Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Автомобильное зарядное устройство». 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 .
Описание и принцип работы пуско-зарядного устройства
Здесь особо сложного ничего нет. Сетевое U = 220 В подаётся через выключатель на первичную обмотку трансформатора, а на вторичной происходит уменьшение переменного напряжения. Потом оно сглаживается двухполупериодным или мостовым выпрямителем, собранным на мощных диодах. Далее пульсирующее напряжение может быть отфильтровано посредством электролитических конденсаторов. При необходимости около выхода осуществляется увеличение напряжения, что делается с помощью усилителей, в которых основными компонентами являются транзисторы, тиристоры.
Из недостатков описываемого пуско-зарядного устройства можно отметить разве что солидный вес, что обусловлено установкой мощного и, как следствие, габаритного трансформатора. Ниже – схема двухполупериодного пуско-зарядного устройства своими руками:
В этой схеме задействован лабораторный трансформатор ЛАТР. Вместо двух диодов можно использовать и диодный мост типа КЦ405. Схема пуско-зарядного устройства для автомобиля с усилителем:
Как сделать пуско-зарядное устройство своими руками, чтобы оно наверняка заработало? Нужно соблюдать параметры деталей. Мощность указанных на картинке тиристоров – не менее 80 А (если будет использоваться диодный мост, то от 160 А). Диоды на ток – 100–200 А. Транзистор – КТ361 либо КТ 3102 (можно любой другой с такими же параметрами). Мощность используемых резисторов – от 1 Вт.
Собранное своими руками зарядно-пусковое устройство подключается через зажимы-крокодилы к АКБ в соответствии с полярностью. При нормально заряженной батарее с ПЗУ энергия поступать не будет. Если же АКБ не функционирует, тиристорный переход откроется, и зарядный ток пойдёт на батарею и стартер.
Принцип работы и основные компоненты
Свинцово-кислотные аккумуляторы заряжают постоянным (выпрямленным) напряжением, стабильным по уровню. Чтобы получить ток, втекающий в батарею, зарядное напряжение должно быть выше напряжения АКБ. Ток заряда в таком режиме зависит от разницы напряжений источника и батареи.
Полностью разряженная АКБ автомобиля выдает напряжение 10,5 вольт (ниже разряжать нельзя), полностью заряженная — 12,6 вольт. В процессе уровень на выходе ЗУ остается постоянным, на клеммах батареи плавно повышается. Поэтому в начале зарядки ток будет максимальным, по окончании – минимальным. Снижение уровня тока служит признаком окончания процесса. Также для автоматического завершения зарядки можно использовать достижение напряжения на АКБ значения 12,5..12,6 вольт.
Зарядка глубоко разряженных аккумуляторов
Хуже всего, когда аккумулятор полностью разряжается. Вероятно, восстановить его не получится. Большинство ЗУ не могут подзарядить такую АКБ. Они попросту не видят ее, не могут установить режим работы.
Бывают зарядники с опцией, позволяющей подзаряжать даже то оборудование, которое разрядилось полностью. Это импульсные устройства, которые сначала подготавливают глубоко разряженную батарею к поступлению слабого тока, а затем наращивают мощность.
Также можно купить неавтоматический зарядник. Вручную регулируя мощность электротока в большую либо меньшую сторону, вы можете попробовать подзарядить глубоко разряженный аккумулятор.
Зная, какой зарядник для автомобильных аккумуляторов выбрать, вы приобретете оборудование, которое обеспечит быстрое и эффективное поступление электрического тока в АКБ. Желательно покупать импульсное оснащение, хоть оно и стоит дороже трансформаторного.
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:
- К плюсовому проводу адаптера ноутбука подсоединяем нашу лампочку.
- От лампочки бросаем провод на плюс.
- 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.
Как выбрать подходящий вариант?
- Определить вид необходимого устройства. Есть зарядные и пуско-зарядные устройства. Первые могут зарядить севший аккумулятор, а вторые не только зарядить, но и запустить двигатель за счет подачи максимального тока в короткое время.
- Определить тип устройства. Бывают импульсные и трансформаторные модели. Трансформаторные – немного устаревшие, отличаются большим размером и весом, но вместе с тем надежностью. Импульсные – компактные современные. Импульсные «зарядники» китайского происхождения могут оказаться плохого качества. Выбирайте проверенного производителя.
