Файл: Проект зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей.doc

2. 1.2 Анализ устройств зарядки акб

Зарядка аккумуляторных батарей широко распространена и применяется, как дополнительный способ поддержания АКБ в работоспособном состоянии. Существуют различные зарядные устройства с питанием от электрической сети 220В или 380В с различными типами стабилизации по току и по напряжению.

В состав этих устройств, как правило, входит понижающий трансформатор, выпрямитель, органы управления и присоединительные провода с зажимами типа «крокодил». В зависимости от назначения эти устройства могут обеспечивать одно или два выходных напряжения (12/24В) при различном максимальном токе, а также возможность заряда одной или нескольких аккумуляторных батарей.

Одним из распространённых является пускозарядно-диагностическое устройство типа Т-1010 выпускаемые фирмой «Автоэлектрика» [10].

Функции, выполняемые устройством (Рисунок 1.2) следующие:

– зарядка аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6,12,24В;

– ручное управление зарядкой аккумуляторных батарей;

– автоматический цикл зарядки батарей;

– поддержка работоспособности батареи при хранении;

– запуск двигателя автомобиля при недостаточном пусковом токе разряженной аккумуляторной батареи;

контроль уровня заряда батарей;

диагностика генератора, реле-регулятора, стартера.

Рисунок 1.2 – Пускозарядно-диагностическое устройствоТ-1010.

Таблица 1.1 - Технические характеристики.

Напряжение питающей сети		220 В	220 В	220 В
Номинальное напряжение аккумуляторных батарей		6 В	12В	24 В
Измеряемое напряжение		0,1–30 В	0,1–30В	0,1–30 В
Измеряемый ток		0–999А	0–999А	0–999А
Регулировка тока		Плавная	Плавная	Плавная
Ток заряда		0,1–40А	0,1–40А	0,1–40А
Ток пуска (кратковременно)		100А/6В	150А/9В	100А/18В
Потребляемая мощность:	заряд пуск	350 Вт 900 Вт	600 Вт 1700 Вт	600 Вт 2400 Вт
Ограничения напряжения в режиме:	Автомат/ хранение пуск	7 В 7,25 В	14 В 14,5 В	28 В 29 В
Масса прибора		12 кг
Габариты прибора		700×250×200 мм

---

Устройство Т-1010 используется в условиях автотранспортных предприятий, станций техобслуживания, торговых точек по реализации аккумуляторных батарей, личного пользования владельцами транспортных средств, имеет систему стабилизации тока зарядки однако, как показывает практика при его интенсивной эксплуатации наблюдаются случаи выхода из строя достаточно сложного и дорогого электронного блока управления.

Пускозарядно-диагностическое устройство Т-1020 (Рисунок 1.3).

Назначение устройства [10]:

– зарядка аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 6, 12, 24 В;

– ручное управление зарядкой батарей;

– автоматический цикл зарядки батарей;

– поддержка работоспособности батареи при хранении;

– профилактические работы по устранению сульфатации пластин;

– запуск двигателя автомобиля при недостаточном пусковом токе разряженной аккумуляторной батареи;

– контроль уровня заряда батарей;

– диагностика генератора, реле-регулятора, стартера.

Рисунок 1.3 – Пускозарядно-диагностическое успройство Т-1020

.

Таблица 1.2 – Техническая характеристика пускозарядно-диагностическое устройство Т-1020

Напряжение питающей сети, В			220		220	220
Номинальное напряжение заряжаемых аккумуляторных батарей, В			6		12	24
Измеряемое напряжение, В			0,1–30		0,1–30	0,1–30
Измеряемый ток, В			0–999		0–999	0–999
Регулировка тока, В			Плавная		Плавная	Плавная
1	2		3		4	5
Ток заряда, А			1–40		1–80	1–40
Ток пуска (кратковременно)			200А/7В		200А/11В	150А/22В
Потребляемая мощность, Вт	заряд пуск		1000 2000		1000 3700	1000 3700
Масса прибора, кг				17
Габариты прибора, мм				700×250×200

---

Использование устройства: используется в условиях автотранспортных предприятий, станций техобслуживания, торговых точек по реализации аккумуляторных батарей, личного пользования владельцами транспортных средств. Данное устройство по конструкции аналогично устройству Т-1010 и обладает теми же преимуществами и недостатками.

Зарядное устройство ВСА-5К (Рисунок 1.4) является наиболее распространенным устройством, выпускаемым промышленностью, и находит широкое применение в условиях станций техобслуживания и личного пользования владельцами транспортных средств. Это объясняется относительно небольшой стоимостью устройства и надежностью.

Рисунок 1.4 – Зарядное устройство ВСА-5К

Устройство ВСА-5К позволяет производить зарядку аккумуляторных батарей и осуществлять запуск двигателя автомобиля при недостаточном пусковом токе разряженной аккумуляторной батареи.

Таблица 1.3 – Техническая характеристика зарядного устройства ВСА-5К

Напряжение питающей сети, В	220
Диапазон регулирования выходного напряжения, В	3 – 36
Измеряемое напряжение, В	8 – 40
Номинальный выходной ток, А	12
Масса прибора, кг	20
Габаритные размеры, мм	355×237×255

Недостатком данного устройства являются небольшой зарядный ток и отсутствие системы его стабилизации, что значительно увеличивает трудоёмкость зарядки АКБ.

Зарядное устройство  ЗУ-55А (Рисунок 1.5) предназначено для зарядки автомобильных кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью 50-60 А/ч.

