الکتروتکنیک-برق صنعتی

شارژر  وسیله ای است که طبق اصول الکترونیک قدرت کار کرده و ولتاژ متناوب را به مستقیم تبدیل می نماید . جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند . باتری ها و رگولاتورها ،ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند . سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک سری خازن و سلف استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود . امروزه شارژر ها با ریپلی بسیار پائین در ولتاژ خروجی و نویزی کمتر از 2 میلی ولت و سازگار با منحنی سافومتریک تولید میشود. شارژرها را بر اساس ظرفیت و توان و ولتاژ باطریها انتخاب و تهیه می نمایند

هنگام تهیه دقت باید شود در هنگام استفاده چه لوازم حفاظتی و اندازه گیری نیاز است و شرایط نگهداری و سرویس آن چگونه است . شارژرها امروزه به انواع لوازم اندازه گیری خودکار مجهزند و باطریها را همیشه در حالت شارژ کامل نگه میدارند . شارژرها عموما بطور ایستاده تهیه میشوند و تمام لوازم آن در همان قالب نصب میشود . لوازم قابل تنظیم قابل دسترس و لوازم عموما قدرت در پشت تجهیزات دیگر نصب میشوند . جای نصب تجهیزات بسیار مهم است مثلا برد کنترل باید جایی نصب باشد که گرمای تجهیزات در حین کار کمتر بروی آن اثر بگذارد . در شارژرها حالتهای مختلفی از شارژ باید در دسترس باشد تا در مواقع ضروری جهت بهینه سازی ولتاژ چه برای باطریها و چه برای مصرف کننده اقدام شود .

در همه شارژرها جدای از لوازم کنترلی و اندازه گیری متفاوت چند وسیله کلی وجود دارد که  کار تبدیل برق را انجام می دهد ، ترانس کاهنده ، دیودهای یکسو کننده و  فیلترها . در شارژرهای با توان بالاتر از ولتاژ سه فاز استفاده میشود .  مزیت ولتاژ سه فاز نسبت به تکفاز در شکل موج خروجی  آنست که پس از تبدیل، موجهای خیلی کوتاهتری دارند و به شکل موج ولتاژ مستقیم بیشتر شبیه است . البته در بعضی شارژرها ولتاژ 380( تک فاز 380 و نول 380 ) نیز استفاده میشود ( بیشتر در شارژرهای پستهای کمپکت ) خروجی های ترانس هنوز ولتاژ متناوب است و توسط دیودها تبدیل به ولتاژ مستقیم شده و با استفاده از سلف ها و خازنها  نویزهای آنرا محدود  و حذف می نماید .همانطور که در شکل موجها ، نشان داده شده با اضافه نمودن هر قطعه میتوان شکل موج خروجی را بهینه نمود. 

اصول کار شارژر:

در بیشتر شارژرها امروزه اصول کار  تریستوری است . تریستورها وقتی فعالند که فرمانی از گیت خود دریافت کنند.   تریستور با گرفتن فرمان از برد کنترل ولتاژ را عبور می دهد و باید سرهای مثبت و منفی در آن ( همانند دیودهای معمولی ) رعایت گردد. تریستورها همانند دیود ها تنها نیم سیکل مثبت موج سینوسی ولتاژ متناوب را عبور میدهند. تریستورها سه سر دارند آند ، کاتد و گیت ، تریستورها با ولتاژ مستقیم کار می کنند ، در حقیقت تریستور یک کلید خودکار است که جریان را به نسبت مورد نیاز از خود عبور می دهـد. تریستورها که بوسیله پالس کنترل میشوند ، پالسها را از یک رگلاتور ( تنظیم کننده ) الکترونیکی در برد جهت تنظیم و تاخیر زمانی نقطه آتش تریستور بکار میرود دریافت می کند که در واقع لحظه اعمال پالس را کنترل می کند . رگلاتور مانند یک مقایسه کننده رفتار کرده به اینصورت که سیگنال ولتاژ ایجاد شده در خروجی را با یک ولتاژ مرجع داخلی مقایسه می نماید ، تفاوت ایجاد شده اعمال پالس ها را تسریع بخشیده و یا به تاخیر می اندازد و بدین ترتیب ولتاژ خروجی تنظیم میشود .شارژرها دوحالت شارژ دارند که در جلوتر بیان میشود تنها این مطلب قابل ذکر است که در مد شارژ دستی ، که با تغییر وضعیت یک سلکتور یا پوش باتن انجام میشود اعمال پالس ها را ما و با تغییر پتانسومتر مخصوص همین کار در برد کنترل انجام میدهیم و نقطه آتش را تنظیم میکنیم .ترانسهای شارژرها ممکن است دارای چند خروجی باشند که اغلب خروجی های دیگر جهت تغذیه برد کنترل و یا برد آلارمی و دیگر رله های اندازه گیری استفاده میشوند. سلف ها تنها سیم پیچه هایی هستند که باعث از بین رفتن نویز های خروجی پس از یکسو سازی دیودها و تریستورها می شود.

 درشارژرهای قدیمی نویز و ریپل خروجی هنگام استفاده از شارژر بصورت مجزا از باطری بسیار زیاد بوده که امروزه با استفاده از یک سری خازن  ( بطور موازی ) به همراه سلف( که بطور سری قرار میگیرد) ریـپل خروجی بسیار پائین و در حدود 1% میباشد و جهت تغذیه رله ها بطور جدای از باطریها میشود استفاده نمود .

در شارژرها بسته به نوع آنها ممکن است از پل تمام تریستوری و یا نیمه تریستوری استفاده گردد. کلاً در شارژر ها سه نوع دیود بکار میرود . دیودهای سد کننده ، دیودهای اتصال معکوس ( حفاظت در برابر اتصال معکوس باطریها ) و دیودهای دراپر ( جهت اعمال ولتاژ نامی به بار ).دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یاRectification نامیده می شود. از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند. دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد. شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یاHalf Wave گفته میشود. بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژمستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود ودر نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه ، وظیفه تغذیه بار را برعهده خواهد داشت .ظرفیت خازنها بسته به نوع دستگاه و توان آن خواهد بود .خازنهای استفاده شده از نوع الکترولیتی هستند، پس باید مد نظر داشت که در صورت گرمای بیشتر از حد باعث نشتی در این نوع خازنها و اگر حرارت خیلی بالا رود باعث انفجار خازن و با توجه به وجود الکترولیت در آن باعث شعله ور شده الکترولیت نیز خواهد شد . ما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگرمتصل هستند صل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود. روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار ( شکل مداری صفحه قبل ) دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند. خازن ها هم کارشان صاف نمودن ولتاژ مستقیم خروجی است . شکل موج های خروجی پس از خازن را در نمودارها گواه بر ضرورت نصب آنها در شارژر است .