wróć do artykułów

Piotr Pięciak: Prostownik Stef-Pol EST-305M po zmianach

Prostownik Stef-Pol EST-305M po zmianach jako uzupełnienie wiadomości o prostowniku EST-305 z filmu „Od środka - Prostownik EST-305 Stefpol.” 

 

Wygląd zewnętrzny, ogólny opis funkcji i możliwości prostownika EST-305M

W porównaniu do prostownika o modelu EST-305 główną najbardziej zauważalną różnicą jest rodzaj obudowy – w wersji EST-305M mamy całkiem przyzwoicie wykonaną, solidną metalową w kolorze niebieskim. Wielkość mniej więcej adekwatna do możliwości samego urządzenia, chociaż w obu wersjach mamy dość dużo wolnej, niewykorzystanej przestrzeni. Waga około 3,2kg. Bez większych problemów można mu znaleźć miejsce w kącie garażu czy w domu a w razie potrzeby daje się łatwo i wygodnie przenieść – posiada wygodną rączkę na górnej części obudowy, czego brakuje w wersji plastikowej. Na przednim panelu zauważyć można w zasadzie dwie małe różnice: dioda sygnalizująca „zasilanie” została przeniesiona w lewy górny róg a tuż pod nią znalazła się dodatkowa dioda sygnalizująca stan naładowania akumulatora.

Pokrętło zmiany nastawy prądu ładowania, wskaźnik prądu ładowania oraz bezpieczniki w zasadzie są rozmieszczone tak jak w tańszej, plastikowej wersji.

Zastosowano analogowy wskaźnik o ustroju pomiarowym magnetoeletrycznym o ruchomej cewce klasy 5.0, wyskalowany do 20A pracujący w pośrednim pomiarze prądu (pomiar napięcia na rezystorze bocznikującym). Amperomierz ten mierzy składową stałą prądu zmiennego (zmienna amplituda w czasie przy niezmiennym kierunku przepływu) którym ładujemy akumulator.

W praktyce w czasie ładowania typowego akumulatora wapniowego o pojemności 70…80Ah rozładowanego do gęstości około 1,20g/cm3 na III najmocniejszym zakresie wskazówka wychyla się mniej więcej do połowy wg jego wskazań i z biegiem czasu powoli wraca w okolice zera. Pomiar prądu testowego egzemplarza miał tendencję do zawyżania o wartość około 1A względem pomiaru multimetrem z funkcją TrueRMS klasy 1,0. Początkowy prąd ładowania bardzo głęboko rozładowanego akumulatora (gęstość elektrolitu w okolicy 1,1g/cm3) wbrew pozorom wcale nie jest największy nawet na najwyższym zakresie. Deklarowany wyjściowy prąd ładowania 15A jest możliwy do uzyskania ale jedynie na sztucznym obciążeniu rezystancyjnym, jednakże przy ograniczeniu mocy wyjściowej na poziomie 130W - co w praktyce daje spadek napięcia wyjściowego na poziomie około 8V. Wydaje się, że tak dużą moc ładowania a raczej znamionowy prąd ładowania można uzyskać jedynie na niesprawnym akumulatorze ze zwartą co najmniej jedną celą ale sprawnymi pozostałymi. Rzeczywista szczytowa moc ładowania jaką udało się uzyskać w trakcie ładowania typowego akumulatora 44Ah i 74Ah wynosiła około 115W co przy napięciu na akumulatorze około 12,5V daje prąd 9A. W miarę postępu procesu ładowania napięcie podnosi się a prąd maleje.

Obudowa jako duży radiator całego prostownika dość dobrze sobie radzi z odprowadzaniem ciepła, głównie z transformatora. Przy wyżej wspomnianym ładowaniu z mocą wyjściową 115W w prostowniku dodatkowo zostało wytracane około 30W mocy na ciepło. Po godzinie takiej pracy temperatura górnej obudowy oscylowała w granicach 30°C a dolnej, tuż pod transformatorem ok 45°C – przy temperaturze otoczenia około 20°C. Całość zauważalnie ciepła. W takim ujęciu model EST-305M jest bardziej odporny na częste i długie ładowania względnie dużych akumulatorów.

