articol recuperat si postat in 01.2016

Incarcator pentru acumulatoare
- cu reglaj tensiune prin tiristor -

initiere articol: 06.07.2011, Craiova, Romania

   In cartea "Electronica ajuta", scrisa de dl. I.C.Boghitoiu si aparuta la Editura Albatros, Colectia Cristal, in anul 1982, este articolul:

Incarcator pentru acumulatoare

   Schema unui incarcator pentru acumulatoare (redresor) se compune, de regula, dintr-un transformator coborator de tensiune, o punte redresoare si un sistem de reglare a tensiunii de incarcare.
   In cele ce urmeaza este prezentata o schema cu reglarea tensiunii prin tiristor.
   Schema se alimenteaza de la tensiunea de 220V si asigura atat incarcarea acumulatoarelor de 6V, cat si de 12V. Curentul de incarcare maxim este de 10A, el putand fi reglat de la zero pana la valoarea maxima, prin reglarea tensiunii de incarcare.
   Incarcatorul are sistemul de reglaj introdus in primarul transformatorului de retea (fig.64a). In acest mod tensiunea Up introdusa in primarul transformatorului Tr este variata intre anumite limite, in secundar obtinandu-se tensiunea Us care are valoarea:


unde n este raportul de transformare.
   La randul ei tensiunea Up se afla fata de tensiunea retelei U220 in raportul:

unde K reprezinta coeficientul de micsorare a tensiunii retelei, coeficient ce poate avea valori cuprinse intre 0 si 1.

   Inlocuind valoarea Up in relatia tensiunii Us se obtine:

   De aici rezulta ca tensiunea obtinuta in secundar poate fi modificata continuu daca coeficientul K variaza continuu.
   Astfel, daca se considera n=10, iar K are la un moment dat valoarea 0,7 se obtine:

   Sistemul de reglare a tensiunii se compune dintr-o punte cu diagonala reglabila (fig.64b). Schema functioneaza in felul urmator: cand de la retea soseste alternanta pozitiva (sageata continua) aceasta va circula prin D1 apoi prin rezistorul reglabil R, mai departe prin D2, apoi prin primarul transformatorului Tr si inapoi la borna y a retelei.

   Cand soseste alternanta negativa (sageata punctata), aceasta va circula pe urmatorul traseu: borna y a retelei de 220V, primarul transformatorului Tr, dioda D3, rezistorul reglabil R, dioda D4 si inapoi la retea, la borna x.
   Din aceasta urmarire a mersului curentului se observa urmatoarele:
- ambele alternante strabat rezistenta reglabila in acelasi sens (C la D).
- in primarul transformatorului Tr o alternanta circula intr-un sens, iar cealalta in sens opus.
- valoarea curentului din primarul transformatorului Tr depinde de marimea rezistorului reglabil R.
   Putem trage deci concluzia ca schema asigura aplicarea relatiei gasite mai inainte pentru Us.
   Astfel daca se considera ca , adica intre bratele C-D ale puntii nu exista nici un curent, atunci nici prin circuit nu va trece nici un curent si ca atare Us=0, iar coeficientul K=0.
   Daca R=0, atunci intre bratele C si D exista legatura directa, atunci K=1 si tensiunea din secundar va avea practic valoarea data de raportul de transformare.
   Pentru ca schema sa functioneze stabil este necesar ca R sa fie de putere, putand sa reziste la curenti de circa 1A. De asemenea, el trebuie sa aibe cursorul bine izolat deoarece este in contact cu reteaua.
   Pentru a "scapa" de un asemenea rezistor, electronistii au introdus in locul lui un tiristor (fig.64c).

