Конструкция, принцип работы и выбор трансформаторного зарядного устройства

Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Конструкция, принцип работы и выбор трансформаторного зарядного устройства». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.

Силовой трансформатор Т1 применен типа ТН61-220, вторичные обмотки которого соединены последовательно, как показано на схеме. Так как КПД зарядного устройства не менее 0,8 и ток заряда обычно не превышает 6 А, то подойдет любой трансформатор мощностью 150 ватт. Вторичная обмотка трансформатора должна обеспечить напряжение 18-20 В при токе нагрузки до 8 А. Если нет готового трансформатора, то можно взять любой подходящий по мощности и перемотать вторичную обмотку. Рассчитать число витков вторичной обмотки трансформатора можно с помощью специального .

О деталях зарядного устройства

Конденсаторы С4-С9 типа МБГЧ на напряжение не менее 350 В. Можно использовать конденсаторы любого типа, рассчитанные на работу в цепях переменного тока.

Диоды VD2-VD5 подойдут любого типа, рассчитанные на ток 10 А. VD7, VD11 — любые импульсные кремневые. VD6, VD8, VD10, VD5, VD12 и VD13 любые, выдерживающие ток 1 А. Светодиод VD1 – любой, VD9 я применил типа КИПД29. Отличительная особенность этого светодиода, что он меняет цвет свечения при смене полярности подключения. Для его переключения использованы контакты К1.2 реле Р1. Когда идет зарядка основным током светодиод светит желтым светом, а при переключении в режим подзарядки аккумулятора – зеленым. Вместо бинарного светодиода можно установить любых два одноцветных, подключив их по ниже приведенной схеме.

В качестве операционного усилителя выбран КР1005УД1, аналог зарубежного AN6551. Такие усилители применяли в блоке звука и видео в видеомагнитофоне ВМ-12. Усилитель хорош тем, что не требует двухполярного питания, цепей коррекции и сохраняет работоспособность при питающем напряжении от 5 до 12 В. Заменить его можно практически любым аналогичным. Хорошо подойдут для замены микросхемы, например, LM358, LM258, LM158, но нумерация выводов у них другая, и потребуется внести изменения в рисунок печатной платы.

Реле Р1 и Р2 любые на напряжение 9-12 В и контактами, рассчитанными на коммутируемый ток 1 А. Р3 на напряжение 9-12 В и ток коммутации 10 А, например РП-21-003. Если в реле несколько контактных групп, то их желательно запаять параллельно.

Переключатель S1 любого типа, рассчитанный на работу при напряжении 250 В и имеющий достаточное количество коммутирующих контактов. Если не нужен шаг регулирования тока в 1 А, то можно поставить несколько тумблеров и устанавливать ток заряда, допустим, 5 А и 8 А. Если заряжать только автомобильные аккумуляторы, то такое решение вполне оправдано. Переключатель S2 служит для отключения системы контроля уровня зарядки. В случае заряда аккумулятора большим током, возможно срабатывание системы раньше, чем аккумулятор зарядится полностью. В таком случае можно систему отключить и продолжить зарядку в ручном режиме.

Если трансформатор не подходит

Далеко не всегда в гараже или дома вы встретите именно такой трансформатор, который будет питаться от 220В и выдавать на выходных клеммах 13 – 15В. Большинство моделей, используемых в обиходе, действительно имеют первичную катушку на 220В, но на выходе может быть любой номинал. Чтобы это исправить вам потребуется изготовить новую вторичку.

Для начала пересчитайте коэффициент трансформации по формуле: U₁/U₂ = N₁/N₂ ,

где U₁ и U₂ – напряжение на первичной и вторичной обмотке соответственно;

N₁ и N₂ – количество витков в первичке и вторичке соответственно.

