Generatore di corrente stabile per la ricarica delle batterie e suo utilizzo nella riparazione e progettazione di apparecchiature radioelettroniche. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche

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Il generatore di corrente stabile (GCT) in questione è adatto per caricare batterie (fino a 12 V).

La corrente di carica può essere impostata tra 0...10 A. Tuttavia, questo GTS è stato prodotto non tanto per caricare le batterie, ma per altri scopi. Il potente GTS consente di valutare rapidamente quasi tutte le connessioni di contatto in base al valore della resistenza di transizione (contatti relè, interruttori, ecc.). Utilizzando un millivoltmetro CC, come un multimetro della serie 830 o 890, puoi facilmente misurare la resistenza fino a 0,001 ohm. Avendo un potente GTS e un millivoltmetro, abbiamo effettivamente acquistato un milliohmmetro e questo apre ampie possibilità nelle attività di un radioamatore.

Quando siamo impegnati nella riparazione di apparecchiature radioelettroniche (RES), siamo costretti a verificare la funzionalità di molti componenti. La progettazione dell'elettronica radio richiede il controllo di tutti i componenti radio senza eccezioni (sia usati che nuovi).

In condizioni radioamatoriali, il processo di controllo dei componenti è, di norma, molto superficiale. E quanto puoi imparare sui parametri di un potente diodo o transistor quando usi un multimetro digitale? “Stimolando” un potente diodo da 10...30 A con una corrente di diversi milliampere, non si può che rivelarne l'inadeguatezza.

I risultati saranno migliori se si utilizza un quadrante, ad esempio M41070/1. Quest'ultimo fornisce un valore di corrente nel circuito misurato superiore a 50 mA (sottocampo 300 Ohm). E al limite di 300 kOhm, i difetti nei diodi e nei transistor (dispersione di corrente) vengono facilmente rilevati. Ma non tutti i difetti possono essere rilevati durante il test di dispositivi a semiconduttore con misuratori di resistenza a bassa tensione.

Ecco perché sono stati realizzati i contatori [1, 2]. Il misuratore [1] consente di stimare rapidamente il valore Uke.max dei transistor e la versione portatile di tale misuratore [2] è progettata per funzionare con alimentazione a batteria (non collegata a una rete da 220 V, che è utile in il mercato radiofonico). Gli stessi misuratori sono stati utilizzati per valutare i valori di tensione inversa dei diodi in prova.

La ricerca dei condensatori difettosi è stata comoda e rapida. Inoltre, il misuratore [2] ha un range di tensione da 0 a 3000 V. Quest'ultima circostanza consente di testare l'isolamento, ad esempio, tra gli avvolgimenti di un trasformatore di rete. Nella mia pratica, ci sono stati casi in cui è stato possibile persino trovare la posizione di un difetto di isolamento tra gli avvolgimenti I e II del trasformatore di alimentazione. Nessun ohmmetro a portata di mano (0...200 MOhm) ha rilevato violazioni dell'isolamento e il trasformatore aveva già iniziato a "scaricare con corrente". Al buio (a una tensione superiore a 2,5 kW), la posizione del difetto era molto chiaramente visibile, poiché la scintilla saltò in un punto specifico e creò un caratteristico suono scoppiettante. In questo modo è stato possibile evitare il riavvolgimento degli avvolgimenti eliminando la rottura dell'isolamento e riempiendolo di colla.

La cosa più importante è che i radioamatori che hanno ripetuto i contatori [1, 2] sono rimasti soddisfatti delle capacità di questi dispositivi.

Quando bisogna scegliere i migliori diodi di potenza tra quelli disponibili, questo GTS torna utile. I diodi con la tensione diretta più bassa (Upr) si riscaldano meno e durano più a lungo.

