Зарядное устройство на ку202. Простое зарядное устройство

При нормальных условиях эксплуатации, электрическая система автомобиля самодостаточна. Речь идет об энергоснабжении - связка из генератора, регулятора напряжения, и аккумуляторной батареи, работает синхронно и обеспечивает бесперебойное питание всех систем.

Это в теории. На практике, владельцы автомобилей вносят поправки в эту стройную систему. Или же оборудование отказывается работать в соответствии с установленными параметрами.

Например:

1. Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания "не держит" заряд
2. Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период "зимней спячки") приводит к саморазряду АКБ
3. Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
4. Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
5. Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
6. Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
7. Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
8. И наконец, вы забыли выключить головной свет, габариты или музыку в автомобиле. Для полного разряда аккумулятора за одну ночь в гараже, иногда достаточно неплотно закрыть дверь. Освещение салона потребляет достаточно много энергии.

Любая из перечисленных причин приводит к неприятной ситуации: вам надо ехать, а батарея не в силах провернуть стартер. Проблема решается внешней подпиткой : то есть, зарядным устройством.

Во вкладке четыре проверенных и надежных схем зарядных устройств для автомобиля от простой до самой сложной. Выбирай любую и она будет работать.

Простая схема зарядного устройства на 12В.

Зарядное устройство с регулировкой тока зарядки.

Регулировка от 0 до 10А осуществляется изменением задержки открывания тринистора.

Схема зарядного устройства для аккумулятора с самоотключением после зарядки.

Для заряда аккумуляторов емкостью 45 ампер.

Схема умного зарядного устройства, которое предупредит о не правильном подключении.

Его совершенно несложно собрать своими руками. Пример зарядного устройства сделанного из бесперебойника.

Простое в изготовлении зарядное устройство позволяет вос­становить техническое состояние автомобильного аккумулятора за ночь.

Зарядное на однополупериодном выпрямителе

Введение

Длительное хранение или эксплу­атация автомобильных аккумулято­ров приводит к возникновению на пластинах и на клеммах кристалли­ческого сульфата свинца, который препятствует нормальной эксплуата­ции аккумулятора. При плохом контак­те клеммы аккумулятора, покрытые сульфатом, можно почистить напиль­ником с крупной насечкой или наж­дачной бумагой, а вот снять сульфат с пластин аккумулятора таким мето­дом невозможно.

Из за высокого внутреннего со­противления, созданного плохой про­водимостью кристаллов сульфата, машина, возможно, и заведется, но не более одного раза.

В зимнее время, при повышенной вязкости масел заводка двигателя практически невыполнима.

Высокое внутреннее сопротивле­ние снижает напряжение на клеммах аккумулятора, при подключении на­грузки - ниже допустимых пределов, стартер при таком напряжении источ­ника тока не в состоянии провернуть вал двигателя.

Надеяться что аккумулятор вос­становится в пути, при таком состоя­нии пластин нереально.

Если рассматривать генератор автомобиля как источник питания, зарядить аккумулятор возможно, а вот снять кристаллизацию пластин он не сможет в полном объеме из-за не­достаточного напряжения генератора и постоянного, по форме, тока трех­фазного генератора.

Поверхностная (рабочая) сульфи­тация пластин снимается при рабочем напряжении зарядки аккумулятора в 13,8-14,2 В, а внутренняя кристалли­зация пористой структуры пластин на такое напряжение слабо реагирует из- за высокого сопротивления кристал­лов и низкого напряжения заряда.

Для восстановления пластин - снятия кристаллизации - требуется нестандартное напряжение источника тока заряда с возможностью регене­рации пластин.

Добавлять напряжение генерато­ра автомобиля ни в коем случае нельзя - из-за опасности поврежде­ния электрического и электронного оборудования автомобиля нестандар­тным напряжением.

Выход прост - восстановить ак­кумулятор внешним зарядным уст­ройством с повышенным напряжени­ем источника тока. К таким приборам относятся импульсные зарядные ус­тройства.

Хорошо ускоряет восстановление пластин аккумуляторов наличие раз рядной составляющей тока величи­ной, не превышающей 10% от заряд­ного тока.

Средний ток заряда при снятии сульфатации пластин не превышает рекомендуемый для заряда заводом - изготовителем, а напряжение заряда в импульсе превышает стандартное по­чти в два раза, что ускоряет перевод кристаллов сульфата свинца в амор­фный свинец. Время импульса невели­ко и такая зарядка с восстановлени­ем не приводит к излишнему нагреву аккумулятора и короблению пластин.

