CIRCUITO PROBADO

Agosto de 2007

Las baterías con acumuladores de plomo-ácido sulfúrico se utilizan en muchas aplicaciones tales como la provisión de energía eléctrica para alumbrado y arranque de vehículos con motor de combustión interna, el almacenamiento de energía eléctrica en sistemas de generación de tipo fotovoltaico y eólico y otras aplicaciones donde se pueden necesitar potencias altas, las cuales se consiguen con este tipo de acumuladores con una buena relación energía-precio, aunque con el inconveniente de su elevado peso.

Las baterías más frecuentemente utilizadas tienen un voltaje nominal entre bornes de 12 voltios, con capacidad de almacenamiento que oscila entre los 40 y los 90 Amperios x Hora, las más usuales, aunque también se utilizan otros voltajes y capacidades de almacenamiento.
Estas baterías se suelen recargar, en el caso de los vehículos, por medio de alternadores con regulación del nivel de carga, y a partir de las tensiones generadas en los paneles solares o alternadores de los generadores eólicos en el caso de su aplicación en estos sistemas, pero puede haber ocasiones en que se necesita recargar una de estas baterías a partir de la tensión alterna de la red eléctrica y en este caso podremos utilizar un circuito como el que aquí se presenta, cuyo esquema puede verse en la figura.

Los requisitos para cargar una batería de este tipo no son muchos y de una forma elemental se puede decir que lo único que se necesita es aplicar entre sus bornes una tensión superior a la que presente la batería y que sea capaz de inyectar una intensidad de corriente lo suficientemente alta para reponer la carga de la batería en un tiempo razonable.
En la práctica puede ser conveniente realizar la carga de una forma más controlada y esto se consigue, por ejemplo, limitando la corriente de carga a un valor fijo, independiente del estado de carga de la batería, al menos hasta llegar a su estado de carga máxima en el que la tensión entre bornes puede llegar a alcanzar los 14 o 15 voltios, con lo que se evitan altas corrientes de carga al comienzo del ciclo que producen calentamientos que perjudican a la batería y requieren una fuente de carga de alta intensidad que resulta difícil de regular cuando se alcanza un nivel de carga cercano al máximo.

Una carga controlada es lo que se consigue con el circuito aquí presentado, en el que se limita la intensidad de carga a un máximo de 3 A hasta que no se alcanza el estado de carga máxima y después se mantiene un nivel de carga residual con lo que se evita el riesgo de sobrecargar la batería al tiempo que se la mantiene a un nivel máximo de carga durante el tiempo que deseemos.
La tensión de la red alterna se aplica en i1 - i2 y a través de un interruptor s1 al primario del transformador T1, un transformador de 100 VA que entrega en su secundario una tensión de 12v + 12v en dos secciones con toma intermedia que en este caso actuará como polo positivo de la salida del cargador, protegida con un fusible en serie de 10 A contra sobrecargas accidentales.
Las tensiones del secundario, una vez rectificadas con los diodos JS y filtradas con el condensador de 2200 mf /25v se convierten en una tensión contínua de 16 v aproximadamente entre los bornes del condensador y esta tensión se aplica a través de una resistencia de 0.25 W al emisor del transistor de potencia Q1 en cuyo colector tendremos la tensión que carga la batería.

La limitación de la intensidad de carga a 3 A se consigue a través de la resistencia de 0.25 W, ya que al alcanzarse esta intensidad de carga la caida de tensión en esta resistencia será de unos 0.75 v que es suficiente para poner en conducción al transistor Q2 que retira la corriente de la base de Q1, el cual se mantiene polarizado en conducción a través de la resistencia de 12 W, reduciendo la tensión del colector y la intensidad de carga de la batería.
Si se desea se puede aumentar o disminuir esta intensidad máxima de carga, para así acortar o alargar el tiempo necesario para cargar completamente la batería dependiendo de las necesidades de uso, disminuyendo o aumentando respectivamente el valor de la resistencia R1.
La caída de tensión en la resitencia de 12 W es proporcional al nivel de la corriente de carga y se utiliza para monitorizar ésta a través de la iluminación del diodo LED de color verde ssl4995 que, puesto en serie con una resistencia de 100 W, se colocan en paralelo con dicha resistencia.
El diodo D4 es un zener de 30v de tensión inversa, que junto con el condensador de 470 mf / 63 v se colocan en paralelo con la salida del cargador para absorber posibles sobretensiones que se produzcan al conectar o desconectar los bornes de la batería, y que podrían dañarlo en caso de no estar protegido.

Para el montaje del cargador realizaremos un pequeño circuito impreso en una placa de fibra de vidrio con lámina de cobre por una cara y montaremos en él los componentes, siempre teniendo cuidado de respetar las polaridades y las conexiones de diodos y transistores de acuerdo con lo especificado en la descripción de sus encapsulados, y es también conveniente alojar en una caja el conjunto con el transformador, un piloto neon que nos informe del estado de conexión a la red, el fusible y el circuito impreso, pues de esta forma es mucho más segura y fácil la utilización y transporte de la fuente.

Cualquier prueba o medición que se realice con el circuito conectado a la red de energía eléctrica debe realizarse con la máxima precaución, pues existen en el circuito tensiones que podrían resultar peligrosas para la vida y la salud de las personas.