Автомобильное зарядное устройство для аккумулятора кт117

Самостоятельное изготовление простых зарядных устройств, выполненных на тиристоре

У любого опытного автовладельца почти наверняка в гараже или дома имеется зарядное устройство (ЗУ). Наиболее качественная их разновидность подразумевает плавное регулирование силы тока и выходного напряжения. Осуществить подобное ступенчатыми переключателями не получится, лучший вариант – применение электронной схемы, где главную роль играет тиристор – компонент, изменяющий U и I в нагрузке. Однако магазинные аппараты стоят довольно дорого, а при наличии навыков работы с паяльником и знаний в сфере радиотехники зарядное устройство на тиристоре можно сконструировать самостоятельно, что обойдётся на порядок дешевле.

Принцип фазоимпульсного регулирования мощности с помощью тиристора

Имеется в виду один из режимов работы электронного компонента. Фазоимпульсное функционирование подразумевает изменение выдаваемого напряжения из-за смены интервала проводимости в рамках сетевого U. Подобное регулирование обеспечивает открытие и закрытие тиристора каждую ½ периода – 100 циклов в секунду. Этот способ постоянно и точно меняет напряжение, что актуально для нагрузок с малой инерцией.

Зарядное устройство на тиристоре своими руками

Существует множество электронных схем, в том числе и непростых, с полным набором регулировок и защиты, солидным количеством деталей, зачастую недешёвых. Но большинство автолюбителей отдаёт предпочтение простым зарядным устройствам на тиристоре, из нескольких недорогих компонентов, которые зачастую можно извлечь из отработавшей своё аппаратуры, например компьютера.

Выбор схемы и принцип её работы

Сначала стоит отметить главное достоинство предлагаемой схемы тиристорного зарядного устройства: доступность и малые финансовые затраты. Есть и иные преимущества при использовании в качестве главного компонента недорогого тиристора КУ202:

1. Хороший зарядный ток до 10 А.
2. Выдаваемая энергия – импульсного типа, что продлевает эксплуатационный ресурс заряжаемой батареи.
3. Для сборки понадобятся широко распространённые недорогие детали, найти которые не составит труда.
4. Схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора просто повторить даже автолюбителю, малосведущему в радиотехнике, а опытному электронщику потребуется и вовсе не более часа, чтобы запустить устройство в эксплуатацию.

По принципу действия это фазоимпульсный регулятор мощности, выполненный на тиристоре и позволяющий изменять силу тока. Управляющий электрод КУ202 питает транзисторная цепь. Чтобы защитить схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора от токовых скачков, используется диод VD2. Сопротивление R5 оказывает влияние на зарядный ток, значение которого, как известно, 1/1 от ёмкости АКБ. Для питания схемы понадобится трансформатор, уменьшающий сетевое U = 220 В до 18–22 В. Если в вашем распоряжении оказался трансформатор с большим напряжением на выходе, сопротивление R7 нужно увеличить ориентировочно до 2-х кОм (возможно, резистор придётся подбирать). Диоды выпрямительного моста и тиристор необходимо устанавливать на алюминиевые радиаторы, чтобы исключить перегрев деталей. При монтаже обычных элементов типа Д242–245 не забывайте под корпус подложить изоляционную шайбу.

Принципиальная схема тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:

Так как схема простая, в ней отсутствует электронная защита: её роль играет предохранитель, устанавливаемый на выходе. При зарядке батарей ёмкостью не более 60 А*ч хватит плавкой вставки номиналом 6,3 А. Установка последовательно подсоединяемого прибора – амперметра поможет контролировать процедуру зарядки. Ниже показана печатная плата, упрощающая сборку ЗУ:

Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов

В схеме использован электролитический конденсатор, выдерживающий напряжение не менее 63 В. Мощность резисторов R1-R6 – 0,25 Вт, R7 – 2 Вт. Диоды в выпрямительном мосту пропускают ток до10 А и держат обратное U от 50 В. Такое же напряжение должен выдерживать импульсный диод VD2. Транзисторы VT1 и VT2: КТ3107, КТ502, КТ361 и КТ503, КТ315, КТ3102 соответственно.

Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов

Одна из отрицательных сторон зарядки на тиристоре – низкий КПД, отчасти обусловленный вторичной обмоткой трансформатора, которая должна свободно пропускать ток, в три раза больший, чем потребляемая АКБ мощность. Как это исправить? Для этого можно тиристор переставить из обмотки II трансформатора в обмотку I, как это показано на схеме тиристорного зарядного устройства для АКБ:

Вся разница этого ЗУ на тиристоре для автомобильных аккумуляторов заключается в подключении диодного моста и регулирующего тиристора в первичную обмотку трансформатора. Так как ток обмотки II приблизительно меньше зарядного в 10 раз, то тепловой энергии на диодах и тиристоре выделяется совсем мало: можно даже не использовать охлаждающие радиаторы (но это не относится к VD5-VD8).

Компоненты и их аналоги:

• выпрямительный блок КЦ402,405 с любым индексом (А, Б, В);
• стабилитрон типа КС524, КС518, КС522;
• транзистор КТ117 с буквами от «Б» до «Г»;
• диодный мост, стоящий на выходе, должен состоять из компонентов, рассчитанных на 10 А (Д242-247).

Недостатки ЗУ на тиристорах

У простой схемы есть существенный минус – отсутствие электронной защиты от переполюсовки, КЗ и перегрузок. Отчасти эту функцию выполняет плавкий предохранитель, что не очень удобно. При желании и достаточном опыте можно собрать дополнительную схему защиты и подключить её отдельно.

Второй недостаток – гальваническая связь настроечного блока с сетью. Его можно устранить, если использовать регулировочное сопротивление с пластиковой осью.

И ещё один минус – необходимость установки охлаждающих радиаторов (лучше использовать ребристые алюминиевые изделия). Частично проблема решается использованием схемы с включением регулирующего модуля в обмотку I питающего трансформатора.

Подводя итог, скажем, что тиристорное зарядное устройство своими руками собрать не так сложно, как может показаться с первого взгляда. Упорство и затраченное время будут вознаграждены недорогим качественным ЗУ с плавной регулировкой силы тока, продлевающей жизнь аккумулятору.

Источник

KOMITART — развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

GNEZDO NEWS

Друзья сайта

Статистика

Простое ЗУ для автомобильного аккумулятора. Схема.

Простое ЗУ для автомобильного аккумулятора. Схема.

Схема простого зарядного устройства для АКБ

В этой статье мы хотим представить вам схему не сложного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей с регулировкой зарядного тока по первичной обмотке понижающего трансформатора. Пределы регулирования зарядного тока от 0 до 10 Ампер. Принципиальная схема показана на рисунке ниже:

В регуляторе зарядного тока применен однопереходной транзистор КТ117Б (VT1), он обеспечивает фазное управление симистором КУ208Г (VS1), который в свою очередь регулирует подачу напряжения на первичную обмотку трансформатора Т1. На транзисторе КТ829А (VT2) собран узел, контролирующий напряжение на заряжаемом аккумуляторе. При достижении напряжения порога 14,2…14,3 Вольта открытие VT2 приведет к закрытию тиристора КУ202М (VS2), подача зарядного тока прекратится.

Для настройки порога отключения зарядного устройства, на его выход подают напряжение от полностью заряженного аккумулятора (или от другого источника) 14,2…14,5 Вольт, и путем регулировки подстроечного резистора R12 добиваются открытия транзистора VT2.

Обратите внимание на резистор R2 схемы блока регулятора, он обозначен звездочкой. Это означает то, что его необходимо будет подобрать при настройке зарядного устройства таким образом, чтобы симистор VS1 был открыт полностью, обеспечивая максимальный зарядный ток, при вывернутом на минимальное сопротивление потенциометра R1. На этом вся настройка зарядного устройства заканчивается.

Трансформатор Т1 должен быть достаточной мощности, чтобы обеспечить на выходе ток до 10 Ампер. Первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 Вольт, вторичная – на 30 Вольт с отводом от середины, то есть 2 х 15 Вольт.
Очень подробно расчет трансформатора описан в статье:

И еще одно, некоторые радиолюбители сталкиваются с отсутствием возможности приобретения нужных компонентов, в частности речь идет о транзисторе КТ117Б. В этом случае его можно заменить парой маломощных транзисторов разной проводимости КТ315Б и КТ361Б. Смотрите пример такой замены ниже:

На этом все, удачных вам результатов в повторении схемы.

Источник

Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

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

I=0,1Q

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

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

Классическая схема 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 схема 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 схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (

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 реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена схема 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. Защита 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).