È molto importante utilizzare tali istanze nei raddrizzatori a bassa tensione, dove il valore di Upr determina l'efficienza del circuito. Ho dovuto osservare quanto intensamente i diodi cominciano a riscaldarsi quando la corrente che li attraversa supera i 7...10 A; le piccole strisce di radiatori non bastano più, perché i diodi del tipo D242-D247, KD203, D214, ecc. tanto da poter andare fuori servizio. La corrente attraverso questi diodi non deve superare 7 A (il fattore di carico corrente è 0,7). Tuttavia, la pratica dell'utilizzo di tali diodi ha dimostrato che possono funzionare a lungo e in modo affidabile con correnti pari o superiori a 10 A. Se la corrente supera i 7 A, è particolarmente importante la selezione dei campioni con il valore Upr più basso.

Non appena sostituirai i convenzionali diodi al silicio D242 con diodi con barriera Schottky, ad esempio KD2998V, realizzerai il vantaggio di quest'ultimo (il piccolo valore di Upr consente l'uso di radiatori di piccole dimensioni anche con una corrente di 10 A ).

Sfortunatamente, i prezzi dei diodi sono alti e i prezzi dei ponti di diodi sono eccessivamente alti (nelle riparazioni potrebbero ripagare, ma progettare a prezzi di rivenditore rovinerà il radioamatore). La realizzazione di un ponte da più diodi è più economica, sebbene causi inconvenienti con diversi dissipatori di calore. I parametri di diodi e ponti estranei sono chiaramente sovrastimati, come dimostra la loro sostituzione nei circuiti.

Per selezionare diodi con valore Upr minimo, il diodo in prova viene collegato all'uscita del GTS (come mostrato dalla linea tratteggiata in Fig. 1). Ecco come sono stati selezionati i diodi del tipo KD202, KD203, D242D246, D214, D215, D231, KD2997, KD2998, KD2999, ecc.. A proposito, l'Upr dei diodi spesso differisce dai dati di riferimento (sia il valore tipico che il valore regolato per la temperatura T≥25°C e una grandezza specifica della corrente diretta.Tra un gran numero (o pacchetto) di diodi dello stesso tipo, c'erano quasi sempre esemplari in cui Upr era 1,5-2 volte maggiore del resto Sono questi campioni che si surriscaldano, ad esempio, in un raddrizzatore a ponte (il loro riscaldamento supera notevolmente il riscaldamento di altri diodi).Upr è stato misurato con una corrente non inferiore alla corrente operativa di un dato diodo in un progetto specifico.

Informazioni sulla misurazione di piccoli valori di resistenza (modalità milliohmmetro)

Avrai bisogno di un millivoltmetro con un limite di 200 o 2000 mV. Il resistore R9 (Fig. 1) imposta la corrente attraverso la resistenza misurata (Rн) su 1 A. Ora, per ogni millivolt di caduta di tensione attraverso la resistenza Rн corrisponde un milliohm di questa resistenza. Quando è richiesta una maggiore precisione di misurazione di Rí, passare al sottointervallo 10 A (viene premuto l'interruttore SA2) e impostare la corrente attraverso Rí su 10 A. Ora ogni milliohm di resistenza corrisponde a 10 mV.

(clicca per ingrandire)

Con un tale valore di corrente (10 A), quasi tutte le connessioni staccabili "suonano" perfettamente. A seconda della resistenza di transizione, si “stabilisce” su di essi, da pochi millivolt (contatto di ottima qualità) a decine e centinaia di millivolt (sono già contatti difettosi). Misurare basse resistenze con una corrente ≥10 A consente di identificare rapidamente molti difetti nascosti per i test con i multimetri.

Viene fornita l'ispezione esclusiva (in numeri!) di quasi tutti i cavi di installazione. Prendere un pezzo di cavo di installazione lungo diverse decine di centimetri e collegarlo al GTS. La caduta di tensione ai suoi capi ne determina l'idoneità per determinati scopi. Finché una persona ha a che fare con strutture in cui il valore corrente non supera 1...3 A, non ha bisogno di misurare i milliohm. Ma nei progetti con correnti superiori a 10 A, molto cambia. Sul mercato iniziarono ad apparire fili "cinesi" (uno spesso strato di isolamento con una piccola sezione trasversale di conduttori in rame). I fili domestici dello stesso diametro (in termini di isolamento) hanno una resistenza lineare due o più volte inferiore a quelli “cinesi”. Per evitare che il millivoltmetro si danneggi quando Rн è spento, durante la misura i terminali del dispositivo vengono derivati ​​con un diodo KD2998 (va bene un qualsiasi altro con una corrente ≥ 10 A), come mostrato in Fig. 1.

GTS è particolarmente utile quando si controllano le connessioni staccabili usate e i contatti relè. I contatti che necessitano di pulizia o sostituzione vengono immediatamente identificati. Ecco solo alcuni esempi. Interruttori a levetta molto diffusi dei tipi TV, TP, MT, PT, ecc. Nel tempo, la loro resistenza di transizione aumenta da 3...5 mOhm a 0,1...0,5 Ohm e anche di più! È opportuno apporre iscrizioni appropriate sul corpo dell'interruttore, che dovrebbero determinare lo scopo (applicazione) dell'interruttore. Spesso la pulizia dei contatti dei relè ha dato buoni risultati: solitamente la resistenza dei contatti diminuisce di 2-10 volte (a seconda dell'usura dei contatti).

Una riduzione della resistenza di contatto è stata ottenuta anche mediante un bloccaggio ottimale dei contatti. Ricordare che uno scarso contatto provoca una distruzione accelerata delle superfici di contatto.

A proposito di dolore

Le persone acquistano spine, prese e interruttori normali (220 V), che si surriscaldano quando il carico è superiore a 1 kW. Sebbene sugli alloggiamenti di questi prodotti sia scritto l'incoraggiante 6 A, le iscrizioni non garantiscono la corretta qualità dei collegamenti. Naturalmente è possibile controllare tali prodotti collegandoli per 30...60 minuti con un carico di 1 kW (prevenendo un possibile riscaldamento nel collegamento difettoso). E puoi usare GTS per misurare la resistenza di contatto. La domanda è molto rilevante, perché contatti scadenti in un carico elettrico a 220 V spesso provocano un incendio. E la qualità delle moderne spine, prese e interruttori domestici non fa che diminuire (risparmio di materiali, assemblaggio scadente, mancanza di contatti a molla affidabili).

Informazioni sui circuiti GTS

Il GST è costituito dall'amplificatore operazionale DA1 e da un potente transistor ad effetto di campo VT7, che fornisce la corrente richiesta nel carico. Poiché con corrente continua (nel nostro caso) il transistor ad effetto di campo non consuma corrente attraverso il circuito di gate, l'amplificatore operazionale funziona praticamente senza carico, il che aumenta l'affidabilità dell'intero GTS. L'amplificatore operazionale controlla la conduttività del transistor ad effetto di campo, che determina la corrente nel carico Rн. Il GTS dispone di due sottointervalli di controllo della corrente. Nella posizione dell'interruttore SA2 mostrata nello schema, abbiamo 0...2 A. Il secondo sottointervallo è fino a 10 A. Il sensore di corrente (resistore R16) viene utilizzato sia per il circuito GTS che come shunt amperometrico . La sorgente di tensione di riferimento è assemblata su un diodo Zener di precisione VD9 tipo D818E e un generatore di corrente, che, a sua volta, è assemblato sui transistor VT1-VT4 (presi in prestito da [3]).

Questo schema è stato immeritatamente dimenticato dai radioamatori. Ha una maggiore stabilità dei parametri rispetto ai circuiti GTS a transistor singolo. La stabilità della corrente di uscita GTS nel circuito Rn è quasi completamente determinata dalla stabilità della tensione all'ingresso non invertente dell'amplificatore operazionale, ad es. Stabilità degli ioni. La stabilità delle letture dell'amperometro PA1 dipende dalla stabilità degli elementi R16-R18.