К примеру, электрическая машина используется в качестве блока питания на 42В, а вы хотите получить для зарядного устройства 14В. Следовательно, вам необходимо при 480 витках в первичке, сделать 31 виток на вторичке зарядного. Этого можно добиться как путем сокращения числа витков, удалив лишние, так и путем намотки новой. Но первый вариант не всегда подходит, так как сечение обмотки трансформатора может не выдержать силу тока с меньшим числом витков.

Рекомендации по применению самодельного зарядника

Простота конструкции требует определенных правил во время эксплуатации, чтобы не оказывать негативного влияния на функциональные качества самой батареи. Так, например, амперметр и вольтметр нужны для контроля процесса зарядки — автоматического выключения по окончании зарядки происходить не будет. Следует соблюдать и некоторые другие правила.

• Отсутствие защиты от переполюсовки требует при подключении строго соблюдать полярность. Неправильно подсоединенные клеммы могут вывести АКБ из строя. Важно: плюс зарядника всегда соединять с плюсовым контактом батареи, минус — с отрицательным контактом.
• Категорически запрещается проверять величину зарядки коротким замыканием плюсовой клеммы на минусовую, или как принято говорить в обиходе «на искру». Вывести из строя диодный мостик зарядного устройства таким способом достаточно легко.
• Строго соблюдать правила электробезопасности при подключении зарядника к клеммам батареек: он не должен быть включен в сеть 220 В. Соответственно во время отсоединения зарядника от аккумулятора его предварительно следует отключить.
• Самодельное зарядное устройство для АКБ не оборудовано устройствами защиты. Поэтому следует во время работы следить за ним, возможно возникновение самых неожиданных ситуаций. Правила выполнения процесса зарядки АКБ в вентилируемом помещении, вдали от горючих материалов должны неукоснительно соблюдаться. Пробки на аккумуляторе обязательно выкрутить, для предотвращения его взрыва от закипающего электролита.
• Собирая зарядник следует помнить о наличии на входе 220 В и тщательно соблюдать схему сборки. Это сохранит здоровье и при включении не выведет из строя аккумуляторную батарею на вашем автомобиле.

Зарядное устройство из диода и бытовой лампочки

Диод – это полупроводниковый электронный прибор, который способен проводит ток в одном направлении, имеет сопротивление, приравненное к нулю.

В качестве диода будет использован адаптер зарядки к ноутбуку.

Для изготовления такого вида устройства, нам потребуется:

• адаптер зарядки к ноутбуку;
• лампочка;
• провода длиной от 1 м;

Каждый зарядный прибор для автомобиля выдает около 20в напряжения. Так как диод его заменяет адаптер и пропускает напряжение только в одну сторону, он защищен от короткого замыкания, которое может случиться при неправильном подключении.

Чем больше мощность лампочки, тем быстрее происходит заряд аккумулятора.

Ход выполнения работ:

1. К плюсовому проводу адаптера ноутбука подсоединяем нашу лампочку.
2. От лампочки бросаем провод на плюс.
3. Минус от адаптера напрямую подключаем к аккумулятору.

В случае правильного подключения, наша лампочка будет светиться, потому что ток на клеммах низкий, а напряжение большое.

Также, нужно помнить, что правильная зарядка предусматривает среднюю силу тока в пределах в 2-3 ампера. Подключение лампочки высокой мощности, приводит к повышению силы тока, а это, в свою очередь, пагубно влияет на аккумулятор.

При выборе зарядки необходимо учитывать условия использования, характеристики и необходимые дополнительные функции.

Изначально нужно определиться с типом устройства: достаточно ли вам просто зарядного или нужно пуско-зарядное устройство, более дорогое автоматическое или бюджетный ручной вариант?

Необходимо выбирать качественный вариант с соответствующим аккумулятору характеристиками (напряжением, емкостью).

При покупке обращайте внимание на наличие дополнительных функций: режим питания Boost, импульсная зарядка, встроенный накопитель, запоминающий результаты, режим десульфатации (для восстановления батареи) и др.

Обращайте внимание на длину проводов, качество клемм, стоимость и производителя изделия.

Выбирайте модели проверенных фирм, например Орион, Сонар, Парма. Помните – качественный вариант не может стоить очень дешево.

Почему импульсное зарядное устройство лучше трансформаторного

Итак, пришло время сравнивать. Сделать это можно по следующим признакам:

Тип зарядного устройства	Трансформаторное	Импульсное
Конструкция	Простая (Недорогой и быстрый ремонт)	Сложная высокотехнологичная (Дорогой ремонт)
Технология зарядки	Отсутствие программ – зарядка при постоянном токе и переменном напряжении	Оптимальная технология для эффективной зарядки АКБ импульсами тока, наличие специальных программ для уменьшения влияния на батарею
Контроль параметров	Ручной	Автоматический, полуавтоматический, ручной
Защитные системы	Индикация	Интеллектуальные защитные системы и индикаторы
Функционал	Отсутствие дополнительных режимов	Режимы восстановления батареи (десульфатации), «BOOST»
Габариты	Крупные габариты из-за особенностей конструкции	Компактные устройства
Транспортировка	Трудно перемещать	Легко перевозить в машине
Цена	Дешевле относительно импульсных	Дороже относительно трансформаторных

Как сделать ЗУ для АКБ постоянным напряжением

Этот метод позволяет заряжать аккумулятор до 95% от номинальной емкости. Из недостатков стоит отметить нагрев батареи, изначально из-за большого значения тока. В частности, мы можем сказать:

1. Метод подходит для восстановления работоспособности частично разряженных аккумуляторов при U = 12,3 В (и более). Процедура заключается в использовании источника постоянного тока 14,5 В вместе с батареей. Процесс считается завершенным, когда падение энергопотребления сведено к нулю. Достоинства метода: это очень простое зарядное устройство своими руками, не нужно наблюдать за процессом, зарядка не страшна.
2. Описанный способ зарядки аккумулятора достаточно удобен. Конструкция гарантирует ток в одну десятую номинальной емкости батареи. Самостоятельная сборка зарядного устройства проста — понадобится трансформатор, диоды на выпрямительный мост (10 А).

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Вольтметр – Амперметр — ссылка на товар.

DC-DC понижающий преобразователь TC43200 — ссылка на товар.

Обзор понижающего преобразователя DC-DC CC CV TC43200.

KBPC5010 — ссылка на товар.

Классификация зарядных устройств по принципу работы

Мы начнем знакомство именно с них, ибо трансформатор – понятие известное и понятное. Оно хорошо знакомо даже новичкам в автомобильном деле, поскольку физику в школе учили все, а сущность трансформаторной технологии не меняется уже десятилетиями. А зачем менять, если она проверена, испытана и очень надежна? А еще — довольно недорогая и вполне эффективная.

Принцип действия основа на работе трансформатора. Как помним со школы, он представляет собой магнитный стержень, на который плотно намотана обмотка. Характеристики и качество работы трансформатора зависит от количества обмоток и материала проводников. Суть состоит в том, что этот прибор работает на основе явления электромагнитной индукции. Его основная задача – преобразовывать переменный ток в постоянный.

То есть, переменный ток из стандартной сети становится постоянным, и в этом своем состоянии и заряжает автомобильный аккумулятор. К трансформатору подключен выпрямитель, он изменяет показатели напряжения. Если в розетке 220 Вольт, то трансформаторное зарядное устройство выдает на выходе не более 14-15 Вольт, что приемлемо для каждой АКБ.

Приступая к зарядке с трансформаторным ЗУ, необходимо установить показатель зарядного тока в размере 10% от емкости батареи (к примеру, емкость 50 Ампер-часов, ток зарядки 5 Ампер и т.д.). При этом напряжение будет меняться, его динамика зависит от того, насколько разряжен аккумулятор.

Итак, основные характеристики трансформаторных ЗУ:

• Постоянный ток;
• Динамичное напряжение.

