплоотводах площадью 30 + 40 см2 каждый. Тиристор VSl установлен на теплоотводе площадью не менее 100 см2• 142
..а. ~ w Fl XPl !А """ '" '"11 С> 11 N11 N11SAl ~· + L-------------~ Х\ )~ __ (μА + Uпит VТ\ КТ801Б VТ4 КТ315В Рис. 2.68. Принципиальная схема стабилизатора тока. *с1 100}10 xl5V • Uпит --ОХ2
2.31. РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С ОГРАНИЧЕНИЕМ ПО ТОКУ Реrулируемый импульсный стабилизатор напряжения с ограничением по току. позволяет не только питать различную аппаратуру стабильным напряжением от 2 до 25 вольт, но и заряжать различные аккумуляторы стабильным током до 5 А. Схема устройства показана на рис. 2.69. Описываемый блок питания позволяет реrулировать стабилизированное выход­ ное напряжение и максимальный ток в нагрузке. Устройство работает в двух режимах : в случае питания аппаратуры - как стабилизатор напряжения с защитой от перегрузок, а при зарядке аккумуляторов - как стабилизатор тока с ограничением по напряжению. Источник питанм прост в использовании, не боится перегрузок и замыкания выхода, имеет световую индикацию режима работы и высокий КПД . Основные технические характеристики Выходное напряжение , В ...... 2 + 25; Ток нагрузки, А ... .......... .... .. ... О+ 5. Такие параметры, как нестабильность, пульсации и КПД, во многом опреде­ ляются режимом работы и поэтому не приведены. По желанию характеристики можно изменить без значительных изменений устройства. Например, если необходимо получить больший выходной ток, следует поставить датчик тока - резистор Rl 4 большей мощности, а также увеличить сопротивление переменного резистора R4. Для уменьшения пульсаций целесообразно на выходе установить LС-фильтр, однако это приведет к снижению КПД. Блок питания содержит следующие узлы: - внутренний стабилизатор "отрицательного" напряжения VTI, VDl, Rl с фильтром С2; - внутренний стабилизатор "положительного" напряжения VT2, VD2, R2 с фильтром СЗ; -узел ограничения тока DAl.1, RЗ + R7, Rl2, Rl4; -узел ограничения напряжения DAl.2, VDЗ, R15 + R18; - формировшель импульсов DDl.2, DDl.4; - индикаторы состояния DDl .1, HL2, RlO и DDl.3, HLI, R11; - коммутирующий транзистор VТЗ; - конденсаторы входяого Cl, промежуточного С4, С5 и выходного С6 фильтров. Работа устройства в режиме стабилизации напряжения При включении на стабилитроне VDЗ появляется напряжение, часть которого с движка переменного резистора Rl 7 (которым реrулируют выходное напряжение) поступает на инвертирующий вход DA 1.2. Поскольку коммутирующий транзистор VТЗ закрыт, конденсаторы С4 + С6 разряжены и напряжение на неинвертирующем входе DAI.2, снимаемое с движка подстроенного резистора R18, близко к+ Uвх. На выходе операционного усилителя появляется высокий уровень, что приводит к включению излучающего диода оптрона Ul .3 . В результате откроется фототранзистор оптрона Ul .1 и на нижнем по ·схеме входе элемент~ DDl.2 появится высокий уровень . Следовательно, на выходе элемента DDI.4 - также высокий уровень, который откроет коммутирующий транзистор VТЗ. 144
"""' ~ UI VD4+VD7 ~J' КД2997А".В(КД213А) 11 11 11 11 -...22ов 11 11 11 11 11 Fl !А С\_lr1 \ООООμОт xSOV . 1 +С2 ]00μ0 x25V к выв. 14 DDI VT2 КТ815А VD2 -Т- H!_U):I~ КС\91А R6 lkO DDI К561ЛА7 R\2 lkO DAI КР140УД20А U\ AOTIOIAC HL2 R\4 O,!SR КИПД66 ~ "U" vтз IRFZ44N С4 22~0 хЗV + +сН 2200μ0 xSOV /Ь-...'\ ~ VD4 1 КД213А КИIЩ66~~1 РА\ 11 1 Ll 4ic7 l'I l'l 4k7 квыв.7 DDI Рис. 2.69 . Принципиальная схема регулируемого стабилизатора напряжения с ограничением по току. + Xl С6 1+ 2200μ0 x35V Х2
Через дроссель L 1 начинает протекать ток нагрузки и зарядки конденсаторов С4 + Сб. Напряжение на конденсаторах и на подстроечном резисторе Rl 8 начинает увеличиваться. В какой-то момент напряжение на неинвертирующем входе DAI.2 станет меньше, чем на инвертирующем. На выходе операционного усилителя DA1.2 появится низкий уровень. Излучающий диод Ul.4 и фототранзистор Ul.l оmрона закроются. На нижнем по схеме входе элемента DDl.2 и на входах элемента DDI.3 высокий уровень сменится низким. Коммутирующий транзистор закроется, а включившийся светодиод HL1 будет сигнализировать о том, что устройство работает в режиме стабилизации напряжения. По мере разрядки на нагрузку напряжение на конденсаторах С4 + Сб и, соответственно, на подстроечном резисторе Rl 8 будет уменьшаться. И как только напряжение на неинвертирующем входе станет больше, чем на инвертирующем, процесс повторится. Напряжение с датчика тока - резистора R 14 поступает на входы DA 1.1 . Как только ток нагрузки превысит установленное значение, напряжение на неинвертирующем входе DAl.1 станет меньше, чем на инвертирующем. На его выходе появится низкий уровень, и включенный излучающий диод оптрона Ul.3 выключится. Фототранзистор оптрона Ul.2 закроется. На верхнем по схеме входе элемента DDI.2 и на входах элемента DDl.1 высокий уровень сменится низким. В результате коммутирующий транзистор закроется, а включившийся светодиод HL2 просигнализирует о работе блока питания в режиме стабилизации тока. По мере разрядки конденсаторов С4, С5 ток через резистор R 14 будет уменьшаться, что приведет к увеличению напряжения на неинвертирующем входе DAl.1 и затем к открыванию транзистора VТЗ. При пов­ торном увеличении тока нагрузки процесс повторится. Ток стабилизации устанав­ ливают переменным резистором R4. Наладка Налаживание блока питания начинают при отключенном транзисторе VТЗ. Сначала подают напряжение на вход и проверяют работу внутренних стабилизаторов. Напряжение на конденсаторе С2 должно быть в пределах 15 + 16 В, а на конденсаторе СЗ - 8 + 9 В. Незначительные отклонения не окажут заметного влияния на работу устройства. Транзисторы VТl и VТ2 при любом режиме не должны сильно нагре­ ваться. После этого налаживают узел ограничения тока. Движок переменного резистора R4 устанавливают в левое по схеме положение, соответствующее минимальному току. Затем подстроенным резистором Rб выравнивают напряжения на входах DA 1.1: следует найти такое положение, при котором с началом поворота движка резистора R4 светодиод HL2 выключался, а в крайнем левом по схеме положении включался. При такой настройке переменным резистором R4 можно изменять максимальный выход­ ной ток от О до 5 А. Если все же получить максимальный ток 5 А не удастся, следует увеличить сопротивление резистора R4 и повторить налаживание. После этого подключают коммутирующий транзистор VТЗ и налаживают узел ограничения напряжения. Движок переменного резистора R4 устанавливают в положение, при котором светодиод НL2 выключен. Движок подстроенного резистора Rl 8 устанавливают в верхнее, а движок переменного резистора Rl 7 - в среднее по схеме положение, соответствующее половине максимального напряжения. Подстроечным резистором R 18 устанавливают половину максимального выход­ ного напряжения, которое должен обеспечивать блок питания. При этом к выходу необходимо подключить нагрузку, например, резистор сопротивлением 100 Ом и мощ­ ностью 2 Вт. Следует помнить, что максимальное выходное напряжение не должно сильно отличаться от действующего переменного напряжения на вторичной обмотке сетевого трансформатора. 146
По окончании налаживания целесообразно провести калибровку резисторов R4 и RI7. Для этого при выключенном блоке питания движок резистора Rl7 необходимо установить в среднее, движок резистора R4- в крайнее левое положение, подключить к выходу амперметр и подать напряжение питания. Далее, перемещая движок резистора R4, увеличить ток в цепи до какого- либо значения, например 1 А, и установить соответствующую риску напротив стрелки ручки резистора и т. д. Затем, следует откалибровать резистор R17. При некоторых навыках, используя полученные шкалы и индикаторы HL1 и HL2, можно без измерительных приборов достаточно точно устанавливать напряжение и ток нагрузки, зарядный ток аккумуляторов и определять на них напряжение, устанавливать предельные режимы работы, ограничивая ток и напряжение в заданных ин~ервалах. Детали Транзистор IRFZ44N допустимо заменить на IRF540N, хотя он требует более интенсивного охлаждения. Параметры полевого транзистора IRFZ44N (VТ3): - максимальное напряжение сток-исток - 55 В; - максимальный ток стока - 49 А; - сопротивление открытого канала - 0,022 Ом. Из параметров транзистора видно, что у описанного блока питания имеются возможности для "разгона". Кроме того, если дополнить устройство RS-триггером, получится автомат, который отключится при возникновении перегрузки либо по дос­ тижении необходимого напряжения, когда блок используется как зарядное устройство. В качестве выпрямителя можно использованы диодные сборки КД227ГС. Коммутирующий транзистор VT3 и диод VD4 размещают на теплоотводе раз­ мерами 60х90х7 мм. Устройство можно питать от сетевого трансформатора с действующим напря­ жением на вторичной обмотке 20 + 25 В, который обеспечит необходимый ток нагрузки. Если напряжение питания устройства значительно отличается от указанного на схеме, следует учесть, что сопротивление резисторов RI и R2 рассчитывают из условия обеспечения тока стабилитронов VD 1 и VD2 в пределах 3 + 1О мА. При существенном увеличении питающего напряжения возможно значительное возрастание мощности, рассеиваемой на транзисторах VT1 и VT2 - их следует уста­ новить на теплоотводы . Дроссель Ll изготавливают на основе магнитопровода Б36. Обмотка содержит 20 витков провода ПЭВ 1,35. Готовую катушку заливают эпоксидной смолой. При сборке магнитопровода между чашками устанавливают немагнитную прокладку 0,3 + 0,5 мм. Конденсатор С4 - ниобиевый или танталовый (К52-9, К53-27) на номинальное напряжение не менее 32 В. Если конденсаторы фильтров не удастся расположить на плате (из-за больших габаритов), их целесообразно разместить отдельно, увеличив ёмкость конденсатора Cl до 15000 мкФ, а конденсатора С6- до 4700 мкФ. Светодиоды HLl и HL2 - КИПД66 Б +Лили любые другие, обеспечивающие необходимую индикацию. Желательно, чтобы они были разного цвета. Чертёж монтажной платы представлен в журнале "Радио" No 1 за 2004 год. 147
2.32. ЛАБОРАТОРНЫЙ ИСГОЧНИК ПИТАНИЯ С РЕГУЛИРОВКОЙ ТОКА ОГРАНИЧЕНИЯ Для насч}ойки, ремонта автоэлектронных и радиотехнических устройств или зарядки аккумуляторных батарей необходимо иметь хороший источник питания. Использование современной схемотехники и элементной базы позволяют сде­ лать в домашних условиях источник питания, по основным техническим характе­ ристикам не уступающий лучшим промышленным образцам. Основные требования, которым должен удовлетворять такой источник питания: - регулировка напряжения в диапазоне О -: - 25 В; - способность обеспечить ток в нагрузке до 7 А при минимальных пульсациях; - регулировка срабатывания токовой защиты. Кроме того, срабатывание защиты по току 'должно быть достаточно быстрым, чтобы исключить повреждение самого источника в случае короткого замыкания на выходе. Возможность плавно регулировать в источнике питания ограничения тока поз­ воляет при настройке внешних устройств исключить их повреждение. Всем этим требованиям удовлетворяет предлагаемая схема (рис. 2.70) универ­ сального источника питания. Кроме того, данный блок питания позволяет исполь­ зовать его в качестве источника стабильного тока. Основные технические характеристики источника питания: - плавная регулировка напряжения в диапазоне от О до 25 В; - напряжение пульсаций, не более 1 мВ; - плавная регулировка тока ограничения (защиты) от О до 7 А; - коэффициент нестабильности по напряжению не хуже 0,001 о/о/В; - коэффициент нестабильности по току не хуже 0,01 %/В; - КПД источника не хуже 0,6. Электрическая схема источника питания, состоит из схемы управления, транс­ форматора (Тl ), вьшрямителя (VD4 ..;. VD7), силовых регулирующих транзисторов VТ3, VT4 и блока коммутации обмоток трансформатора. Схема управления собрана на двух универсальных операционных усилителях (ОУ), расположенных в одном корпусе, и питается от отдельного трансформатора Т2. Это обеспечивает регулировку выходного напряжения от нуля, а также более ста­ бильную работу всего устройства. Для облегчения теплового режима работы силовых регулирующих транзисторов применен трансформатор с секционной вторичной обмоткой. Отводы автоматически переключаются в зависимости от уровня выходного напряжения при помощи реле Kl, К2. Что позволяет, несмотря на большой ток в нагрузке, применить теплоотвод для VT3 и VT4 сравнительно небольших размеров, а также повысить КПД стабилизатора. Блок коммутации предназначен для того, чтобы при помощи всего двух реле обеспечить переключение четырех отводов трансформатора, выполняет их включение в следующей последовательности: при превышении выходного напряжения уровня 6,2 В - включается К2; при превышения уровня 15,3 В включается Kl (в этом случае с обмоток трансформатора поступает максимальное напряжение). Указанные пороги задаются используемыми стабилитронами (VDIO, VD12). Отключение реле при снижении напряжения выполняется в обратной последовательности, но с гистерезисом примерно 0,3 В, т. е. когда напряжение снизится на это значение ниже чем при включении, что исключает дребезг при переключении обмоток. 148
