Выпрямитель для аккумулятора автоматический

Выпрямитель для автомобильного аккумулятора

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.

При эксплуатации автомобилей многие из нас сталкиваются с необходимостью подзарядки аккумулятора, что позволяет гарантировать беспроблемность использования автомобиля в холодное время года. Действительно, с наступлением холодов АКБ может плохо держать заряд, что и приводит к определенным сложностям в эксплуатации автомобиля. В этом случае необходимо будет выполнить подзарядку аккумулятора, что можно сделать при помощи как специальных покупных устройств, так и изготовленных самостоятельно выпрямителей. Такие самодельные зарядники имеют довольно простую конструкцию, что позволяет выполнить их каждому автовладельцу.

Причины проблем с аккумулятором

Автомобильные аккумуляторы — это довольно простые устройства, которые состоят из заряженных свинцовых пластин, погруженных в электролит, что и позволяет батарее накапливать и отдавать напряжение при использовании автомобиля. В отдельных случаях могут отмечаться определенные сложности в работе АКБ, которая может терять заряд по следующим причинам:

• Использование устаревших, исчерпавших свой ресурс батарей.
• Частые и нерегулярные поездки не позволяют зарядиться АКБ.
• Повышенная нагрузка на батарею, что обусловлено использованием различного электрооборудования в автомобиле.
• Неисправность генератора.
• Эксплуатация автомобиля в условиях экстремально низких температур.

Любая из перечисленных выше причин может привести к полной разрядке батареи, в итоге аккумулятор не сможет провернуть стартер, а завести двигатель будет невозможно. В таком случае необходимо будет снять аккумулятор с автомобиля и зарядить его в домашних условиях при помощи специального устройства.

Как происходит зарядка

При использовании на автомобиле качественного аккумулятора и отсутствия каких-либо проблем с генератором АКБ будет набирать во время движения необходимый заряд, поэтому какого-либо дополнительного обслуживания и подзарядки в данном случае не требуется. Однако зимой на АКБ приходится повышенная нагрузка, что обусловлено невозможностью прокрутить стартер на замерзшем автомобиле. Поэтому достаточно нескольких неудачных попыток завести двигатель, чтобы батарея полностью потеряла заряд, и в последующем завести машину будет уже невозможно.

Зарядка автомобильного аккумулятора будет необходима в тех случаях, когда показатель напряжения на клеммах падает ниже отметки 11,2 Вольта. В зависимости от используемых выпрямителей такая зарядка аккумулятора может выполняться импульсным или постоянным током. При этом показатель мощности работы зарядных устройств выбирается в зависимости от емкости батареи. Например, если требуется подзарядить аккумулятор емкостью в 60 Ампер/часов, то показатель тока заряда устанавливают на 6 Ампер.

Непосредственно процедура подзарядки аккумулятора не представляет какой-либо особой сложности. К аккумулятору подключают клеммы от выпрямителя и подают небольшое напряжение. За 24 или 48 часов батарея наберёт необходимую ей ёмкость и в последующем будет с легкостью прокручивать стартер, заводя двигатель автомобиля. Такое устройство отличается простотой конструкции, поэтому изготовить импульсное зарядное устройство для автомобиля своими руками не составит какого-либо труда.

При подзарядке аккумулятора может возникать такое неприятное явление, как сульфатизация свинцовых пластин. Появляется подобное при частичном наборе ёмкости и высоких показателях рабочего тока. В изготовленных заводским способом устройствах, где часть параметров контролируется автоматикой, при достижении определенной емкости ток автоматически уменьшается, что позволяет избежать повреждения свинцовых пластин. Если же выполняется подзарядка аккумулятора при помощи самостоятельно изготовленных выпрямителей, то необходимо вручную снижать показатель рабочего тока, что и позволит правильно выполнить всю работу.

Необходимо следить за тем, чтобы общая мощность заряда не превышала у батареи 13,2 Вольта, в противном случае может отмечаться закипание электролита, что приводит в последующем к быстрому разрушению пластин.

Схемы простейших зарядных устройств

Любое устройство выпрямитель для аккумулятора будет состоять из следующих компонентов:

• Стабилизатора тока.
• Блока питания.
• Регулятора силы заряда.
• Индикатора напряжения.
• Опционально: контроль уровня заряда и автоматического отключения.

Конструкция таких выпрямителей не представляет особой сложности, поэтому нужный вам прибор можно с легкостью изготовить из подручных материалов, даже если вы обладаете начальным опытом в радиоэлектронике. Всё что вам потребуется — это простейшие схемы зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, а также начальные навыки работы с паяльником.

Изготавливаем зарядник для АКБ

Выполнить такой выпрямитель не составит труда. Стоимость используемых запчастей минимальна, поэтому вы сможете существенно сэкономить в сравнении с приобретением уже готового заводского прибора.