Импульсные:
Импульс – технология современная, а поэтому более продвинутая и эргономичная. Основной ее принцип – воздействие на аккумуляторную батарею автомобиля высокочастотным током. Таким образом, подзарядка происходит путем подачи малых импульсов. Для выполнения процесса зарядки не нужен ни магнитный стержень, ни медная или алюминиевая обмотка, поэтому импульсные зарядные устройства маленькие и легкие.

По поводу показателей тока и напряжения, то конструкция этих приборов такова, что «железной и нерушимой» константы, как у трансформаторов, не существует.

1. Заряжать АКБ постоянным током и динамичное напряжение;
2. Выдавать постоянное напряжение и переменный ток;
3. Или же производить комбинированную (смешанную) зарядку.

Последний принцип работы считается наиболее удачным и эффективным для батарей разного типа, как на легковых автомобилях, так и на мотоциклах или грузовых. В начале этого процесса подается постоянный вольтаж, показатель которого регулируется автоматически. Затем включается постоянный ток, величина которого контролируется автоматикой. Но такой способ возможен только на тех ЗУ, где есть автоматическая система контроля работы.

По поводу первого пункта, то именно так работает и трансформаторная зарядка. Второй способ (постоянный вольтаж) хорош тем, что сеть как бы контактирует непосредственно с батареей, поэтому можно заряжать ее частично, когда требуется лишь небольшая подзарядка. Здесь очень важен контроль происходящих этапов, а батарею желательно изъять из машины, заботясь о ее защите и своей безопасности.

Для чего нужна автозарядка

Все аккумуляторы накапливают электрическую энергию в результате химических процессов, которые происходят в них после подачи напряжения. При подключении потребителя происходит обратный процесс — энергия расходуется. Чтобы ее восстановить, батареи заряжают. На машинах устройством, обеспечивающим заряд при поездках, является генератор. Его энергии не всегда хватает для поддержания работоспособности, особенно в условиях частых и трудных пусков двигателя, коротких поездок. Тогда помогает только внешнее зарядное устройство.

На автотранспорте используются стартовые кислотно-свинцовые батареи с хорошей выносливостью, способностью долго сохранять эксплуатационные характеристики. Чтобы контролировать состояние, ориентируются в основном на общее напряжение без детализации по отдельным банкам. Для АКБ опасен перезаряд: закипает электролит, отчего источники питания быстро выходят из строя. Поэтому бортсеть рассчитана так, что генератор постоянно недозаряжает аккумулятор.

Основные ошибки конструирования самодельных зарядных устройств

Ошибки в конструировании связаны с тем, что мастера стремятся сделать схему проще. Приборы нередко состоят только из понижающего трансформатора и выпрямителя без устройств контроля и защиты.

Поэтому в работе с такими упрощенными самодельными ЗУ необходимо придерживаться следующих правил:

1. Постоянно контролировать процесс, не допускать перезаряда. Если нет возможности установить измерительные приборы в устройство, пользуются отдельным мультиметром.
2. Не оставлять без присмотра. Мастера нередко отказываются от установки устройств, которые при превышении допустимых параметров автоматически отключают зарядку. Это иногда оборачивается большими неприятностями при бесконтрольном процессе.
3. Правильно подсоединять минус и плюс, чтобы не повредить пластины АКБ. У заводских приборов есть встроенная защита от такой ошибки.
4. Подсоединять к аккумулятору только что выключенное устройство.
5. Сборку прибора следует проводить аккуратно: на входе опасные для жизни 220 В. Кроме того, ошибки в монтаже способны при включении вывести АКБ из строя.

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

• 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
• 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
• 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
• 11,8-11,9 – 25%;
• 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
• если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Похожие записи:

• Мать семейства. Какие выплаты доступны женщинам, не имеющим официального дохода
• Госпошлина за регистрацию автомобиля в ГИБДД в 2023 году
• Льготы афганцам в республике Беларусь в 2022 году