CARGADOR DE BATERIA DE 6V Y 4Ah

CARGADOR DE BATERIA DE 6V Y 4Ah

EL ORIGEN DEL ALFABETO AO DE LA INTEGRACION NACIONAL.

CTEDRA: Anlisis de Circuitos Elctricos ICATEDRTICO: ING. Torres Maravi, MarioALUMNOS:GALVAN ZEVALLOS, Frank ORDAYA FERNNDEZ, Rubn MAYHUA CAPCHA, CiroVILCA RENOJO, JenrryPOMALAYA AVILA, HugoSEMESTRE: IIICargador De Batera de 6V y 4AhHuancayo Per- 2012 -

INTRODUCCION A continuacin se presenta una informacin detallada de lo que son los cargadores de bateras sus componentes, su funcionamiento, a si como tambin los tipos que existen. Pero antes definamos que es una batera, una batera es un dispositivo. Es importante que sepamos que una batera no es eterna, en la actualidad se estn estudiando nuevos mtodos para construir bateras ms resistentes, que tarden ms tiempo, que tengan ms vida til y que sean ms baratas. Una vez aprendido acerca de las bateras, pasamos a ver qu tipos de cargadores de bateras hay, su funcionamiento y dems conceptos bsicos que debemos saber. Finalmente se ha diseado un cargador de bateras para bateras de 6V y 4Ah que son por lo general bateras para uso en lmparas de emergencia, la cual la hemos probado y la presentaremos a continuacin.

CARGADORES DE BATERIASUn cargador de bateras es un dispositivo utilizado para suministrar la corriente elctrica o tensin elctrica que almacenar una o varias simultneamente pila recargable o una batera.La carga de corriente depende de la tecnologa y de la capacidad de la batera a cargar. Por ejemplo, la corriente tensin que debera suministrarse para una recarga de una batera de auto de 12V deber ser muy diferente a la corriente para recargar una batera de telfono mvil. Tipos de cargadores de baterasSencillo:Un cargador sencillo trabaja haciendo pasar una corriente continua o tensin, entre otras, por ejemplo para la tecnologa de plomo- constante por la batera que va a ser cargada. El cargador sencillo no modifica su corriente de salida basndose en el tiempo de carga de la batera. Esta sencillez facilita que sea un cargador barato, pero tambin de baja calidad. Este cargador suele tardar bastante en cargar una batera para evitar daos por sobrecarga. Incluso as, una batera que se mantenga mucho tiempo en un cargador sencillo pierde capacidad de carga y puede llegar a quedar inutilizable.

Este cargador es para celulares Nokia 5220, pero en realidad el puerto de carga lo comparten muchos otros modelos.

Mantenimiento.-Un cargador de mantenimiento es un tipo de cargador sencillo que carga la batera muy despacio, a la velocidad de auto descarga; es el tipo de cargador ms lento. Una batera puede dejarse en un cargador de este tipo por tiempo indefinido, mantenindose cargada por completo sin riesgo de sobrecarga o calentamiento. Esta indicado para el mantenimiento de la fuente de energa de sistemas desatendidos, como sistemas de alarma o de iluminacin de emergencia.