   Tirisiorul va primi fiecare alternanta pozitiva in punctul C. Deschiderea tiristorului se asigura prin aplicarea unei tensiuni pozitive sub forma de impuls pe electrodul de comanda.
   Prin aplicarea cu un decalaj corespunzator in timp a impulsului de comanda fata de originea alternantei are loc modificarea unghiului de conductie al fiecarei semiperioade, iar prin aceasta si modificarea valorii medii a curentului din circuitul anod-catod al tiristoralui. Deci, practic, se controleaza momentul deschiderii tiristorului de catre impulsul de comanda, reglaj care se face cu ajutorul unui potentiometru de constructie obisnuita.
   Stingerea (inchiderea) tiristorului este asigurata la fiecare trecere prin zero a semialternantelor aplicate la anod.
   Schema incarcatorului este prezentata in fig.65. Se observa ca electrodul de comanda g al tiristorului Ty1 primeste pulsuri pozitive din punctul C al puntii prin intermediul potentiometrului P1 si al inductantelor L1 si L2.

   Fata de pulsurile (semialternantele) care patrund in anodul a al tiristorului, pulsurile aplicate puntii q sunt intarziate (ramase in urma) datorita inductantelor L1 si L2 si rezistentei prezentate de potentiometrul P1.
   In acest mod, valoarea medie a curentului care va strabate primarul transformatorului Tr 1 va putea fi variat prin simpla manevrare a lui P1 care este un potentiometru de 50 kiloohmi / 2W.
   In secundarul lui Tr 1 sunt prevazute si prize pentru tensiunea necesara cand incarcam acumulatoare de 6V.
   In schema este prezentat cazul cand incarcatorul este conectat pentru acumulatoare de 12V. Redresarea se face cu ajutorul diodelor D6-D7 care asigura redresarea ambelor alternante.
   Punctul M al transformatorului reprezinta mijlocul infasurarii secundare, el constituind in acelasi timp si borna negativa de iesire.
   Controlul tensiunii si curentului de incarcare se face cu ajutorul instrumentelor A si V. Pentru economisirea unui instrument se poate folosi o schema de comutare a aparatului de masura din pozitia A (amper) in pozitia V (volti), asa dupa cum se arata in fig.66. Aici se foloseste un singur aparat de masura care poate fi un miliampermetru de 1mA, de 5mA sau 10mA.

   Comutarea de pe pozitia de masurare A (curent) pe pozitie de masurare V (tensiune) se face cu ajutorul unui comutator dublu. Cand comutatorul se afla in pozitia A, contactul IA este inchis, iar contactul IA este deschis. In acest caz miliampermetrul se afla in derivatie pe suntul RA. Cand comutatorul este trecut in pozitia V (pentru masurarea tensiunilor), atunci este intrerupt IA, iar IV este inchis. In acest caz miliampermetrul se inseriaza cu RV.
   Determinarea marimilor RA si RV se face in functie de caracteristicile aparatului de masura folosit. Comutatorul poate fi de tipul color folosite la aparatura de radio si cunoscut sub denumirea de "ansamblu element cu retinere cod 221 855 B".
   Transformatorul Tr1 va fi realizat pe un pachet de tole E-20 sau E-25 si va trebui sa aiba o sectiune de cel putin 16cm2. Pentru primar vom bobina un numar de spire dat de relatia:

unde N1 este numarul de spire pentru un volt si poate fi calculat la randul lui cu relatia:

si unde S reprezinta sectiunea miezului de tole exprimata in cm2.
   Inlocuind pe N1 in expresia lui Npr, obtinem:

   Presupunand ca vom folosi un pachet de tole E-20 si cu sectiunea se obtine:

   Asadar, infasurarea primara va cuprinde 700 spire si pentru realizarea ei vom folosi sarma de cupru emailat cu diametrul de 0,5..0,6mm. Secundarul transformatorului Tr1 se compune din patru infasurari identice. Numarul de spire necesar pentru obtinerea unei tensiuni de un volt in secundar se determina cu relatia:

   Inlocuind pe S=16 gasim
spire.