Dettagli

Al posto del KR140UD708 OU è stato installato anche il K140UD7. Transistor ad effetto di campo IR.Z46 (KP741A, B), IR.Z44 (KP723A), IR.Z45 (KP723B), IR.Z40 (KP723V), IR.540 (KP746A), IR.541 (KP746B), IR.542 (KP746V), IR.P150 (KP747A), ecc.

Il transistor ad effetto di campo è stato scelto per ragioni di massima affidabilità e semplicità di progettazione. Se non è presente alcun transistor ad effetto di campo, può essere sostituito con due transistor, come mostrato in Fig. 2.

Tuttavia, il transistor KT827A qui funziona in modalità vicine al limite (quando la corrente di carico è 10 A). È vantaggioso sostituire il KT827A con due transistor. Questo è ciò che hanno fatto i radioamatori, ripetendo il circuito GTS (Fig. 1) e non avendo transistor ad effetto di campo (Fig. 3).

Il transistor VT7 deve essere dotato di un buon dissipatore di calore con una superficie di almeno 2000 cm2. Transistor VT1, VT2 tipi KT3107, KT361 con qualsiasi indice di lettera. Transistor VT3, VT4 tipi KT3102, KT315 con qualsiasi indice di lettera. Qui sono adatti anche KT502, KT503. Transistor VT5 tipo KT815, KT817; transistor VT6 tipo KT814, KT816.

Informazioni sui diodi raddrizzatori

Andranno bene tutti i diodi potenti con una corrente superiore a 10 A. Se non è ancora possibile acquistare diodi potenti (è semplicemente irrealistico acquistarli alla periferia), utilizzare il vecchio e collaudato schema di funzionamento (Fig. 4) due ponti di diodi per un carico comune (modalità parallela).

Il circuito di Fig. 5 ha lo stesso scopo del circuito di Fig. 4, ma i resistori sono disposti in modo tale che tutti gli 8 diodi siano posizionati su tre radiatori, proprio come i diodi di un ponte convenzionale. Tuttavia, qui il numero di resistori è già 8 (invece di 4 in Fig. 4). Per il circuito di Fig. 1, le resistenze dei resistori R1-R4 (Fig. 4) e R1R8 (Fig. 5) non devono superare 0,1 Ohm (il loro intervallo è 0,03...0,1 Ohm, ma dovrebbero essere gli stessi) . Nel circuito di Fig. 4 vengono utilizzati anche i ponti KTs402, KTs405 (R1-R4 sono pari a 0,5...1 Ohm) e altri diodi (per KTs402, 405 la somma delle correnti non supera 2 A).

I resistori a filo avvolto sono stati realizzati con filo di nicromo non raro con un diametro superiore a 1,5 mm. Non ci saranno lamentele sulla stabilità del resistore R16 se eseguito correttamente (a una corrente di 10 A, dissipa 10 W di potenza). Secondo TCS, il nicromo è 30 volte peggiore della costantana, 3 volte peggiore della manganina, ma 26 volte più stabile del rame. Per raggiungere la manganina in termini di stabilità, è necessario ridurre la temperatura (accendere il resistore). 4 resistori al nicromo collegati in parallelo risolvono questo problema. Dopotutto, gli shunt di manganina e costantana scarseggiano nella periferia. Inoltre, la temperatura massima di esercizio della manganina è inferiore a 100°C, mentre quella del nicromo è di 900°C.

Gli shunt preparati in questo modo saranno praticamente “eterni” (2,5 W di potenza su ciascuno non causeranno molto riscaldamento).

I resistori R7, R8 e R17, R18 sono costituiti da resistori di tipo C2-13, poiché la stabilità della loro resistenza determina la stabilità della corrente di uscita del GTS e, di conseguenza, le letture dell'amperometro. Tutti gli altri resistori sono di tipo MLT, eccetto il tipo R9 a filo avvolto PP2-12.