Zastosowany bezpiecznik 15A, typowy jak w instalacjach samochodowych całkowicie spełnia swoje zdanie. Przepala się zarówno w czasie przypadkowego zwarcia klem jak i odwrotnego podłączenia biegunowości akumulatora – zabezpiecza transformator i diody prostownicze. Wymiana na nowy całkowicie przywraca działanie.

Część tylna obudowy posiada specjalne otwory montażowe dzięki którym łatwo można go zawiesić na ścianie a w razie potrzeby zdjąć z powrotem i przenieść w inne miejsce.

W prezentowanej wersji pokrętło zmiany trybu pracy, mocy ładowania wygląda tak samo. Ma też te same funkcje co wersja EST-305.

Kręcąc od lewej zgodnie z ruchem wskazówek zegara mamy pięć pozycji do wyboru:

  1. – prostownik wyłączony;

  2. – najmniejszy prąd ładowania, jednocześnie najniższe możliwe do osiągnięcia końcowe napięcie ładowanego akumulatora. W praktyce średnio, na sprawnym małym około 40Ah akumulatorze wapniowym po naładowaniu udaje się uzyskać około 15V. Im większa pojemność ładowanego akumulatora lub gorszy jest jego stan techniczny, tym niższe końcowe napięcie. Wydaje się, że ten zakres może być nieudokumentowanym zakresem pozwalającym bezpiecznie ładować akumulatory AGM, których to prawidłowe napięcie w końcu ładowania cyklicznego wynosi ok 14,9V. Na tym zakresie nie zaświeca się dioda „akumulator naładowany”. Możliwe jest ładowanie akumulatorów wapniowych do ok 45ah, jednakże czas wysycania elektrolitu, szczególnie tych nieco zasiarczonych może się znacznie wydłużyć lub też konieczne będzie przełączenie się na zakres wyżej.

  3. – Pozycja identyczna jak z pkt 2, co wynika ze schematu połączeń widocznym na filmie;

  4. – Drugi stopień ładowania, prąd większy od poprzedniego a końcowe napięcie ładowania sięga 16,2..16,5V w zależności od pojemności i stopnia zużycia ładowanego akumulatora. W tym trybie dioda „akumulator naładowany” zaczyna spełniać swoją funkcję. Po przekroczeniu pewnego napięcia z okolicy 16V zaświeca się oznajmiając, że „akumulator naładowany”. W praktyce warto jeszcze obserwować wskazania amperomierza. Mimo świecącej diody ale jeszcze ciągle dużego prądu warto pozostawić ładowanie na dłużej. Najlepiej od momentu aż wskazówka prądowa przestanie opadać odczekać ze dwie, trzy godziny. Z praktycznych testów wynika, że ten zakres jest optymalny (względnie krótki czas ładowania z możliwością pełnego wysycenia elektrolitu) dla akumulatorów wapniowych o pojemności 45…60Ah.

  5. – Pozycja praktycznie taka sama jak w pkt 4. Jedyną różnicą jest najwyższy prąd ładowania i nieco wyższe końcowe napięcie. Na tym samym sprawnym testowym akumulatorze 44Ah napięcie zaczęło sięgać 16,7….16,9V ale przy całkiem bezpiecznym prądzie z okolic 1A. Na sprawnym akumulatorze o pojemności z przedziału 70…80Ah również przekracza 16,3V co pozwala na optymalne naładowanie.

Należy zauważyć, że ostateczne osiągi co do końcowych napięć i prądów ładowania dość znacząco zależą od wartości napięcia zasilania po stronie pierwotnej. Wspomniane wyżej wartości odnoszą się do napięcia z okolic 235V. Przy zapięciach znacząco niższych osiągi ładowania będą zaniżone a przy napięciach znacznie wyższych, zawyżone.

W obu modelach okablowanie jest bardzo podobne. Całkiem przyzwoite miękkie przewody strony niskiego napięcia. Zakończone solidnie trzymającymi krokodylkami. Nie jedna bardziej „markowa” ładowarka nie posiada tak silnych zacisków. Jednak do pełni szczęścia warto by było poprawić mocowanie kabli do tychże krokodylków, a raczej poprawę elektrycznego kontaktu poprzez zalutowanie kabla do zacisku, plus zaciśnięcie obejmy na izolacji. Wstępnie trzyma się dobrze, jednak z czasem taki montaż może powodować przerwy lub nawet wysunięcie się linki. Strona pierwotna to typowy przewód zasilający II klasy ochronności w podwójnej izolacji. Przepusty tych kabli w obudowie oraz mocowanie diod LED są dużo lepsze na korzyść wersji metalowej. Wynika to po części z uwarunkowań technicznych – to co mona bezpiecznie wykonać w plastiku nie będzie bezpieczne w metalu. Wielu klientów, użytkowników plastikowej 305 narzeka na słabą jakość wykonania. Wydaje się, że kilka drobnych poprawek, nawet takich jakie zastosowano w metalowej wersji 305M znacząco poprawiło by funkcjonalność, bezawaryjność i bezpieczeństwo – niewielkim kosztem finansowym.

 

Budowa wewnętrzna

Prostownik EST-305M co do budowy i zasady działania jest dokładnym odpowiednikiem wersji EST-305. Wersję plastikową można pooglądać na filmie przytoczonym na wstępie. Taki sam transformator, przełącznik zakresów, bezpiecznik i termik po stronie wejściowej. Takie samo podwójne uzwojenie strony wtórnej transformatora, taki sam układ diod prostowniczych. Pośredni pomiar prądu poprzez pomiar napięcia na rezystorze bocznikującym. Do tego 15A bezpiecznik strony wtórnej. Wszystko wychodzi na zewnątrz kablami, o których już wyżej wspomniano.

Z wyglądu wewnętrznego wersja metalowa wydaje się być troszkę bardziej estetyczna a rozkład wszystkich elementów mniej chaotyczny. Strona pierwotna z wysokim napięciem (sieciowym 230V) została umieszczona z jednej strony transformatora. Przewody na połączeniach osłonięte dodatkowymi koszulkami. O ile niezbędne minimum bezpieczeństwa zostało zachowane to wskazane by było zastosować koszulki termokurczliwe i je podgrzać w miejscach łączeń a gołe styki przełącznika funkcyjnego zasłonić lub zakleić.

Podobnie strona wtórna transformatora została rozmieszczona z drugiej strony. Łącznie z diodą LED sygnalizującą stan pracy. Jest to istotna różnica na korzyść w porównaniu do wersji 305, gdzie to dioda sygnalizacyjna nie ma oprawki, można ją wepchnąć do obudowy a bliska odległość od przełącznika funkcji i nieosłonięte izolacją miejsca połączeń diody z przewodami stwarzają (przynajmniej wg sporej części użytkowników i sympatyków tego prostownika) niebezpieczeństwo elektrycznego połączenia strony wtórnej ze stroną pierwotną transformatora, co w konsekwencji w pewnych warunkach może grozić porażeniem.

Za to wielką zaletą obudowy wersji EST-305M jest fakt, że stanowi jeden duży radiator dla transformatora. Z tego też względu ładowanie większych akumulatorów, maksymalną mocą w dłuższym czasie praktycznie do zera minimalizuje problemy z przegrzaniem transformatora i  zamontowanego w nim termika.

Bocznik amperomierza w wersji 305M nie jest już kawałkiem obliczonego przewodu jak w wersji 305 – na małym module, płytce drukowanej jest zalutowany jako specjalny bocznik z drutu oporowego.