Рисунок 1.5- Зарядное устройство  ЗУ-55А

Таблица 1.4 Технические характеристики зарядного устройства  ЗУ-55А

Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В	12
Максимальный зарядный ток, А, не более	4,5
средний  зарядный ток, А:	3
Зарядный ток не регулируется, в процессе зарядки уменьшается от максимального значения до величены около 1А в конце цикла
Напряжение отключения заряжаемой батареи, В	14,2-14,5
Питание зарядного устройства от сети переменного тока	220 В, 50 Гц
Ток, потребляемый от сети А, не более	0,35
Ток срабатывания биметаллического предохранителя в выходной цепи, А	5-6
Габаритные размеры, мм	158х142х81
Масса, кг, не более	1,4

---

Зарядное устройство допускает случайные короткие замыкания выходной цепи и ошибочное подключение аккумулятора с перепутыванием полярности без аварийных последствий. При этом автоматически отключается зарядная цепь и загорается сигнальный светодиод. После устранения ошибки зарядное устройство немедленно готово к действию.

Зарядное устройство ЗУ-75М (рисунок 1.6) предназначено для

Рисунок 1.6 Зарядное устройство ЗУ-75М

Таблица 1.5 Технические характеристики зарядного устройства ЗУ-75М

зарядки автомобильных кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью 40-75 А/ч.

Зарядное устройство имеет надежную электронную защиту от короткого замыкания и неправильного подключения, а также снабжено подсветкой. ЭДС-индикаторы позволяют оценить состояние аккумулятора перед зарядкой и сигнализируют об окончании зарядки.

Зарядное устройство ЗУ-75 (рисунок 1.7) предназначено для эксплуатации внутри отапливаемых и неотапливаемых помещений при температуре воздуха от -10 до + 35°С и относительной влажности до 80%.

Предназначено для зарядки автомобильных кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и емкостью от 50 А/ч и более.

Рисунок 1.7 Зарядное устройство ЗУ-75

Таблица 1.6 Технические характеристики Зарядного устройства ЗУ-75

Номинальное напряжение заряжаемой батареи, В	12
Максимальный зарядный ток, А, не более	6
Средний  зарядный ток, А:	4
Питание зарядного устройства от сети переменного тока	220 В, 50 Гц
Ток, потребляемый от сети А, не более	0,6
Ток срабатывания биметаллического предохранителя в выходной цепи, А	10
Габаритные размеры, мм	158х142х81
Масса, кг, не более	1,4

---

3. 1.3 Выводы по разделу

Проведенный анализ показывает, что трансформаторные устройства типа Т1010, Т1020 имеют хорошие функциональные возможности и характеристики, однако имеют большую стоимость и низкую надёжность. Устройство ВСА-5К достаточно надёжно, однако не имеет системы стабилизации тока. Импульсные устройства ЗУ-55, ЗУ-75М, ЗУ-75 отличаются малым весом, габаритами и стоимостью, однако имеют небольшой выходной ток, поэтому их применение в производственных условиях не целесообразно, в связи с этим данная работа посвященная разработке зарядного устройства с электронной системой стабилизации зарядного тока является актуальной.

4. 1.4 Цель и задачи выпускной квалификационной работы

Цель – спроектировать недорогое зарядное устройство с выходным током до 20А и электронной стабилизацией зарядного тока.

В соответствии с поставленной целью в дипломном проекте необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих средств зарядки АКБ

2. Разработать электрическую схему и конструкцию зарядного устройства, а также технологию зарядки АКБ с его использованием.

3. Рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности

4. Провести технико-экономическое обоснование разработки.

2. 2 Расчетно-проектный раздел

   1. 2.1 Электрическая схема устройства

Электрическая схема зарядного устройства содержит включатель сети SA1, плавкий предохранитель FU1, светодиод «Сеть» HL1, силовой понижающий трансформатор Т1, тиристоры выпрямителя VS1,VS2, блок импульсно-фазового управления тиристорами на транзисторах VT1,VT2,VT3,VT4, трансформатор тока Т2, схему выделения среднего значения зарядного тока на диодах VD9, VD10,VD11,VD12, конденсаторах С2, С4,С6, вольтметр PV1 и амперметр PA1, задатчик тока зарядки R21 и другие элементы.

Работа схемы происходит следующим образом. Переменное напряжение сети через включатель SA1 и плавкий предохранитель FU1 поступает на первичную обмотку силового понижающего трансформатора Т1 и на индикатор включения устройства светодиод HL1. С вторичных обмоток трансформатора Т1 переменное напряжение 36В поступает на катоды тиристоров выпрямителя VS1,VS2, с анодов которых выпрямленное напряжение подводится к минусовой шине устройства, а со средней точки трансформатора к плюсовой. Блок импульсно-фазового управления тиристорами собранный на транзисторах VT1,VT2,VT3,VT4 формирует сдвинутые по фазе относительно начала полупериодов выпрямляемого переменного напряжения управляющие импульсы, которые через диоды VD4,VD5 поступают на управляющие переходы тиристоров. При уменьшении фазы выпрямленное напряжение и ток зарядки наибольшие, а при ее увеличении плавно возрастают, при этом ток зарядки уменьшается. Фаза импульсов определяется открытием (сопротивлением) коллектор-эмиттерного перехода транзистора VT4, которое зависит от положения движка переменного резистора R21 «Установка тока» и напряже ния сигнала отрицательной обратной связи по току зарядки поступающего через резистор R17 с выхода схемы выделения среднего значения зарядного тока собранной на трансформаторе тока Т2, диодах VD9, Рисунок 2.1 Электрическая схема зарядного устройства

---