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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador para baterías de coche y moto. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas Se sabe que el funcionamiento y almacenamiento de baterías medio cargadas es una de las principales razones de la reducción de su vida útil. Una batería cargada almacenada después de un tiempo, como resultado de la autodescarga, pasa a un estado de media carga. Para las baterías nuevas de plomo y de níquel-cadmio en miniatura, la autodescarga equivale al 0,5...2% de su capacidad por día, y para las usadas es significativamente mayor. Para aumentar la vida útil de las baterías, deben mantenerse constantemente en un estado completamente cargado, compensando la autodescarga con una corriente relativamente pequeña de un cargador de baja potencia. Se considera que el modo de carga óptimo es cuando la corriente de carga es numéricamente igual a 0,1 de la capacidad nominal de la batería. Sin embargo, ahora algunos fabricantes de baterías, para aumentar su vida útil, recomiendan un modo de carga de veinte horas con una corriente numéricamente igual al 5% de la capacidad nominal. En otras palabras, cargar la batería con una corriente significativamente menor que la óptima tiene un efecto beneficioso en su vida útil, pero requiere, en consecuencia, más tiempo. Así, en numerosos casos prácticos, los cargadores complejos y pesados, a menudo equipados con control automático, pueden sustituirse por otros sencillos, de pequeño tamaño y económicos. Uno de esos dispositivos se describe a continuación. Se puede utilizar para recargar baterías de automóviles con una capacidad de hasta 100 Ah, para cargar baterías de motocicletas en un modo cercano al óptimo y también (con modificaciones simples) como fuente de alimentación de laboratorio. El cargador está fabricado sobre la base de un convertidor de voltaje push-pull de transistor con acoplamiento de autotransformador y puede funcionar en dos modos: fuente de corriente y fuente de voltaje. Cuando la corriente de salida es inferior a un cierto valor límite, funciona como de costumbre: en modo fuente, voltaje. Si intenta aumentar la corriente de carga por encima de este valor, el voltaje de salida disminuirá drásticamente: el dispositivo cambiará al modo de fuente de corriente. El modo de fuente de corriente (que tiene una alta resistencia interna) se garantiza incluyendo un condensador de balasto en el circuito primario del convertidor. El diagrama esquemático del cargador se muestra en la Fig.1.
La tensión de red se suministra a través del condensador de balasto C1 al puente rectificador VD1. El condensador C2 suaviza las ondulaciones y el diodo Zener VD2 estabiliza el voltaje rectificado. El convertidor de voltaje se ensambla mediante transistores VT1, VT2 y transformador T1. El puente de diodos VD3 rectifica la tensión eliminada del devanado secundario del transformador. El condensador C3 es un condensador suavizador. El convertidor funciona a una frecuencia de 5...10 kHz. El diodo Zener VD2 protege simultáneamente los transistores del convertidor contra sobretensiones en reposo, así como cuando la salida del dispositivo está en cortocircuito, cuando aumenta el voltaje en la salida del puente VD1. Esto último se debe al hecho de que cuando el circuito de salida está cerrado, la generación del convertidor puede verse interrumpida, mientras que la corriente de carga del rectificador disminuye y su voltaje de salida aumenta. En tales casos, el diodo Zener VD2 limita la tensión en la salida del puente VD1. La característica de carga del cargador medida experimentalmente se muestra en la Fig. 2. Cuando la corriente de carga aumenta a 0,35...0,4 A, el voltaje de salida cambia ligeramente y, con un aumento adicional de la corriente, disminuye drásticamente. Si se conecta una batería descargada a la salida del dispositivo, el voltaje en la salida del puente VD1 disminuye, el diodo zener VD2 sale del modo de estabilización y, dado que el condensador C1 con una alta reactancia está incluido en el circuito de entrada, el dispositivo funciona en el modo de fuente actual. Si la corriente de carga disminuye, el dispositivo cambia suavemente al modo de fuente de voltaje. Esto hace posible utilizar el cargador como fuente de alimentación de laboratorio de baja potencia. Cuando la corriente de carga es inferior a 0,3 A, el nivel de ondulación a la frecuencia de funcionamiento del convertidor no supera los 16 mV y la resistencia de salida de la fuente disminuye a varios ohmios. La dependencia de la resistencia de salida de la corriente de carga se muestra en la Fig. 2.
El cargador cabe fácilmente en una caja de 155x80x70 mm. La caja debe estar hecha de material aislante. El transformador T1 está enrollado en un núcleo magnético anular de tamaño estándar K40x25x11 hecho de ferrita 1500NM1. El devanado primario contiene 2x160 vueltas de cable PEV-2 0,49, el devanado secundario contiene 72 vueltas de cable PEV-2 0,8. Los devanados están aislados entre sí mediante dos capas de tejido barnizado. El diodo Zener VD2 se instala sobre un disipador de calor con una superficie útil de 25 cm2. Los transistores del convertidor no necesitan disipadores de calor adicionales, ya que funcionan en modo de conmutación. El condensador C1 es de papel, diseñado para una tensión nominal de al menos 400 V. Si es necesario utilizar un dispositivo para cargar baterías de pequeño tamaño con una capacidad de hasta varios amperios-hora y regenerar celdas galvánicas, es recomendable regular la corriente de carga. Para ello, en lugar de un condensador C1, se debe prever un conjunto de condensadores más pequeños, conectados mediante un interruptor. Con suficiente precisión para la práctica, la corriente de carga máxima (la corriente de cierre del objetivo de salida) es proporcional a la capacitancia del condensador de balasto (a 4 μF, la corriente es 0,46 A). Si es necesario reducir la tensión de salida de una fuente de alimentación de laboratorio, basta con sustituir el diodo zener VD2 por otro con una tensión de estabilización menor. La instalación comienza con la verificación de la instalación correcta. Luego se aseguran de que el dispositivo esté funcionando cuando el circuito de salida está cerrado. La corriente del circuito debe ser de al menos 0,45...0,46 A. De lo contrario, se deben seleccionar las resistencias R1, R2 para garantizar una saturación confiable de los transistores VT1, VT2. Una corriente de falla más alta corresponde a una resistencia más baja de las resistencias. Autor: N. Khukhtikov, Sergiev Posad. región de Moscú
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