Generador de corriente estable para la carga de baterías y su uso en la reparación y diseño de equipos electrónicos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas

 Comentarios sobre el artículo

El generador de corriente estable (GCT) en cuestión es muy adecuado para cargar baterías (hasta 12 V).

La corriente de carga se puede ajustar entre 0...10 A. Sin embargo, este GTS no fue fabricado tanto para cargar baterías, sino para otros fines. El potente GTS le permite evaluar rápidamente casi cualquier conexión de contacto en función del valor de la resistencia de transición (contactos de relé, interruptores, etc.). Con un milivoltímetro de CC, como un multímetro de las series 830 o 890, puede medir fácilmente una resistencia de hasta 0,001 ohmios. Al tener un GTS potente y un milivoltímetro, de hecho compramos un miliohmímetro, y esto abre amplias posibilidades en las actividades de un radioaficionado.

Cuando nos dedicamos a la reparación de equipos radioelectrónicos (RES), nos vemos obligados a comprobar la capacidad de servicio de muchos componentes. El diseño de la radioelectrónica requiere comprobar todos los componentes de la radio sin excepción (tanto usados ​​como nuevos).

En condiciones de radioaficionado, el proceso de verificación de componentes es, por regla general, muy superficial. ¿Y cuánto se puede aprender sobre los parámetros de un diodo o transistor potente cuando se utiliza un multímetro digital? Al “estimular” un potente diodo de 10...30 A con una corriente de varios miliamperios, sólo se puede revelar su inadecuación.

Los resultados serán mejores si utiliza un medidor de dial, por ejemplo, M41070/1. Este último proporciona un valor de corriente en el circuito medido de más de 50 mA (subrango de 300 ohmios). Y en el límite de 300 kOhm, los defectos en diodos y transistores (fugas de corriente) se detectan fácilmente. Pero no todos los defectos pueden detectarse al probar dispositivos semiconductores con medidores de resistencia de bajo voltaje.

Por eso se fabricaron los medidores [1, 2]. El medidor [1] le permite estimar rápidamente el valor de Uke.max de los transistores, y la versión portátil de dicho medidor [2] está diseñada para funcionar con batería (no conectada a una red de 220 V, lo cual es valioso en el mercado de la radio). Se utilizaron los mismos medidores para evaluar los valores de voltaje inverso de los diodos probados.

La búsqueda de condensadores defectuosos fue cómoda y rápida. Además, el medidor [2] tiene un rango de voltaje de 0 a 3000 V. Esta última circunstancia permite probar el aislamiento, por ejemplo, entre los devanados de un transformador de red. En mi práctica, hubo casos en los que fue posible incluso encontrar la ubicación de un defecto de aislamiento entre los devanados I y II del transformador de alimentación. Ningún óhmetro disponible (0...200 MOhm) detectó violaciones de aislamiento y el transformador ya había comenzado a "chocarse con corriente". En la oscuridad (a un voltaje de más de 2,5 kW), la ubicación del defecto era muy claramente visible, ya que la chispa saltó en un lugar específico y creó un crujido característico. De esta forma, fue posible evitar el rebobinado de los devanados eliminando la rotura del aislamiento y rellenándolo con cola.

Lo más importante es que los radioaficionados que repitieron los medidores [1, 2] quedaron satisfechos con las capacidades de estos dispositivos.

Cuando necesites elegir los mejores diodos de potencia entre los disponibles, este GTS te resultará útil. Los diodos con el voltaje directo más bajo (Upr) se calientan menos y duran más.

Es muy importante utilizar este tipo de instancias en rectificadores de bajo voltaje, donde el valor de Upr determina la eficiencia del circuito. Tuve que observar con qué intensidad los diodos comienzan a calentarse cuando la corriente que los atraviesa supera los 7...10 A; las tiras pequeñas de radiadores ya no son suficientes, porque los diodos del tipo D242-D247, KD203, D214, etc. se calientan tanto. mucho que pueden salir fuera de servicio. La corriente a través de estos diodos no debe exceder los 7 A (el factor de carga actual es 0,7). Sin embargo, la práctica de utilizar dichos diodos ha demostrado que pueden funcionar durante mucho tiempo y de forma fiable con corrientes de 10 A o más. Si la corriente supera los 7 A, entonces es especialmente importante seleccionar las muestras con el valor Upr más bajo.

Tan pronto como reemplace los diodos de silicio convencionales D242 con diodos con barrera Schottky, por ejemplo, KD2998V, se dará cuenta de la ventaja de este último (el pequeño valor de Upr permite el uso de radiadores de pequeño tamaño incluso con una corriente de 10 A ).

Desafortunadamente, los precios de los diodos son altos y los precios de los puentes de diodos son excesivamente altos (en las reparaciones pueden dar sus frutos, pero diseñar a precios de revendedor arruinará al radioaficionado). Hacer un puente a partir de varios diodos es más económico, aunque genera inconvenientes con varios disipadores de calor. Los parámetros de diodos y puentes extraños están claramente sobreestimados, como lo demuestra su sustitución en los circuitos.

Para seleccionar diodos con un valor Upr mínimo, el diodo bajo prueba se conecta a la salida del GTS (como se muestra en la línea de puntos en la Fig. 1). Así se seleccionaron los diodos del tipo KD202, KD203, D242D246, D214, D215, D231, KD2997, KD2998, KD2999, etc.. Por cierto, el Upr de los diodos a menudo difiere de los datos de referencia (tanto el valor típico como el valor regulado para la temperatura T≥25°C y una magnitud específica de corriente directa. Entre un gran número (o paquete) de diodos del mismo tipo, casi siempre había ejemplares en los que Upr era 1,5-2 veces mayor que el resto Son estas muestras las que se sobrecalientan, por ejemplo, en un puente rectificador (su calentamiento supera significativamente el calentamiento de otros diodos).Upr se midió a una corriente no menor que la corriente de funcionamiento de un diodo determinado en un diseño específico.

Acerca de la medición de pequeños valores de resistencia (modo miliohmímetro)

Necesitará un milivoltímetro con un límite de 200 o 2000 mV. La resistencia R9 (Fig. 1) establece la corriente a través de la resistencia medida (Rн) a 1 A. Ahora, por cada milivoltio de caída de voltaje a través de la resistencia Rн corresponde un miliohmio de esta resistencia. Cuando se requiera una mayor precisión en la medición de Rн, cambie al subrango de 10 A (se presiona el interruptor SA2) y ajuste la corriente a través de Rн a 10 A. Ahora cada miliohmio de resistencia corresponde a 10 mV.

(haga clic para agrandar)

Con un valor de corriente de este tipo (10 A), casi cualquier conexión desmontable "suena" perfectamente. Dependiendo de la resistencia de transición, se "asienta" en ellos, desde unos pocos milivoltios (contacto de excelente calidad) hasta decenas y cientos de milivoltios (estos ya son contactos defectuosos). Medir resistencias bajas a una corriente de ≥10 A le permite identificar rápidamente muchos defectos que están ocultos al realizar pruebas con multímetros.

Se proporciona una inspección exclusiva (¡en números!) de casi cualquier cable de instalación. Tome un trozo de cable de instalación de varias decenas de centímetros de largo y conéctelo al GTS. La caída de tensión a través de él determina su idoneidad para determinados fines. Mientras una persona trabaje con estructuras donde el valor actual no exceda de 1...3 A, entonces no necesita medir miliohmios. Pero en diseños con corrientes superiores a 10 A, muchas cosas cambian. Los cables "chinos" (una gruesa capa de aislamiento con una pequeña sección transversal de conductores de cobre) comenzaron a aparecer en los mercados. Los cables domésticos del mismo diámetro (en términos de aislamiento) tienen una resistencia lineal dos o más veces menor que los "chinos". Para evitar que el milivoltímetro se dañe cuando se apaga Rн, durante la medición los terminales del dispositivo se derivan con un diodo KD2998 (cualquier otro con una corriente de ≥10 A servirá), como se muestra en la Fig. 1.

GTS es de particular valor al verificar conexiones desmontables y contactos de relé usados. Los contactos que requieren limpieza o reemplazo se identifican inmediatamente. Éstos son sólo algunos ejemplos. Conmutadores de palanca muy extendidos del tipo TV, TP, MT, PT, etc. Con el tiempo, su resistencia de transición aumenta de 3...5 mOhm a 0,1...0,5 Ohm y ¡aún más! Tiene sentido colocar inscripciones apropiadas en el cuerpo del interruptor, que deberían determinar el propósito (aplicación) del interruptor. A menudo, la limpieza de los contactos del relé dio buenos resultados: normalmente la resistencia de los contactos disminuye de 2 a 10 veces (dependiendo del desgaste de los contactos).