Jak widać na zdjęciu cewka tego ustroju pomiarowego nawinięta jest względnie cienkim przewodem którego rezystancja jest znacznie większa od rezystancji bocznika. Tym samym wskaźnik ten w sposób pośredni mierząc wartość (składową stałą) napięcia na boczniku pokazuje nam całkowity prąd jakim ładujemy akumulator. Niedokładność wskazań o której wczesnej wspomniano można skorygować w pewnym zakresie lutując płycej lub głębiej ten bocznik, co w konsekwencji zmienia jego rezystancję na której odkłada się napięcie odzwierciedlające całkowity prąd ładowania.

Wersja EST-305M została wzbogacona o dodatkowy moduł elektroniczny. Jest na nim znana już dioda sygnalizacyjna „zasilanie” o funkcjonalności identycznej jak w wersji 305, ale dodatkowo pojawiła się dioda LED z opisem „akumulator naładowany”.

Sygnał ten należy traktować jako dodatkową informację o stanie ładowanego akumulatora a nie jako ostateczną wyrocznię w temacie końca ładowania. Dioda ta jedynie informuje o fakcie, że napięcie na ładowanym akumulatorze przekroczyło pewną wartość – w sprawdzanym egzemplarzu wynosiła ona ok 15,8V. Można sobie wyobrazić, że to napięcie będzie zależne zarówno od prądu ładującego w danej chwili akumulator, temperatury akumulatora i otoczenia, stopnia zużycia akumulatora itp. Sam fakt przekroczenia danej wartości napięcia nie oznacza rzeczywistego stanu naładowania do idealnej gęstości elektrolitu 1,28g/cm3 – jak w każdym tradycyjnym prostowniku należy bacznie obserwować wartość prądu oraz jego zmiany w czasie. Pewną sugestią końca ładowania akumulatora może być sytuacja w której przez trzy ostatnie godziny prąd ładowania przestaje spadać, utrzymuje się na ustalonej minimalnej wartości a jednocześnie zielona dioda oznajmia koniec ładowania.

Wspomniany moduł to płytka o symbolu KF12 jak na zdjęciu. Przewód czerwony i górny biały są połączone do układu jak przestawiono na schemacie pokazanym na filmie omawiającym EST-305; biały podłączony do minusowego kabla ładowania, za bezpiecznikiem 15A. Elementy funkcjonalnie takie same: rezystor i dioda świecąca LED w tym przypadku są zalutowane na płytce. Na tej samej płytce możemy znaleźć dwa dodatkowe elementy aktywne małej mocy: stabilne źródło napięcia odniesienia o napięciu 2,5V z serii LM285 oraz podwójny wzmacniacz operacyjny LM358. Napięciem zasilającym oba układy jest napięcie z dolnego białego kabelka pobrane z +AKB czyli czerwonego grubego kabla idącego do dodatniej klemy na ładowany akumulator. Rezystor o nadruku 124 ogranicza prąd wspomnianego źródła napięcia. Napięcie z katody jest podawane na wejście nieodwracające wzmacniacza LM358. Zasilanie układu LM358 oraz zasilanie anody diody świecącej „akumulator naładowany” jest pobierane przed zwykłą diodę krzemową z wspomnianego dolnego białego przewodu. Na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego trafia część napięcia +AKB podzielonego na rezystorach o nadruku 3302 oraz 6201. Rezystory te tworzą dzielnik napięcia w którym przy napięciu wejściowym 15,8V na wyjściu otrzymujemy równe 2,5V. To napięcie jest równe napięciu odniesienia, więc przekraczając wejściową granicę 15,8V równocześnie przekraczamy granicę 2,5V na wejściu odwracającym LM358 a tym samym zmienia się sygnał z wysokiego na niski na wyjściu wzmacniacza operacyjnego, co rozświeca diodę informującą o naładowaniu akumulatora – katoda tej diody przez rezystor oznaczony 152 zostaje zwarta do minusa AKB wywołując przepływ prądu przez nią.

 

Kilka ciekawostek, spostrzeżeń i wniosków praktycznego testu EST-305M

 

Piotr Pięciak

do pobrania w formacie PDF

Podziel się: