Carsevolution.ru

КАРС Эволюшн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора – от простого к сложному

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора – от простого к сложному

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора – от простого к сложному

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.

  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 аккумулятора: 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.

схема зарядного устройства для автомобиля

схема простого ЗУ для автомобиля

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

схема зарядного для автомобиля с самоотключением

схема умного зарядного устройства для аккумулятора

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

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

Любая схема автомобильного зарядного устройства состоит из следующих компонентов:

  • Блок питания.
  • Стабилизатор тока.
  • Регулятор силы тока заряда. Может быть ручным или автоматическим.
  • Индикатор уровня тока и (или) напряжения заряда.
  • Опционально – контроль заряда с автоматическим отключением.

Любой зарядник, от самого простого, до интеллектуального автомата – состоит из перечисленных элементов или их комбинации.

Немного теории

Процесс заряда аккумуляторов должен проходить по определенным правилам. Причем процесс заряда зависит от вида батареи. Нарушения этих правил приводит к уменьшению емкости и срока эксплуатации. Потому параметры зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подбираются для каждого конкретного случая. Такую возможность предоставляет сложное ЗУ с регулируемыми параметрами или купленное специально под эту батарею. Есть и более практичный вариант — сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Чтобы знать, какие параметры должны быть, немного теории.

Перед началом заряда надо измерить напряжение

Перед началом заряда надо измерить напряжение

Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей

Заряд аккумулятора — процесс восстановления израсходованной емкости. Для этого на клеммы аккумулятора подается напряжение, немного превышающее рабочие показатели АБ. Подаваться может:

  • Постоянный ток. Время заряда — не менее 10 часов, в течении всего этого времени подается фиксированный ток, напряжение изменяется от 13,8-14,4 В в начале процесса до 12,8 В в самом конце. При таком виде заряд накапливается постепенно, держится дольше. Недостаток этого способа — необходимо контролировать процесс, вовремя отключить зарядное устройство, так как при перезаряде электролит может закипеть, что существенно снизит его рабочий ресурс.
  • Постоянное напряжение. При заряде постоянным напряжением, ЗУ выдает все время напряжение 14,4 В, а ток изменяется от больших значений в первые часы заряда, до очень небольших — в последние. Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.
Читайте так же:
Переменный резистор для регулировки напряжения подключение

Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах

Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах

В общем, если нет необходимости спешить, лучше использовать заряд постоянным током. Если надо за короткое время восстановить работоспособность аккумулятора — подавайте постоянное напряжение. Если говорить о том, какое лучше сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, ответ однозначен — подающее постоянный ток. Схемы будут простые, состоящие из доступных элементов.

Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током

Опытным путем установлено, что заряжать автомобильные свинцовые кислотные аккумуляторы (их большинство) необходимо током, который не превышает 10% от емкости батарей. Если емкость заряжаемой АБ 55 А/ч, максимальный ток заряда будет 5,5 А; при емкости 70 А/ч — 7 А и т.д. При этом можно ставить чуть меньший ток. Заряд будет идти, но медленнее. Он будет накапливаться даже если ток заряда будет 0,1 А. Просто для восстановления емкости потребуется очень много времени.

Так как в расчетах принимают, что ток заряда составляет 10%, получаем минимальное время заряда — 10 часов. Но это — при полном разряде аккумулятора, а его допускать нельзя. Потому фактическое время заряда зависит от «глубины» разряда. Определить глубину разряда можно, замерив вольтаж на АБ до начала заряда:

  • Полностью заряженная батарея (100%) имеет напряжение 12,7-12,8 В.
  • Половинный разряд (около 50%) с напряжением 12 В. Вот при таком разряде или чуть ниже надо ставить АБ на зарядку.
  • Почти полный или полный разряд (10-0%) — 11,8-11,7 В. До таких значений лучше не опускаться — частый полный разряд сокращает срок службы.

Конкретный вольтаж будет у каждого производителя свой, но можно примерно ориентироваться по этим данным (аккумуляторы Bosch)

Конкретный вольтаж будет у каждого производителя свой, но можно примерно ориентироваться по этим данным (аккумуляторы Bosch)

Чтобы рассчитать примерное время заряда АБ, надо узнать разницу между максимальным зарядом батареи (12,8 В) и текущим ее вольтажом. Умножив цифру на 10 получим время в часах. Например, напряжение на аккумуляторе перед зарядом 11,9 В. Находим разницу: 12,8 В — 11,9 В = 0,8 В. Умножив эту цифру на 10, получаем что время заряда будет около 8 часов. Это при условии, что подавать будем ток, который составляет 10% от емкости батареи.

Технология сборки

Чтобы сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, необходимо следовать пошаговой инструкции:

    Создаем схему самодельной зарядки для АКБ. В нашем случае она будет выглядеть следующим образом:

Первый запуск собранной схемы любого источника питания или ЗУ всегда производят через лампу накаливания, если она загорелась в полный накал — или где-то ошибка, или первичная обмотка замкнута! Лампу накаливания устанавливают в разрыв фазного или нулевого провода, питающих первичную обмотку.

Данная схема самодельного зарядного устройства для АКБ имеет один большой недостаток – она не умеет самостоятельно отключать аккумулятор от зарядки после достижения нужного напряжения. Поэтому вам придется постоянно следить за показаниями вольтметра и амперметра. Есть конструкция, лишенная этого недостатка, однако для ее сборки потребуется дополнительные детали и больше усилий.

Схема с асинхронной гармоникой тока

Принцип формирования сигнала

Убирать кристаллы серного свинца с пластин позволяет меняющийся по величине и направлению электрический ток. Форма его гармоники имеет несимметричный, но повторяющийся характер.

Ток асинхронного заряда

Зарядный ток каждой полуволны должен обеспечивать нормальное протекание набора емкости аккумулятором, а разрядный — стряхивать образующиеся примеси PbSO4 с пластин и, одновременно, не препятствовать заряду. Их оптимальное соотношение по амплитуде составляет 10:1.

Схема зарядного устройства с асимметричным током

Самодельное зарядное устройство не требует при изготовлении дефицитных, дорогих деталей. Для его сборки потребуются:

  • трансформатор Т1;
  • реле напряжения К1;
  • амперметр pA1;
  • транзистор VT1;
  • диоды VD1 и VD2;
  • стабилитрон VD3;
  • резисторы;
  • предохранители;
  • выключатель SA1.

Схема автомобильного зарядного устройства

Конструкция трансформатора напряжения

Можно использовать любую заводскую модель или собрать его своими руками по технологии, описанной в статье об импульсном паяльнике Момент. Главное условие — трансформатор должен преобразовывать напряжение сети 220 в 25 вольт, иметь мощность от 250 ватт.

Эти нагрузки выбираются для возможности проведения ускоренного заряда токами в 10 ампер. Если отсутствует необходимость использования такого режима, то допустимо создавать зарядное устройство на 5А и обойтись трансформатором напряжения на 130 ватт.

Защитные устройства схемы

Предохранитель стороны 220

Выполняет задачи защиты от коротких замыканий в схеме и токов перегрузок трансформатора. Достаточно использовать плавкую вставку на 1 ампер или чуть больше.

Предохранитель выходной цепи

Защищает зарядное устройство от возникновения аварий внутренних цепей между пластин аккумулятора. Плавкая вставка подбирается с учетом выбранного рабочего режима на 5 или 10 ампер.

Плавкая вставка

Реле К1

Задача: при поданном напряжении на схему обмотки электромагнит, срабатывая контакты, удерживает их в притянутом положении. Через их цепь протекает зарядный ток.

Если напряжение питания 220 пропадает, то электромагнит реле обесточивается, автоматически разрывает цепочку подключения аккумулятора. Предотвращается его саморазряд через резистор R4.

Допустимо выбрать любую модель реле под напряжение срабатывания вторичной цепи трансформатора. Можно использовать и меньший номинал, но для этого придется настроить его срабатывание за счет включения в схему питания обмотки дополнительного резистора, ограничивающего входной сигнал до безопасной величины.

Контакты реле должны коммутировать ток заряда до 10 ампер. Для этого разрешается из них собрать параллельно срабатывающую цепочку, как показано на схеме (К1-1 и К1-2).

Хорошо подходит реле напряжения серии РПУ-0.

Узел выпрямления тока

На схеме в качестве примера показаны диоды КД231А. Их можно заменить любыми подходящими по току. Например, Д242.

Диод Д242

Измерительный прибор

Амперметр постоянного тока включается в схему с учетом полярности и возможности контроля величины заряда. Удобно использовать головку М42100.

Шунт амперметра

При необходимости можно установить шунты с переключателем, предварительно откалибровав их на самодельной схеме.

Схема подбора шунта

Выставление режима заряда аккумулятора выполняют резистором R2. Необходимо учитывать, что:

  • ток, протекающий через амперметр, разветвляется на АКБ и цепочку разряда к R4;
  • прибор показывает среднее значение тока по времени, например, за период;
  • заряд в это время происходит током одного полупериода.

Поэтому импульсам зарядного тока в 5 ампер будет соответствовать показание амперметра порядка 1,8 А. Желательно при первичной наладке настраивать прибор замерами на всех ответвлениях.

Цепи формирования тока заряда/разряда

Нижнюю полуволну синусоиды на аккумулятор пропускает транзисторный ключ VT1. В экспериментальной схеме надежно отработал прибор КТ827А.

Транзистор КТ827А

Выходной транзистор при заряде греется. Ему необходимо охлаждение. Тепло хорошо рассеивает металлический радиатор с площадью поверхности от 200 см кв. Под него можно использовать металлический корпус прибора.

Настройку напряжения на базе транзистора осуществляет подстроечный резистор R2 с номиналом 3,3÷15 кОм.

Стабилитрон VD3 можно использовать любой модификации. Он должен стабилизировать напряжение на входе транзистора в пределах 7,5÷12 вольт.

Номиналы и мощности остальных резисторов обозначены на схеме прибора. Их следует выдерживать.

Такое зарядное устройство с трансформатором собирается навесным монтажом в отдельном корпусе. Оно хорошо себя зарекомендовало в работе.

Другой метод исправления пластин аккумулятора объясняет владелец видеоролика Avto-Blogger.ru «Десульфатация, восстановление емкости своими руками».

Если у вас остались вопросы по этой теме, то можете задать их в комментариях.

Принцип работы автомобильного аккумулятора

Автомобильный аккумулятор подаёт питание на различные приборы в автомобиле при выключенном двигателе и предназначен для его запуска. По виду типу исполнения применяется свинцово-кислотная батарея. Конструктивно она собирается из шести элементов питания с номинальным значением напряжения 2,2 вольта, соединённых между собой последовательно. Каждый элемент представляет собой набор решетчатых пластин из свинца. Пластины покрываются активным материалом и погружаются в электролит.

Раствор электролита включает в свой состав дистиллированную воду и серную кислоту. От плотности электролита зависит морозостойкость батареи. В последнее время появились технологии, позволяющие адсорбировать электролит в стеклянном волокне или сгущать его с использованием силикагеля до гелеобразного состояния.

Каждая пластина имеет отрицательный и положительный полюс, а изолируются они между собой использованием пластмассового сепаратора. Корпус изделия выполняется из пропилена, не разрушающегося под действием кислоты и служащий диэлектриком. Положительный полюс электрода покрывается диоксидом свинца, а отрицательный губчатым свинцом. В последнее время стали выпускаться аккумуляторные батареи с электродами из свинцово-кальциевого сплава. Такие аккумуляторы полностью герметичные и не требуют обслуживания.

При подключении к аккумулятору нагрузки активный материал на пластинах вступает в химическую реакцию с раствором электролита, и возникает электрический ток. Электролит со временем истощается из-за осаждения сульфата свинца на пластинках. Аккумуляторная батарея (АКБ) начинает терять заряд. В процессе зарядки химическая реакция происходит в обратном порядке, сульфат свинца и вода преобразуются, повышается плотность электролита и восстанавливается величина заряда.

Аккумуляторы характеризуются значением саморазряда. Он возникает в АКБ при его бездействии. Основной причиной служит загрязнения поверхности батареи и плохого качества дистиллятора. Скорость саморазряда ускоряется при разрушении свинцовых пластин.