   Pentru fiecare infasurare (I, II, III, IV) va trebui sa realizam o tensiune de 10V, suficienta pentru a avea in primar o plaja de reglaj convenabila.
   In acest caz, fiecare din cele patru infasurari va avea 34 spire (10 x 3,4).
   In total deci, in secundar, vom avea 4 x 34 spire, adica 136 spire, iar pentru realizarea lor vom folosi sarma de cupru emailat cu diametru de 1,5..1,6mm.
   Mai intai se va bobina primarul, izoland fiecare strat cu o foita subtire de hartie impregnata intre infasurarea primara si infasurarea secundara se va aseza un strat de hartie groasa (max. 1mm) si eventual si un strat sau doua de panza uleiata. Spirele infasurarii secundare se vor bobina toate in acelasi sens, urmarindu-se exactitatea numarului de spire.
   Tiristorul folosit va trebui sa permita, trecerea unui curent de 2A si sa reziste la o tensiune maxima de 300V (tensiunea de varf de lucru in stare de blocare.) Pentru tipurile ce pot fi utilizate se recomanda: T10/30, 2N1848, KY705, KY201L, T3N4, T3R4 sau altele mai mari cum ar fi T54, etc.
   Diodele D1, D2, D3 si D4 vor fi de tipul: F602, 6SI3, 6SI4, 10SI4, SI-10-3, F4O7 etc.
   Diodele D6 si D7 vor fi de tipul RA120, RA220, K1040, 20SI1 etc.
   Dioda D5 va fi de tipul 1N4007, F407, BY66DR, D7J etc.
   Inductantele L1 si L2 se vor realiza pe o carcasa de plastic avand un miez de ferita cu diametrul de circa 6mm si lungimea de circa 20mm. Fiecare inductanta va contine un numar de 60 de spire realizate cu sarma CuEm 0,3..0,35mm.
   Tiristorul Ty1 si diodele D6-D7 se vor fixa fiecare pe cate un radiator confectionat din tabla de aluminiu cu grosimea cuprinsa intre 0,5..1mm si cu o suprafata de minimum 100cm2.
   Potentiometrul P1 se va fixa pe panoul frontal al incarcatorului si va fi prevazut cu repere care sa indice pozitia pentru care tensiunea obtinuta in secundar este minima si aceea pentru care tensiunea este maxima. Aceasta informatie este necesara atunci cand se cupleaza acumulatorul pentru incarcat si cand este recomandabil ca in momentul initial tensiunea aplicata, respectiv curentul de incarcare sa fie foarte mic.
   Tensiunea nominala a unei celule de la acumulatorul cu plumb este de 2V. De regula aceasta tensiune se pastreaza uniform circa 75% din timpul de exploatare al acumulatorului.
   Tensiunea minima admisa pentru o celula este de 1,8V. Exploatarea acumulatorului sub aceasta tenshine duce la deteriorarea lui foarte rapida. Cand acumulatorul este incarcat in proportie de cca 85%, tensiunea pe o celula ajunge la 2,4V, iar la sfarsitul incarcarii poate ajunge pana la 2,6V. Pentru incarcarea acumulatorului se recomanda folosirea unui curent de incarcare egal cu a zecea parte din capacitatea acumulatorului pana in momentul in care tensiunea pe celula a atins 2,4V.
   Mai departe, se continua incarcarea, insa cu un curent care sa reprezinte a 20-a parte din capacitatea acumulatorului pana la obtinerea unei tensiuni do 2,6..2,7V pe element.
   In cazul acumulatorului de la autovehiculul "Dacia 1300" se fac urmatoarele recomandari:
- sa nu se incarce acumulatorul in imcaperi unde temperatura este prea coborata (sub -180C);
- incarcarea sa se faca la inceput cu un curent constant de 4,5A pana ce tensiunea ajunge la 2,4V pe element, respectiv 14,4V pe intreg acumulatorul;
- se continua incarcarea cu un curent constant de 2,3A pana ce se obtine o tensiune de 2,6..2,7V pe element, iar densitatea electrolitului este de 1,285g/cm3 sau 160 Baume;
- in timpul incarcarii, busoanele de la celulele acumulatorului vor fi scoase;
- dupa doua ore de la terminarea incarcarii acumulatorului se verifica nivelul electrolitului din fiecare celula, urmarand ca sa fie cu 10mm deasupra marginii superioare a separatorilor; la nevoie, se completeaza cu apa distilala;
- la controlul starii acumulatorului prin masurarea densitatii electrolitului cu ajutorul densimetrului se vor urmari urmatoarele valori:
pentru 1,12g/cm3 (320 Baume), acumulatorul este descarcat;
pentru 1,20g/cm3 (240 Baume), acumulatorul este incarcat doar la jumatate din capacitatea sa;
pentru 1,285g/cmcm3 (160 Baume), acumulatorul este bine incarcat.
- in timpul conservarii autovehiculului, acumulatorul va trebui incarcat o data la 30 de zile cu un curent de 2,3A, pana ce toate celulele vor degaja gaze.
   Din cele descrise pana acum a reiesit ca este foarte util a sti exact care este tensiunea pe fiecare celula, respectiv care este tensiunea pe intreg acumulatorul. Acest lucru il putem face cu voltmetrul conectat ca in fig.65 sau cu un alt voltmetru. In timpul acestor operatii apare insa neajunsul ca va fi destul de greu sa stim cand avem tensiune de 10,8V (6x1,8) sau tensiunea de 14,4V (6x2,4) sau alte valori intermediare, deoarece notatiile de pe scala aparatului de masura din aceasta zona sunt destul de inghesuite.
   Inconvenientul poate fi inlaturat usor folosind o extensie de scala cu dioda zener.
   Incorporata in schema incarcatorului de fata schema va trebui realizata potrivit figurii 67.

