Простые зарядки аккумуляторных батарей автомобиля. Как сделать зарядное устройство для аккумулятора. Зарядное устройство из бытовой лампочки и диода
У каждого автомобилиста рано или поздно возникают проблемы с аккумулятором. Не избежал этой участи и я. После 10 минут безуспешных попыток завести свой автомобиль решил, что необходимо приобрести или сделать самому зарядное устройство. Вечером сделав ревизию в гараже и найдя там подходящий трансформатор решил делать зарядку сам.
Там же среди ненужного барахла нашел и стабилизатор напряжения от старого телевизора, который по моему мнению чудесно подойдет в качестве корпуса.
Проштудировав бескрайние просторы Интернета и реально оценив свои силы выбрал наверное самую простую схему.
Распечатав схему пошел к соседу, увлекающемуся радиоэлектроникой. Он в течение 15 минут набрал мне необходимые детали, отрезал кусок фольгированного текстолита и дал маркер для рисования плат. Затратив около часа времени, я нарисовал приемлемую плату (монтаж просторный размеры корпуса позволяют). Как травить плату рассказывать не буду, об этом много информации. Я же отнес своё творение соседу, и он мне её протравил. В принципе можно было купить монтажную плату и все сделать на ней, но как говорят дареному коню ….
Просверлив все необходимые отверстия и выведя на экран монитора цоколевку транзисторов я взялся за паяльник и спустя примерно час у меня была готовая плата.
Диодный мостик можно купить на рынке, главное чтобы он был рассчитан на ток не менее 10 ампер. У меня нашлись диоды Д 242 их характеристики вполне подходят, и на кусочке текстолита я спаял диодный мост.
Тиристор необходимо устанавливать на радиатор, так как при работе он заметно греется.
Отдельно должен сказать про амперметр. Его пришлось покупать в магазине, там же продавец консультант подобрал и шунт. Схему решил немного доработать и добавить переключатель, чтобы можно было измерять напряжение на аккумуляторе. Здесь тоже понадобился шунт, но при измерении напряжения он подключается не параллельно, а последовательно. Формулу расчета можно найти в Интернете, от себя добавлю, что большое значение имеет мощность рассеивания резисторов шунта. По моим расчетам она должна была быть 2,25 ватт, но у меня грелся шунт мощностью 4 ватта. Причина мне неизвестна, не хватает опыта в подобных делах, но, решив, что в основном мне нужны показания амперметра, а не вольтметра я с этим смерился. Тем более что в режиме вольтметра шунт заметно нагревался секунд за 30-40. Итак, собрав все необходимое и проверив все на табуретке, я взялся за корпус. Полностью разобрав стабилизатор я вынул всю его начинку.
Разметив переднюю стенку я просверлил отверстия под переменный резистор и переключатель, потом сверлом маленького диаметра по окружности просверлил отверстия под амперметр. Острые края доработал напильником.
Немного поломав голову над расположением трансформатора и радиатора с тиристором, остановился на таком варианте.
Прикупил еще пару зажимов «крокодил» и все-зарядка готова. Особенностью данной схемы является то что она работает только под нагрузкой, поэтому собрав устройство и не найдя напряжения на выводах вольтметром не спешите меня ругать. Просто повесьте на выводы хотя бы автомобильную лампочку, и будет вам счастье.
Трансформатор берите с напряжением на вторичной обмотке 20-24 вольта. Стабилитрон Д 814. Все остальные элементы указанны на схеме.
Многие автолюбители отлично знают, что для продления срока службы аккумуляторной батареи требуется периодическая ее именно от зарядного устройства, а не от генератора автомобиля.
И чем больше срок службы аккумулятора, тем чаще его нужно заряжать, чтобы восстанавливать заряд.
Без зарядных устройств не обойтись
Для выполнения данной операции, как уже отмечено, используются зарядные устройства, работающие от сети 220 В. Таких устройств на автомобильном рынке очень много, они могут обладать различными полезными дополнительными функциями.
Однако все они выполняют одну работу – преобразуют переменное напряжение 220 В в постоянное – 13,8-14,4 В.
В некоторых моделях сила тока при зарядке регулируется вручную, но есть и модели с полностью автоматической работой.
Из всех недостатков покупных зарядных устройств можно отметить высокую их стоимость, и чем «навороченней» прибор, тем цена на него выше.
А ведь у многих под рукой есть большое количество электроприборов, составные части которых вполне могут подойти для создания самодельного зарядного устройства.