Что представляет собой симистор

У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока — он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

Разновидности самодельных зарядок для АКБ

Существует множество вариаций приборов для зарядки автомобильных аккумуляторов. Схемотехника может быть как простой, так и довольно сложной с применением микросхем и более современных компонентов. Некоторые пошаговые инструкции со схемами и фото-примерами по тому, как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12 В своими руками, рассмотрим в деталях.

Из лампового телевизора

Несложное зарядное можно выполнить из трансформатора ТС-180-2 от лампового телевизора.

Для этого понадобятся:

  • трансформатор;
  • диоды Д242А;
  • соединительные провода;
  • предохранитель на 10 А;
  • сетевая вилка со шнуром.

Изготовление начинают с последовательного соединения двух вторичных обмоток трансформатора с напряжением 6,4 В, рассчитанных на ток 4,7 А. В результате получим напряжение 12,8 В. Для этого соединяем при помощи пайки и толстых проводов выводы 9 и 9′, а к контактам 10 и 10′ припаиваем диодный мост.

В качестве основы для диодного моста можно использовать кусок стеклотекстолита подходящего размера. Первичные обмотки трансформатора также соединяют последовательно, как это показано на схеме, выполнив перемычку между выводом 1 и 1′, а к выводам 2 и 2′ подсоединив сетевой шнур. В первичную цепь рекомендуется установить предохранитель на 0,5 А, а во вторичную – на 10 А.

Для соединений следует использовать провода сечением минимум 2,5 мм². Радиатор должен иметь площадь не менее 32 см² для каждого элемента. Поскольку используемые обмотки трансформатора рассчитаны на ток 4,7 А, не нужно допускать его превышения. В противном случае возможен перегрев и выход узла из строя. В качестве ограничителя тока в разрыв минусового провода во время зарядки можно подсоединить лампу на 12 В мощность около 40 Вт. Уменьшая мощность лампы, можно снижать ток заряда и наоборот.

Чтобы была возможность контролировать ток и напряжение, к зарядному следует подключить вольтметр, рассчитанный на напряжение минимум 15 В и амперметр на ток не менее 10 А. Используя такое зарядное, не стоит подключать полностью разряженный аккумулятор без лампочки. Ее следует убирать только после того, как снизится ток.

Из БП АТХ

Если у вас завалялся рабочий блок питания от компьютера, то из него можно сделать неплохую зарядку для автомобильного АКБ. Переделка сводится к следующим шагам:

  1. Открываем крышку БП, откручиваем крепление платы и отпаиваем весь пучок проводов, который выходит наружу. Оставить нужно только зеленый проводник, припаяв его к контактам, где были присоединены черные провода. Это позволит сделать автоматический запуск зарядного при включении устройства в сеть. Также сразу припаиваем провода с клеммами на минус и +12 В (точки подключения желтых проводов).
  2. Отыскиваем первый вывод микросхемы TL494.
  3. Переворачиваем плату и находим соединение первого вывода TL494 с резисторами. Нам нужен элемент, который идет на выводы +12 В.
  4. Постоянный резистор выпаиваем, проверяем мультиметром сопротивление, после чего подсоединяем вместо него переменный резистор, выставив аналогичное сопротивление.
  5. Подключаем зарядное из БП от компа к сети и при помощи регулятора устанавливаем напряжение на выходе 14,4 В, контролируя его мультиметром.
  6. Если сразу достичь нужного напряжения не удается, последовательно, с переменным резистором припаиваем постоянный, подбирая опытным путем его номинал.
  7. Добившись нужных показателей, измеряем общее сопротивление и впаиваем постоянный резистор.
  8. Если близкий по номиналу резистор подобрать не получилось, составляем его из двух.
  9. Тестируем устройство сперва на лампочке, а затем на самом аккумуляторе.

По видео можно детальнее узнать о сборке зарядки из БП от компьютера.

Зарядное для АКБ с автовыключением

Удобным в использовании является зарядное устройство, которое автоматически отключается по окончании зарядки.

Схема не вызывает каких-либо сложностей, поскольку состоит из таких элементов:

  • транзистор КТ815;
  • подстроечный резистор 10 кОм;
  • постоянный резистор на 4,7 кОм (R1) и 3 кОм (R2, R3);
  • конденсатор 100 мкФ;
  • трансформатор с выходным напряжением 13,5-14,5 В и током 1/10 от емкости АКБ;
  • диоды для диодного моста Д242;
  • диоды КД105;
  • реле 12 В с обмоткой 400 Ом (с автомобиля);
  • светодиоды.

Инструкция по проектированию и созданию такого зарядного сводится к монтажу всех элементов согласно схеме. Для повышения надежности все детали рекомендуется собрать на печатной плате, но для тестирования подойдет и навесной монтаж. Светодиоды используются в качестве индикаторов заряда и ограничения тока. Для возможности контроля тока также потребуется амперметр. Поскольку через диоды будет проходить большой ток, их следует установить на радиатор.

Для регулировки порога отключения используется подстроечный резистор P1, который устанавливают в нужное положение на полностью заряженном аккумуляторе. Принцип работы системы автоматического отключения сводится к тому, что разряженный аккумулятор имеет напряжение 12-13 В, которое в процессе зарядки повышается, а ток падает. При достижении напряжения 14,4 В при помощи транзистора происходит отключение реле, что приведет к разрыву цепи. Таким образом можно контролировать заряд без присутствия возле устройства.

Зарядка от бытовой сети

Максимально простую схему зарядного устройства можно собрать из обычной лампы и диода по приведенной схеме. При помощи лампочки подбирают ток заряда, увеличивая или уменьшая ее мощность. В качестве диода следует использовать элемент, рассчитанный на ток около 1 А.

С диодного моста с машины

Простое зарядное можно собрать из трансформатора и диодного моста от автомобильного генератора по приведенной схеме.

Процесс сборки состоит из таких шагов:

  1. С трансформатора сматываем все вторичные обмотки: они всегда имеют более толстый провод и наматываются поверх первичной.
  2. Наматываем в качестве вторичной обмотки несколько витков провода и проверяем напряжение мультиметром. В зависимости от трансформатора, соотношение между напряжением и витками может отличаться. Для трансформатора, как на фото, соотношение равно 1:3, т.е. 3 витка на 1 вольт.
  3. Витки подбираем опытным путем, чтобы на выходе диодного моста получилось 14,2 В.
  4. Подключаем диодный мост ко вторичной обмотке, прозванивая диоды мультиметром, чтобы определить, куда подавать и откуда брать напряжение.
  5. Выполнив все соединения, можно приступать к тестированию прибора.

Пуско-зарядное

Зарядное устройство – прибор, который должен быть у каждого автовладельца. Однако это приспособление не позволит быстро запустить двигатель при разрядке АКБ.

В этом случае на помощь придет пуско-зарядное. Ниже приводится схема, как собирать такое изделие.

Тиристоры, применяемые по схеме, должны быть рассчитаны на ток минимум 80 А, например, Т15-80. Если же вместо них поставить диодный мост, то он должен выдерживать не менее 160 А. Резисторы используются мощностью от 1 Вт. Подключение прибора к батарее осуществляется при помощи зажимов-крокодилов с соблюдением полярности. Если АКБ полностью заряжен, то заряд с пуско-зарядного поступать не будет. В противном случае откроется переход тиристора и зарядный ток поступит на стартер и аккумулятор.

Для прибора потребуется довольно мощный трансформатор, сечение магнитопровода которого должно быть не менее 37 см². В этом случае первичная обмотка должна иметь 178 витков изолированного провода сечением 2 мм², а вторичная — 13 витков алюминиевой шины 36 мм². В результате на выходе трансформатора должно получиться 14-16 В.

Рассмотрев, как сделать зарядное устройство для аккумулятора 12 В своими руками, можно выбрать подходящую схему и собрать приспособление по пошаговой инструкции с фото-примерами. Имея небольшой радиолюбительский опыт, сконструировать самодельный прибор для заряда АКБ можно без особых сложностей, как из компа, так и старого трансформатора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector