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.
Например:
- Эксплуатация аккумуляторной батареи, которая исчерпала свой ресурс. Элемент питания «не держит» заряд
- Нерегулярные поездки. Длительный простой автомобиля (особенно в период «зимней спячки») приводит к саморазряду АКБ
- Автомобиль используется в режиме коротких поездок, с частым глушением и запуском мотора. АКБ просто не успевает подзарядиться
- Подключение дополнительного оборудования увеличивает нагрузку на АКБ. Зачастую приводит к повышенному току саморазряда при выключенном двигателе
- Экстремально низкая температура ускоряет саморазряд
- Неисправная топливная система приводит к повышенной нагрузке: автомобиль заводится не сразу, приходится долго крутить стартер
- Неисправный генератор или регулятор напряжения не позволяет нормально заряжать аккумулятор. К этой проблеме относятся изношенные силовые провода и плохой контакт в цепи заряда
- 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 : 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.
Простая схема зарядного устройства на 12В.
Зарядное устройство с регулировкой тока зарядки.
Регулировка от 0 до 10А осуществляется изменением задержки открывания тринистора.
Схема зарядного устройства для аккумулятора с самоотключением после зарядки.
Для заряда аккумуляторов емкостью 45 ампер.
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.
Схема простого для автомобильного аккумулятора
Формула нормального заряда простая, как 5 копеек – базовая емкость батареи, деленная на 10. Напряжение заряда должно быть немногим более 14 вольт (речь идет о стандартной стартерной батарее 12 вольт).
При определённых условиях аккумулятор автомобиля разряжается. Это может произойти как из-за естественного износа детали, так и из-за неверной эксплуатации. К примеру, если оставить машину на зиму на автостоянке, вполне вероятно, что вам понадобится зарядное устройство, чтобы оживить автомобиль.
Внимание! Собрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора можно своими руками, главное, делать всё чётко по схеме.
Процесс разрядки аккумулятора
Перед тем как начать восстановление устройства, необходимо рассмотреть в деталях причину, которая привела к подобной ситуации. Схема работы довольно проста. Аккумулятор заряжается от генератора.
Чтобы выделение газов при зарядке не превысило допустимые нормы, устанавливается специальное реле. Оно обеспечивает нужный уровень подачи электроэнергии. Обычно данный показатель устанавливается на отметке в 14,1 В. Допускается погрешность в пределах 0,2 В.
Тем не менее, чтобы автомобильный аккумулятор зарядился полностью, необходимо зарядное устройство с выдаваемой мощностью 14,5 В, его схема довольно проста. Неудивительно, что сделать аппарат под силу практически каждому автомобилисту.
Если на улице плюсовая температура, то запустить машину может наполовину заряженный аккумулятор. К сожалению, зимой в такой же ситуации у вас могут возникнуть серьёзные проблемы. Дело в том, что когда за окном -20 ёмкость батареи уменьшается в два раза. Неудивительно, что при таком раскладе большинство автомобилистов задумывается о схеме зарядного устройства для аккумулятора, которое можно было бы легко собрать.
Под влиянием отрицательных температур вязкость смазки увеличивается. Также растёт сила пусковых токов. В результате запустить автомобиль без прикуривания не получится. Конечно же, до подобного лучше не доводить.
Важно! Перед зимой лучшей профилактикой аккумулятора будет зарядка посредством зарядного устройства, которое вы собрали на основе одной из представленных в статье схем.
Безусловно, зарядное устройство для аккумулятора можно приобрести в магазине, но его стоимость не мала. Пожалуй, именно по этой причине всё больше автомобилистов обращаются к старым схемам, которые позволяют собрать работающее устройство своими руками за несколько часов.
Про зарядные устройства для автомобиля
При желании и некотором проворстве зарядить аккумулятор можно даже посредством одного диода. Правда, для этого понадобится ещё и обогреватель, но обычно он есть в каждом гараже.
Схема включения столь примитивного зарядного устройства довольно проста. Аккумулятор подключается через диод к электрической сети. Мощность обогревателя может находиться в диапазоне 1—2 киловатт. Пятнадцати часов такой терапии достаточно, чтобы вернуть аккумулятор к жизни.
Важно! КПД зарядного устройства, электрическая схема которого состоит из обогревателя и диода, составляет всего 1 процент.
Если в качестве альтернативы рассматривать зарядные устройства, в рабочих схемах которых есть транзисторы, то подобные аппараты отличаются тем, что выделяют огромное количество тепла. Также они подвержены риску короткого замыкания. Особенно дорого при их использовании стоит ошибка выбора полярности при подключении к контактам батареи.
Часто водители при создании зарядного устройства используют схемы, включающие тиристоры. К сожалению, они не способны обеспечить высокую стабильность тока, подаваемого на батарею.