I condensatori elettrolitici C8-C10 sono ampiamente disponibili, come K50-35 o K50-6. È impossibile ridurre la loro capacità totale, poiché le pulsazioni penetreranno nel carico (Rн) e appariranno errori nel funzionamento del GTS (a un valore di corrente vicino a 10 A). Inoltre, la capacità insufficiente del raddrizzatore non consentirà di ottenere una corrente di uscita di 10 A (al valore indicato della tensione alternata dell'avvolgimento II del trasformatore di rete).

Se il GTS non verrà utilizzato come caricabatterie per batterie da 12 volt, la tensione dell'avvolgimento II dovrà essere ridotta. È possibile controllare i diodi e le varie connessioni dei contatti anche quando la tensione dell'avvolgimento II è di diversi volt. In pratica questa tensione è stata ridotta a 6 V (con un carico di 10 A). La versione base di questo GTS conteneva un trasformatore, il cui avvolgimento II, con una corrente di 10 A, doveva fornire almeno 10,25 V. L'avvolgimento II è stato realizzato con una presa quando era necessario ottenere una corrente superiore a 10 A in modalità milliohmmetro, preservando il GTS come caricabatterie per batterie da 12 volt.

Un po' di "know-how" è che è meglio controllare i collegamenti dei contatti potenti (plug-in) con una corrente significativamente superiore al valore nominale. Ad esempio, la spina indica 6 A, il che significa che l'affidabilità del collegamento deve essere verificata con una corrente di 10...20 A. In questo caso, si rivela immediatamente una connessione a spina scadente. E sul mercato sono apparse molte nuove spine, prese e interruttori scadenti!

Informazioni sul trasformatore T1

La prima versione (base) del GTS era assemblata su un trasformatore di dimensioni piuttosto ridotte con una potenza di soli 160 VA. L'iscrizione su di esso: "TBS30,16U3 R160 VA 50-60 Hz. GOST.5.1360-72". Utilizza ferro SL. Ha un volume inferiore rispetto al TS-180 e funziona silenziosamente, cosa che non si può dire del TS-180. Gli avvolgimenti secondari vengono riavvolti. L'avvolgimento II contiene 45 spire di PEV-1,4 mm in due fili. La tensione a circuito aperto è 11,5 V. Sotto un carico di 10 A, la tensione di uscita è almeno 10,25 V, ma se i diodi Schottky sono installati nel ponte a diodi (KD2998, 2991).

Per il silicio D242, 243, la tensione nell'avvolgimento II è stata aumentata di 2,5 V. Se i diodi nei circuiti di Fig. 4 e Fig. 5 sono abbinati a coppie, i resistori R1-R4 (Fig. 4) e R1-R8 (Fig. 5) può essere rimosso (cortocircuitato). In pratica ciò è stato fatto solo con diodi in parallelo aventi uno spread in Upr non superiore al 5%. L'avvolgimento III T1 contiene 78 spire di doppio filo PELSHO-0,41. La presa dall'avvolgimento II per una corrente di 20 A (non mostrata nel diagramma) è stata effettuata dal 28esimo giro.

È inoltre possibile utilizzare il trasformatore TS-180-2. Gli avvolgimenti 9-10 e 9'-10' erano collegati in serie. Secondo le specifiche, hanno 6,4 V e una corrente di carico di 4,7 A. Contengono 23 spire di filo D1,55 mm. Non possono funzionare con una corrente di 10 A, ma possono essere utilizzati per un breve periodo. Gli avvolgimenti 5-6, 5'-6' e 11-12, 11'-12' furono utilizzati come avvolgimento III, collegandoli in serie (5-6 con l'avvolgimento 11-12 e 5'-6' con l'avvolgimento 11'- 12'). Gli avvolgimenti 11-12 forniscono 6,4 V ciascuno, solo 11'-12' sono progettati per una corrente di 0,3 A e 11-12 - per 1,5 A. Con una corrente di 10 A, gli avvolgimenti “più caldi” 9-10 ( all'interno qualche minuto), ma poiché si trovano nello strato più alto, il loro raffreddamento è ottimale. Per un'ulteriore rimozione del calore, lo strato esterno di carta (insieme all'etichetta) è stato rimosso su ciascuna bobina TC-180.