Для этой работы вам потребуется:

• Паяльник и комплект для пайки.
• Несколько прочных проводов.
• Диодная сборка и обмоточный трансформатор.
• Проволочный разрядный реостат.
• Гасящий конденсатор.
• Конденсаторная батарея.
• Ареометр для проверки уровня заряда.

Делаем блок питания

Блок питания можно с легкостью выполнить из диодной сборки и двух обмоточных трансформаторов. Трансформаторы подключаются к диодному и тиристорному мосту, который позволяет снизить уровень напряжения до нужных величин. Регулировка тока будет выполняться нами при помощи реостата. Помните о том, что керамические сердечники или переменные резисторы такой нагрузки выдержать не смогут, поэтому использовать их в выпрямителях для аккумуляторов не следует.

Упростить изготовление зарядника можно путем использования блоков питания от старых компьютеров. Такие блоки выдают необходимое стабильное напряжение, они полностью безопасны в использовании и отличаются простотой подключения к тиристорному блоку, который будет выпрямлять напряжение. Вам необходимо лишь помнить о том, что такие блоки питания рассчитаны на показатель тока не более 2 Ампер, поэтому можно будет выполнить лишь маломощный зарядник.

Стабилизатор напряжения

Использование проволочного реостата позволяет не только оптимальным образом уменьшить показатель выходного напряжения, но и решает проблему с большим выделением тепла от избыточной мощности. К сожалению, КПД таких приборов не слишком высок, соответственно наш реостат будет являться слабым звеном, которое часто ломается и требует замены. Впрочем, на 5—10 подзарядок проволочного реостата хватит, а в последующем буквально за копейки можно приобрести аналогичные детали и выполнить ремонт вышедшего из строя выпрямителя.

Единственный нюанс использования такого проволочного реостата состоит в том, что зарядка АКБ выполняется на меньшем токе, а это приводит к некоторому увеличению длительности такой работы.

Соответственно, если покупными устройствами зарядить аккумулятор можно буквально за сутки, то при помощи самодельного выпрямителя такая работа может затянуться на полтора-два дня.

Автоматический контроль заряда

Именно правильный контроль заряда и изменение силы мощности тока является одним из условий набора емкости батареей, которая в последующем с легкостью заводит двигатель автомобиля. Необходимо подключить в схему автомобильного зарядного устройства вольтметр или же специальные устройства для автоматического контроля заряда. Выполняется такой диодный мост, отвечающий за контроль заряда, при помощи переменных резисторов R 4, которые подключаются к реле К2, что и позволяет отключать нагрузку при достижении определенной емкости батареи.

Дополнительно выпрямитель можно оснастить конденсаторной батареей, которая уменьшает или добавляет ёмкость и позволяет существенно ускорить зарядку АКБ. Наличие такой конденсаторной батареи позволяет с легкостью регулировать выходной ток, а само устройство будет отличаться универсальностью использования, что позволяет применять его для работы с аккумуляторами различной емкости. Использование такой конденсаторной батареи также позволяет решить проблемы с паразитным нагревом, который может доставлять массу хлопот при работе выпрямителя на максимальных показателях мощности тока.

При желании в сети интернет можно найти десятки различных схем исполнения блоков питания и всего зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов, которые будут различаться используемыми компонентами и принципом работы.

Необходимо лишь выполнять все такие выпрямители в точном соответствии с имеющейся схемой зарядки аккумулятора, что позволит как обеспечить безопасность использования электроприборов, так и предупредить выход из строя аккумулятора по причине подачи на него тока большой мощности.

Как сделать импульсный прибор

Популярностью сегодня пользуются импульсные автоматические зарядные устройства для аккумулятора 12 В, которые позволяют работать на высоких показателях тока, минимально греются во время работы и обладают высоким КПД. Однако их недостаток — это сложность конструкции, поэтому многим автовладельцам, которые не имеют соответствующего опыта в радиоэлектронике, сложно собрать такой импульсный выпрямитель.

Если же вы умеете читать схемы и знакомы с устройством ШИМ-генератора, то собрать такой универсальный в использовании импульсный трансформаторный выпрямитель не составит труда. В последующем работать с подобным устройством чрезвычайно просто, а сам зарядник может использоваться для работы, как с аккумуляторами от легковых автомобилей, так и с мощными АКБ от грузовиков и другой спецтехники.

Рекомендации по подзарядке

• Выполняя подзарядку АКБ мощным выпрямителем, следует постоянно контролировать напряжение, что позволит предупредить сульфатизацию пластин и последующий выход из строя батареи.
• При транспортировке аккумулятора запрещается переворачивать его и ставить набок. Батарея должна всегда сохранять свое горизонтальное положение.
• При возможности активируйте авторежим подзарядки, когда электроника полностью регулирует ток, понижая его при увеличении емкости АКБ.
• Можно с легкостью использовать старый советский зарядник, который выдает качественное напряжение, при этом благодаря наличию вольтметра существенно упрощается работа с такими приборами.

Для подсевших батарей нашли восемь автоматических выпрямителей — какой лучше? Автор сравнивал и придирался.