Ещё одним весомым недостатком схем зарядного устройства с тиристорами, является акустический шум. Нельзя обойти вниманием и радиопомехи, способные повлиять на работу мобильных телефонов или другой радиотехники.
Важно! Существенно снизить радиопомехи от зарядного устройства с тиристорами позволяет ферритовое кольцо. Его нужно надеть на сетевой провод.
Какие схемы пользуются популярностью в интернете
Существует множество технических решений, каждое из которых обладает своими плюсами и минусами. Чаще всего в интернете можно найти схему зарядного устройства из блока питания компьютера.
В подобном решении есть несколько важных нюансов. Многие автомобилисты выбирают именно такой путь создания устройства для подзарядки потому, что структурные схемы блоков питания для компьютеров идентичны друг другу. Тем не менее электрические схемы у них разные. Поэтому для того чтобы работать с устройствами такого класса необходимо профильное образование. Самоучкам и аматорам будет довольно тяжело справиться с подобной работой.
Лучше сосредоточить своё внимание на конденсаторной схеме. Она имеет следующие плюсы:
- Во-первых, она даёт сравнительно высокий КПД.
- Во-вторых, такая конструкция выделяет минимум тепла.
- В-третьих, гарантирует стабильный источник тока.
- Четвёртым неоспоримым преимуществом является довольно неплохая защита от случайного замыкания.
К сожалению, без недостатков обойтись не получилось. Иногда при работе данного зарядного устройства наблюдается пропажа контакта с аккумулятором. Как результат напряжение возрастает в несколько раз. При этом образуется резонансный контур. Это выводит из строя всю схему.
Действующие схемы
Общая структура
Несмотря на кажущуюся сложность, данная структура довольно проста в создании. Фактически она состоит из нескольких законченных систем. Если вы не чувствуете в себе уверенности, которая позволит вам её собрать. Можно упразднить некоторые элементы, сохранив при этом большую часть производительности.
К примеру, можно исключить из данного рисунка все элементы, которые отвечают за автоматическое отключение. Это позволит в значительной мере упростить процесс радиотехнических работ.
Важно! В общей структуре особую роль играет электротехническая система, отвечающая за защиту от неправильного подключения полюсов.
В качестве защиты зарядного устройства от неправильного подключения полюсов используется реле. В таком случае при неправильном подключении диод не пропустит ток, и схема сохранит свою работоспособность.
При условии, что все контакты подключены правильно, ток поступает на клеммы и устройство обеспечивает питание автомобильной батареи. Систему защиты такого типа можно использовать с тиристорным и транзисторным оборудованием.
Балластные конденсаторы
Когда вы делаете зарядную систему конденсаторного типа — особое внимание нужно уделить радиотехнической структуре, отвечающей за стабилизацию силы тока. Лучше всего организовать её работу при помощи последовательного включения первичной обмотки T1 и конденсаторов С4-С9.
Важно! Увеличение ёмкости конденсатора позволяет добиться роста мощности тока.
На рисунке выше представлена полностью готовая электротехническая структура, способная зарядить батарею. Единственное, что нужно — это диодный мост. Правда, стоит отметить, что надёжность данной система крайне низкая . Малейшее нарушение контакта приводит к поломке трансформатора.
Номинал конденсатора напрямую зависит от заряда батареи, зависимость следующая:
- 0,5 А — 1 мкF;
- 1 А — 3, 4 мкF;
- 2 А — 8 мкF;
- 4 А — 16 мкF;
- 8 А — 32 мкF.
Конденсаторы лучше всего подключать группами параллельно друг другу. В качестве переключателя можно задействовать двухгалетный аппарат. Иногда инженеры в своих схемах используют тумблеры.
Итоги
Есть множество простых схем зарядного устройства для аккумулятора. Для того чтобы сделать их своими руками не нужны какие-либо специальные радиотехнические знания. Достаточно усидчивости и желания без затрат восстановить автомобильную батарею. Практичнее всего использовать конденсаторную схему. Она имеет высокий КПД и хорошо противостоит коротким замыканиям.
Тиристорный регулятор в зарядном устройстве.
Для более полного ознакомления с последуущим материалом, просмотрите предыдущие статьи: и .
♣ В этих статьях говориться о том, что существуют 2–х полупериодные схемы выпрямления с двумя вторичными обмотками, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение. Обмотки работают поочередно: одна на положительной полуволне, другая на отрицательной.
Используются два полупроводниковых выпрямительных диода.
♣ Предпочтительность такой схемы:
- — токовая нагрузка на каждую обмотку и каждый диод в два раза меньше, чем на схему с одной обмоткой;
- — сечение провода двух вторичных обмоток может быть в два раза меньше;
- — выпрямительные диоды могут быть выбраны на меньший максимально допустимый ток;
- — провода обмоток наиболее охватывают магнитопровод, магнитное поле рассеяния минимально;
- — полная симметричность — идентичность вторичных обмоток;
♣ Используем такую схему выпрямления на П – образном сердечнике для изготовления регулируемого зарядного устройства на тиристорах.
Двух — каркасная конструкция трансформатора позволяет это сделать наилучшим образом.
К тому же две полу-обмотки получаются совершенно одинаковыми.
♣ И так, наше задание
: построить устройство для зарядки аккумулятора с напряжением 6 – 12
вольт и плавным регулированием зарядного тока от 0 до 5 ампер
.
Мною уже предлагался для изготовления , но регулировка зарядного тока в нем проводится ступенчато.
Посмотрите в этой статье, как выполнялся расчет трансформатора на Ш – образном
сердечнике. Эти расчетные данные подходят и под П –образный
трансформатор той же мощности.
Расчетные данные из статьи таковы:
- — мощность трансформатора – 100 ватт ;
- — сечение сердечника – 12 см.кв. ;
- — выпрямленное напряжение - 18 вольт ;
- — ток — до 5 ампер ;
- — количество витков на 1 вольт – 4,2 .
Первичная обмотка:
- — количество витков – 924 ;
- — ток – 0,45 ампера;
- — диаметр провода – 0,54 мм.
Вторичная обмотка:
- — количество витков – 72 ;
- — ток – 5 ампер;
- — диаметр провода – 1,8 мм.
♣ Эти расчетные данные примем за основу построения трансформатора на П
– образном сердечнике.
С учетом рекомендаций выше указанных статей по изготовлению трансформатора на П
— образном сердечнике, построим выпрямитель для зарядки аккумулятора с плавной регулировкой зарядного тока
.
Схема выпрямителя изображена на рисунке. Она состоит из трансформатора ТР
, тиристоров Т1 и Т2
, схемы управления зарядным током, амперметра на 5 — 8
ампер, диодного моста Д4 — Д7
.
Тиристоры Т1 и Т2
одновременно выполняют роль выпрямительных диодов и роль регуляторов величины зарядного тока.
♣ Трансформатор Тр
состоит из магнитопровода и двух каркасов с обмотками.
Магнитопровод может быть набран как из стальных П
– образных пластин, так и из разрезанного О
– образного сердечника из навитой стальной ленты.
Первичная
обмотка (сетевая на 220 вольт — 924 витка)
делится пополам – 462 витка (а – а1)
на одном каркасе, 462 витка (б – б1)
на другом каркасе.
Вторичная
обмотка (на 17 вольт)
состоит из двух полуобмоток (по 72 витка)
мотается на первом (А — Б)
и на втором (А1 – Б1)
каркасе по 72 витка
. Всего 144
витка.
Третья
обмотка (с — с1 = 36 витков) +(d — d1 = 36 витков)
в сумме 8,5 В +8,5 В = 17 вольт
служит для питания схемы управления и состоит из 72
витков провода. На одном каркасе (с – с1) 36 витков и на другом каркасе (d — d1) 36 витков.
Первичная обмотка мотается проводом диаметром – 0,54 мм
.
Каждая вторичная полуобмотка мотается проводом диаметром 1,3 мм.
, рассчитанным на ток 2,5
ампера.
Третья обмотка мотается проводом диаметром 0,1 — 0,3 мм
, какой попадется, ток потребления здесь маленький.
♣ Плавная регулировка зарядного тока выпрямителя основана на свойстве тиристора переходить в открытое состояние по импульсу, поступающему на управляющий электрод. Регулируя время прихода управляющего импульса, можно управлять средней мощностью проходящей через тиристор за каждый период переменного электрического тока.
♣ Приведенная схема управления тиристорами работает по принципу фазо-импульсного метода
.
Схема управления состоит из аналога тиристора, собранного на транзисторах Тр1 и Тр2
, временной цепочки, состоящей из конденсатора С
и резисторов R2 и Ry
, стабилитрона Д7
и разделительных диодов Д1 и Д2
. Регулировка зарядного тока производится переменным резистором Ry
.
Переменное напряжение 17 вольт
снимается с третьей обмотки, выпрямляется диодным мостом Д3 – Д6
и имеет форму (точка №1) (в кружке №1).
Это, пульсирующее напряжение положительной полярности с частотой 100 герц
, меняющее свою величину от 0 до 17 вольт
. Через резистор R5
напряжение поступает на стабилитрон Д7 (Д814А, Д814Б
или любой другой на 8 – 12 вольт
). На стабилитроне напряжение ограничивается до 10 вольт
и имеет форму (точка №2
). Далее следует зарядно – разрядная цепочка (Ry, R2, C)
. При возрастании напряжения от 0 начинает заряжаться конденсатор С,
через резисторы Ry, и R2
.
♣ Сопротивление резисторов и емкость конденсатора (Ry, R2, C)
подобраны таким образом, чтобы конденсатор зарядился за время действия одного полупериода пульсирующего напряжения. Когда напряжение на конденсаторе достигнет максимальной величины (точка №3)
, с резисторов R3 и R4
на управляющий электрод аналога тиристора (транзисторы Тр1 и Тр2
) поступит напряжение для открытия. Аналог тиристора откроется и заряд электричества, накопленный в конденсаторе, выделится на резисторе R1
. Форма импульса на резисторе R1
показана в кружке №4
.
Через разделительные диоды Д1 и Д2
импульс запуска подается одновременно на оба управляющих электрода тиристоров Т1 и Т2
. Открывается тот тиристор, на который в данный момент поступила положительная полуволна переменного напряжения с вторичных обмоток выпрямителя (точка №5)
.
Изменяя сопротивление резистора Ry
, изменяем время за которое полностью зарядится конденсатор С
, то есть изменяем время включения тиристоров во время действия полуволны напряжения. В точке №6
показана форма напряжения на выходе выпрямителя.
Изменяется сопротивление Ry, изменяется время начала открывания тиристоров, изменяется форма заполнения полупериода действующим током (фигура №6). Заполнение полупериода может регулироваться от 0 до максимума. Весь процесс регулирования напряжения во времени показан на рисунке.
♣ Все показанные замеры формы напряжения в точках №1 — №6
проведены относительно плюсового вывода выпрямителя.
Детали выпрямителя:
— тиристоры Т1 и Т2 – КУ 202И-Н на 10 ампер
. Каждый тиристор устанавливать на радиатор площадью 35 – 40 см.кв.
;
— диоды Д1 – Д6 Д226
или любые на ток 0,3 ампера
и напряжение выше 50 вольт
;
— стабилитрон Д7 — Д814А — Д814Г
или любой другой на 8 – 12 вольт
;
— транзисторы Тр1 и Тр2
любые маломощные на напряжение свыше 50 вольт
.
Подбирать пару транзисторов необходимо с одинаковой мощностью, разными проводимостями и с равными коэффициентами усиления (не менее 35 — 50
).
Мною опробованы разные пары транзисторов: КТ814 – КТ815, КТ816 – КТ817; МП26 – КТ308, МП113 – МП114
.
Все варианты работали хорошо.
— Сонденсатор емкостью 0,15 микрофарады
;
— Резистор R5
ставить мощностью в 1 ватт
. Остальные резисторы мощностью 0,5 ватта
.
— Амперметр рассчитан на ток 5 – 8 ампер
♣ Необходимо с вниманием отнестись к монтажу трансформатора. Советую перечитать статью . Особенно то место, где приводятся рекомендации по фазировке включения первичной и вторичной обмоток.
Можно использовать схему фазировки первичной обмотки приведенную ниже, как на рисунке.
♣ В цепь первичной обмотки последовательно включается электрическая лампочка на напряжение 220 вольт
и мощность 60 ватт
Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.
Зарядное устройство позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы. Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от - 35 °С до + 35°С.
Схема устройства показана на рис. 2.60.
Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный moctVDI + VD4.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.
Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.
Зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т. д.).
К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.
Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.
Конденсатор С2 - К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б -- КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л - на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.
Переменный резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
Амперметр РА1 - любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 - плавкий, но удобно использовать и сетевой автомат на 10 А или автомобильный биметаллический на такой же ток.
Диоды VD1 + VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см2. Для улучшения теплового контакта приборов с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора. КУ202В подойдут КУ202Г - КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
Следует заметить, что в качестве теплоотвода тиристора допустимо использовать непосредственно металлическую стенку кожуха. Тогда, правда, на корпусе будет минусовой вывод устройства, что в общем-то нежелательно из-за опасности случайных замыканий выходного плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности замыкания не будет, но ухудшится отдача тепла от него.
В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24...26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).
В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двуполупериодной схеме на двух диодах.
При напряжении вторичной обмотки 28...36 В можно вообще отказаться от выпрямителя - его роль будет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление - однополупериодное). Для такого варианта блока питания необходимо между резистором R5 и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен - подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Е).
Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. Три его вторичных обмотки нужно соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 А.
Все детали устройства, кроме трансформатора Т1, диодов VD1 - VD4 выпрямителя, переменного резистора R1, предохранителя FU1 и тиристора VS1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Оставьте свой комментарий к этой статье:
Загрузка...