Импульсное восстановление по­зволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора и восстановить его ра­бочее состояние. Устранение круп­нокристаллической сульфатации элементов аккумулятора снижает внутреннее сопротивление до рабо­чего состояния, устраняется само­разряд и межэлектродные замыка­ния, повышается напряжение под нагрузкой, что облегчает запуск ав­томобиля.

Предлагаемое зарядное устрой­ство позволяет выполнить эти усло­вия. Данное устройство не предназ­начено для питания радиоэлектрон­ных устройств.

Принципиальная схема

Принципиальная схема зарядного устройства (рис. 1) состоит из сило­вого трансформатора Т1 с внешними цепями коммутации SA1 и защиты от перегрузки FU1.

Выходные обмотки трансформа­тора коммутируются переключателем SA2 в зависимости от напряжения за­ряжаемого аккумулятора GB1. Выпря­митель импульсного тока VD1 выпол­нен на одном диоде для выполнения требуемой технологии восстановле­ния пластин аккумулятора.

Разрядный ток небольшой ампли­туды создается цепью, состоящей из диода VD2, обратной полярности и ограничительного резистора R1, на­значение котсрого - ускоренное вос­становление пластин аккумулятора.

Второе назначение этой цепи в схеме - устранение перемагничивания железа трансформатора Т1 от действия однополупериодного выпря­мителя на диоде VD1.

При этом снижается необходи­мость в установке в схеме трансфор­матора повышенной мощности, уст­раняется перегрев, повышается КПД.

Двухполупериодные диодные мо­сты, используемые в заводских заряд­ных устройствах, из-за отсутствия временного разрыва между импуль­сами зарядного тока не позволяют вести рекристаллизацию пластин, что приводит к преждевременному элек­тролизу электролита, кипению и на­греву аккумулятора. При использова­нии аккумуляторов с гелиевым напол­нителем или отсутствием воздушных пробок (закрытого типа) это недопус­тимо, из-за возможной разгерметиза­ции корпуса.

Однополупериодная импульсная схема восстановления, с перерывами между импульсами, равными по вре­мени периоду положительного им­пульса тока, снижает температуру электролита и увеличивает время на рекомбинацию (перестроение) ионов электролита. Разрядная составляю­щая тока восстановления позволяет ионам электролита накапливать по­тенциальную энергию, направленную на расплавление "застарелых" крис­таллов сульфата свинца.

Контроль зарядного тока выпол­нен на гальваническом приборе РА1 с внутренним шунтом.

Индикация включения выполнена на светодиоде красного свечения HL1, по его яркости также можно судить о напряжении заряда и наличии тока в цепи заряда.

Конденсатор С1 в первичной цепи обмотки трансформатора и конденса­тор С2 в цепи нагрузки снижают уро­вень помех, возникающих при пере­ключении тока выпрямительным ди­одом VD1, VD2.

Аккумулятор GB1 подключается к зарядному устройству с помощью за­жимов типа "Крокодил".

Восстановление аккумулятора возможно производить без снятия с автомобиля, предварительно положи­тельную клемму питания автомобиля нужно отключить.

Детали устройства

В схеме зарядного устройства на однополупериодном выпрямителе от­сутствуют покупные радиодетали, используются от отслуживших свой срок электронных приборов.

Силовой трансформатор Т1 ис­пользован от ламповых радиоприем­ников: железо предварительно разби­рается, сетевая обмотка использует­ся без изменений, повышающая и накальная аккуратно удаляются по­слойно - перекусыванием кусачками витков, вместо них наматывается но­вая обмотка проводом сечением 0,5- 0,6 мм до заполнения с отводом (при­мерно) от середины. Проводится об­ратная сборка железа. Несколько Ш- образных листов не войдут из-за от­сутствия стяжки - это не повлияет на характеристики трансформатора. При подключенном сетевом напряже­нии вторичное напряжение на отво­дах должно быть в пределах 8-10 В и 16-20 В.

Коммутационные переключатели SA1, SA2 использованы от сетевых тумблеров на ток в 3 А.

Импульсный диод VD1 - диоды КД202-248.

Диод VD2 - Д7, Д226, КД226

В крайнем случае, используются кремневые выпрямительные диоды от компьютерных блоков питания.

Светодиод индикации HL1 допус­тимо установить любого свечения.

При отсутствии в наличии ампер­метра указанного тока, использует­ся любой гальванометр от магнито­фонов (индикация выходного сигна­ла) с искусственным шунтом в виде спирали из проволоки диаметром 0,6-1 мм - 10 витков на каркасе диа­метром 1,6 см. В разрыв положитель­ной шины зарядного тока подключа­ется временно тестер и сверяются по­казания зарядного тока. Количество витков обмотки шунта необходимо по­догнать по показаниям действующе­го амперметра.

Зарядка аккумулятора

Наличие амперметра позволяет отследить процесс рекристаллизации пластин - в начальный момент ток заряда имеет минимальное значение, далее по мере очистки пластин элек­тродов от кристаллизации ток возра­стет до максимального значения и через время, определяемое состояни­ем аккумулятора, ток начнет падать практически до нулевого значения, что и будет индикацией окончания восстановления аккумулятора.

При неверной полярности подклю­чения аккумулятора GB1 светодиод гореть не будет, стрелка амперметра повернется влево - на разряд. Про­должительно, в неверном подключе­нии, аккумулятор держать нельзя, незаряженное состояние может при­вести к переполюсовке электродов и полной невозможности дальнейшего использования аккумулятора.

После нескольких часов восста­новления емкости аккумулятора эле­менты схемы проверяются на нагрев, при удовлетворительных результатах восстановление продолжают.

Ввиду небольшого количества элементов схема собрана в корпусе от блока питания компьютера или типа БП-1 навесным монтажом с ус­тановкой тумблеров, светодиода HL1, гальванометра РА1 на передней па­нели, предохранитель крепится на задней стенке. Диод VD1 устанавли­вается на радиатор размерами 50*30*20 мм.

Соединение зарядного устройства с аккумулятором выполнено много­жильным проводом в виниловой изо­ляции сечением 2,5 мм.

Владимир Коновалов, Александр Вантеев

г. Иркутск-43, а/я 380

Раздел: [Схемы]
Сохрани статью в:

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Классическая зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А, устанавливается амперметром. устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

В начале сего проекта, как и любого стоящего дела, было слово - в виде широко известной статьи "Зарядное на однополупериодном выпрямителе". Дело же началось после того, как в моем распоряжении оказался подходящий понижающий трансформатор.

Как видно из фотографии, выходное напряжение и мощность трансформатора идеально подходят для реализации схемы, а наличие дополнительных отводов во вторичной обмотке значительно расширили возможности устройства.

Перво-наперво был решен вопрос подключения первичной обмотки. Для этого был использован пластиковый бокс для автоматических выключателей серии ВА47; в дне бокса были сделаны дополнительные отверстия под контактные винты. Крепление к крышке трансформатора - с помощью двух саморезов. В качестве элемента защиты - все тот же ВА47-29 на ток 1А, конденсатор С1 также расположился внутри бокса.

"Низкая сторона" выпрямителя смонтирована на каркасе, собранного из куска ламината и двух полосок жести; сверху крепится к трансформатору штатными ботами, снизу - двумя саморезами.

К сожалению, у меня не нашлось более подходящего амперметра, чем грубый автомобильный гальванометр со средней точкой:

Однако, как показала практика, его вполне достаточно для того, чтобы приблизительно судить о зарядном токе. В случае необходимости всегда можно подключить более точный выносной амперметр.

Переключатель в положении "Б" обеспечивает максимальный ток, что соответствует параметрам зарядки 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов. В положении "М" можно использовать любое из оставшихся трех напряжений вторичной обмотки, достаточно перекинуть провода на нужные контакты.

В принципе, можно было и вовсе обойтись без переключателя, но, переделывать готовую конструкцию я не стал.

В особых случаях для подстройки тока параллельно цепи минусового провода был подключен резистор ПЭВ на номинал 22 Ома с возможностью регулировки сопротивления и выведен на отдельную клемму "Р".

Правда, пользоваться пока что им не приходилось: имеющихся диапазонов напряжений мне вполне хватает не только для подзарядки автоаккумулятора, но и для регенерации, скажем, батарей шуруповерта и шахтерского фонаря. Ручка была сделана уже под занавес из первого попавшегося под руку "стройматериала".

Материал из архива журнала Uleyrus. Цены, нормы и модели техники меняются: перед покупкой и работами сверяйтесь с инструкцией производителя и официальными источниками. Нашли ошибку - напишите на admin@uleyrus.cc.