- Определить тип аккумулятора. Посмотрите в паспорт АКБ вашего автомобиля. Есть три основных типа – WET, AGM, GEL. Для WET подойдет любое зарядное устройство, а вот совместимость с AGM, GEL нужно обязательно уточнять при покупке.
- Определить напряжение АКБ. Это может быть 6, 12 и 24 вольт. Этот параметр указан в паспорте. Напряжение, которые выдает зарядное устройство должно соответствовать напряжению АКБ.
- Определяем ток заряда. В характеристиках вы найдете показатели максимального и минимального тока заряда. Производители аккумуляторов рекомендуют заряжать их током, составляющим 1/10 емкости батареи. То есть, если емкость аккумулятора 55 Ампер*час, то заряд должен быть 5,5 Ампер*час. Если АКБ необслуживаемый, то показатель равен 1/20 емкости из-за повышенного риска образования газов.
- Режим десульфации. При неблагоприятных условиях (например, в жару) на пластинах аккумулятора образуются сульфаты серной кислоты, из-за которых емкость батареи значительно падает. Если зарядное устройство работает в режиме десульфации, то за несколько дней оно способно полностью восстановить батарею.
А что с трансформаторными зарядниками
Итак, трансформаторные ЗУ работают подобно тем самым трансформаторам, которые мы помним со школьных уроков физики. В основе магнитный стержень и обмотка. Характеристики устройства напрямую зависят от материала и количества обмотки.
Главная функция таких приборов – преобразовать переменный ток в постоянный и передать его на аккумулятор для зарядки. ЗУ работают от розетки и могут выдавать до 14-15 Вольт, чего более чем для большинства АКБ.
Как правило, здесь нет автоматизации, поэтому придется регулировать параметры вручную. Ток выбирают в размере 10% от емкости батареи. А после запуска ЗУ придется следить за процессом зарядки.
Какие преимущества у трансформаторных зарядных устройств:
- Низкая стоимость приборов.
- Простота конструкции.
- Легко разобраться в работе ЗУ.
- Поломки случаются крайне редко.
- В отсутствие высокотехнологичных элементов ремонт устройства выйдет недорого и сделать его довольно просто.
Вроде бы не все так плохо, а теперь перейдем к «минусам»:
- Громоздкое и тяжелое устройство неудобно транспортировать и хранить.
- Необходим постоянный контроль процесса со стороны пользователя.
- Несоблюдение контроля за силой тока (10% от емкости) приведет к кипению электролита, увеличению износа акб и чрезмерному выделению вредоносных веществ.
В идеале силу тока придется замерять каждые 40-50 минут, чтобы не упустить момент, когда все еще можно исправить.
- Использование трансформаторного зарядного устройства требует предварительных замеров уровня заряда аккумулятора.
Как узнать состояние батареи?
Необходимость зарядки автомобильного аккумулятора зависит от уровня заряда. И метод проверки, который обычно называют «скручивание / не скручивание», — не самый удачный метод. Если аккумулятор «не крутится», например, перед троганием с места вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутится» критично и может иметь крайне негативные последствия для самого аккумулятора.
Самый эффективный и безопасный метод — измерить напряжение простейшим тестером. Итак, при температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени заряда от напряжения на выводах отключенного от нагрузки аккумулятора выглядит следующим образом:
- 12.6-12.7 — аккумулятор полностью заряжен;
- 12.3-12.4 — уровень заряда около 75%;
- 12,0-12,1 — около 50%;
- 11,8-11,9 — 25%;
- 11.6-11.7 — аккумулятор разряжен;
- если показатель ниже отметки 11,6 В — значит глубокий разряд.
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.
Первое, что нужно определить – мощность аккумулятора. Чаще всего это 12 В, источники питания на 6 В используются на моторных лодках и старых мотоциклах.
Переключателем с 6 В на 12 В или с 12 в на 24 В оснащен практически каждый зарядчик (хотя встречаются устройства только на 12 В). Самыми универсальными считаются приборы на 24 В, используемые как для легковых, так для грузовых автомобилей (фур, тягачей), карьерной и сельскохозяйственной техники. В таких аккумуляторах 2 батареи по 12 В, но зарядчик 24-вольтовый, чтобы экономилось время.
Существую зарядчики на 6, 12 и 24 В для подзарядки любых аккумуляторов.
