Рис. 2.102. Принципиальная схема зарядного устройства
В связи с тем, что контроль за напряжением на клеммах аккумуляторной батареи осуществляется электромеханическим реле К2, а у электромеханических реле отношение тока (напряжения) отпускания к току (напряжению) срабатывания, называемое коэффициентом возврата, всегда меньше единицы. В частности, реле типа РЭС9 в зависимости от паспорта имеют коэффициент возврата Квоз=0,13—0,189. В устройстве контрольное реле К2 выбрано из условия надежного срабатывания при конечном напряжении зарядки 15,8—16,2 В. Расчеты показывают, что при использовании такого реле автоматическое включение устройства на подзарядку аккумуляторной батареи возможно только при напряжении на ее клеммах, равном 2,05—3,06 В. Указанное значение конечного напряжения зарядки характерно для новых аккумуляторных батарей, а у аккумуляторных батарей, находящихся в длительной эксплуатации, оно заметно ниже по сравнению с новыми. Это необходимо учитывать в процессе автоматического контроля, для чего целесообразно иметь возможность оперативно устанавливать и регулировать пороговое напряжение срабатывания реле К2.
Установку и регулирование как напряжения срабатывания, так и напряжения отпускания реле К2 можно осуществить путем последовательного включения с его катушкой регулировочных сопротивлений R2 и R3, одно из которых зашунтировано замыкающим контактом исполнительного реле К1. Наличие двух последовательно соединенных сопротивлений необходимо по той причине, что напряжение отпускания значительно меньше напряжения срабатывания, поэтому, чтобы обеспечить отпускание реле К2 при заданном конечном напряжении разрядки аккумуляторной батареи, напряжение на катушке реле К2 должно быть уменьшено, что и достигается увеличением сопротивления в цепи питания катушки этого реле. Катушка реле К2 может быть рассчитана на любое номинальное напряжение, желательно не более 12 В. Исполнительное реле К1 должно срабатывать при постоянном напряжении 8—10 В.
В процессе зарядки аккумуляторной батареи добавочное сопротивление в цепи питания катушки реле К2 равно R3. Его сопротивление определяет порог срабатывания реле К2 при достижении на клеммах аккумуляторной батареи конечного напряжения зарядки. По окончании зарядки реле К2 срабатывает и своим размыкающим контактом К2.1 обесточивает цепь питания катушки исполнительного реле К1, замыкающие контакты К1.1 и К1.2 которого при этом размыкаются. Сопротивление в цепи питания катушки реле К2 увеличивается на величину добавочного сопротивления R2, однако реле К2 удерживается в рабочем состоянии, так как напряжение на его катушке больше напряжения отпускания. В этом режиме работы устройство контролирует процесс разрядки аккумуляторной батареи. После снижения напряжения на клеммах аккумуляторной батареи до установленной величины реле К2 отпускает и своим размыкающим контактом К2.1 замыкает цепь питания катушки реле К1. Контакты К1.1 и К1.2 замыкаются, начинается процесс зарядки и цикл повторяется.
Расчет значений сопротивлений резисторов R2 и R3 осуществляется следующим образом. Экспериментально определив фактические значения тока и напряжения срабатывания и тока и напряжения отпускания выбранного реле К2, определяем сопротивление добавочного резистора R3 по формуле:
R2 = (Uк.з - Ucp)/Icp, (1)
где Uк.з - конечное напряжение зарядки аккумуляторной батареи, В; Ucp - напряжение срабатывания реле К2, В; Icp - ток срабатывания реле К2, А.
Сопротивление добавочного резистора R2 определяется по формуле:
R3 = (Uк.р - Uотп)/Iотп - R2, (2)
где Uк.р - установленное конечное напряжение разрядки аккумуляторной батареи, В; Uотп - напряжение отпускания реле К2, В; Iотп - ток отпускания реле К2, А.
Значение сопротивления резистора R3, вычисленное по формуле (1) для конечного напряжения зарядки Uк.з = 14,5 В составляет 97,3 Ом. В качестве резистора R3 применен подстроечный резистор типа СП5-14-200 Ом. Данный резистор позволяет регулировать порог срабатывания реле К2 в довольно широких пределах, так, например, для конечного напряжения зарядки Uк.з=15,8—16,2 В значение сопротивления резистора R3 должно быть равно 146—161 Ом.