Con temporizador.-La corriente de salida de un cargador de este tipo se corta tras un tiempo predeterminado. Estos cargadores fueron los ms comunes para bateras Ni-Cd de alta capacidad a finales de la dcada de 1990. (para las pilas de consumo Ni-Cd, de baja capacidad, se suele usar un cargador sencillo).Es frecuente encontrar a la venta este tipo de cargadores junto a un paquete de pilas. El tiempo de carga viene configurado para ellas. Si se utilizan en ellos otras pilas de menor capacidad, podran sufrir una sobrecarga. De otro lado, si se cargan pilas de mayor capacidad que las originales solo quedarn cargadas parcialmente. Los avances en este tipo de tecnologa incrementan la capacidad de las pilas cada decada, por lo que un cargador antiguo puede que solo cargue parcialmente las pilas actuales.Los cargadores basados en un temporizador tienen tambin el inconveniente de provocar sobrecargas en pilas que, an siendo las adecuadas, no estn totalmente descargadas cuando se ponen a cargar.Inteligente.-La corriente de salida depende del estado de la batera. Este cargador controla el voltaje de la batera, su temperatura y el tiempo que lleva cargndose, proporcionando una corriente de carga adecuada en cada momento. El proceso de carga finaliza cuando se obtiene la relacin adecuada entre voltaje, temperatura y/o tiempo de carga.En la bateras de Ni-Cd y NiMH, el voltaje que puede ofrecer la batera aumenta poco a poco durante el proceso de carga hasta que la batera est totalmente cargada. Tras esto el voltaje disminuye, lo que indica a un cargador inteligente que la batera est totalmente cargada.Un cargador inteligente tpico carga la batera hasta un 85% de su capacidad mxima en menos de una hora, entonces cambia a carga de mantenimiento, lo que requiere varias horas hasta conseguir la carga completa.Rpido.-Un cargador rpido puede usar el circuito de control de la propia batera para conseguir una carga rpida de sta sin daar los elementos de sus pilas. Muchos de estos cargadores disponen de un ventilador para mantener la temperatura controlada. Suelen actuar como un cargador normal -carga en una noche- si se usan con pilas normales de NiMH, que no tienen un circuito de control. Algunos, como los fabricados por Energizer, pueden realizar una carga rpida de cualquier batera NiMH aunque sta no disponga del circuito de control.Por pulsos.-Algunos cargadores usan tecnologa de carga por pulsos en la cual se aplica un tren de pulsos de corriente continua a la batera, cuyo tiempo de subida, anchura, frecuencia y amplitud son controlados con gran precisin. Se suele decir que esta tecnologa funciona con bateras de cualquier tamao, voltaje, capacidad o composicin qumica, incluyendo bateras automovilsticas reguladas por vlvulas. Empleando la carga por pulsos se pueden aplicar picos de alto voltaje sin sobrecalentar la batera. En una batera de plomo-cido, esto descompone los cristales de sulfato de plomo, extendiendo la vida til de la batera.Varios tipos de cargadores por pulsos estn patentados mientras que otros tienen licencia libre.Algunos cargadores utilizan pulsos para comprobar el estado de la batera nada ms conectar el cargador, luego continan cargando a corriente constante durante el periodo de carga rpida y finalmente vuelven a utilizar la carga por pulsos cada cierto tiempo para mantener la carga.Inductivas.-Los cargadores inductivos hacen uso de la induccin electromagntica para cargar las bateras. Una estacin de carga enva energa electromagntica por acoplamiento inductivo a un aparato elctrico, el cual almacena esta energa en las bateras. La carga se consigue sin que exista contacto fsico entre el cargador y la batera. Es el sistema de carga ms utilizado en cepillos de dientes elctricos; debido a que no existe contacto elctrico no hay peligro de electrocucin. Cada inductancia est referida al campo magntico generado

AHORA EN EL PROYECTO:En nuestro caso el cargador que realizaremos es un cargador inductivo para bateras de 6V y 4Ah para lo cual definiremos algunos trminos que usaremos en la elaboracin de nuestro proyecto:DIODOS RECTIFICADORES.- Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos ms sencillos. El nombre diodo rectificador procede de su aplicacin, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una seal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensin de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente elctrica. Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. Durante la fabricacin de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia mxima en que realizan correctamente su funcin, la corriente mxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa mximas que soportarn. Una de las aplicaciones clsicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentacin; aqu, convierten una seal de corriente alterna en otra de corriente directa.

TRANSFORMADOR.- Se denomina transformador a un dispositivo elctrico que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo, tamao, etc.El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, por medio de interaccin electromagntica. Est constituido por dos o ms bobinas de material conductor, aisladas entre s elctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo ncleo de material ferromagntico. La nica conexin entre las bobinas la constituye el flujo magntico comn que se establece en el ncleo.Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de lminas apiladas de acero elctrico, aleacin apropiada para optimizar el flujo magntico. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.

ESTRUCTURA BASICA DE UN TRANSFORMADORLos componentes fundamentales del transformador idealizado son dos bobinas o devanados, elctricamente aislados uno del otro pero enrollados sobre el mismo ncleo. Tpicamente el ncleo es de un material como el hierro, con una permeabilidad relativa muy grande. Esto mantiene las lneas de campo magntico debidas a una corriente en un devanado casi totalmente dentro del ncleo, por consiguiente, casi todas estas lneas de campo pasan a travs del otro devanado, con lo cual se aumenta la inductancia mutua de los dos devanados. El devanado al que se suministra potencia se conoce como el primario; el devanado desde el cual se entrega potencia se llama secundarioLos transformadores monofsicos comerciales presentan la disposicin que se aprecia en la figura 2. El ncleo de hierro posee la forma de ventana y est constituido por numerosas chapas magnticas de pequeo espesor, apiladas unas encima de otras y aisladas entre s mediante un barniz. Esta disposicin reduce considerablemente las prdidas que aparecen en el hierro por efecto de las corrientes parsitas. Para formar el paquete de chapas se utilizan tornillos o remaches, procurando que stos queden aislados elctricamente de las chapas. Adems, se trata adecuadamente las superficies exteriores del ncleo para evitar la corrosin.

CARGADOR PARA BATERIAS DE 6V Y 4AHPara la carga de bateras de plomo y cido, de las usadas en automviles, es preciso usar una fuente dotada de caractersticas especiales. El circuito es para bateras de 6V, pero puede ser modificado fcilmente para operar con otros tipos de bateras.