Да, самодельный прибор выглядеть будет не так презентабельно, как покупной, но ведь его задача – заряжать АКБ, а не «красоваться» на полке.
Одними из важнейших условий при создании зарядного устройства – это хоть начальное знание электротехники и радиоэлектроники, а также умение держать в руках паяльник и уметь правильно им пользоваться.
ЗУ из лампового телевизора
Первой будет схема, пожалуй, самая простейшая, и справиться с ней сможет практически любой автолюбитель.
Для изготовления простейшего зарядного устройства понадобиться всего лишь две составные части – трансформатор и выпрямитель.
Главное условие, которым должно соответствовать зарядное устройство – это сила тока на выходе из прибора должна составлять 10% от емкости АКБ.
То есть, зачастую на легковых авто применяется батарея на 60 Ач, исходя из этого, на выходе из прибора сила тока должна быть на уровне 6 А. При этом напряжение 13,8-14,2 В.
Если у кого-то стоит старый ненужный ламповый советский телевизор, то лучше трансформатора, чем из него не найти.
Принципиальная схема зарядного устройства из телевизора имеет такой вид.
Зачастую на таких телевизорах устанавливался трансформатор ТС-180. Особенностью его являлось наличие двух вторичных обмоток, по 6,4 В и силой тока 4,7 А. Первичная обмотка тоже состоит из двух частей.
Вначале потребуется выполнить последовательное подключение обмоток. Удобство работ с таким трансформатором в том, что каждый из выводов обмотки имеет свое обозначение.
Для последовательного соединения вторичной обмотки нужно соединить между собой выводы 9 и 9\’.
А к выводам 10 и 10\’ – припаять два отрезка медного провода. Все провода, которые припаиваются к выводам должны иметь сечение не менее 2,5 мм. кв.
Что касается первичной обмотки, то для последовательного соединения нужно соединить между собой выводы 1 и 1\’. Провода с вилкой для подключения к сети нужно припаять к выводам 2 и 2\’. На этом с трансформатором работы завершены.
На схеме указано, как должно производится подключение диодов – к диодному мосту припаиваются провода, идущие от выводов 10 и 10\’, а также провода, которые будут идти к АКБ.
Не стоит забывать и о предохранителях. Один из них рекомендуется установить на «плюсовом» выводе с диодного моста. Этот предохранитель должен быть рассчитан на ток не более 10 А. Второй предохранитель (на 0,5 А) нужно установить на выводе 2 трансформатора.
Перед началом зарядки лучше проверить работоспособность устройства и проверить его выходные параметры при помощи амперметра и вольтметра.
Иногда бывает, что сила тока несколько больше, чем требуется, поэтому некоторые в цепь установить 12-вольтовую лампу накаливания с мощностью от 21 до 60 Ватт. Эта лампа «заберет» на себя излишки силы тока.
ЗУ из микроволновой печи
Некоторые автолюбители используют трансформатор от сломанной микроволновой печи. Но этот трансформатор нужно будет переделывать, поскольку он является повышающим, а не понижающим.
Необязательно, чтобы трансформатор был исправен, поскольку в нем зачастую сгорает вторичная обмотка, которую в процессе создания устройства все равно придется удалять.
Переделка трансформатора сводится к полному удалению вторичной обмотки, и намотки новой.
В качестве новой обмотки используется изолированный провод сечением не менее 2,0 мм. кв.
При намотке нужно определиться с количеством витков. Можно сделать это экспериментально – намотать на сердечник 10 витков нового провода, после чего к его концам подсоединить вольтметр и запитать трансформатор.
По показаниям вольтметра определяется, какое напряжение на выходе обеспечивают эти 10 витков.
К примеру, замеры показали, что на выходе есть 2,0 В. Значит, 12В на выходе обеспечат 60 витков, а 13 В – 65 витков. Как вы поняли, 5 витков добавляет 1 вольт.
Стоит указать, что сборку такого зарядного устройства лучше производить качественно, затем все составные части поместить в корпус, который можно изготовить из подручных материалов. Или смонтировать на основу.
Обязательно следует пометить где «плюсовой» провод, а где — «минусовой», чтобы не «переплюсовать», и не вывести из строя прибор.
ЗУ из блока питания АТХ (для подготовленных)
Более сложную схему имеет зарядное устройство, изготовленное из компьютерного блока питания.
Для изготовления устройства подойдут блоки мощностью не менее 200 Ватт моделей АТ или АТХ, которые управляются контроллером TL494 или КА7500. Важно, чтобы блок питания был полностью исправен. Не плохо себя показала модель ST-230WHF из старых ПК.
Фрагмент схемы такого зарядного устройства представлена ниже, по ней и будем работать.
Помимо блока питания также потребуется наличие потенциометра-регулятора, подстроечный резистор на 27 кОм, два резистора мощностью 5 Вт (5WR2J) и сопротивлением 0,2 Ом или один С5-16МВ.
Начальный этап работ сводится к отключению всего ненужного, которыми являются провода «-5 В», «+5 В», «-12 В» и «+12 В».
Резистор, указанный на схеме как R1 (он обеспечивает подачу напряжения +5 В на вывод 1 контроллера TL494) нужно выпаять, а на его место впаять подготовленный подстроечный резистор на 27 кОм. На верхний вывод этого резистора нужно подвести шину +12 В.
Вывод 16 контроллера следует отсоединить от общего провода, а также нужно перерезать соединения выводов 14 и 15.
В заднюю стенку корпуса блока питания нужно установить потенциометр-регулятор (на схеме – R10). Устанавливать его нужно на изоляционную пластину, чтобы он не касался корпуса блока.
Через эту стенку следует также вывести проводку для подключения к сети, а также провода для подключения АКБ.
Чтобы обеспечить удобство регулировки прибора из имеющихся двух резисторов на 5 Вт на отдельной плате нужно сделать блок резисторов, подключенных параллельно, что обеспечит на выходе 10 Вт с сопротивлением 0,1 Ом.
Автоматическое зарядное устройство предназначено для зарядки и десульфатации 12-ти вольтовых АКБ ёмкостью от 5 до 100 Ач и оценки уровня их заряда. Зарядное имеет защиту от переполюсовки и от короткого замыкания клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей дозарядкой до полного уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор вручную или выбрать уже заложенные в управляющей программе.Основные режимы работы устройства для заложенных в программу предустановок.
>>
Режим зарядки - меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
- первый этап - зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
- второй этап -зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
- третий этап - поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С - ёмкость батареи в Ач.
- четвёртый этап - дозарядка. На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается дозарядка.
>> Режим десульфатации - меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 10 секунд - разряд током 0,01С, 5 секунд - заряд током 0.1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее - обычный заряд.
>>
Режим теста батареи позволяет оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.
>> Контрольно-тренировочный цикл. Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С - 0.05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).
Схема зарядного автомата для 12В АКБ
Принципиальная схема автоматического автомобильного ЗУ
Рисунок платы автоматического автомобильного ЗУ
Основа схемы - микроконтроллер AtMega16. Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево », «вправо », «выбор ». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню. Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти.
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор », выбрать «установки », «параметры профиля », профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор ». Стрелки «влево » или «вправо » сменятся на стрелки «вверх » или «вниз », что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор ». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM. Более подробно о настройке читайте на форуме.
Управление основными процессами возложено на микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа , в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4, C9, R7, C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера - встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10 R11.
Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5 R6 R10 R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.
Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения - на элементах VD1, EP1, R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии.
В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.
Резистор R8 – керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12 - тоже 10Вт. Остальные - 0.125Вт. Резисторы R5, R6, R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением не хуже 0.5%. От этого будет зависеть точность измерений. Транзисторы T1 и Т1 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР
, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В.
ЖКИ
– WH1602 или аналогичный, на контроллере HD44780
, KS0066
или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр
Переделка БП АТХ под зарядное устройство
Схема электрическая доработки стандартного ATX
В схеме управления лучше использовать прецизионные резисторы, как указано в описании. При использовании подстроечников параметры не стабильные. проверено на собственном опыте. При тестировании данного ЗУ проводил полный цикл разрядки и зарядки АКБ (разряд до 10,8В и заряд в режиме тренировки, потребовалось около суток). Нагревание ATX БП компьютера не более 60 градусов, а модуля МК еще меньще.
Проблем в настройке не было, запустилось сразу, только нужна подстройка под максимально точные показания. После демострации работы другу-автолюбителю этого зарядного автомата, сразу заявка поступила на изготовление еще одного экземпляра. Автор схемы - Slon , сборка и тестирование - sterc .
Обсудить статью АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЕ
Даже при полностью исправном автомобиле рано или поздно может сложиться ситуация, когда потребуется от внешнего источника – долгая стоянка, случайно оставленные включенными габаритные огни и так далее. Владельцам же старой техники необходимость в регулярной подзарядке аккумулятора известна прекрасно – тому виной и саморазряд «уставшей» батареи, и повышенные токи утечек в электроцепях, в первую очередь – в диодном мосту генератора.
Можно приобрести готовое зарядное устройство: они выпускаются во множестве вариантов и легко доступны. Но кому-то может показаться, что изготовить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками будет интереснее, а кого-то возможность сделать ЗУ буквально из подручного материала и выручит.
Полупроводниковый диод+лампочка
Неизвестно, кому первому пришла в голову идея заряжать аккумулятор подобным образом, но это как раз тот случай, когда зарядить аккумулятор можно буквально подручными средствами . В этой схеме источником тока служит электрическая сеть 220В, диод нужен для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный, а лампочка служит токоограничительным резистором.
Расчет этого зарядного устройства так же прост, как и его схема:
- Ток, протекающий через лампу, определяется исходя из ее мощности как I=P/U , где U – напряжение в сети, P – мощность лампы. То есть для лампы в 60 Вт ток в цепи составит 0,27 А.
- Так как диод срезает каждую вторую полуволну синусоиды, реальный средний ток нагрузки будет с учетом этого равен 0,318*I .
Как видно, даже при использовании мощной лампы ток нагрузки получается небольшим, что позволит использовать любой распространенный диод, например 1N4004 (такие обычно идут в комплекте с сигнализациями, стоят в блоках питания маломощной техники и так далее). Все, что нужно знать для сборки такого устройства – это то, что полоска на корпусе диода обозначает его катод. Этот контакт подсоедините к положительному полюсу батареи.
Не подсоединяйте это устройство к аккумулятору, если он не снят с автомобиля, во избежание повреждения бортовой электроники высоким напряжением!Подобный вариант изготовления представлен на видео
Выпрямитель
Это ЗУ несколько сложнее. Такая схема используется в самых дешевых фабричных устройствах :
Для изготовления зарядного устройства потребуется сетевой трансформатор с выходным напряжением не менее 12,5 В, но и не более 14. Часто берется советский трансформатор типа ТС-180 из ламповых телевизоров, имеющий две накальные обмотки на напряжение 6,3 В. При их последовательном соединении (назначение клемм указано на корпусе трансформатора) мы получим как раз 12,6 В. Для выпрямления переменного тока со вторичной обмотки применен диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Его можно как собрать из отдельных диодов (например, Д242А из того же телевизора), либо купить готовую сборку (KBPC10005 либо ее аналоги).
Диоды выпрямителя будут ощутимо нагреваться, и для них придется сделать радиатор из подходящей алюминиевой пластины. В этом плане использование диодной сборки гораздо удобнее – пластина крепится винтом к ее центральному отверстию на термопасту.
Ниже приведена схема назначения выводов наиболее распространенной в импульсных блоках питания микросхемы TL494:
Нас интересует цепь, связанная с ножкой 1. Просматривая соединенные с ней дорожки на плате, найдите резистор, соединяющий эту ножку с выходом +12 В. Именно он задает выходное напряжение 12-вольтовой цепи блока питания.
Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.
Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.
Как работает аккумулятор
Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:
1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;
2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.
В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.
Разряд аккумулятора
Одновременно работают две электрические цепочки:
1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;
2. внутренняя.
При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.
Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.
При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.
Заряд аккумулятора
Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.
На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.
Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.
Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.
Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.
Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.
Как работает зарядное устройство
Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.
Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов
Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.
Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.
Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.
Зарядные конструкции для автомобильных АКБ
Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.
Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.
Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.
Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.
Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:
контролировать и стабилизировать ток заряда;
учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.
Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:
1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;
2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);
3. повторный заряд разряженного аккумулятора.
При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.
Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.
График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.
В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.
Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.
Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:
восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;
достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;
образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;
достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.
Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов
Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:
1. иметь постоянную величину;
2. или изменяться во времени по определенному закону.
В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.
Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.
На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.
Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.
Принципы создания схем для зарядных устройств
Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.
Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:
1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;
2. применения электронных трансформаторов;
3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.
Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для , частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.
Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением
Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.
Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:
1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;
2. диодного моста без сглаживания пульсаций;
3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.
Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.
Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.
Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.
Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.
Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.
Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.
Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.
Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.
Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.
Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.
Схемы с электронным трансформатором
Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.
Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения
При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.
На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.
Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.
Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и , пропускающий импульсы тока одной полярности.
Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.
Но, они молчат о том, что:
открытая проводка 220 представляет ;
нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.
При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.
Наш совет: не пользуйтесь этим методом!
Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.