Современный зарядник

Появись подобные устройства на сцене лет сорок назад, их освистали бы. Потому что все знали: настоящий зарядник — это тяжелый ящик с огромным трансформатором внутри, разного рода крутилками, вольтметром и амперметром снаружи. Всё остальное — несерьезно.

Современный зарядник — это, как правило, довольно симпатичная автоматическая коробочка с минимумом органов управления. А то и вообще без них. При этом многие почему-то очень похожи друг на друга. А вот одинаковы ли в работе?

Восемь устройств, взятых на тест, мы проверяли при двух температурах: —10 и +20 ºС. Сразу скажем, что не стоит верить утверждениям отдельных производителей насчет работоспособности при более сильных морозах. Во-первых, интенсивность процесса зарядки на холоде падает очень сильно: при —25 ºС зарядный ток 55-й батареи составит всего 4–6% показателя при плюс двадцати пяти. А попытки поднять напряжение заряда чреваты разрушением активной массы и коррозией токоотводов. Во-вторых, при более низких температурах изоляция проводов питания представленных устройств твердеет и ломается. В-третьих… Впрочем, двух причин вполне достаточно.

Килограммы, миллиметры и вольты с амперами мы свели в таблицу, а фотогалерею дополнили замечаниями к каждому экземпляру. В целом можно сказать, что устройства честно выдают заявленные программы заряда. Поводом для придирок стали плавкие предохранители вместо электронной защиты, отсутствие внятных надписей на корпусе и завышенная на фоне «коллег» цена при примерно равных талантах.

СТЕК MXS 5.0 Battery Сharger, Швеция

СТЕК MXS 5.0 Battery Сharger

Очень симпатично смотрится. Интуитивно понятно всё, кроме термина RECOND: тут без инструкции не разобраться. Впрочем, без этого режима для восстановления разряженных батарей можно и обойтись. К автоматике и схемотехнике претензий нет. В общем, всё отлично, кроме цены. Ну ни в какие ворота!

Keepower Battery Charger, Дания

Keepower Battery Charger

Сразу попеняем на отсутствие надписей на русском. Зато есть светодиодик для освещения пространства. Весь процесс идет автоматически и не требует вмешательства. Предусмотрена зарядка через гнездо прикуривателя. Кстати, изделие при желании можно повесить на стенку. В целом неплохо, но цена все испортила.

DHC SC5E, Тайвань

DHC SC5E

Опять обидели русский язык: все надписи на приборе ненашенские. Впрочем, читать нечего: подключил и забыл. Есть защита от переполюсовки, искрения, перезаряда и короткого замыкания. Но вот за позорную единицу измерения емкости «А/ч» в инструкции ее авторам должно быть стыдно. Правильно так: А·ч!

TCB90 Futomatic , КНР

TCB90 Futomatic

Внутри тяжеленный трансформатор. Только не верьте надписи на коробке: устройство вовсе не пускозарядное. Посмотрите на тоненькие проводочки с «крокодилами» — ну какой с ними пуск! Не зря в Интернете его продают как обычный зарядник. Работает нормально, но плавкий предохранитель не обрадовал. И похоже, что кто-то приспособил подходящий корпус под иную начинку.

«Орион» PW150 , Россия

«Орион» PW150

Самое простое внешне изделие и технически незамысловато. Предохранитель в качестве защиты от ошибочного подключения — не самое удобное для пользователя решение. Режим подзаряда при хранении не предусмотрен. Но, исходя из принципа «проще не бывает», многих привлечет именно полное отсутствие наворотов. Цена, которая в разы ниже, чем у остальных, тоже немаловажный фактор.

Bosch C3 , КНР

Bosch C3

Пожалуй, самый презентабельный вид. Хоть под елку клади! Пиктограммы понятны и перевода не требуют. Сотрудничает с 6- и 12-вольтовыми АКБ. Забавно выглядят «крокодилы» без проводов: потребитель должен прикрутить их самостоятельно. Предусмотрена «вешалка» на стенку для удобства пользования. Но вот предохранитель как «защита от дурака» — это несовременно и неудобно.

Универсальное зарядное устройство «СОРОКИН» 12.94 , «сделано для России»

Симпатичное дуракоустойчивое устройство умеет работать как с 12-, так и с 6-вольтовыми батареями. Заряд осуществляется циклически, в несколько этапов, при этом предусмотрен режим «десульфатация» для почти убитых батарей. В комплекте различные соединительные провода, в том числе для включения в гнездо прикуривателя. В общем, неплохо.

Berkut Smart Power SP-8N, КНР

Berkut Smart Power SP-8N

Китайский «Беркут» вполне освоился в России: даже надписи выполнены кириллицей. Всё просто: включил и пользуйся. Защита имеется, ток солидный, автоматика работает, режимы на выбор, цена средняя, облик современный. Замечаний нет, всё хорошо.

Таблица открывается в полный размер по ссылке.

Источник