Для поддержания аккумуляторной батареи в рабочем состоянии рекомендуемый минимум напряжения на её клеммах должен составлять 12,8—13,0 В. Значение сопротивления резистора R2 для Uк.р=12,9 В составляет 1200 Ом при R2=97,3 Ом и 1136 Ом при R2=161 Ом. В качестве резистора R2 использован аналогичный подстроечный резистор сопротивлением 1,5 кОм.
Настройка устройства сводится к установке движков подстроечных резисторов R2 и R3 в положение, обеспечивающее срабатывание реле К2 и его отпускание при требуемых значениях Uк.з и Uк.р и осуществляется с помощью регулируемого источника постоянного напряжения и вольтметра (желательно цифрового). После окончания этой настройки необходимо проверить работу устройства на аккумуляторной батарее и, при необходимости, откорректировать положение движков подстроечных резисторов.
В данном устройстве использован трансформатор ОСМ-0,25УЗ с выходным напряжением 36 В.
В первичной цепи трансформатора Т1 целесообразно с точки зрения унификации использовать набор из нескольких конденсаторов типа МГБО, МГБП с рабочим напряжением 500—600 В, соединенных параллельно с возможностью коммутации каждого из них, как показано на рис. В описанной конструкции использовано шесть конденсаторов: по одному конденсатору емкостью 0,2, 1, 2,4 мкФ и два конденсатора по 10 мкФ. Такой набор конденсаторов обеспечивает возможность зарядки аккумуляторных батарей любой емкости в 10-часовом или 20-часовом режимах зарядки.
В таблице 2.15 указаны ориентировочные значения зарядных токов в зависимости от ёмкости включенных конденсаторов.
Табл. 2.15. Ориентировочные значения зарядных токов в зависимости от ёмкости включённых конденсаторов
| Включенные конденсаторы, мкФ | Общая ёмкость, мкФ | Ток зарядки, А | Режим зарядки |
| 0,2 | 0,2 | 0,056 | Зарядка малыми токами |
| 1, 2, 4 | 7,0 | 2,0 | 20-часовой для 6СТ-40 |
| 0,2, 1,2, 4 | 7,2 | 2,2 | 20-часовой для 6СТ-45 |
| 10 | 10 | 2,75 | 20-часовой для 6СТ-55 |
| 1, 10 | 11 | 3,0 | 20-часовой для 6СТ-60 |
| 1, 2, 10 | 13 | 3,7 | 20-часовой для 6СТ-75 |
| 4, 10 | 14 | 4,0 | 10-часовой для 6СТ-40 |
| 2, 4, 10 | 16 | 4,5 | 10-часовой для 6СТ-45 |
| 10, 10 | 20 | 5,5 | 10-часовой для 6СТ-55 |
| 2, 10, 10 | 22 | 6,0 | 10-часовой для 6СТ-60 |
| 1, 2, 4, 10 | 27 | 7,5 | 10-часовой для 6СТ-75 |
Зарядные токи при одинаковых значениях ёмкости могут отличаться от указанных в таблице, так как их величина зависит и от импенданса трансформатора.
Зарядка малыми токами при ёмкости 0,2 мкФ осуществляется для компенсации электроэнергии, потерянной в результате саморазрядки аккумуляторной батареи. Такую зарядку целесообразно применять при длительном хранении непрерывно при температуре воздуха выше 5°C и периодически - при более низких температурах как эффективное средство для поддержания аккумуляторных батарей в заряженном состоянии.
В качестве исполнительного реле К1 использовано реле МКУ-48, а в качестве контрольного реле К2 - реле РЭС9, паспорт РС4.524.213 со следующими экспериментально определенными характеристиками: напряжение срабатывания Ucp - 11,9 В; ток срабатывания Iср - 26,7 мА; напряжение отпускания Uотп - 3,3 В; ток отпускания Iотп - 7,42 мА.
Необходимо помнить, что нельзя подключать устройство к питающей сети без подключенной нагрузки. Регулировку порогов срабатывания и отпускания реле К2 необходимо производить после отключения устройства от питающей сети.