Назначение
Устройство защиты от неправильной полярности подключения (переполюсовки) предназначено для защиты аккумуляторной батареи (АКБ) от неправильного подключения к зарядному устройству (ЗУ), а также защищает и само ЗУ.
Оно предназначено для совместной работы с ЗУ тиристорного типа, такого, как было опубликовано в журнале «Радио», 2001, №11.
С этим ЗУ устройство защиты неоднократно повторялось и показало хорошие результаты в работе. Схему можно использовать и с другими ЗУ подобного типа.
Схема электрическая и принцип работы
Нумерация элементов продолжает начатую в журнале «Радио».
Зарядные устройства тиристорного типа до сих пор вызывают интерес из-за своей простоты и надёжности. Принцип их работы основан на том, что тиристор закрывается, когда через него прекращается ток.
Устройство защиты питается от АКБ при его первом подключении к ЗУ, а в дальнейшем оно получает питание от самого ЗУ при условии, что АКБ подключена с соблюдением правильной полярности.
При подключении АКБ к клеммам ХТ2.2 (+), а к ХТ2.1 (-) откроется диод VD7 и включится реле К1, его контакты К1.1 подключат плюсовую клемму АКБ к ЗУ, и будет происходить зарядка. Резистор R8 ограничивает ток через обмотку реле при напряжении 15 В на выходе ЗУ.
При несоблюдении полярности подключения АКБ диод VD7 будет закрыт, а на катушку реле не будет поступать питание. Следовательно, контакты реле будут находиться в разомкнутом состоянии. О том, что АКБ подключено некорректно, просигнализирует светодиод HL1 жёлтого свечения, он включится через открывшийся диод VD8.
Учитывая особенность работы тиристора, контакты реле К1.1 будут находиться в замкнутом состоянии только тогда, когда будет подключена АКБ с соблюдением полярности и через тиристор будет протекать ток.
При отключении АКБ от клемм ХТ2.1 и ХТ2.2 ток через тиристор протекать не будет. Тиристор открываться не будет, поэтому обмотка реле не будет самозаблокирована напряжением от ЗУ.
Ещё одна особенность устройства заключается в том, что АКБ можно подключать как уже к включённому в сеть и работающему ЗУ, так и к отключённому. Даже если ЗУ уже было включено, АКБ подключена и заряжается, то при отключении АКБ и последующем некорректном его подключении на него напряжение не будет подано.
Дополнительно в схеме устройства применены элементы узла термоконтроля для принудительного охлаждения выпрямительных диодов и тиристора.
Питание этого узла осуществляется от вторичной обмотки имеющегося штатного трансформатора ЗУ через свой мостовой выпрямитель VD9.
Для стабилизации напряжения питания вентилятора (или двух вентиляторов) использован интегральный стабилизатор на микросхеме DA1, она размещена на ребристом алюминиевом теплоотводе.
Контроль температуры и включение вентилятора осуществляют два электромеханических термостата SK1 и SK2. Включение вентилятора происходит при температуре выше +55°С. Одно термореле можно разместить на теплоотводе диодов VD1…VD4, а второе – на теплоотводе тиристора VS1.
Светодиод HL2 зелёного свечения сигнализирует о том, что ЗУ находится в работе. Светодиод HL3 зелёного свечения сигнализирует о включённом вентиляторе охлаждения.
Вольтметр подключён непосредственно к клеммам АКБ ХТ2. Желательно применить стрелочный вольтметр со шкалой 30-0-30 В. Вольтметр позволяет видеть напряжение АКБ при его подключении к клеммам ЗУ и проконтролировать остаточное напряжение АКБ перед зарядкой.
Детали
Микросхему DA1 (К142ЕН8Б, К142ЕН8Д или LM7812) надо установить на теплоотвод площадью 35 см2. Реле – HF105F-1 на номинальное напряжение 12 В постоянного тока, сопротивление катушки – 155 Ом, ток потребления – 77 мА.
Термореле – серии KSD9700 на температуру 55...60°С. Вольтметр и амперметр – серии М42100. Можно применить вольтметр со шкалой 0…30 В, амперметр с максимальным током 10 А или цифровой амперметр и/или вольтметр. Если будет применён цифровой вольтметр, он должен иметь способность измерять напряжение любой полярности и отображать знак минус.
Для охлаждения диодов и тиристора можно использовать вентиляторы на напряжение питания 12 В с током потребления до 500 мА.
Наладка
Для проверки работоспособности устройства на клеммы XT1.1, ХТ1.2 напряжение от ЗУ не подают и амперметр не подключают.
На клеммы ХТ2.2 и ХТ2.1 подают напряжение 12 В от внешнего источника питания. На клемму ХТ2.2 подают плюсовую полярность, на клемму ХТ2.1 – минусовую. При этом должно сработать реле К1 и замкнуть свои контакты, поэтому на клеммах ХТ1.1 и ХТ1.2 должно присутствовать напряжение 12 В соответствующей полярности.
После этого проверяем защиту в обратной полярности. Для этого на клеммы ХТ2.2 и ХТ2.1 подают напряжение в другой полярности. Реле не должно сработать, и напряжение на клеммы ХТ1.1 и ХТ1.2 не поступает.
Светодиод HL1 должен быть включён, сигнализируя о неправильной полярности подключения АКБ.
Проверка минимального напряжения срабатывания реле проводится для определения минимального допустимого напряжения на АКБ, при котором сработает защита от переполюсовки при подключении разряженной АКБ на зарядку.
От внешнего регулируемого источника питания подают напряжение на клеммы ХТ2.2 и ХТ2.1 в соответствующей полярности. Уменьшая напряжение источника питания, определяют напряжение, при котором реле будет включаться, а его контакты замыкаться.
Минимальное напряжение, при котором включается реле, должно быть не более 10,27 В, что соответствует напряжению 1,71 В на элемент для АКБ на 12 В. Напряжение 1,71 В на элемент – критическое напряжение разрядки для АКБ.