Чтобы определиться с типом зарядного устройства, необходимо выяснить вид источника питания. Он может быть залитый или сухозаряженный, кислотный (WET или AGM – с абсорбированным электролитом) или гелевый (GEL или MF). Для каждого вида свой режим подзарядки. Исключение – WET батареи, которые можно зарядить любым устройством. Для GEL или MF выпускаются специальные зарядчики.
Выводы и советы по выбору
Итак, делая для себя выбор «импульсное или трансформаторное», вы уже четко понимаете, что в разных типах приборов действуют две совершенно различных технологии.
Эти типы зарядных устройств в корне отличаются друг от друга:
- Конструкцией;
- Происходящими процессами;
- Характеристиками тока и напряжения;
- Защитными системами;
- Функционалом.
Что дают нам эти знания? Ответ простой — возможность правильно выбрать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора.
К примеру, если вы владелец так называемой «необслуживаемой» акб, то постоянным током вы вряд ли ее зарядите. Для нее лучше использовать прибор, имеющий константное напряжение, то есть – импульсный. А вот трансформаторное устройство не подойдет, поскольку своим постоянным током оно оказывает вредное действие на электроды аккумулятора.
Если же к вашей АКБ одинаково эффективно подойдет и импульсная зарядка, и трансформаторная, тогда выбирайте, что вам предпочтительнее по таким параметрам:
- Цена. Довольно весомый аргумент. Импульсные стоят дороже, и ремонт их недешевый;
- Размер. Трансформаторные большие, импульсные – маленькие и легкие. Прибор можно повесить на крючок, на стену в гараже, и места он совсем не занимает;
- Контролировать процесс самому или отдать все в руки «умной» зарядке. Отдыхать и не обращать внимания на процесс зарядки вы сможете только с импульсным устройством. Трансформаторное нужно контролировать, чтобы не было перезаряда, и не закипел электролит;
- Стильно, круто и современно – это все об импульсной зарядке. Трансформаторная же считается пережитком прошлого, хотя это вполне надежная и проверенная годами работы технология.
В принципе, какую технологию вы б не выбрали – импульс или трансформатор, не менее важны и технические параметры прибора. Основной из них – максимальная величина тока зарядки. Тут при выборе есть множество нюансов, но, как и в трансформаторном зарядном устройстве, так и в импульсном ЗУ, ориентируйтесь приблизительно на показатель 1:10. То есть, для АКБ емкостью 75 Ампер-часов нужно зарядное устройство, выдающее ток 7,5 Ампер. Это минимум, что вам нужно.
А вообще-то советую брать зарядное с запасом по току, ведь работа на пределе возможностей в любом случае укорачивает жизнь любой технике, и зарядному устройству, в том числе. И к тому же, а вдруг вы купите новый автомобиль, а у него батарея будет более емкая? Вот зарядка с запасом пригодится.
В общем, чтобы достичь безопасного и максимально продуктивного заряда, обязательно выясните при покупке, по какой технологии работает понравившаяся зарядка. А затем определяйте пиковую величину зарядного тока, с какими батареями работает прибор, какая емкость аккумулятора допустима по максимуму, какой вольтаж зарядки, какие режимы и функции доступны.
Защита от переполюсовки
Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.
Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.
Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.
Не поленитесь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Не проверяйте на искру напряжение на крокодилах зарядника, иначе лишитесь предохранителя.
Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет при максимальное токе, что не самый лучший режим зарядки для вашего аккумулятора. При перезаряде начинет «кипеть» электролит и в окружающее пространство начнут выделяться ядовитые пары.
Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.
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.
Немного полезной информации
Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.
Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.
Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.
Оптимальный ток и время зарядки
Расчетное значение тока заряда для кислотных АКБ и на первом этапе заряда гелевых и AGM-аккумуляторов выбирают приблизительно 10% от характеристики емкости батареи в ампер-часах. Например, если емкость аккумуляторной батареи составляет 50 Ампер*часов, номинальную величину устанавливают на уровне приблизительно 5 Ампер. Если для заряда берется глубоко подсевший аккумулятор, нетрудно подсчитать, что при этом он полностью подзарядится за 10 часов. В крайних случаях допускается увеличить номинальный ток, но не более чем на 5%. Например, если необходимо полностью зарядить севшую АКБ емкостью 100 Ампер*часов за ночь, то есть, 8 часов, ее можно заряжать 100/8=12,5 Амперами. Следует учитывать, что зарядное устройство должно быть рассчитано на такую величину.