Quando il GTS fu prodotto solo per la continuità dei collegamenti a bassa resistenza, il raddrizzatore a ponte fu sostituito da un circuito ad onda intera con un punto medio (Fig. 6). Qui, come negli schemi Fig. 4 e Fig. 5, sono stati installati 2 pezzi. D242A in parallelo.

Tutti i diodi qui richiedono un radiatore. La cosa principale in questa situazione (in relazione al TS-180) è che ora la corrente nominale dagli avvolgimenti non è più 4,7 A, ma più di 7 A. Secondo [4], abbiamo un guadagno di corrente di 1,4 volte relativo ad un avvolgimento 9-10.

Piccolo ritiro

Il filo smaltato ora è veramente placcato in oro: per 1 kg bisogna pagare fino a 5 dollari. Per questi soldi puoi effettivamente acquistare 2-4 pezzi. trasformatori TS-180, in cui i fili non sono da meno.

Tutte le altre versioni del GTS sono state realizzate principalmente su una base più potente (TS-270-1 riavvolto o trasformatori toroidali), ad es. gli avvolgimenti secondari sono stati riavvolti. Se il filo smaltato non è disponibile, è possibile utilizzare quasi tutti i fili di rame o alluminio a trefolo singolo. La cosa principale è ottenere la sezione trasversale richiesta. La linea guida è semplice: un nucleo di rame con un diametro di 2 mm per una corrente non superiore a 10 A.

Informazioni molto utili sui trasformatori di rete [5].

Informazioni sulle resistenze a filo avvolto (eccetto R16). Tutti possono essere di rame, ad es. in pratica sono stati utilizzati spezzoni di filo di rame D0,4...0,6 mm. Quest'ultimo con una lunghezza di 1 m dà una resistenza di 0,058 Ohm, con una lunghezza di 120 cm - 0,07 Ohm. Il passaggio di corrente (dovuto al TCR del rame) provoca un aumento della resistenza a 0,092 Ohm. Pertanto, un pezzo di filo smaltato D0,6 mm e una lunghezza di 50...100 cm sono più che sufficienti per questi circuiti raddrizzatori. La lunghezza del segmento non deve creare confusione, poiché il filo può essere facilmente posizionato su un telaio con un diametro superiore a 1 cm.

Nel circuito di Fig. 6, è vantaggioso utilizzare "compresse" - KD213, KD2997, 2999. È conveniente posizionare due "compresse" su un radiatore appositamente per casi come KD213. Ove possibile (in termini di tensione), è opportuno utilizzare diodi con barriera Schottky. Quando acquisti KD2998, assicurati di controllarlo per il valore di Rrev. Ricorda che il surriscaldamento è la morte di tutti i componenti radio. Con l'aumento della temperatura, le giunzioni pn si degradano e il numero di guasti aumenta. Non è necessario concentrarsi sul produttore, il cui compito principale è ridurre al minimo il consumo di materiali e componenti, ma è necessario creare autonomamente un margine di affidabilità e robustezza, ove possibile.

La posizione degli elementi e il disegno del circuito stampato sono mostrati in Fig. 7, 8.

letteratura:

1. Zyzyuk A.G. Selezione di transistor per potente UMZCH//Radioamatore. - 2001. N. 6. - P.7.
2. Zyzyuk A.G. Versione portatile del misuratore Uke.max//Electric. - 2002. N. 8. - P.8.
3. Generatore di corrente stabile bipolare//Radio. - 1981. - N. 4. - P.61.
4. Sheikina T.S. Esercizio degli impianti di alimentazione elettrica dei sistemi di trasmissione. - M.: Radio e comunicazione, 1982.
5. Trasformatori di potenza del tipo TC//Elektrik. - 2003. - N. 11. - P.20.
6. Zyzyuk AG Informazioni sui trasformatori // Radioamatore. - 1998. - N. 2. - P.37.

Autore: A.G. Zyzyuk

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