Схема управления состоит из стабилизатора напряжения и стабилизатора тока. При необходимости устройство может работать в любом из этих режимов. Режим зависит от сопротивления регуляторов "1" (R21, R22). Стабилизатор напряжения собран на элементах DАЗ, VT5, VT6. Работает схема стабилизатора следующим образом. Нужное выходное напря­ жение устанавливается резисторами "грубо" (R9) и "точно" (Rl О). В режиме стаби­ лизации напряжения сиmал обратной связи по напряжению (-Uoc) с выхода (Х2) через делитель из резисторов R9, Rl О, Rl 1 поступает на неинвертирующий вход 2 опера­ ционного усилителя DАЗ. На этот же вход через резисторы RЗ, R5, R7 подается опор­ ное напряжение+ 9 вольт. В момент включения схемы на выходе 12 DАЗ.1 будет увеличиваться положительное напряжение (оно через транзистор VT5 приходит на управление VT4) до тех пор, пока напряжение на выходных клеммах Xl и Х2 не достигнет установленного резисторами R9, RlO уровня. За счет отрицательной об­ ратной связи по напряжению, поступающей с выхода Х2 на вход 2 усилителя DАЗ.1, выполняется стабилизация выходного напряжения источника питания. При этом выходное напряжение будет определяться соотношением: Uвых= (R9 + RlО) · (UoпfR5 + R7), гдеUоп= +9В. Соответственно изменяя сопротивление резисторов R9 "грубо" и RlO "точно", можно менять выходное напряжение {Uвых) от О до 25 В. Когда к выходу источника питания подключена нагрузка, в его выходной цепи начинает протекать ток, создающий положительное падение напряжения на резисторе R23 (относительно общего провода схемы). Эго напряжение поступает через резистор R2 l, R22 в точку соединения R8, Rl 2. Со стабилитрона VD9 через R6, R8 подается опорное отрицательное напряжение - 9 вольт. Операционный усилитель DАЗ.2 усиливает разность между ними. Пока разность отрицательная (т. е. выходной ток меньше установленной резисторами R23, R24 величины), на выходе 10 DАЗ.2 дейст­ вует+ 15 В. Транзистор VT6 будет закрьп и эта часть схемы не оказывает влияния на работу стабилизатора напряжения. При увеличении тока нагрузки до величины, при которой на входе 7 DАЗ.2 появится положительное напряжение, на выходе 10 DАЗ.2 будет отрицательное напряжение и транзистор VT6 приоткроется. В цепи Rl6, Rl7, HLl будет протекать ток, который уменьшит открывающее напряжение на базе регулирующего силового транзистора VT4. Свечение красного светодиода (НLI) сигнализирует о переходе схемы в режим ограничения тока. В этом случае выходное напряжение источника питания снизится до такой величины, при которой выходной ток будет иметь значение, достаточное для того, чтобы напряжение обратной связи по току (Uoc), снимаемое с резистора RlO, и опорное в точке соединения R8, R12, R22 взаимно компенсировались, т. е. появился нулевой потенциал. В результате выходной ток источника окажется ограниченным на уровне, задаваемым положением движка резисторов R21, R22. При этом ток в вы­ ходной цепи будет определяться соотношением: Iн=(R21 +R22)·Uoп/(R6 +R8)·R23, где Uоп=-9 В. Диоды (VD11) на входах операционных усилителей обеспечивают защиту микросхемы от повреждения в случае включения её без обратной связи или при повреждении силового транзистора. В рабочем режиме напряжение на входах ОУ близко к нулю и диоды не оказывают влияния на работу устройства. Конденсатор С8 ограничивает полосу усиливаемых частот ОУ, что предотвра­ щает самовозбуждение и повышает устойчивость работы схемы. 149
XPl ( 11 11 11 11 11 11 11 SAl - Tl ТПП319 ...... 22ов :: +С3 10000μ0 x63V 150 11 11 11 11 11 Т2 VD2 ТПШS9 КЦ407А 2 2..,,0;.:;в'------~2 15 VDl КД2l:?А -24В Cl 470μ0 x50V С2 470μ0 x50V квыв_9,13 DAI DAI КРll57ЕН15Б + + 2 2С4 47μ0 x25V С5 47μ0 x25V l DA2 КPll68EНl5 + + квыв.4 DAI Rl lOk Сб μ33 С7 μ33 VD8 Д818Е VD9 Д818Е VDlO KCl9lA Рис. 2.70. Принцmшальная схема лабораторного источника питания с регулировкой тока ограничения.
VD12 КС162А R14 ЗkО / DАЗ КР140УД20А HL2 КИПД32 ~ режим стабилизации R21 kЗЗ R22 20R С9 + CJO 470μ0 1μ0 x40V Х2 -Uпит "грубо" "1" "точно" 151
Настройка При безошибочном монтаже в схеме узла управления шлребуется настроить только максимум диапазона регулировки выходного напряжения О + 25 В резистором R7 и максимальный ток защиты 7 А - резистором R8. Блок коммутации в настройке не нуждается. Необходимо только проверить пороги переключения реле Kl, К2 и соответствующее увеличение напряжения на конденсаторе СЗ. При работе схемы в режиме стабилизации напряжения светится зеленый све­ тодиод (HL2), а при переходе в режим стабилизации тока-красный (HLl ). Детали Подстроечные резисторы R7 и R8 - типа СПЗ-19а; переменные резисторы R9, Rl О, R2 l, R22- типа СПЗ-4а или ППБ-lА; постоянные резисторы R23 - типа С5-16МВ на 5 Вт, остальные из серии МЛТ или С2-23 соответствующей мощности. Конденсаторы С6, С7, С8, ClO типа Kl0-17, электролитические Cl + С5, С9 типа К50-35 (К50-32). Микросхема DAl может бьrrь заменена импортным аналогом 78Ll5; DA2 - на 79Ll5;DA3 на μА747 или двумя микросхемами 140УД7. Светодиоды HLl, HL2 подойдут любые с разным цветом свечения. Силовые транзисторы устанавливаются на радиатор площадью около 1000 см1 • Два силовых транзистора устанавливается параллельно для обеспечения надёж- ной работы устройства в случае короткого замыкания на выходных клеммах. · В наихудшем случае силовые транзисторы кратковременно должны вьщерживать перегрузку по мощности Р = Uвх · l = 25 х 7 = 175 Вт. А один транзистор КТ827А может рассеивать мощность не более 125 Вт. Диоды VD4 + VD7 надо установить на небольшой радиатор. Реле Kl, К2 применены типоразмера R-15 (польского производства) с обмоткой на рабочее напряжение 24 В (сопротивление обмотки 430 Ом)- они за счет бескорпус­ ного исполнения имеют малые габариты и достаточно мощные переключающие кон­ такты. Можно использовать и отечественные реле типа РЭН29 (0001), РЭНЗ2 (0201). Переключающие напряжение с трансформатора Tl реле Kl и К2 инерционны и не обеспечивают мгновенное снижение напряжения, приходящего со вторичной обмотки Т 1, но они уменьшат тепловую рассеиваемую мощность на силовых транзисторах при длительной работе источника. Микроамперметр PAl малогабаритный типа М42303 или аналогичный с внутренним шунтом на ток до 1О А. Для удобства эксплуатации источника питания схему можно дополнить вольтметром, показывающим выходное напряжение. В качестве сетевого трансформатора Tl используется промышленный трансфор­ матортипа ТППЗl 9-127/220-50. Т2 - типа ТПП259-127/220-50. Трасформатор можно изготовить и самостоятельно на основе промышленного трансформатора мощностью 200 Вт, намотав все обмотки (Tl и Т2) на одном трансформаторе. 152
3. ПУСКОВЫЕ И ПУСКО-ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА Применение пусковых устройств облегчает эксплуатацию автомобиля в зимнее время года, так как позволяют без проблем заводить холодный двшатель автомобиля зимой, даже при не полностью заряженном аккумуляторе, что продлевает срок службы аккумулятора. Из опыта известно, что при минусовой температуре аккумулятор снижает свою отдачу на 25 + 40 %. А если он ещё не полностью заряжен, то не сможет обеспечить требуемый для пуска двигателя начальный ток 200 А. Этот ток потребляет стартер в начальный моменr раскрутки вала двигателя (номинальный ток потребления стар­ тером около 80 А, но в моменr пуска он значительно больше). Как показывает практика, для того чтобы пусковое устройство эффективно ра­ ботало при подключении его параллельно с аккумулятором, оно должно обеспечившъ ток не менее 100 А при напряжении 9 + 14 В. 3.1. ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ЛАТРа Представленные на рис. 3.1 и 3.2 пусковые устройства эффективно работают при параллельном подключении его к аккумулятору и обеспечивают ток не менее 100 А при напряжении 12 + 14 В. При этом номинальная мощность используемого сетевого трансформатора Т1 - 800 Вт. Для изготовления сетевого трансформатора удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРа - при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов автотрансформаторов он отличается). Как известно, номинальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения маmитопровода (железа) в месте распо­ ложения обмоток. Нужно аккуратно разобрать корпус лабораторного автотрансформатора, удалить контактный движок, и намотать вторичную обмотку толстым проводом в резиновой изоляции, примерно 18 + 25 витков (зависит от типа ЛАТРа}, проводом сечением не менее 7 мм1 (можно многожильным). Затем, с этой обмотки, подавать ток на автомобиль через однололупериодный вьmрямитель на силовом диоде типа Д 161-250, соблюдая полярность. XPI SAI Т1 + (11 L1. XI 11 11 11 '"'-220В :: п 11 FI VDI 11 Д\61-250 11 \Од 11 Х2 Рис. 3.1 . Пусковое устройство (вариант 1). Поскольку второй вариант пускового устройства (рис. 3.2) предполагает пере­ мотку и первичной обмотки, то перед намоткой обмоток необходимо закруглить на­ пильником острые края на гранях магнитопровода, после чего обматать его лакотканью или стеклотканью . 153
Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260 + 290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 + 2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200 + 380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь. Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше - домотать до получения указанной величины. Примечание. Зависимость между индуктивным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом витков является квадратичной - даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки. При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется вьшолнить заново. Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным про­ водом сечением не менее 6 мм1 (например типа ПВКВ с резиновой изоляцией) и содержит две обмотки по 15 + 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одно­ временно (двумя проводами), что позволяет легко получить одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12 + 14 В при номинальном сетевом напряжении 220 В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключённом к клеммам Xl, Х2 нагрузочном резисторе сопротивлением 5 + 1О Ом. Fl ПАР-10 Tl XJ'l. ~ ~ ·-- .. --+--=+-~ 11 11 11 ---22ов :: 11 11 11 П VDI Дlбl-250 II' VD2 Д\61-250 + XI Х2 Рис. 3.2 . Пусковое устройство (вариант 2). Соединение вьmрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок. Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соедини­ тельные провода должны быть изолированными и многожильными, с сечением не менее 1О мм1 • Выключатель SAl -типа ТЗ, или любой другой, контакты которого рассчитаны на ток не менее 5 А. В качестве выключателя удобно использовать автоматический пре­ дохранитель ПАР-1 О (см. рис. 1.2). Примечание. Если к любому из представленных пусковых устройств добавиn, ещё одну обмотку (25 + 30 витков провода ПЭВ-2 диаметром 2 мм), и использовать её для питания одной из приведённых ниже схем зарядных устройств, то "пускачи" станут пуско-зарядными устройствами. 154
3.2 . УСТРОЙСТВО ЗАРЯДНО-ПУСКОВОЕ УЗП-С-12-6,3/100 УХЛ3.1 (г. Мин;ск ~) Общие указания Устройство зарядно-пусковое УЗП-С-12-6,3/100 УХЛ 3.1 предназначено для за­ рядки аккумуляторных батарей легковых автомобилей емкостью до 60 Ач и для облегчения запуска двигателя легкового автомобиля в холодное время года или при слабо заряженной аккумуляторной батарее с использованием устройства совместно с аккумулятором в качестве дополнительного источника. Проверка устройства Подсоединить к клемме "ЗАРЯД" устройства съёмный шнур (имеющийся в комп­ лекте). Подключить к зажимам автомобильную или любую лампочку на напряжение 12 В. Включить устройство в сеть, включить автоматический предохранитель, при этом должна загореться подключенная к зажимам лампочка и индикаторная лампа уст­ ройства, а амперметр покажет ток нагрузки. Запрещается проверять работоспособность устройства замыканием зажимов между собой. Технические данные Параметры Норма Напряжение питания, В 220±11 Номинальная частота, Гц, 50 Напряжение на выходных зажимах в режиме холостого хода, В, при номинальном напряжении сети: 1- 8,5 2- 9,4 3- 10,2 4- 11,0 Пуск- 13,5 6- 14,0 7- 14.5 Номинальный пусковой ток, А 100 Номинальный зарядный ток, А 6,3 Напряжение на выходных зажимах в режиме "ПУСК" при номинальном 9±1 пусковом токе, В Потребляемая мощность в режиме "ПУСК", ВА, не более 2000 Устройство изделия Устройство выполнено в виде настольного прибора. Внутри его расположены: понижающий трансформатор, блок выпрямителя. Расположение внешних элементов устройства показано на рисунке 3.3 . Сетевой шнур, клеммы "ЗАРЯД" и "ПУСК" для подсоединения съёмного шнура и крышка блока предохранителя расположены на задней панели блока (на рис. 3.3 не показаны). Электрическая схема приведена на рис. 3.5 . 155
Требования безопасности Запрещается использовать устройство: - с открытым или деформированным корпусом; - в случае попадания на корпус или соединительные шнуры горюче-смазочных материалов и кислот; - вне помещения в условиях повышенной влажности (дождь, снег). При включённом устройстве запрещается: - разбирать его и проводить ремонт; - подсоединять к аккумуляторной батарее или отсоединять зажимы устройства; - располагать усrуюйство вблизи легковоспламеняюшихся веществ. Подготовка к работе и порядок работы Подготовка к работе. Присоединить съёмный соединительный шкур к одной из клемм "ЗАРЯД" или "ПУСК" (в зависимости от предполагаемого режима работы устройства). Убедиться, что автоматический предохранитель отключен (нажать на кнопку красного цвета). Порядок работы Внимание! Для запуска устройство применять только при исправном двигателе и электрообоудовании автомобиля, подключая его к бортовой сети параллельно 12ти­ вольтовой аккумуляторной батареи. В режиме "ПУСК" подсоединить съёмный соединительный шнур к клемме "ПУСК". Установить ручку переключателя 7 в положение "ПУСК". Подсоединить, соблюдая rюлярность, зажимы устройства к клеммам аккуму­ ляторной батареи. Зажим "+" должен быть подсоединен к клемме "+" аккумулятора, а зажим"-" к клемме"-". Помните! Несоблюдение полярности при подсоединении зажимов к батарее может привести к выходу устройства из строя. Подключить устройство к сети, вставив вилку сетевого шнура в розетку. Включить автоматический предохранитель, при этом должен засветиться инди­ катор устройства. Ключом зажигания включить стартер. Если двигатель не запустился в течение 5 -;- 6 секунд, выдержать паузу 15 + 20 секунд, затем произвести запуск двигателя повторно. При запуске показание, амперметра отсутствует. Если после пяти включений двигатель не запустился, во избежание перегрева стартера и устройства, вьщержать паузу не менее 5 минут. В это время отключить автоматический предохранитель и проверить наличие хорошего контакта между зажимами устройства и клеммами аккумулятора. После паузы включить автоматический предохранитель и вновь произвести запуск двигателя. При пониженном напряжении в сети запуск двигателя можно производить на "6" или "7" наложении переключателя в указанном выше порядке. После запуска двигателя необходимо: - выключить автоматический предохранитель; - отключить устройство от сети, в.ынув вилку сетевого шнура из розетки; - отсоединить зажимы соединительных шнуров устройства от клемм аккумуля- торной батареи. 156
1 2 3 """' Рис. 3.3. Внешний вид устройства заряди о-пускового (масштаб 1: 1,5): 4 ~ 1 - fvgthvtnh ; 2 - индикаторная лампа "СЕТЬ"; 3 - ручка переключателя регулировки тока; 4 - автоматический предохранитель.
Зарядка аккумуляторных батарей легковых автомобилей. Перед включением устройства рукоятку переключателя установить в положе­ ние"!". Подсоединить съёмный соединительный шнур к клемме "ЗАРЯД". Подсоединить, соблюдая полярность, зажимы устройстве к клеммам аккуму­ ляторной батареи. Зажим "+" должен бьпъ подсоединён к клемме "+" аккумулятора, а зажим"-" к"-" аккумулятора. Подключить устройство к сети, вставив вилку сетевого шкура в розетку. Включигь автоматический предохранитель, при этом должен засветиться ищи­ катор устройства. Установить необходимую величину зарядного тока по амперметру (номинальный зарядный ток- 6,3 А}. Если величина зарядного тока меньше нужного значения, то переключением рукоятки переключателя 7 по часовой стрелке увеличить ток до нужного значения. Величина зарядного тока и время заряда определяется в инструкции на соответствующий тип батареи, а также едиными правилами ухода и эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей. Внимание! Регулировка зарядного тока осуществляется переключением на "1 ", "2", "З" и "4" положения переключателя. Примечание. Не следует пытаться устанавливать строго рекомендуемый зарядный ток заряжаемой батареи, так как увеличение тока выше допустимого значения может привести к перегоранию плавкой вставки и повреждению батареи. При зарядке меньшим током время зарядки несколько увеличивается, но снижается опасность перегрева электролита и улучшается качество зарядки. Если необходимо уменьшить величину зарядного тока, то необходимо вращать рукоятку переключателя 7 против часовой стрелки, при этом величина тока заряда будет уменьшаться. По окончании зарядки необходимо: - выключить автоматический предохранитель; - отключить устройство от сети, вьrn:ув вилку сетевого шнура из розетки; - рукоятку переключателя 7 установить в положение "1 ";отсоединить зажимы соединительных шнуров устройства от аккумуляторной батареи. 2'468 ,,'''' , r' ''''11 10 о,,, ~/ А 2,5.J _ _ о~ М42303 о о Рис. 3.4. Шаблон для восстановления шкалы амперметра (масштаб 1:1). ПримеЧание. В некоторых случаях, в качестве амперметров, применяют микро­ амперметры переделанные со стрелочных индикаторов уровня записи магнитофонов, с изменённой шкалой и добавлением шунта. 158
Табл. 3.1. Некоторые возможные неисправности и методы их устранения. Наименование неисправности Вероятная причина Метод устранения и внешнее проявление Перегорает предохранитель F2 1.Пуск двигателя произво- Переставить Шнур при пуске двигателя. дится, когда съёмный сое- на клемму "Пуск". динительный шнур подклю- чён к клемме "Заряд". При подключённом устройстве 1. Аккумуляторная батарея Зарядить АБ реко- в режиме "Пуск" быстро "заки- разряжена более, чем на мендованным для пает" электролит в АБ. 50%. неё током. Отсутствует зарядный ток. 1. Плохой контакт на зажи- 'зачистить контак- Двигатель не пускается мах аккумулятора. ты. 2.Перегорел предохранитель Заменить F2. Срабатывает автоматический 1. Короткое замыкание в Установить замы- предохранитель бортовой сети. канне. Табл. 3.2 . Обмоточные данные трансформатора "ОСМ-1-0,4 УЗ" 0,4 kVA. Провод ПЭТВ-2 Диаметр, мм 0,85 0,63 No отводов 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 Количество 316 330 443 422 451 484 витков Fl ПАР-10 ~-e----------~T_l 11 -....22ов :: ни 11 11 "1" "2" "3" "4" "ПУСК" "6" _.7____. "7" ...=.8_____. SAI ПГГ-IПЗН-6-А "ОБЩ." 1-8 9-10 528 24 "ПУСК" псдт 2,8 F2 IOA "ЗАРЯД" Рис. 3.5. Принципиальная схема зарядно-пускового устройства. 9-11 48 159
3.3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНО-ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО АККУМУЛЯТОРА Пусковые устройства промышленного изготовления нередко обладают малой мощностью и недостаточно надежны в эксплуатации. Простейшие самостоятельно изготовленные схемы автомобильных пусковых устройств, состоящие только из трансформатора и силовых выпрямительных диодов, также обладают рядом недос­ татков. Во-первых, при случайном коротком замыкании выходных проводов можно легко повредить дорогостоящие выпрямительные диоды. В случае неправильной полярности подключения такой схемы к аккумулятору можно повредить бортовую электронику или сам аккумулятор. Кроме того, при изготовлении простейшего пускового устройства требуется грамотно выбирать параметры трансформатора (соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток для конкретного типа магнитоправода), чтобы он обеспечивал ток в нагрузку не менее 100 А при просадке напряжения не ниже 1О В. Устранить все эти недостатки позволяет описываемое ниже устройство. Его можно также использовать для подзаряда или тренировки аккумулятора, а автоматика не допустит превышения напряжения на аккумуляторе вьШiе допустимой величины во всех режимах работы. Электрическая схема обеспечивает стабилизацию выходного напряжения и защиту по току от короткого замыкания. А при неправильной полярности подключения аккумулятора к выходным клеммам устройства не позволит включить его в работу. Для работы пуска-зарядного устройства в разных режимах подключение акку­ мулятора вьmолняется к одним и тем же выходным клеммам, что очень удобно при эксплуатации. При этом обеспечивается контроль работы схемы и состояния акку­ мулятора при помощи вольтметра и амперметра. Реrуляторами можно в широких пределах изменять выходное напряжение "U" (R44) и ток ограничения "1" (R49). Устройство может работать в трех режимах, которые выбираются переключа­ телем SAl ("РЕЖИМ"): 1. "ЗАРЯД" - обеспечивается зарядка аккумуляторной батареи (АБ) стабильным током до момента, когда напряжение на аккумуляторе возрастет до величины 14,8 В. При этом ток зарядки может быть установлен любым в диапазоне 1+ 1О А. 2. "ТРЕНИРОВКА" - используется для предотвращения сульфатации пластин аккумулятора при его длительном хранении с залитым электролитом, например в зимний период. Устройство позволяет циклически выполнять процесс заряд-разряд в автоматическом режиме. Ток заряда может устанавливаться от 1 + 1О А, разряда - 0,8 А. Количество циклов не ограничено. 3. "ПУСК" - режим используется для запуска двигателя автомобиля. При этом устройство подключается параллельно с аккумулятором и обеспечивает ток до 100 А в непрерывном режиме. Что позволяет облегчить запуск двигателя в зимний период или при пониженной емкости аккумулятора в результате старения. Электр"ическая схема зарядно-пускового устройства (рис. 1.1) состощ: из сле­ дующих частей: - силового трансформатора Tl мощностью около 1 кВт с выпрямителем, выпол­ ненным на тиристорах VS 1, VS2; - источника питания для схемы управления на трансформаторе Т2 и стабили­ заторах DA 1, \)А2; - схемы автоматИческого управления (DАЗ, DA6, ТЗ); - схемы контроля режимов (PVI, усилителя DA4 для измерения тока, PAI, HLI, HL2); - блока включения и защиты (К2, Ю, DA5). 160
Так как при зарядке автомобильной аккумуляторной батареи рекомендуют поддерживать средний зарядный ток постоянным, в качестве регулирующего элемента используются тиристоры. Они одновременно работают, как управляемые выпрями­ тели. Для удобства изготовления схема управления питается от отдельного транс­ форматора Т2. С него же снимается и сигнал для синхронизации работы схемы с час­ тотой сети (цепь из элементов VD4, Rl2, R14). Напряжения "+15 В" и "-15 В", исполь­ зуемые для питания схемы управления, стабилизированы на микросхемах DAl и DA2. Блок автоматического управления работает следующим образом. Сигнал обрат­ ной связи по напряжению (Uoc) с выходных клемм (Xl, Х2) через резисторы R62, R69 поступает на вход интегратора DA6.1. Выходное усиленное напряжение суммируется с напряжением, установленным резистором R44, и посrупает на вход 15 DАЗ. Микросхема DАЗ (КР1114ЕУ4) предназначена специально для построения им­ пульсных схем управления, что позволяет значительно упростить устройство. Она содержит полный набор функциональных узлов для выполнения широтно-импульс­ ного управления (рис. 3.6) и внутри имеет: прецизионный источник опорного напряжения "+ 5 В" (ИОН); усилители ошибки (1 и 2), компараторы (3 и 4), схемы управления выходным каскадом на транзисторах и генератором пилообразного напряжения. Частота генератора задается внешним резистором R27 и конденсатором ClO. Работа автогенератора синхронизируется с частотой сети при помощи транзистора VT4, сигнал на открывание которого поступает с вьmрямителя VD4. шим т D с 0,18 Рис. 3.6 . Струкrурная схема микросхемы КР1114ЕУ4 Rт Ст +Uпит На выходе 8 микросхемы DАЗ формируется импульс напряжения, ширина которого зависит от положения регуляторов R44, R49. Так как для открывания тиристоров достаточно коротких импульсов, для их получения используется дифференцирующая цепь С9, Rl7. Эти импульсы усиливаются транзисторами VТЗ, VТl и через гальванически развязывающий цепи импульсный трансформатор (ТЗ) посrупают на управляющие выводы тиристоров (VS 1, VS2). 161
"""' cn N Рис. 3.7. Принципиальная схема зарядно-пускового устройства. Т\ + Xl Х2
..а. ~ +208 VD7 КД52\А ::8~1/ μ\~/IR67 lkO loc μ10 /IR68 lkO
Функция стабилизации тока выполняется следующим образом. Сигнал обратной связи по току (loc), снимаемый с шунта R40ш, через резистор R63 поступает на вход 7 интеrратора DАб. Интеrратор усиливает напряжение в 1О раз, а также сглаживает пульсации. Сигнал с выхода 1О DАб смешивается с напряжением, установленным резистором R49. Разность этих напряжений поступает на вход 2 (DАЗ) токо­ оrраничивающего усилителя. Внутри микросхемы DАЗ производится сравнение приходящих на входы 4 и 2 сигналов и больший из них непосредственно влияет на ширину импульсов управления и, как следствие, на момент открывания тиристоров. Контроль работы схемы выполняется по вольтметру PVl и амперметру PAl. Когда устройство используется в качестве пускового, амперметр PAl подклю­ чается к шунту переключателем SAl напрямую. При токе 100 А напряжение на шунте должно быть 75 мВ и его вполне достаточно для отклонения стрелки прибора на полную шкалу. В случае же, когда рабочий ток необходим до 10 А (режим "ЗАРЯДКА" или "ТРЕНИРОВКА"), для его более точного измерения установлен усилитель (DA4) с коэффициентом 10 и стрелка амперметра PAl сможет также отклоняться на полную шкалу. Индикация режима работы устройства осуществляется светодиодами: свечение светодиода HL 1 - "ЗАРЯД", НL2 - "РАЗРЯД", при этом устройство отключено и идет разряд аккумулятора током 0,8 А (в режиме тренировки). Блок включения и защиты ~ачинает работать при правильной полярности подключения аккумулятора к клеммам Xl, Х2. В этом случае, если включен автомат Al, при нажатии кнопки SBl за счет тока, протекающего от аккумулятора через обмотку К2, резистор R24идиодVD1 О, включится реле К2 и своими контактами (К2.1, К2.2) подаст питание на трансформатор Tl и схему управления, а также заблокирует цепь кнопки контактами К2.3. При неправильной полярности подключения аккумулятора диод VD 1О будет закрыт и не позволит включиться реле К2. На микросхеме DA5 собран компаратор напряжения, который в зависимости от выбранного переключателем SAl режима управляет алгоритмом работы устройства, не допуская превышения напряжения на аккумуляторе выше заданного (резистором R59) уровня 14,8 В. Это действующее значение - амплитуда будет больше. Цепь из R57, VD 17 обеспечивает гистерезис работы компаратора. Рассмотрим теперь более подробно особенности работы зарядно-пускового устройства в разных режимах. Табл. 3.3 . Питающие напряжения на микросхемах. Номер и тип Напряжение на выводах, В микросхемы 2 4 6 79 11 12 13 DАЗ КР1114ЕУ4 оп +15 DA4 К157УД1 -15 +15 DA5 К554САЗБ оп -15 +15 оп DАб КР140УД20А -15 +15 +15 164
Uвых{В) Uоткр 15,5 б) Uвых Uоткр Uак в) о 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R44 Rl4, Rl9 1 1 1 1 1 1 1 1 г) ul]:~ u о д) -20В 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рис. 3.8 . Форма напряжения в контрольных точках: а - на выходе 5 DАЗ; б - на клеммах Xl, Х2 при настройке; в - на клеммах Xl, Х2 при подключенном аккумуляторе; г - на выходе 8 DАЗ; д - импульсы в первичной обмотке ТЗ. 165
Режим "ЗАРЯД" Необходимый ток заряда в режиме стабилизации тока устанавливается резис­ тором R49 при положении регулятора напряжения R44 на максимум. Контроль зарядного тока выполняется по амперметру PAl. Для осуществления заряда аккумуляторную батарею подключают к клеммам "+" (Xl) и"-" (Х2) устройства, соблюдая полярность. При нажатии на кнопку SBl схема начнет работать. Как только выходное напряжение, установленное резистором R44, превысит уровень, имеющийся на аккумуляторе, в цепи его заряда от трансформатора (Tl) начинает протекать ток через шунт (R40ш), создавая на нем напряжение. Это напряжение попадает на вход усилителя-интегратора обратной связи по току DA6.l . Оно будет меняться до тех пор, пока не скомпенсирует опорное напряжение, уста­ новленное на входе 2 DАЗ (это напряжение в свою очередь определяет момент откры­ вания тиристоров, а значит и ток в силовой цепи). Таким образом, стабилизация тока или напряжения в этом и других режимах работы устройства представляет собой процесс установки такого момента открывания тиристоров, при котором напряжение на выходе устройства через цепи обраnюй связи компенсирует опорное напряжение в определенной точке. Если схема работает в режиме стабилизации тока, то по мере заряда аккумуля­ тора напряжение на нем будет возрастать. Как только оно достигнет уровня 14,8 В, компаратор DA5 срабатывает и сигнал, поступающий с его выхода на вход 4 DАЗ, прекращает формирование управляющих открыванием тиристоров импульсов. Режим "ТРЕНИРОВКА" Процесс тренировки в основном аналогичен процессу зарядки за исключением того, что когда переключатель SA1 установлен в соотв~тствующий режим - компаратор DA5 следит за уровнем напряжения на аккумуляторе и при его превышении величины 14,8 В подает сигнал запирания на вход 4 DАЗ. Что приводит к исчезновению импуль­ сов (8 вывод DАЗ), управляющих открыванием тиристоров. При этом также откроется транзистор VT2 и сработает реле Kl. Оно своими контактами Kl. l подключит нагрузку (R64) для разряда аккумулятора. Резистор R64 обеспечивает разрядный ток 0,8 А. Разряд будет происходить до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не снизится до величины 10,5 В . Как только это произойдет, на выходе компаратора DA5 вновь появится нулевой уровень, что выключит реле Kl и схема перейдет в режим зарядки аккумуляторной батареи. Этот процесс заряд-разряд будет периодически пов­ торяться, а количество циклов не ограничено. Режим "ПУСК" В этом режиме не только ограничивается выходной ток устройства для того, чтобы защитить его от повреждения, но и уровень выходного напряжения до безопасной для аккумулятора и бортовой сети величины. Для работы в этом режиме регулятор тока R49 устанавливается на максимум, а резистором R44 устанавливаем по прибору PV l напряжение 13 7 14 В. Теперь можно вставить ключ в замок зажигания автомобиля и произвести запуск двигателя. При этом в зависимости от условий пуска стрелка PAl может занимать разные положения на шкале, а его максимальное значение будет соответствовать 100 А. Стрелка вольтметра PV l может отклоняться в сторону уменьшения. 166
Настройка схемы Для настройки необходимы осциллоrраф, цифровой вольтметр, эквивалентная наrрузка R2н (проволочный резистор сопротивлением 1 + 1,2 Ом и мощностью не менее 100 Вт, например подойдет нихромовая проволока диаметром 0.5 + 1 мм), а также внешний стрелочный амперметр (РА2) на ток до 10 А, см. рис. 3.9. ХР! + 11 11 l:Q 11 ПУСКО- 1 SA2 о11 r- Rlи ОСЦИЛ· ЦИФРОВОЙ ~11 ЗАРЯДНОЕ 1~ 0,2R R2и ~11 ЛОГРАФ ВОЛЬТМЕТР l 11 УСТРОЙСТВО 1+1,2R 11 1 11 (100 Вт) 11 Рис. 3.9 . Схема подключения устройства при настройке схемы При настройке элементы, отмеченные на электрической схеме (рис. 3.7) звездочкой"*", могут потребовать подбора. Добавочный резистор R24 в цепи реле подбирается такой величины, чтобы якорь реле К2 после срабатывания отпускался при напряжении питания меньше 1О В (лучше это сделать до того, как резистор и реле будут установлены на плату). Предварительная настройка схемы выполняется в следующей последователь­ ности. Нужно временно заблокировать перемычками контакты реле К2.1 и К2.2, а также отпаять R65. Переключатель SAl установить в положение "ТРЕНИРОВКА", а резисторы R44 и R49 вывести на максимум. Включив сетевое питание (Al) с помощью осциллоrрафа, проконтролировать форму пилообразного напряжения на выводе 5 DАЗ - оно не должно иметь большой ступеньки на нулев0м уровне, см. рис. 1.3-а (для этого может потребоваться подбор резистора Rl2). После чего осциллоrрафом и цифровым вольтметром контролируем напряжение на клеммах Xl и Х2. Форма напряжения на выходе должна соответ­ ствовать показанной на рис. 1.3- б и регулироваться резисторами R22 и R44. Если это не так, то следует проверить наличие импульсов на выходе 8 DA3 и правильность монтажа. Подстроенным резистором R22 устанавливаем момент открывания тиристоров (Uоткр = 15,5 В). Это необходимо для того, чтобы во всех режимах работы устройства амплитудное значение напряжения на выходе превышало напряжение на аккумуляторе (иначетиристорынебудутоткрываться). Выключив устройство, подпаиваем на место R65. После этого при включенной схеме регулятором R44 выставляем действующее напряжение на выходе устройства 14,8 В и подбором резистора R65 добиваемся того, чтобы при достижении на выходе этого напряжения компаратор DA5 переключался - на выводе 9 DA5 появится +15 В (светодиод HL 1 будет светиться). После этого регулятором R44 устанавливаем на выходе устройства напряжение 10,5 В и подстройкой резистором R59 добиваемся, чтобы при достижении на клеммах Х 1, Х2 этого напряжения у компаратора появлялось нулевое напряжение на выходе 9 DА5 (резистор R59 задает величину гистерезиса для компаратора) . Для того, чтобы регуляторами, установленными на передней панели, было удобно пользоваться, т. е. диапазон регулировки выходного напряжения резистором Rl9 оставался в интервале 10 + 15 В - необходимо подобрать добавочные резисторы 167
R43 и R45. Аналогично подбираются и р€зисторы R48 и R50 для диапазона регули­ ровки резистором R49 уровня стабилизации тока в диапазоне 1+10 А. В этом случае допустимые режимы для аккумулятора не будут превышены. Резистор R44 используется для регулировки напряжения на клеммах Xl, Х2 в режиме "ПУСК", в остальных же режимах он устанавливается на максимальное выходное напряжение, так как схема в этих режимах должна работать как стабилизатор тока (выходное напряжение будет зависеть от величины тока) и по мере заряда аккумулятора напряжение на нем будет возрастать, но не превысит допустимого значения. Для калибровки показаний амперметра PAl в режимах "ЗАРЯД" и "ТРЕНИРОВКА" необходимо резистором R21 установить стрелку прибора на "О". После чего под­ ключаем нагрузку R2н (включателем SA2) и внешний стрелочный амперметр РА2, (рис. 3.9). Резистором R49 (при положении R44 на максимуме) выставить по внешнему амперметру РА2 ток 1О А, а резистором R29 надо установить такое же значение показаний тока на PAl. Эту операцию следует повторить несколько раз, подстраивая R21 и R29 до тех пор, пока стрелка PAl при "О" и при токе 1О А будет соответствовать показаниям внешнего амперметра. Теперь необходимо проверить работу схемы в режиме стабилизации тока. Для этого на момент включения устройства блокируем контакты К2.1, К2.2. Переключатель SAl установить в положение "ПУСК", регулятор тока "I" в среднее положение, а "U" на максимум. К выходным клеммам Xl, Х2 подключаем нагрузку Rlн сопротивлением около 0,2 Ом (по мощности она должна быть рассчитана на протекающий ток до 100 А). При этом показания приборов должны бьпь: PAl - 50 А, PVl - 10 В. Регулятором "I" можно менять выходной ток- в этом случае будет меняться и выходное напряжение, что соответствует режиму стабилизации тока. А при изменении сопротивления нагрузки в небольших пределах ток не должен меняться. На этом предварительную регулировку можно считать законченной, а оконча­ тельная проверка выполняется на реальном аккумуляторе. Детали Тиристоры VSl и VS2 устанавливаются на радиаторы площадью около 1000 см2 (стандартные радиаторы для этих тиристоров имеют как раз такую площадь повер­ хности). Монтаж силовой части (от трансформатора Tl до тиристоров и клемм Xl, Х2) выполняется гибким многожильным проводом сечением не менее 8 мм2 , например маркиПВЗ. В устройстве микросхемы могут быть заменены импортными аналогами: DA6 - μА747С; DAl - 78L15; DA2 - 79L15; DA3 - TL494L; DA5 - LM211N; DA4 - не имеет аналогов. Диоды типа КД521, установленные на входах микросхем, предотвращают их случайное повреждение в процессе настройки схемы и могут быть заменены любыми маломощными импульсными: КД522, КД51 О, КД503 и др. Подстроечные резисторы (R2 l, R22, R29, R59) применены многооборотные типа СП5-3, регулировочные R44, R49 типа СПЗ-4а-О,25 Вт с линейной характеристикой (А) изменения сопротивления, остальные могут быть любого типа, например МЛТ - соответствующей мощности. 168 Соединительные провода до регуляторов R14 и R19 должны бьпь в экране. Полярные конденсаторы С5 + С8 и С21 типа К50-35;
Неполярные конденсаторы С2, СЗ типа К42У-2 на 0,015 мкФ на 630 В; остальные из серии Kl О или :КМ-6. В качестве измерительных приборов использованы стрелочный вольтметр PVl и амперметр PAl одного и того же типа М42301. Так как амперметр имеет внутренний шунт - потребуется вскрыть корпус и его удалить. Ведь в схеме для измерения тока 100 А используется внешний шунт (R40ш). Шунт R40ш взят стандартный типа 75ШСМ-100-0,5. Включатель А 1 (токовый автомат) - типа АЕ 10-31 на ток 1О А, переключатель SA1 типа ПГЗ (ПГ2), кнопка SB 1 подойдет любая. Реле К2 типа КР460DС на 12 В (польского производства) или аналогичное с тремя rруппами переключающих контактов, рассчитанных на ток до 5 А. Реле Kl и КЗ типа РЭС47паспортРС4.500.407-01 (РС4.500.407-03). Для изготовления Tl использовано трансформаторное железо с сечением в месте расположения обмотки Sct = 35 см1 (окно имеет площадь Sok = 72 см1). Первичная обмотка содержит 240 витков проводом ПЭТВ сечением 2,5 мм2 (диаметр 1,8 мм), вторичная 22 + 22 витка проводом ПШВ-3 сечением 1О мм2 • Трансформатор Т2 любой маломощный (Р = 5 Вт) с напряжениями во вторичных обмотках3+5-18+18В,ав6+8-1О+1ОВ,нолучше,еслиегоконструкциябудет предусматривать установку на печатную плату. Импульсный трансформатор ТЗ выполняется на каркасе внутри броневых чашек типоразмера Б28 из феррита марки М2000НМ. Обмотки содержат 1, 2 - 80 витков, 3, 4- 40 витков проводом ПЭЛШО диаметром 0,35 мм. Примечание. Рисунок монтажной платы устройства приведён в книге: Н. А. Елагин, А. В. Ростов. Серия "СОЛОН-Р - Радиолюбителям". Выпуск 5 Конструкции и технологии в помощь любителям электроники. Схемы дЛЯ домашнего конструирования-М.: СОЛОН-Р 2001, - 112 с: ил. 169
4. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ 4.1. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ Международная система единиц, или сокращенно СИ, утверждена в 1960 году на XI Международной генеральной конференции по мерам и весам . В настоящее время в научно-технической, справочной и учебной литершуре физические величины указываются в единицах системы СИ. Система СИ строится на основных и производных единицах, названия и обозна­ чения которых приведены в таблицах 4.1 и 4.2. Табл. 4.1. Основные единицы системы СИ. Единица Величина Наименование Обозначение Русское Международное Длина Метр м m Масса Килограмм кг kg Время Секунда с s Сила электрического тока Ампер А А Термодинамическая Кельвин к к температура Кельвина Количество вещества Моль Моль Mol Сила света Канд ела Кд Cd В системе семь основных единиц: - метр - единица длины; - килограмм - единица массы (вместо "веса"); - секунда - единица времени; - ампер - единица силы тока; - кельвин - единица темпершуры; - моль - единица количества вещества; - кандела - е,диница силы света. Кроме этого, имеются две дополнительные единицы измерения - радиан и стерадиан. Все остальные единицы - производные, устанавливаются с помощью формул на основе взаимосвязей между физическими величинами. К числу производных относятся, например, герц - единица частоты, ватт - единица электрической мощности, ом - единица электрического сопротивления. Обозначения единиц, получивших наименования в честь ученых, например: Ампер, Вольт, Ом, Генри, пишут с большой буквы (А, В, Ом, Гн). . Чтобы упростить написание и чтение численных величин, значение которых во много раз больше или меньше основной или производной единицы, введены десятич­ ные кратные и дольные (дробные) приставки (см. табл. 4.3). Система СИ включает восемь кратных (дека, гекrо, кило, Мега, Гига, Тера, Пэта, Экста) и восемь дольных (деци, санти, милли, микро, нано, пико, фемто, атто) приставок. 170 Как пользоваться таблицей 4.3, поясняют следующие примеры: 1кГц = 1 ·103Гц· 1мВ = 1·10" 3 в·' 1нФ =1·10· 3 м~Ф=1·10· 9 Ф; 1МГц=1 . lО~кГц = 1 . 1о:гц; 1мкВ=1 ·10мВ=1·10В; 1пФ =1 ·10-6мкФ=1·10· 12 Ф.
Табл. 4.2. Производные единицы системы СИ. Едl}ница Величина Наименование Обозначение Русское Международное Частота Герц Гц Hz Сила Ньютон н N Энергия, работа, Джоуль Дж J колич~ство теплоты Мошность: - активная Ватт Вт w - реактивная Вар вар var - полная Вольт-ампер В-А V-A Количество электричества, Кулон Кл с электрический заряд Электрическое напряжение, Вольт в v электрический потенциал, ЭДС Электрическая ёмкость Фарада ф F Электрическое сопротивление Ом Ом n Электрическая проводимость Сименс См s Магнитная индукция Тесла т т Индуктивность, Генри Гн н взаимная индукция Световой поток Люмен Лм Lm Давление Паскаль Па Ра Табл. 4.3 . Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц. Единица Величина Наименование Обозначение Русское Международное 1ОООООООООООООООООО=10 18 Экста э Е 1 ООО ООО ООО ООО ООО= 10 15 Пэта п р 1 ООО ООО ООО ООО= 10 11 Тера т т 1 ООО ООО ООО= 10 9 Гига г G 1 ООО ООО= 106 Мега м м 1ООО=103 Кило к k 100=10 1 (Гекто) г h 10=10 1 (Дека) да da о 1=10-I (Деци) д d 001=10_ 1 (Санти) с с 0001=Ш 3 Милли м m ОООО001 = 10-6 Микро МК μ ООООООО001=Ш 9 Нан о н n О ООО ООО ООО 001=10- 11 Пико п р ООООООООООООО001 = 10- 15 Фемто ф f 0,000 ООО ООО ООО ООО 001=10- 18 Атто а а 171
4.1 . ПАРАМЕТРЫ ТИРИСТОРОВ Тиристор - полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три и более p-n - переходов, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот. В зависимости от характера ВАХ и способа управления, тиристоры подразделяются на динисторы, триодные тиристоры, не про­ водящие в обратном направлении, запираемые тиристоры, симметричные тиристоры, оптронные тиристоры. Динистор (диодный тиристор) имеет два вывода и переключается в открытое состояние импульсами напряжения заданной амплитуды. Триодный тиристор, не проводящий в обратном направлении (тиристор), включается импульсами тока управления, а выключается либо подачей обратного напряжения, либо прерыва-нием тока в открытом состоянии. Запираемый тиристор выключается с помощью импульсов тока управления. Симистор (симметричный тиристор) является эквивалентом встречно­ параллельного соединения двух тиристоров и способен пропускать ток в открытом состоянии как в прямом, так и в обратном направлениях. Включается симистор одно­ и разнополярными импульсами тока управления. Оптронный тиристор (оптотиристор) управляется с помощью светового сигнала от светодиода, расположенного внутри корпуса прибора. Термины и буквенные обозначения параметров тиристоров. lвкл - ток включения - наименьший основной ток, необходимый для подцержания ти- ристора в открытом состояюш непосредственно после окончания действия импульса тока управ­ ления после переключения тиристора из закрытого состояния в открытое; Jуц - ток удержания в открытом состоянии; loc - постоянный ток в открытом состоянии; loc, ер шах - максимальный допустимый средний ток в открытом состоянии; loc, д max - максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии (для сими­ сторов); Iэ,. - запираемый импульсный ток (для запираемых тиристоров); loc, n - повторяющийся импульсный ток в открытом состоянии: наибольшее мгновен- ное значение тока в открытом состоянии тиристора, включая все повторяющиеся переходные токи; lос,уцр -ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии: наибольший импульсный ток в открытом состоянии, протекание которого вызывает превышение максимально допус­ тимой температуры перехода, но воздействие которого за время службы тиристора предполага­ ется редким, с ограниченным числом повторений; Lc - постоянный ток тиристора, обусловленный постоянным напряжением в закры- том состоянии; Ьс,. - импульсный ток в закрытом состоянии; Ьс,. - повторяющийся импульсный ток в закрытом состоянии; loop - постоянный обратный ток; loop,. - импульсный обратный ток; Jy, оор, п - импульсный обратный ток управления; Jy,olip,n - повторяющийся импульсный обратный ток управления; ly, от - отпирающий постоянный ток управления: наименьший постоянный ток управ- ления, необходимый для включения тиристора; Jy, от,. - отпирающий импульсный ток управления; ly,i - запирающий постоянный ток; Jy,э,п - запирающий импульсный ток управления: наименьший импульсный ток управ- ления, необходимый для выключения тиристора; Jy, Пр, R - ПрЯМОЙ ИМпуЛЬСНЫЙ ТОК управления; Qв"" - заряд включения. U1c - максималы.ю допустимое постоянное напряжение в закрытом состоянии; U,c, n - повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии - наибольшее 172
мгновенное значение напряжения в закрытом состоянии, прикладываемое к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения; Uy, от - оmирающее постоянное напряжение управления, соответствующее оmираю- щему току управления. Uy, от,. - отпирающее импульсное напряжение управления, соответствующее отпираю- щему импульсному току управления; Uoop - постоянное обратное напряжение; Uoop, п - повторяющееся импульсное обратное напряжение - наибольшее мгновенное значение обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, включая только повторяющиеся переходные напряжения; Uy, обр,. - обратное импулы:ное напряжение управления; Uoc - постоянное напряжение на тиристоре, обусловленное постоянным током в открытом состоянии; Uoc,. - импульсное напряжение в открытом состоянии - наибольшее мгновенное зна- чение напряжения в открытом состоянии, обусловленное импульсным током в закрытом состоя­ нии заданного значения; Uy, , - запирающее постоянное напряжение управления, соответствующее запираю- щему постоянному току управления; Uy," • - запирающее импульсное напряжение управления, соответствующее запираю- щему импульсному току управления; Uy,np,• - прямое импульсное напряжение управления; Uразв - напряжение гальван:ической развязки между выводами управления и силовыми выводами (действующее значение); dU.ddt - скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии; (dU.ddt)кp - критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии - наи­ большее значение скорости нарастания напряжения в З!lкрытом состоянии, которое не вызывает переключения тиристора из закрытого состояния в открытое; dioJdt - скорость нарастания тока в открытом состоянии; (dioJdt)кp - критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии - наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии, при котором тиристор остается в ра­ бочем состоянии; Рос, ер - средняя рассеиваемая мощность в открытом состоянии - произведение мгно- венных значений тока и напряжения в открытом состоянии, усредненное по всему периоду; Ру, • - импульсная рассеиваемая мощность управления - произведение мгновенных значений тока и напряжения управления; tвкл - время включения - интервал времени, в течение которого тиристор включается импульсом тока управления. (Интервал времени измеряют от момента в начале импульса тока управления до момента, когда основное напряжение понижается до заданного напряжения. Время включения может быть определено по нарастанию тока в открытом состоянии до задан­ ного значения); tвы1<.11 - время выключения - наименьший интервал времени между моментом, когда основной ток после внешнего переключения основных цепей понизился до нуля, и моментом когда тиристор способен выдерживать напряжение в закрытом состоянии с определенной ско­ ротью его нарастания; tнр - время нарастания; tсп - время спада. t. - длительность импульса тока или напряжения в открытом состоянии; tзд - время задержки; Те - температура окружающей среды; Тк - температура корпуса; Тп - температура перехода; Rт п-к - теrшовое сопротивление переход-корпус: отношение разности между темпера- турой перехода и температурой корпуса к мощности, рассеиваемой тиристором в заданном ре­ жиме; Rразв - сопротивление гальванической развязки между выводами управления и сило- выми выводами. Примечание: При предельно доп;устимых параметрах к буквенному обозначению добавляется индекс "max" или "min ' соответственно. ' 173
~ Табл. 4.4 . Характеристики запираемых тиристоров. Предельные значения параметров режима Электрические и временные параметры при Тп max при Тп =25°С при Тп max / / .::!' !;1 m с( m ~ !;1 ~ ~ Тип :Е с( s :s:: с( ш (..) :s::· s :s::· m :Е :Е (..) прибора (..) 1Х1 1Х1 о а: а: 1Х1 ~ s с( :s: ..; t!{ м ..; '8 с( > 1!:Е о. ё о ~а: >: '8 u i 15" .:! 1О ,;Е. u о Е ;:) ,;Е. ,.:; о ~ .!i ;:) ;:) ;:) ;:) ~ \:;! ..!2 .= \:;! ] ::1 .s ..' ! :о. КУ102А 0,05 - 50 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102А 0,05 - 50 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102Б 0,05 - 100 5 200 110 0,02 12 0 ,()2 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102Б 0,05 - 100 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 ТИ2 КУ102В 0,05 - 150 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102В 0,05 - 150 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102Г 0,05 - 200 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ102Г 0,05 - 200 5 200 110 0,02 12 0,02 20 2,5 0,05 20 7 5 20 0,1 КУ204А 2 60 50 40 20 120 0,36 35 - - 3,2 2 100 3 (4) (5) 10 КУ204А 2 60 50 40 20 120 0,4 35 - - 3 2 150 5 (4) (5) 5 КУ204Б 2 60 100 40 20 120 0,36 35 - - 3,2 2 100 3 (4) (5) 10 тиз КУ204Б 2 60 100 40 20 120 0,4 35 - - 3 2 150 5 (4) (5) 5 КУ204В 2 60 200 40 20 120 0,36 35 - - 3,2 2 100 3 (4) (5) 10 КУ204В 2 60 200 40 20 120 0,4 35 - - 3 2 150 5 (4) (5) 5
~ ....., (J1 Табл. 4.5. Характеристики незапираемых импульсных тиристоров малой мощности. Предельные значения параметров режима Электрические и временные параметры при Тп max при Те= 25°С при Те max (Те= 25° С) с( /~ ~ 1 iii m Тип :i; ~m с( ~ u с( (,,) 1- т :i; ~ :i; ~ прибора lо ~ .!. m m m ~ri :s: :s: ~ ::) :i; с( с( g & u- ~ :i; Е iii ~а: Е Е о u :s: ~ :i; а: )( i::: :i; '8 u- .... ~2. о :s: ..: 6 ~" ~ е~u ::> ::) о ] 15' о j $ u 1 j ..о D.. ~о >: е- ::> ::> ~ ::) i :о. 2У101А 0,075 70 1 10 50 10 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (8) 2 70 0,5 0,5 КУ101А 0,075 50 1 10 50 10 0,15 100 85 2,25 0 ,075 12 (10) 2 70 0,5 0,5 2У101Б 0,075 70 1 10 50 50 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (8) 2 70 0,5 0,5 КУ101Б 0,075 50 1 10 50 50 0,15 100 85 2,25 0 ,075 12 (10) 2 70 0,5 0,5 2У101Г 0,075 70 1 10 80 80 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (4,5) 2 70 0,5 0,5 КУ101Г 0,075 50 1 10 80 80 0,15 100 85 2,25 0,075 12 (10) 2 70 0,5 0,5 2У101Д 0,075 70 1 10 150 150 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (8) 2 70 0,5 0,5 2У101Е 0,075 70 1 10 150 150 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (4 ,5) 2 70 0,5 0,5 КУ101Е 0,075 50 1 10 150 150 0,15 100 85 2,25 0 ,075 12 (10) 2 70 0,5 0,5 2У101Ж 0,075 70 1 10 50 10 0,15 100 125 2 ,25 0,075 12 (4,5) 2 70 0,5 0,5 2У101И 0,075 70 1 10 50 50 0,15 100 125 2,25 0,075 12 (4,5) 2 70 0,5 0,5 КУ103д - 85 0,001 - 150 - 0,15 - 85 - - - 2 - - 0,15 - КУ103В - 70 0,001 - 300 300 0,15 - 70 - - - 2 - - 0,15 0,15 КУ103В - 85 0,001 - 300 - 0,15 - 85 - - - 2 - - 0,15 - 2У104А 0,1 70 3 10 15 10 0,2 10 125 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - ~ (..) :s: D.. ТИ4 ТИ2
~ ... .. cn КУ104А 2У104Б КУ104Б 2У104В КУ104В 2У104Г КУ104Г 2У106А КУ106А 2У106Б КУ106Б 2У106В КУ106В 2У106Г КУ106Г 2У110А КУ110А 2У110Б КУ110Б 2У110В КУ110В 2У111д КУ111д 2У111Б КУ111Б 2У111В 2У111Г КУША 0,1 70 0,1 70 0,1 70 0,1 70 0,1 70 0,1 70 0,1 70 0,075 35 0,075 35 0,075 35 0,075 35 0,075 35 0,075 35 0,075 35 0,075 35 (0,3) 60 (0,3) - (0,3) 60 (0,3) - (0,3) 60 (0,3) - (0,3) 50 (0,3) - (0,3) 50 (0,3) - (0,3) 50 (0,3) 50 0,32 - 3 10 3 10 3 10 3 10 3 10 3 10 3 10 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 1 500 50 1 0,6 (5) 50 1 0,6 (5) 50 1 0,6 (5) 15 - 15 - 15 - 15 - 15 - 15 - 6 (1) 15 10 0,2 10 85 30 10 0,2 10 125 30 10 0,2 10 85 60 10 0,2 10 125 60 10 0,2 10 85 100 10 0,2 10 125 100 10 0,2 10 85 50 10 0,4 10 125 50 6 0,4 10 70 50 10 0,4 10 125 50 6 0,4 10 70 100 10 0,4 10 125 100 6 0,4 10 70 100 10 0,4 10 125 100 6 0,4 10 70 300 10 - - 125 300 10 - - (85) 200 10 - - 125 200 10 - - (85) 100 10 - - 125 100 10 - - (85) 400 100 - 50 125 400 100 - 50 125 400 100 - 50 125 200 100 - 50 125 400 100 - 50 125 400 100 - 50 125 30 0,75 10 85 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - ТИ2 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 15 2 0,29 (2,5) 0,5 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - ТИ5 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,1 (10) - 1 (25) 0,1 - 2 0,3 (0,5) 1 - - 0,2 0,2 1,7 0,3 (0,1) (0,6) 1 40 (0,075) 0,2 2 0,3 (0,5) 1 - 8 0,2 1,7 0,3 (0,1) (0,6) 1 40 (0,075) 0,2 2 0,3 (0,5) 1 - 8 0,2 1,7 0,3 (0,1) (0,6) 1 40 (0,075) 0,2 ТИ6 (5) (15) 80 - 1 (20) 1 1 (5) (15) 100 - 1 (20) 0,5 0,5 (5) (15) 80 - 1 (20) 1 1 (5) (15) 100 - - 8 0,5 0,5 (5) (15) 80 - 1 (100) 1 1 (5) (15) 80 - 1 (100) 1 1 2,4 (0,2) (0,8) 1,2 7 (0,01) - ТИ7
.... ...... ...... Табл. 4.6. Характеристики незапираемых импульсных тиристоров средней мощности. Тип прибора КУ108А КУ108В КУ108Е КУ108Ж КУ108И КУ108Л КУ108М КУ108Н КУ108Р КУ108С JlY108T КУ108Ф КУ108Ц КУ109д КУ109Б Предельные значения параметров режима при Tn max с(~~ ...: :. m = с( - Е <-> - u -U- - о >< :..: 1'1 !~~~~ ~i-~ = Е е- m :f2. с iо ::;) сЬ & uо о. u ..о (3) 80 1150 1100 110001500 115 80 1150 1100 110001500 115 80 1150 1100 110001500 115 80 1150 1100 11000 1500 1 15 80 1150 1100 11000 1500 1 15 80 1150110018001400115 80 1150110018001400115 80 1150110018001400115 80 1150 1100 1800 1400 1 15 80 115011001800 1400115 80 1150110018001400115 80 150 1100 1600 1300 15 80 150 1100 1600 1300 15 70 121- 1700150 ~:Е ш ~ ~:S '!!. . (., ) ~1iЕ .... ] :о.. ~ >( Ё ~ ~ ~s: ~ 1Х1 ~s: g. >: ::;) ly, пр, м,А ·~1~ 501500190115012514,5 50 1500190 1150125 14,5 50 1500190 1150125 14,5 50 1500190 1150125 14,5 501500190 115012514,5 501500190 150125 4,5 501500190 150125 4,5 501500190 150125 4,5 501500(90 150 1 25 4,5 501500190 150125 4,5 501500190 150125 4,5 50 1500 90 150 25 4,5 50 1500 90 150 25 4,5 500• - 85 0,15 (3)170112 - •7001501-1200• - 85 - •0,1512 Электрические и временные параметры при Тк (Те)= 25°С при Ткmах ~rf11_1~ ~7-;;_ s: 2.iь u - о u ::;) ..о ~ ь ,;Е. >: 2. ь >: ::;) 15' (.,)~ 1 -::1;~ ~ а. ё 11 ...!:! .;5 ~:..: - - :Л 1- i:: ~..а[ :4' ~:Е ..... s. - (50) 1 (50) - ·(0,15)1 15 2,5 (50) 1 (50) - •(0,1)135 2,5 (50) 1 (50) (0,3) 50 2,5 (50) 1 (50) (0,1) 1 100 2,5 (50) 1 (50) - •(0,15)1 35 2,5 (50) 1 (50) - •(О,15)1 35 2,5 (50) 1 (50) - • (0,1)· 1 35 2,5 (50) 1 (50) (0,3) 35 2,5 (50) 1 (50) (0,3) 50 2,5 (50) 1 (50) - • (0,1) 1 100 2.5 (50) 1 (50) - • (0,3) 1 100 2,5 (50) 1 (50) (0,3) 1 35 2,5 (50) 1 (50) (0,3) 1 100 2,5 211 10 0,7 1 -Б: !i:: а: ~ 1510,7• - ~ (.) s: о. ТИ8
~ ...... со КУ109В КУ109Г 2У201А КУ201А 2У201Б КУ201Б 2У201В КУ201В 2У201Г КУ201Г 2У201Д КУ201Д 2У201Е КУ201Е 2У201Ж КУ201Ж 2У201И КУ201И 2У201К КУ201К 2У201Л КУ201Л 2У20ЗА КУ20ЗА 2У20ЗБ КУ203Б 2У203В КУ203В (3) 70 (3) 70 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 270 250 (10) 60 (10) 60 (10) 60 (10) 60 (10) 60 (10) 60 12-600 12-500 30 50 (25) 30 50 (25) 30 50 (25) 30 50 (25) 30 50 (50) 30 50 (50) 30 50 (50) 30 50' (50) 30 50 (100) 30 50 (100) 30 50 (100) 30 50 (100) 30 50 (200) 30 50 (200) 30 50 (200) 30 50 (200) 30 50 (300) 30 50 (300) 30 50 (300) 30 50 (300) 100 50 (50) 100 50 (50) 100 50 (100) 100 50 (100) 100 50 (150) 100 50 (150) 50-50 - 85 50-50 - 95 - 453110 - 45385 (25)453110 (25)45385 - 453110 - 45385 (50)453110 (50)45385 - 453110 - 45385 (100)453110 (100)45385 - 453110 - 45385 (200)453110 (200)45385 - 453110 - 45385 (300)453110 (300)45385 (2)2020-120 (2)2020-100 (2)2020-120 (2)2020-100 (2)2020-120 (2)2020-100 - - 0,15221-- 50 0,7 - тив - - 0,15221-- 50 0,7 - 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)- тиз 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)- 5100,122270-10(100)(5)(5) 5100,122270-10(100)(5)(5) (1,75) - - - 210(450)(5)37(20)- (1,75) - - - 210(450)(5)312(10)- (1,75) - - - 210(450)(5)37(20)-ТИ22 (1,75) - - - 210(450)(5)312(10)- (1,75) - - - 210(450)(5)37(20)- (1,75) - - - 2 10 (450) (5) 3 12 (10) (20)
.-1. ~ ТабJ1. 4.7. Характеристики незапираемых импульсных тиристоров средней мощности. Тип Прибора Предельные значения параметров режима при Tn max <~<(!~ ~...:: (.) >< (,,) u Е~о "' : ..: м В°Е7 Е:i; 2. u·u·!:::.. ~;.·~ .о~~ .о :В 1Х1 ~2. &:: ~о ::;) 1- m в: g о. ~ ~ ~Е f::;) :о. (,,) ~~Е t:о. ~ 111· Е .= ~ ~:s: >. о. m ~­ Е :s: lf >. ::;) \у, пр, м,А ·~1~ Электрические и временные параметры при Тк (Те)= 25°С при Ткmах m~1аз s: < -'t~ ~~~~ g~~2. ::;) i:i 15 15 - .JF. ~ - < ~(,,)~13- :i; :..: 11') - а. 1~~ж! :!:::. §.= i::: i::: 5j~~~ .s Е.. - ..о 2У203Г 1(10)/60/100/50/(200)/(2)/20/20/- /120/(1,75)/- / - /-/ - /2/101(450)1(5)1317 КУ203Г 1(10)\60/100\50/(200)/(2)\20\20/- \100/(1,75JI - / - \-/ - /2,/10/(450)1(10)1З 112 2У20ЗД 1(10)16011001501(50)1(50)1201201- 11201(1,75)1- 1 - 1-1 - 121101(450)1(5)1317 КУ203Д 1(10)160l1001501 (50) / (50) 1201 20 1 - / 100 /(1,75)/ - / - /-1 - /2110/(450)/(10)13 112 ~ (.) s: о. 2У203Е (10) 60 100 50 (100) (100) 20 20 - 120 (1,75) - - - 210(450)(5)3 7 (20) ТИ 22 КУ203Е (10) 60 100 50 (100) (100) 20 20 - 100 (1,75) - - - - 2 10 (450) (10) 3 12 (10) 2У203Ж 1(10)160 1100150 1(150)/(150)120 120 1- /1201(1,75)1- 1 - /-1 - 12110/(450)1(5)/3171(20) КУ203Ж 1(10) \ 60 /100 \ 50 /(150)/(150)\ 20 / 20 \ - \100 \(1,75)\ - 1 - 1-/ - 12110\(450)\(10)/3/121(10) 2У20ЗИ 1(10)/60 /100/50 1(200)/(200)/20 /20 1- /1201(1,75)/- / - 1-1 - /2/10/(450)/(5)/3171(20) КУ203И 1(10)/60 /100/50 /(200)/(200)/20 /20 1- 1100/(1,75)1- 1 - 1-1 - /2/10/(450)/(10)/ 3 1121(101 2У221А 13,218011001218001501- 1700l13001851- \ - \0,1512\(3,5)1(20)110015\-16\0,3 КУ221А(М)/3,2/75/100/2/700/50/ - 1500/1150/85/ - /-/0,1512/(3,5)/(20)1100131- 14,510,3 2У221Б 13,218011001218001501- 1200\16001851- 1 - 10,15121(3,5)1(20)1100151- 14 10,3 КУ221Б(М) 3,2 75 100 2 750 50 - 200125085--0,152(3,5)(20)1003- 6 0,3 ТИ9 2У221В 3,2 80 100 2 600 50 - 200130085--0,152(3,5)(20)1005- 15 0,3 - (ТИ1О) КУ221В(М) 3,2 75 100 2 700 50 200115085--0,152(3,5)(20)1003-2,40,3 КУ221Г(М)/3,2/75/100/2/600/50/ - /200/1050/85\ - /- \О,1121(3,5)1(20)\100!3/-1 / 0,3 КУ221Д(М)13,217511001Z1500150 - ' 200 1900185 0,1121(3,5)1 1100131-1 1 0,3
~ Табл. 4.8 . Характеристики незапираемых низкочастотных тиристоров. Q • Предельные значения параметров режима Электрические и временные параметры при Tn max при Tn =25°С при Tn max с( /о ~ 1- ~ 11 ~ ~ с( р а. ~ Тип Е с(~ ~ ::Е [& ~-1 ·-СО <~ с( со ~ ~ '[ (.) прибора i (.) со- 11с:um::Е ~ ::Е s: о - с riu g:. !if = со_~ u ~ ::Е ::Е i:i: i:i: о. с-~::Е i ~ 5 jj&2 )( >Е - а. - С1 ~ .;:.- Е i:i s:..., о >: 5я Е1- ~;g 1.1 ..- ]~ ~ :('"':.;:) .;:. ;:) .s :J! :i:- i:f .о 11 м- .s & ..! ;:) ;:) s: u::::.. s: 'Е. 'Е. 1.1 - ..!:! i а. .о с: КУ202А (10) 50 25 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202Б (10) 50 25 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202В (10) 50 50 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202Г (10) 50 50 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - 2У202Д (10) 70 100 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202Д(1) (10) 50 100 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - 2У202Е (10) 70 100 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - ТИ3 КУ202Е(1) (10) 50 100 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - (ТИ12) 2У202Ж (10) 70 200 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202Ж(1) (10) 50 200 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - 2У202И (10) 70 200 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202И(1) (10) 50 200 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - 2У202К (10) 70 300 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - КУ202К(1) (10) 50 300 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) -
.... ~ Табл. 4.9. Характеристики незапираемых низкочастотных тиристоров. Тип Прибора Предельные значения параметров режима при Тп max i~! ~ ~ ., ,;. Е1- & u· .о ··СО со- ~с_ 1,j '8- .., о ::;)::;) С) 11 а. \О с:(~ аи >- ::i; - С) g 'Г~ - z, ~ ~::i; ш g: ' ::;) 'Е. ~ ~g: i:о.. ~ ri Е ~ 1 j Электрические и временные параметры при Тп =25°С 1 при Тп max )С ~ 1 1! ~~11- <i s:·;g :; .z. g·~2. ~ ::;) s: i со ~ >: ::;) (. ,) ; 5~ ~::i; я ~::i; 5:а .1S &5 <( 1- ~1 f;J а: а:1 'i \О \О .... ..0..0 о:: su u:O.. ..!2 2У202Л1(10)1701300 1-1 5 1-11251-13001(1,5)11001517,51-1 200 1(10) КУ202Л(1)1(10)1501300 1- 1 5 1- 11001-12001(1,5)11001517,51-1 200 1(10) ~ (..) s: D. 2У202М (10) 70 400 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - ТИ3 КУ202М(1) (10) 50 400 - 5 - 100 - 200 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) - (ТИ12) 2У202Н (10) 70 400 - 5 - 125 - 300 (1,5) 100 5 7,5 - 200 (10) КУ202Н(1)1(10)1501400 1-1 5 1- 11001-12001(1,5)11001517,51-1 200 1(10) т1оs-10•1+ 1 10 185 1 1ОО+ 1200150+320116011251- 1 - 11812512,51-1 - 1- 1 1,5 Т106-10·8 800 ' 2 1ТИ13 2Т112·10·1+ 1 10 1 85 1 100+ 2Т112·10·12 1200 150 1200+10001 100 1 125 1100 1 70 1,85 40 10 63+100 1 3 1,8 Т112·10·1+ 1 10 1 85 1 100+ Т112·10·12 1200 150150+1000110011251100170 1,85 40 10 100 1 3 1,8 1ТИ15 Т112·16-1+ 1 16 1 85 1 100+ Т112-16-12 1200 200 150+1000110011251100170 1,8 40 10 100 1з 1,5 Т122-20·1+ 1 20 185 1 100+ Т122-20·12 1200 300 150+10001 100 1125 1130 180 1,75 60 10 100 1 3 0,9 1ТИ16
~ ~ 2Т122·25-1 + 25 85 100+ 350 200+1000 125 125 130 80 1,75 60 3- - 63+100 3 0,9 2Т122·25·12 1200 ТИ16 Т122·25-1 + 25 85 100+ 350 50+1000 125 125 130 80 1,75 603102 100 3 0,8 Т122·25-12 1200 Т132·16-13 + 16 85 1300+ 220 50+ 1000 100 125 150 90 2,2 1204203100+2509 1 Т132·16·20 2000 2Т132·25-13 + 25 85 1300+ 330 200 + 1600 125 125 150 90 2,2 1203- - 100+150 9 0,8 2Т132·25·20 2000 Т132-25·13 + 25 85 1300+ 330 50 + 1000 125 125 150 90 2,2 1204203 150 9 0,8 Т132·25-20 2000 Т132-40·1 + 40 85 100+ 750 50+1000 125 125 150 90 1,75 100 3,5 10 2 100 5 0,62 Т132-40-12 1200 2Т132·50·1 + 50 85 100+ 800 200+1000 125 125 150 90 1,75 110 3,5 - - 63+ 100 6 0,5 ТИ17 2T132·S0.12 1200 Т132·50·1 + 50 85 100+ 800 50 + 1000 125 125 150 90 1,75 110 3,5 10 5 100 5 0,5 Т132·50·12 1200 Т142·32·13 + 32 85 1300+ 380 50 + 1000 125 125 150 90 2,1 1204203 150 9 0,65 Т142·32·20 2000 Т142-40-13 + 40 85 1300+ 750 50+1000 125 125 210 120 2,1 1504203 150 9 0,5 Т142-40·20 2000 2Т142·50·13 + 50 85 1300+ 750 200 + 1600 125 125 210 120 2,1 1504- - 100+250 15 0,4 2Т142·50·20 2000 Т142·50·13 + 50 85 1300+ 750 50+ 1000 125 125 210 120 2,1 150420 3 150 15 0,4 T142·S0.20 2000 Т142·63·1 + 63 85 100+ 1200 50+1000 125 125 210 120 1,95 150 4 20 3 150 20 0,32 Т142·63·12 1200 2Т142·80·1 + 80 85 100+ 1350 200+1000 125 125 210 120 1,951804- - 63+100 6 0,3 ТИ17 2Т142·80·12 1200 Т142·80·1 + 80 85 100+ 1350 50+1000 125 125 210 120 1,95 180 4 10 3 100 6 0,3 Т142·80·12 1200
~ 00 с,,.) Табл. 4.10 . Характеристики симисторов. Примчания: *- Тк = 70°С; **-Тк = 50°С; ***- loc= 5А; ****- Uзс = 1ОВ. Тип Прибора Предельные значения параметров режима при Тп max 1{0 ct .,z u1- ..0 ш ~ ~:::> С) 11 а. 1О с(~ r:i cS ~ ::!!! - С) gr. - ;. ~с: ~::!!! ш ~::;- ~:::> :о. (. ,) ~ё-::;- "D ~ ~ ~ ~Е i:::: 1- 1 j Электрические и временные параметры при Тп =25°С ~Е :s:: ~ с( lg.g _I с( ::11_ a:i~a:i- ::!!! ..§. 'S-11g~ ~!2. ~ 'S u- ..0 a:i ~ .§ (. ,) ; 1 при Тп max ~::!!! j ~::!!! ~- j 1 !i:::: i 2У208д151701100130*1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***11501-1101-11501(5) КУ208д151501100 130**1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***116015****1101- 11501(5) 2У2ОВБ151101200130•1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***11501- 1101-11501(5) d1 р ~­ ~ ~ (.) s: Q. КУ208Б 550 200 30** - - - - (2)*** 160 5**** 10 - 150 (5) - тиз 2У2088 570 300 30* - - - - - (2)*** 150 - 10 - 150 (5) КУ2088151501300 130**1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***110015****1101- 11501(5) 2У208Г151701400130*1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***11501-1101-11501(5) КУ208Г151501400 130**1 - 1-1 - 1-1 - 1(2)***116015****1101- 11501(5j ТС106-10·1+i10180 1 1ОО+1110125+10120111016014511,65 17513,519 ТС106-10·8 800 ' 1,5 2,2 1 ТИ14 2ТС112·10·1 + 1 10 1 85 1 100+ 2ТС112·10·12 1200 90 6,3+ 25 50 125 1,85 100 2,5 ТС112·10·1+ 1 10 1 85 1 100+ ТС112·10·12 1200 90 2,5-;-101501125160 45 1,85 100 12 2,5 1 ТИ15 ТС112·16-1-;- 1 16 1 85 1 100+ ТС112·16-12 1200 120 2,5+10150 125160 45 1,85 100 12 1,55
.. .. ()О ~ ТС122-20.1 + 20 85 100+ 150 ТС122·20-12 1200 2,5+25 50 125 70 45 1,85 150 3,5 12 4 - 3,5 1,3 2ТС122·25-1 + 25 85 100+ 330 2тс122-2s-12 1200 6,3 +25 50 125 - 45 1,85 150 3 ,5 - - - 3,5 1 тип ТС122-25-1 + 25 85 100+ 330 ТС122·25-12 1200 2,5+25 50 125 70 45 1,85 150 3,5 12 4 - 3,5 1 ТС132-40-1 + 40 85 100+ 300 ТС132-40-12 1200 2,5+ 25 63 125 120 60 1,85 200 4 12 4- 5 О,65 2ТС132·50-1 + 50 85 100+ 350 2Т:С132·50-12 1200 6,3 +25 63 125 - 60 1,85 200 4 - - - 5 0,52 ТС132·50-1 + 50 85 100+ 350 2,5+ 25 ТС132·50-12 1200 63 125 120 60 1,85 200 4 12 4 - 5 0,52 ТС142·63-1 + 63 85 100+ 500 ТС142-63-12 1200 2,5+ 25 63 125 120 60 1,8 200 4,5 12 4 - 7 0,44 2ТС142·80-1 : 80 85 100+ 750 6,3 + 25 2т:С142·80-12 1200 63125- - 1,8 200 4,5 - - - 7 0,34 ТИ18 ТС142·80·1 + 80 85 100+ 750 2,5+25 63 ТС142-8О-12 1200 125 120 60 1,8 200 4,5 12 4 - 7 0,34 Примечание. Симметричный тиристор (симистор) изготовлен на основе пятислойной кремниевой структуры. Для определённости принято основные выводы симистора, включаемые в цепь нагрузки, обозначать цифрами 1 (К) и 2 (А). Если между этими выводами приложено рабочее напряжение, а открывающий импульс на управляющий электрод не подан, то симистор закрыт и тока не проводит. Включают (открывают) симистор подачей на управляющий электрод импульса тока относительно вывода 2. В том случае, когда рабочее напряжение приложено плюсом к выводу 2, а минусом - к выводу 1, то симистор можно открыть импульсом любой полярности . Если же на выводе 2 минус, а на выводе 1 плюс рабочего напряжения, симистор может быть открыт только отрицательным управляющим им­ пульсом. Это позволяет упростить регулирующую аппарюуру, работающую на переменном токе . Вместо импульсного открывающего тока на управляющий переход симистора можно подавать постоянный ток соответствующей полярности . Как и тиристором, симистором энерге­ тически целесообразно управлять короткими импульсами в 2 + 3 раза большей времени включения прибора. Классов по повторяющемуся импульсному напряжению предусмотренно 12: класс 1 - 100 В; 2 - 200В; + 12 - 1200В . Групп по критической скорости увеличения коммутационного напряжения (dUзc/dt)кoм предусмотренно 7: группа 1 - 2,5 В/мкс; 2-4В/мкс;3-6,3В/мкс;4-10В/мкс;5-16В/мкс;6-25В/мкс;7-50В/мкс; Групп по критической скорости увеличения напряжения в закрытом состоянии (dUзc/dt)кp предусмотренно 7: группа 1 • 25 В/мкс; 2-50В/мкс;3-100В/мкс;4-200В/мкс;5-320В/мкс;6-500В/мкс;7-1000В/мкс;
.. .. со CJ'I Табл. 4.11. Характеристики оптронных тиристоров . Предельные значения параметров режима при Тп max ly,пр,и,А <_/ С) ~~ Тип :s:: 11 ::Е са. а. ·Ш ::Е (.) ~~ i::: 1О ~ Прибора ~ (.) <(~ ~ о Е о f 1i i::: )( ~~ "ё IU а. .,z :oJ 1О ;::- Е Е u 1- i ~~ c.f~ ~ .= о11 -~~ 'S. :о. T012S.10 -1 + 10 85 100+ 250 20+ 100 110 0,1 0,8 Т0125·10-14 1400 500 Т0125·12,5·1 + 12,5 85 ' 100+ 350 20+ 100 110 0,1 0,8 T012S.12 5 ·14 1'400 500 2ТО132·25·6 + 25 70 600+ 600 50+ 40 100 0,15 0,55 2ТО132·2S.12 1200 320 T0132-2S .6 + 25 70 600+ 600 20+ 40 100 0,15 0,55 ТО132·25·12 1200 320 2ТО132-40-6 + 40 70 600+ 800 50 + 40 100 0,15 0 ,55 2ТО132-40·12 1200 320 ТО132-4о-6 + 40 70 600 + 630 20 + 40 100 0,15 0,55 ТО132-40·12 1200 320 2ТО142·50-6 + 50 70 600+ 900 50 + 40 100 0,15 0,55 2ТО142·50·12 1200 320 ТО142·50-6 + 50 70 600+ 800 20 + 40 100 0,15 0,55 ТО142·50·12 1200 320 2ТО142·63-6 + 63 70 600+ 1200 50+ 40 100 0,15 0 ,55 2ТО142·63·12 1200 320 ТО142-63·6 + 63 70 600 + 1200 20 + 40 100 0,15 0,55 ТО142·63-12 1200 320 2ТО142-80·6 + 80 70 600 + 1350 50 + 40 100 0,15 0,55 2ТО142·80-12 1200 320 ТО142·80-6+ 80 70 600 + 1350 20 + 40 100 0,15 0,55 ТО142·80-12 1200 320 m ~Е :s: g. >; ~ 4 4 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Электрические и временные параметры при Тп =25°С при Тп max шi при .... m Uзс =12 В ~~ ~:! ~ <( (.) ~ <( t - :li ~:Е ::Е ::Е s: :s: - ш·~ ::Е ~ о.. c:r: m ~-~ d:: g~::Е - [(sя f .:ь j_g ~ .э ~ >; ~е;. ..!S . ;?:- ~ 1,431,4802,53,5105100331,5 (1000) 1,438,2802,53,5105100331,5 (1000) 1,8578,51502,5(10)15563+330,7 160 1,8578,51502,52,8105160330,7 1,751251502,5(10)15563+330,47 160 1,751251502,52,8105160330,47 ТИ19 1,851571502,5(20)15563+550,36 160 1,851571502,531510160550,36 1,751981502,5(20)15563+550,3 160 1,751981502,531510160550,3 1,752511502,5(20)15563+550,24 160 1,752511502,531510160550,24
186 А к УЗ УЭ 1-:;:wo::::r=~=A Ь!::~г=-. к
ТИ12 .., .,; "',,,; 10,7 А о oi N К УЭ 0,6 ТИ14 "' "' УЭ 1,2 ТИ15 о N ;: А1 5 ... oi N СТАРАЯ ЦОКОЛЕВКА " 1,5 4,2 2,4 0,4 4,8 3,0 0,9 КУ202Д1 L Н1 Т106-10 ., ., м УЭ YЭ'sff11 ТС106-10 2(А2) Вид А w НА ТЕППООТВОДЯЩЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ФЛАНЦЕ ВЫШТАМПОВАНЫ БУКВЫ : •у• - НАПРОТИВ УПРАВПЯЮЩЕГО ВЫВОДА; "К" - НАПРОТИВ ВЫВОДА КАТОДА. 4,8 2,8 А к 0.87 0,77 НА ТЕППООТВОДЯЩЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ФЛАНЦЕ ВЫШТАМПОВАНЫ БУКВЫ: "У" - НАПРОТИВ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВЫВОДА; "1" - НАПРОТИВ ОСНОВНОГО ВЫВОДА 1. 10,6 УЭ 0,87 4,8 2,8 0,77 НОВАЯ ЦОКОЛЕВКА _Б~ -~ ВидБ 187
ТИ16 ТИ17 ВидБ 011 Вид А 04,зrИJ ~ВидБ 014 Вид А 1'1~l) Q. и1!! М8 fА 18 7 .... ..; ~ С> 1"' + 1-УЭ-3 к 26 зз 0 о "'о,______ \уэl 188
Вид А М10 1 ~ J _ г ..... ------~ - :;:;>"" - - Облуженная nовер~ность 19 ~-~- l10 ~~-+---...-1.s 16 14 80 189
ЛИТЕРАТУРА 1 1. Абрамов С. - Импульсное зарядное устройство. -Радиолюбитель, 2002, No 8, С 12 + 15. 2. Автомат для зарядки аккумуляторов. - "Electronics Australia". (Моделист-конс­ труктор, 1980,No3,С31). 3. Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторов. - "Funkamateur" (ГДР), 1977,No lО(Радио, 1978,No5,С 58). 4. Автоматическое зарядное устройство. Электрик, 2001, No 5, С 27, 28. 5. Бирюков С. - Простое зарядное устройство. -Радио, 1997, No 3, С 50. 6. Васильев В. - Зарядное устройство-автомат. -Радио, 1976, No 3, С 46. 7. Воевода В. Простое тринисторное зарядное устройство. - Радио, 2001, No 11, С 35. 8. Газизов М. - Автоматическое устройство для зарядки и восстановления аккумуля­ торных батарей. - В помощь радиолюбителю, No 94, С 3 + 7. 9. Герцен Н. - Приставка-автомm- к зарядному устройству. - Радио,1997,No7,С44+46. 1О. Горейко Н. П. - Зарядное устройство века грядущего. - Электрик, 2001, No 2 + 11. 11. Гуреев С. - Зарядное устройство-автомат. - Радио, 1992, No 12, С 11, 12. 12. Дайджест по автомобильной электронике. - Зарядка и восстановление аккуму­ лятора. -Электрик, 2001, No 7, С 26. 13. Дайджест по автомобильной электронике. - Пусковое устройство. - Электрик,2001, No9,С26. . 14. Долин Е. - Вариант зарядного устройства. - Радио, 1983, No 5, С 58. 15. Дробница Н. - Автоматическое зарядное устройство. - В помощь радиолюбителю, No77, 76+78. 16. Дробница Н. -Автоматическое зарядное устройство. - Радио, 1976, No6, С 42, 43. 17. Евсеев А. - Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных бm-арей. - В помощь радиолюбителю, No 83, Cl 2 + 17. 18. Евсеев А. - Измеритель заряда. Радио, 2000, No 6, С 37, 38. 19. Евсеев А. - Регулируемый стабилизm-ор тока. - Радио, 1987, No 8, С 56, 66. 20. Елагин Н. А., Ростов А. В. - Серия "СОЛОН-Р Радиолюбителям". Выпуск 5. Конструкции и технологии в помощь любителям электроники. Схемы для домашнего конструирования-М.: СОЛОН-Р2001,-112с: ил. 21. Ёлкин С. А. - Зарядно-питающее устройство с расширенными эксплуm-ационными возможностями. -Электрик, 2000, No 4, С 47 + 51. 22. Жердев А. Р. - Зарядное устройство. - Электрик, 2000, No 3, С 30, 31. 23. Зарядное устройство с электронной защитой. - "Wireless World" (Англия), 1980, No 4 (Радио, 1981,No 10,С61). 24. Зудов А. - Зарядное устройство. - Радио, 1978, No 3, С 44. 25. Казаков Н., Петров А. - Конденсаторный преобразователь напряжения с умно­ жением тока. - Радио, 1999,No1,С42+44. 26. Казьмин К - Автоматическое зарядное устройство. - В помощь радиолюбителю, No 87,С51 +59. 27. Каравкин В. - Простое автоматическое зарядное устройство. - Радиоконструктор, 2003,No2,С 16. 29. Коробков А. В. - Прибор для автоматической тренировки аккумуляторов. - В помощь радиолюбителю, No 96, С 61+70. . 30. Коробков А. В. - Приставка-автомат к зарядному устройству. - В помощь радио­ любителю, No 100, С 91 + 94. 190
31. Корсаков А., Герцен Н. - Маломощные зарядные устройства. - Радио,2000,No7,С35 +37. 32. Ксенофонтов В. - Выпрямитель для зарядки аккуму~яторов. - Р ади олюб ите ль, 2000, No11,С 14. 33. Кудинов Г., Савчук Г. -Автоматическое зарядное устройство. - Радио, 1982, No1, С 44,45. 34. Кузьминский А., Ломанович В. - Автоматическое зарядное устройство . - Радио, 1975,No12,С44+46; 1976,No6,С62. 35. Куприянов К. -Автомат для дозарядки АБ. - Радиолюбитель, 2000, No 8, С 16 + 18; No 9,с13,14;No11,с14. 36. Куприянов К. -Автоматическое зарядное устройство . - Радио, 2000, No 12, С 33 + 37. 37. Кутергин Г. - Простое зарядное устройство. - Радио, 1978, No 5, С 27. 38. Леконцев А. - Как устранить сульфатацию. Моделист-конструктор, 1986, No 12 . 39. Лъсков Б. (Перевод Бельского А.) - Устройство для зарядки автомобильных акку­ муляторов - "Радио, телевизия, електроника". - 1998, No 9. 40. Лясковский Л. - Двухрежимное зарядно-разрядное устройство. Радио, 1998, No 6, С 54,55; 1999,No2,С73;2000,No3,С46; 2001,No 12,С35. 41. Мацко П. - Простое автоматическое зарядное устройство. - Радио, 2004, No 6, С 47. 42. Митюрев С. - Импульсный блок питания на базе БП ПК. - Радио,2004,No1О,С32+ 34. 43. Несложное зарядное устройство на ТС-200. -Радиоконструктор, 2001, No 12, С 34. 44. Нефёдов А. - Взаимозаменяемые советские и зарубежные транзисторы - Радио, 1985,No 10, 1986,No 1,4+ 10. . 45. Павлов В . - Доработка зарядного устройства. - Радио,2001,No9,С37. 46. Павлов В. - Зарядное устройство. - Радио, 1973, No4, С 46. 47. Павлов В., Павлов Л . - Устройство для заряда и формирования аккумуляторов. - Радио, 1976,No 12,С56,57. 48. Павлов В . , Павлов Л. - Устройство для заряда и формирования аккумуляторов. - Радио, 1976, No 12, С 56, 57. 49. Павлов С. - "Подзарядное" устройство. - Радиоконструктор,2001,No1О,С37. 51. Петров А. - Зарядное устройство. - Радиолюбитель, 1992, No 4, С 33, 34. 52. Рабовянски И. , Макидонски Д. - Зарядка аккумуляторов ассиметричным током - "Радио, телевизия , електроника". - 1992, No 12. 53. Ревич Ю. - Немного о замене радиодеталей -Радио, 1989, No9, С89. 54. Самунджи, Симеонов Л. - Десульфатирующее Зарядное устройство. - Радиолю­ битель, 1996, No 8 . 55. Селюгин К. - Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. - Радио­ любитель, 1999,No5,С27. Сектор испытаний «За рулём». - Заряжать новым способом. - За рулём, 1985, No 6, С 10,11. 56. Сорокин А. - Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных акку­ муляторов. - Радиолюбитель, 1998, No 1О,С30, 31. 57. Сорокоумов В. Импульсное зарядное устройство. - Радио, 2004, No 8, С 46, 47 . 58 . Сосницкий В. - Зарядное устройство-автомат. - В помощь радиолюбителю, No92, С 67+69. 59. СосновскийА. -Автоматическое зарядное устройство. - Радиолюбитель, 1999, No 3, С24,25. 60. Сосновский Е. , Черников А. - Автоматическое зарядное устройство. - В помощь радиолюбителю, No71, С 1О+ 16. 191
61. Старостин. О. - Электроизмt:рительные приборы магнитоэлектрической системы. - Радио, 1991,No8,С65+ 71. 62. Стекленёв А. - Номинал резистора по таблице - Р адио, 1996, No6, С37. - За рулем, 1990,No8-9,С51 +53. 63. Техническая документация, инструкции по эксплуш-ации и паспорта на изделия. 64. Фомин В. - Зарядное устройство. - В помощь радиолюбителю, No 108, С 52 + 54. 68. ХухТИI<ов Н. -Зарядное устройство. - Радио, 1993, No 5, С 37. 69. Шамис В. - Продлеюrе срока службы аКJ<)'МУЛЯТОра. - Радио, 1985, No 4, С 56. 70. Шандриков А. - Зарядное устройство-автомат. - В помощь радиолюбителю, No 92, С 67+69. 71. Яковлев Е. Л. - Возвращаясь к напечатанному. - Электрик,2000,No9,С18. Составители Ходасеви•1 Алексан.цр ГеШ!адьевич Ходасевич Татьяна Ивановна Зарядные и пуско-зарядные устройства Вьmуск2 Главный редактор Захаров.И М editor-in-chief@ntpress.ru Дизайн обложки ХареескаяИ А. Издательство «НТ Пресс», 129085, Москва, Звездный 6-р, д. 21, стр. 1. Издание осуществ.лено при техническом участии ООО «Издательство ACf)> Omeч:rraнo с rоrовых д~1апоз1п11вов в 000 "Т1шоrрафия ИПО профсоюзов Проф11 ща r" !09044, 1\1осква, Круnщкиi1 вал, 18.
NT PRE SS 3ар11ди111е и nуско·зар11ди•1е YCTDOЙCIBQ В первом выпуске справочника по зарядным уст­ ройством представлено огромное количество схем ЗУ, собранных кок частным образом, так и в завод­ ских условиях. В книге приведен материал, позво­ ляющий не только доработать простые зарядные устройство, уже находящиеся в эксплуатации, но и изготовить их самостоятельно. Третий выпуск справочника посвящен вопросам ус­ тройство переносных приборов для контроля и про­ верки электрооборудования автомобилей, о также метоДJ.11Се выполнения робот no поиску неисправнос­ тей с помощью этих приборов. В книге приведено большое количество С?<еМ и мон­ тажных плат приборов заводского изготовления, что позволяет отремонтировать находящееся в эксмуа­ тации устройство или собрать его самостоятельно. По 11оnрос:ом Оnт080м nокуnкм кнмr мадатепьстао ссНТ Пресс» о6ращсm.а1 ПООдр9Су : MoCJC ao, З в е3Дtiwм буn~ •ор, ДОМ 2 1 7-~ JTOJlt TeJ1 2 1 5 ....СЭ-38 2 15-01-01 21 5-55-13 ISBN 5-4 77-00102-Х