   Din schema se observa ca functiunile comutatorului cu doua pozitii A-V raman neschimbate. Apare in plus, in circuitul de voltmetru, o dioda zener de 10V (tip DZ310, PL10Z, DZ-10).
   Aceasta schema mentine acul aparatului de masura in pozitia zero pana la o valoare a tensiunii de 10V. Peste aceasta tensiune acul incepe sa devieze, deoarece dioda zener incepe sa conduca. Deci in loc de notatia 0V, pe scala aparatului vom nota 10V. Restul scalei ramane pentru marcarea celorlalte valori.
   Din potentiometrul P1 vom regla valoarea maxima a tensiunii ce dorim s-o avem la capatul din dreapta al cadranului. Etalonarea aparatului se va face apeland fie la o sursa de tensiune etalonata, fie la un voltmetru etalonat, fie improvizand un divizor de tensiune prin inserierea mai multor rezistoare de valoare cunoscuta. Pentru racirea diodei zener vom folosi un radiator cu o suprafata de circa 25cm2.
   Pentru citirea curentului de incarcare, vom inscriptiona pe acelasi cadran valorile exprimate in amperi ale diferitelor pozitii ale acului indicator. Etalonarea pentru pozitia A (amperi) se face apeland la un ampermetru etalonat. O alta schema de incarcator intalnita foarte des in literatura de specialitate este cea din figura 68.

   Schema permite incarcarea acumulatoarelor de 6 si 12V, reglajul tensiunii necesare facandu-se din P1. Curentul de incarcare este cuprins intre 100mA si 3A. Elementul de reglare serie este un tiristor Ty1 care va fi unul din urmatoarele tipuri: Ty25, ST111, T25, TU18, KY202E sau altul echivalent. Tranzistorul T2 va fi de tipul BC177, BC178, GC301, iar T2 de tipul BC107, BC108, BC170, BC338, SF126.
   Diodele D1-D4 vor fi de tipul SY160, 84166, 54170, CA120, RA220, K1040, 20SI1, etc. Transformatorul Tr1 va fi realizat pe o sectiune de circa 16cm2. Tensiunea infasurarii secundare va fi de 14..16V.
  

Intoarcere la pagina principala