También se logró una reducción de la resistencia de contacto mediante una sujeción óptima de los contactos. Recuerde que un mal contacto provoca una destrucción acelerada de las superficies de contacto.

sobre el dolor

La gente compra enchufes, tomas de corriente e interruptores de red (220 V), que se sobrecalientan cuando la carga supera 1 kW. Aunque en las carcasas de estos productos está escrito el alentador 6 A, las inscripciones no garantizan la calidad adecuada de las conexiones. Por supuesto, puede comprobar dichos productos conectándolos durante 30...60 minutos con una carga de 1 kW (previendo un posible calentamiento en la conexión defectuosa). Y puedes usar GTS para medir la resistencia de contacto. La pregunta es muy relevante, porque los contactos deficientes en una carga eléctrica de 220 V a menudo provocan un incendio. Y la calidad de los enchufes, enchufes e interruptores domésticos modernos no hace más que disminuir (ahorro de materiales, montaje deficiente, falta de contactos de resorte fiables).

Acerca de los circuitos GTS

El GST está fabricado con el amplificador operacional DA1 y un potente transistor de efecto de campo VT7, que proporciona la corriente requerida en la carga. Dado que en corriente continua (nuestro caso), el transistor de efecto de campo no consume corriente a través del circuito de compuerta, el amplificador operacional funciona prácticamente sin carga, lo que aumenta la confiabilidad de todo el GTS. El amplificador operacional controla la conductividad del transistor de efecto de campo, que determina la corriente en la carga Rн. El GTS dispone actualmente de dos subrangos de control. En la posición del interruptor SA2 que se muestra en el diagrama, tenemos 0...2 A. El segundo subrango es hasta 10 A. El sensor de corriente (resistencia R16) se usa tanto para el circuito GTS como como derivación de amperímetro. . La fuente de voltaje de referencia está ensamblada sobre un diodo Zener de precisión VD9 tipo D818E y un generador de corriente, que, a su vez, está ensamblado sobre transistores VT1-VT4 (tomado de [3]).

Este esquema ha sido olvidado inmerecidamente por los radioaficionados. Tiene una mayor estabilidad de parámetros que los circuitos GTS de un solo transistor. La estabilidad de la corriente de salida GTS en el circuito Rn está determinada casi por completo por la estabilidad del voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional, es decir Estabilidad de iones. La estabilidad de las lecturas del amperímetro PA1 depende de la estabilidad de los elementos R16-R18.

Detalles

En lugar de la unidad organizativa KR140UD708, también se instaló el K140UD7. Transistor de efecto de campo IR.Z46 (KP741A, B), IR.Z44 (KP723A), IR.Z45 (KP723B), IR.Z40 (KP723V), IR.540 (KP746A), IR.541 (KP746B), IR.542 (KP746V), IR.P150 (KP747A), etc.

Se eligió el transistor de efecto de campo por razones de máxima fiabilidad y simplicidad de diseño. Si no hay un transistor de efecto de campo, se puede reemplazar por dos transistores, como se muestra en la Fig. 2.

Sin embargo, el transistor KT827A aquí funciona en modos cercanos al límite (cuando la corriente de carga es de 10 A). Es beneficioso reemplazar el KT827A con dos transistores. Esto es lo que hicieron los radioaficionados, repitiendo el circuito GTS (Fig. 1) y sin tener transistores de efecto de campo (Fig. 3).

El transistor VT7 debe estar equipado con un buen disipador de calor con una superficie mínima de 2000 cm2. Transistores VT1, VT2 tipos KT3107, KT361 con cualquier índice de letras. Transistores VT3, VT4 tipos KT3102, KT315 con cualquier índice de letras. Aquí también son adecuados KT502, KT503. Transistor VT5 tipo KT815, KT817; transistor VT6 tipo KT814, KT816.

Acerca de los diodos rectificadores

Cualquier diodo potente con una corriente de más de 10 A servirá. Si aún no se pueden comprar diodos potentes (comprarlos en la periferia simplemente no es realista), utilice el esquema de funcionamiento antiguo y probado (Fig. 4). Dos puentes de diodos para una carga común (modo paralelo).

El circuito de la Fig. 5 tiene el mismo propósito que el circuito de la Fig. 4, pero las resistencias están incluidas de tal manera que los 8 diodos se colocan en tres radiadores, al igual que los diodos de un puente convencional. Sin embargo, aquí el número de resistencias ya es 8 (en lugar de 4 en la Fig. 4). Para el circuito de la Fig. 1, las resistencias de las resistencias R1-R4 (Fig. 4) y R1R8 (Fig. 5) no deben exceder los 0,1 ohmios (su rango es 0,03...0,1 ohmios, pero deben ser iguales) . En el circuito de la Fig. 4 también se utilizan los puentes KTs402, KTs405 (R1-R4 son iguales a 0,5...1 Ohm) y otros diodos (para KTs402, 405 la suma de corrientes no supera los 2 A).

Las resistencias bobinadas se fabricaron a partir de alambre de nicromo no escaso con un diámetro de más de 1,5 mm. No habrá quejas sobre la estabilidad de la resistencia R16 si se hace correctamente (a una corriente de 10 A, disipa 10 W de potencia). Según TCS, el nicrom es 30 veces peor que el constanten, 3 veces peor que el manganina, pero 26 veces más estable que el cobre. Para alcanzar la estabilidad de la manganina, es necesario reducir la temperatura (encender la resistencia). 4 resistencias de nicrom conectadas en paralelo resuelven este problema. Después de todo, las derivaciones de manganina o de Constantan son escasas en la periferia. Además, la temperatura máxima de funcionamiento de la manganina es inferior a 100°C, mientras que la del nicrom es de 900°C.

Las derivaciones preparadas de la manera anterior serán prácticamente "eternas" (2,5 W de potencia en cada una no causarán mucho calentamiento).

Las resistencias R7, R8 y R17, R18 están formadas por resistencias del tipo C2-13, ya que la estabilidad de su resistencia determina la estabilidad de la corriente de salida del GTS y, en consecuencia, las lecturas del amperímetro. Todas las demás resistencias son del tipo MLT, excepto las bobinadas R9 tipo PP2-12.

Los condensadores electrolíticos C8-C10 están ampliamente disponibles, como K50-35 o K50-6. Es imposible reducir su capacidad total, ya que las pulsaciones penetrarán en la carga (Rн) y aparecerán errores en el funcionamiento del GTS (a un valor actual cercano a 10 A). Además, la capacidad insuficiente del rectificador no permitirá obtener una corriente de salida de 10 A (al valor indicado de la tensión alterna del devanado II del transformador de red).

Si el GTS no se va a utilizar como cargador para baterías de 12 voltios, entonces se debe reducir el voltaje del devanado II. Es posible comprobar los diodos y diversas conexiones de contactos incluso cuando la tensión del devanado II sea de varios voltios. En la práctica, este voltaje se redujo a 6 V (con una carga de 10 A). La versión básica de este GTS contenía un transformador, cuyo devanado II, a una corriente de 10 A, debía dar al menos 10,25 V. El devanado II se hacía con un grifo cuando era necesario obtener una corriente de más de 10 A en modo miliohmímetro, preservando el GTS como cargador para baterías de 12 voltios.

Un pequeño "conocimiento" es que es mejor comprobar las conexiones de contacto (enchufables) potentes con una corriente significativamente superior al valor nominal. Por ejemplo, el enchufe indica 6 A, lo que significa que la fiabilidad de la conexión debe comprobarse con una corriente de 10...20 A. En este caso, se revela inmediatamente una conexión de enchufe de mala calidad. ¡Y han aparecido en el mercado muchos enchufes, enchufes e interruptores de mala calidad!

Sobre el transformador T1

La primera versión (básica) del GTS se montó en un transformador de tamaño bastante pequeño con una potencia de solo 160 VA. La inscripción en él: "TBS30,16U3 R160 VA 50-60 Hz. GOST.5.1360-72". Utiliza hierro SL. Tiene un volumen más pequeño que el TS-180 y funciona en silencio, lo que no se puede decir del TS-180. Los devanados secundarios se rebobinan. El devanado II contiene 45 vueltas de PEV-1,4 mm en dos cables. El voltaje del circuito abierto es de 11,5 V. Bajo una carga de 10 A, el voltaje de salida es de al menos 10,25 V, pero si se instalan diodos Schottky en el puente de diodos (KD2998, 2991).

Para el silicio D242, 243, el voltaje en el devanado II se incrementó en 2,5 V. Si los diodos en los circuitos de las Fig. 4 y 5 coinciden en pares, entonces las resistencias R1-R4 (Fig. 4) y R1-R8 (Fig. 5) se puede quitar (cortocircuitar). En la práctica, esto se hizo sólo con diodos paralelos con una dispersión en Upr de no más del 5%. El devanado III T1 contiene 78 vueltas de alambre doble PELSHO-0,41. La toma del devanado II para una corriente de 20 A (no mostrada en el diagrama) se realizó a partir de la vuelta 28.

También puedes utilizar el transformador TS-180-2. Los devanados 9-10 y 9'-10' se conectaron en serie. Según las especificaciones, tienen 6,4 V y una corriente de carga de 4,7 A. Contienen 23 vueltas de cable D1,55 mm. No pueden funcionar con una corriente de 10 A, pero sí durante un breve periodo de tiempo. Como devanado III se utilizaron los devanados 5-6, 5'-6' y 11-12, 11'-12' conectándolos en serie (5-6 con el devanado 11-12 y 5'-6' con el devanado 11'- 12'). Los devanados 11-12 proporcionan 6,4 V cada uno, solo 11'-12' están diseñados para una corriente de 0,3 A y 11-12 - para 1,5 A. A una corriente de 10 A, los devanados 9-10 "más calientes" (dentro de unos minutos), pero como están situados en la capa superior, su refrigeración es la mejor. Para eliminar el calor adicional, se quitó la capa exterior de papel (junto con la etiqueta) en cada carrete TC-180.

Cuando el GTS se fabricó sólo para continuidad de conexiones de baja resistencia, el puente rectificador fue reemplazado por un circuito de onda completa con un punto medio (Fig. 6). Aquí, como en los diagramas Fig. 4 y Fig. 5, se instalaron 2 piezas. D242A en paralelo.

Todos los diodos aquí requieren un radiador. Lo principal en esta situación (en relación con el TS-180) es que ahora la corriente nominal de los devanados ya no es de 4,7 A, sino de más de 7 A. Según [4], tenemos una ganancia de corriente de 1,4 veces en relación con un devanado 9-10.

Pequeño retiro

El alambre esmaltado ahora está verdaderamente bañado en oro: por 1 kg hay que pagar hasta 5 USD. Por este dinero puedes comprar de 2 a 4 piezas. Transformadores TS-180, en los que los cables no son menos.

Todas las demás versiones del GTS se fabricaron principalmente sobre una base más potente (TS-270-1 rebobinado o transformadores toroidales), es decir. los devanados secundarios fueron rebobinados. Si no dispone de alambre esmaltado, puede utilizar casi cualquier alambre de cobre o aluminio de un solo hilo. Lo principal es que se obtenga la sección transversal requerida. La pauta es simple: un núcleo de cobre con un diámetro de 2 mm para una corriente de no más de 10 A.

Información muy útil sobre transformadores de red [5].

Acerca de las resistencias bobinadas (excepto R16). Todos ellos pueden ser cobre, es decir en la práctica se utilizaron trozos de alambre de cobre D0,4...0,6 mm. Este último con una longitud de 1 m da una resistencia de 0,058 ohmios, con una longitud de 120 cm - 0,07 ohmios. El paso de corriente (debido al TCR del cobre) provoca un aumento de la resistencia a 0,092 ohmios. Así, un trozo de hilo esmaltado de D0,6 mm y una longitud de 50...100 cm es más que suficiente para estos circuitos rectificadores. La longitud del segmento no debe causar confusión, ya que el cable se puede colocar fácilmente en un marco con un diámetro de más de 1 cm.

En el circuito de la Fig. 6, es ventajoso utilizar "tabletas": KD213, KD2997, 2999. Es conveniente colocar dos "tabletas" en un radiador específicamente para casos como el KD213. Siempre que sea posible (en términos de voltaje), tiene sentido utilizar diodos con barrera Schottky. Al comprar KD2998, asegúrese de verificar el valor de Rrev. Recuerde que el sobrecalentamiento provoca la muerte de todos los componentes de la radio. Al aumentar la temperatura, las uniones pn se degradan y aumenta el número de fallas. No es necesario centrarse en el fabricante, cuya tarea principal es minimizar el consumo de materiales y componentes, pero es necesario crear usted mismo un margen de fiabilidad y resistencia, siempre que sea posible.

La ubicación de los elementos y el dibujo de la placa de circuito impreso se muestran en las Fig. 7, 8.

Literatura:

1. Zyzyuk A.G. Selección de transistores para potentes UMZCH//Radioamator. - 2001. Nº 6. - p.7.
2. Zyzyuk A.G. Versión portátil del medidor Uke.max//Eléctrico. - 2002. N° 8. - P.8.
3. Generador de corriente estable bipolar//Radio. - 1981. - Nº 4. - Pág.61.
4. Sheikina T.S. Explotación de instalaciones de suministro de energía de sistemas de transmisión. - M.: Radio y comunicación, 1982.
5. Transformadores de potencia del tipo TC//Elektrik. - 2003. - Nº 11. - P.20.
6. Zyzyuk A.G. Sobre transformadores // Radioamator. - 1998. - Nº 2. - Pág.37.

Autor: A.G. Zyzyuk

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