La carga de acumuladores (o bateras) de plomo-cido se hace a travs del pasaje de una corriente en sentido contrario a la provisin normal durante cierto tiempo. La intensidad de esta corriente determina la velocidad de carga y normalmente est limitada a valores que el fabricante\ establece como seguros para la integridad de la batera.En principio, una simple fuente de corriente continua, que pueda proporcionar una tensin un poco mayor que la de la batera, es un cargador, como vemos en la figura 1.

El primer circuito utiliza dos diodos para rectificar la corriente alterna de la red.El circuito que proponemos tiene perfeccionamientos electrnicos muy importantes, usndose bsicamente un transformador con rectificadores en la provisin de la corriente de la carga.La intensidad de la corriente de carga prevista en el proyecto original es de 5A, lo que representa una "carga media" pero existen componentes que pueden alterarse para obtener corrientes de acuerdo con las especificaciones de la batera.

Las caractersticas del cargador son: Tensin de entrada: de acuerdo con la red local (en nuestro caso es 220V) Corriente de carga : 5A Tensin de batera : 6V

EL CIRCUITOLa tensin alterna de la red de alimentacin es aplicada al bobinado primario de un transformador.En el secundario del transformador tenemos una tensin alterna de 7 V, rectificada en onda completa por dos diodos. Como cada diodo slo conduce la mitad del ciclo para una corriente de 5A tenemos una corriente media de slo 2,5A, lo que significa que diodos de 4A soportan perfectamente este servicio. No filtramos esta tensin, pues con una tensin continua pulsante, el SCR puede ser desconectado al cortarse la tensin de su compuerta, lo que no ocurrira con una tensin continua pura, como el caso mostrado en la figura 2.

El resistor Rx puede ser agregado si la corriente inicial de carga de los acumuladores supera el valor deseado o limitado por el fabricante. Debe ser usado un resistor de alambre de 1 a 10? Con disipacin de 10W.Los diodos rectificadores deben ser de por lo menos 50V con 3A de corriente ms. Diodos como el BYM56A y equivalentes de mayor tensin para 3,5A sirven. El diodo tener D4 es del tipo BZX79C5V1 BZX79C5V6 y el SCR2 puede ser el TIC106 con tensin a partir de 50V equivalentes.Para usar el cargador basta conectar la batera al circuito y conectar la unidad. Cuando la batera se encuentre cargada

CALCULOS PARA LOS DEVANADOSEn la figura 2 se observa unas chapas magnticas con forma de E son de acero de silicoso es una aleacin del acero y silicio su espesor de cada una respectivamente es 0.05 cm y utilizaremos 48 chapas para el transformador entonces el espesor de las chapas se calculara de la siguiente manera: b=48*0.05cm=2.4cm

Sn=a*b*0.9 a=2.2cm b=2.4cmDonde:Sn = Seccin del ncleoReemplazando los datos:Sn=2.2*2.4*0.9=4.75cm^2Ahora:NV/v=10^8/(4.44*f*Sn*B)Donde:NV/v=Numero de vueltas por voltiof=Frecuencia (en nuestro caso 60hz)B=Densidad magntica aprox. 10000-15000 (en nuestro caso por dato de fabrica B=11000)Reemplazando los datos:NV/v=7.24

Ahora el clculo de cuantas vueltas para cada devanado (primario y secundario) del transformador:NVp=NV/v*E1NVs=NV/v*E2Donde:NVp=numero de vueltas primarioNVs=numero de vueltas secundarioE1=tensin primaria=220VE2=tensin secundaria=7VReemplazando los datos:NVp=1579.6NVs=50.26Con esos datos logramos tener el nmero de vueltas que requerimos para obtener la tensin adecuada para poder alimentar a la batera.*Los alambres que vamos a utilizar para las espiras son:- alambre esmaltado n34 clase H (devanado primario)- alambre esmaltado n20 clase AWG (devanado secundario)

Pero el circuito que ms nos importa ser el que se obtiene al transformar a corriente continua el cual su modelo ser:

Donde el circuito del cargador es el equivalente Thevenin del cargador con el voltaje reducido a 7V y R es la resistencia interna que genera los diodos en interaccin con el transformador. El circuito de la batera se tiene su resistencia interna que est representada por R1 y EB es la tensin a la cual est la batera por lo general cuando la batera esta baja llega a 4V o 3V pero no llega a cero de ah teniendo los datos correspondientes se puede hallar el tiempo necesario para poder cargar la batera.

MODELO DEL CARGADOR AL FINAL

CONCLUSIONES:

Para cargar una batera se necesita de un voltaje mayor al que suministra este. Para poder cargar una batera en forma lenta o rpida, depende de la corriente que se le aplique. Se recomienda hacer una carga lenta de la batera que con una recarga rpida, este tiende a tener menos tiempo de vida. El circuito diseado se puede adaptar para un cargador de 6v, esto depender del diodo zener solamente.

FACULTAD DE ING. ELECTRICA Y ELECTRONICAPgina 9