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, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема 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:

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 если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

Источник

Простое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей

Предлагается несложное для повторения зарядное устройство с регулировкой тока зарядки методом импульсно-фазового управления тринистором.

Схема устройства приведена на рисунке. Установка требуемого тока зарядки от 0 до 10 А осуществляется известным способом: изменением задержки открывания регулирующего элемента – тринистора – после момента прохождения переменного питающего напряжения через ноль. После подключения вилки XP1 к сети и замыкания выключателя SA1 напряжения 220 В, 50 Гц через плавкую вставку FU1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора T1. Конденсатор C1 – помехоподавляющий. Неоновая лампа HL1 – индикатор наличия напряжения сети. Напряжение с вторичной обмотки, составленной из шести последовательно включенных секций, поступает на диодный мост VD1-VD4 и диоды VD5, VD6. Выпрямленное диодным мостом напряжение через амперметр PA1 и плавкую вставку FU2 поступает на плюсовый вывод заряжаемой аккумуляторной батареи, а через регулирующий элемент – тринистор VS1 на минусовый. Выпрямленное напряжение с катодов диодов VD5, VD6 и минусового вывода моста VD1-VD4 поступает на ограничитель напряжения, а через резистор R2 – на светодиод HL2. Свечение последнего свидетельствует о наличии напряжения на вторичной обмотке транформаторов T1. Ограничитель собран на стабилитроне VD7 и резисторе R3. С его выхода напряжение, близкое к трапецеидальной форме (полусинуссиды со срезанными вершинами) и частотой 100 Гц, поступает на узел управления тринистором VS1. Он представляет собой генератор импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Переменный резистор R4, резистор R5 и конденсатор C2 – времязадающая цепь генератора. С началом каждого трапецеидального импульса, формируемого, как указано выше, стабилитроном VD7 и резистором R3, начинается зарядка конденсатора C2 через резисторы R4, R5. Однопереходный транзистор VT1 закрыт. При достижении на конденсаторе C2 напряжения включения микросхемы происходит разрядка конденсатора C2 по цепи участок эмиттер – база 1 транзистора, резистор R6. Импульс на резисторе R6 открывает тринистор VS1, и напряжение с диодного моста VD1-VD4 поступает на заряджаемую батарею. Продолжительность подачи этого напряжения – разность длительности полупериода напряжения сети (10 мс) и задержки включения тринистора от начала полупериода (проходжения напряжения сети через ноль). При перемещении движка переменного резистора R4 влево по схеме тринистор будет открываться ближе к концу каждого трапецеидального импульса, поступающего на узел управления, и ток зарядки окажется меньше. Наоборот, при перемещении движка резистора вправо ток зарядки станет возрастать.

Конструктивно устройство может быть размещено как в самодельном корпусе, так и в готовым, например, от какого-либо прибора, отслужившего свой срок. Очень хорошо подходят корпусы от приборов B3-38 – B3-41, B3-47, B3-57, которые несложно доработать, заменив переднюю панель и просверлив необходимое число вентиляционных отверстий для обеспечения охлаждения устройства.

Плавкая вставка FU1- ВП1-1 5 А, 250 В. Вставку на меньший ток применять не рекомендуется, так как она будет систематически перегорать при включении усройства. Вставка FU2 – ВП3Б на 10 А. Выключатель SA1 типа T3 можно заменить на клавишный выключатель со световой индикацией, например, R59-2 [1], при этом исключаются элементы R1 и HL1. Конденсатор C1 – K73-17 на напряжение 630 В. Его емкость может быть в пределах 0,01…0,22 мкФ. Этот конденсатор припаивают непосредственно к выводам 1 и 6 трансформатора Т1. Конденсатор С2 – любой на напряжение не менее 25 В.

Трансформатор Т1 – унифицированный ТПП320-127/220-50 [2] мощностью 220 Вт. Его можно заменить на ТПП318-127/220-50 или ТПП310-127/220-50, схема включения обмоток идентична.

Возможно использование трансформатора ТПП323-127/220-50, при этом обмотки с выводами 11-12, 13-14, 18-17, 20-19 необходимо соединить параллельно, т. е. спаять вместе выводы 11, 13, 18, 20 и 12, 14, 17, 19.

Вторичные обмотки этого трансформатора можно соединить и по-другому, выполнив выпрямитель по обычной двухполупериодной схеме. При этом вместо диодного моста VD1-VD4 устанавливают всего два диода. Обмотки с выводами 11-12, 13-14 следует соединить параллельно, обмотки с выводами 18-17, 20-19 – также параллельно, т. е. должны быть вместе выводы 11, 13; 12, 14; 14, 17; 19 и 18, 20, а затем соединить вывод 14 с выводом 18 – это будет средняя точка и минусовый вывод выпрямителя. Крайние выводы 11, 13 и 19, 17 припаивают к анодам мощных выпрямительных диодов.

Можно применить и сетевой трансформатор от старого цветного лампового телевизора. Сначала необходимо удалить все его вторичные обмотки, сосчитав при этом число витков накальной обмотки. Далее на каждом из двух каркасов наматывают новую вторичную обмотку проводом сечение не менее 3 мм 2 в любой теплостойкой изоляции с числом витков втрое больше накальной.

После сборки трансформатора катушки соединяют последовательно. При отсутствии провода нужного сечения можно использовать жгут из более тонких проводов, сплетя их в косичку [3]. Перед установкой самодельного трансформатора необходимо проверить сопротивления изоляции между первичной и вторичной обмотками – оно должно быть не менее 20 МОм. В противном случае следует просушить трансформатор в теплом сухом месте и еще раз измерить сопротивление изоляции, а если оно опять меньше 20 МОм, то лучше такой трансформатор не использовать.

Диоды Д214 можно заменить любыми с прямым током не менее 10 А и обратными напряжением не менее 100 В. Их устанавливают на теплоотводы с площадью поверхности не менее 50 см 2 . Диоды VD5, VD6 – любые кремниевые маломощные. Тиристор заменим любым из серии КУ202 или более мощным, например, из серии Т122 (Т122-20 и т. п.) [4]. Его устанавливают на теплоотвод площадью не менее 100 см 2 . Транзистор КТ117А заменим на КТ117Б, КТ117Г; КТ132А, КТ132Б; КТ133А, КТ133Б или импортными 2N2646, 2N2647, 2N4870, 2N4871. Вместо однопереходного транзистора можно применить и его транзисторный аналог. Амперметр РА1 и вольтметр PV1 — М4202, М4203. Постоянные резисторы – любого типа. Переменный резистор R4 с линейной характеристикой. Его сопротивление может быть от 100 до 680 кОм. При этом потребуется подобрать емкость конденсатора С2, чтобы постоянная времени R4C2 осталась прежней. Выводы резистора необходимо подключить так, чтобы при вращении ручки по часовой стрелке введенное сопротивление уменьшалось.

Печатная плата не разрабатывалась. Правильно собранное устройство налаживания не требует. Однако перед первым включением следует вместо плавкой вставки FU1 подключить лампу накаливания 220 В мощностью 100…150 Вт. При включении SA1 лампа должна вспыхнуть и погаснуть. Если она горит почти в полный накал, следует проверить правильность соединения обмоток трансформатора, наличие замыканий во вторичной цепи. Далее, повернув ручку переменного резистора в крайнее против часовой стрелки (начальное) положение, параллельно вольтметру PV1 подключают автомобильную лампу на 12 В мощность 15 Вт. Она не должна светиться. Вращая плавно ручку переменного резистора по часовой стрелке , следует убедится, что лампа загорается, а ее яркость увеличивается до полной при показаниях вольтметра около 15 В. Может потребоваться корректировка емкости конденсатора С2. При эксплуатации устройства перед подключением нагрузку ручку переменного резистора R4 следует всегда устанавливать в начальное положение.

Литература

1. Юшин А. Клавишные выключатели со световой индикацией. – Радио, 2005, №5, с 52.
2. Унифицированные трансформаторы – Радио, 1982, № 1, с. 59, 60.
3. Кобелев Ф. Г. Как сделать сварочные аппараты своими руками. – Пб.: Наука и техника, 2011, с. 156.
4. Тиристоры (Технические справочник). Пер. с англ., под ред. Лабунцова В. А., Обухова С. П., Свиридова А. Ф. Изд. 2-е доп. – М.: Энергия, 1971, с. 111-118.

Авторы: А. КВАКИНА, П. МИХЕЕВ, г. Железногорск Красноярского края

Источник