При длительной стоянке автомобильный аккумулятор со временем разряжается. Бортовое электрооборудование постоянно потребляет небольшой ток, а в АКБ происходит процесс саморазряда. Но даже регулярная эксплуатация машины не всегда обеспечивает достаточный заряд.
Особенно это заметно в зимнее время при коротких поездках. В таких условиях генератор не успевает восстановить заряд, потраченный на работу стартера. Тут поможет только зарядное устройство для автомобильного аккумулятора , которое можно сделать своими руками.
Зачем нужно заряжать АКБ
В современных автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Их особенность в том, что при постоянном слабом заряде происходит процесс сульфатации пластин . В результате аккумулятор теряет емкость и не может справиться с запуском двигателя. Избежать этого можно, регулярно заряжая батарею от сети. С его помощью можно подзарядить батарею и предотвратить, а в некоторых случаях даже обернуть вспять, процесс сульфатации.
Зарядное устройство (УЗ) для аккумуляторов, сделанное своими руками, незаменимо в случаях, когда вы оставляете машину в гараже на зимний период. Из-за саморазряда АКБ теряет 15-30% емкости за месяц . Поэтому завести машину в начале сезона без предварительной зарядки не получится.
Требования к ЗУ для автомобильных аккумуляторов
- Наличие автоматики. Аккумулятор ставится на заряд преимущественно ночью. Поэтому ЗУ не должно требовать контроля тока и напряжения со стороны автовладельца.
- Достаточное напряжение. Источник питания (ИП) должен выдавать 14,5 В . При падении напряжения на ЗУ нужно выбирать ИП большего напряжения.
- Защитная система. При превышении тока заряда автоматика должна необратимо отключать аккумулятор. Иначе прибор может выйти из строя и даже загореться. Система должна сбрасываться в исходное состояние только после вмешательства человека.
- Защита от переполюсовки. При неправильном подключении клемм АКБ к ЗУ цепь должна мгновенно отключаться. Система, описанная выше, справляется с этой задачей.
Распространенные ошибки конструкции самодельных ЗУ
- Подключение аккумулятора к домашней электросети через диодный мост и балласт в виде конденсатора с сопротивлением. Необходимый в таком случае бумажно-масляный конденсатор большой емкости обойдется дороже покупной «зарядки» . Такая схема подключения создает большую реактивную нагрузку, которая может «сбить с толку» современные приборы защиты и электросчетчики.
- Создание ЗУ на основе мощного трансформатора с первичной обмоткой на 220В и вторичной на 15В . Проблем с эксплуатацией такого оборудования не будет, а его надежности может позавидовать космическая техника. Но изготовление такого зарядного устройства для аккумулятора своими руками послужит наглядной иллюстрацией выражения «стрелять из пушки по воробьям» . Да и тяжелая громоздкая конструкция не отличается эргономикой и удобством использования.
Схема защиты
Вероятность того, что на выходе ЗУ для АКБ рано или поздно возникнет короткое замыкание 100% . Причиной может быть переполюсовка, слетевшая клемма или другая ошибка оператора. Поэтому начинать надо с конструкции устройства защиты (УЗ). Она должно быстро и четко срабатывать при перегрузке и обрывать выходную цепь.
Различают две конструкции УЗ:
- Внешние, выполненные в виде отдельного модуля. Их можно подключать к любому источнику постоянного напряжения 14 вольт.
- Внутренние, интегрированные в корпус конкретной «зарядки».
Классическая схема на диодах Шоттки спасает лишь при неправильном подключении аккумулятора. Но диоды попросту сгорят от перегрузки при подключении к разряженному аккумулятору или коротком замыкании на выходе ЗУ
Лучше использовать универсальную схему, представленную на рисунке. В ней используется гистерезис реле и медленная реакция кислотной батареи на скачки напряжения.
При скачке нагрузки в цепи падает напряжение на катушке реле и оно отключается, предотвращая перегрузку. Проблема в том, что данная схема не защищает при переполюсовке. Также система окончательно не отключается при превышении тока, а не коротком замыкании. При перегрузке контакты начнут непрерывно «хлопать» и этот процесс не остановится пока они не обгорят. Поэтому лучшей считается другая схема на паре транзисторов и реле.
Обмотка реле здесь подключена диодами по логической схеме «или» к схеме самоблокировки и модулям контроля. Перед эксплуатацией ЗУ нужно настроить, подключив к нему балластную нагрузку.
Какой источник тока использовать
Зарядное устройство, сделанное своими руками, требует источника питания. Для АКБ необходимы параметры 14,5-15 В/ 2-5 А (ампер часы) . Такие характеристики имеются у импульсных блоков питания (ИБП) и блоков на трансформаторе.
Достоинство ИБП в том, что он вполне может уже быть в наличии. Но трудоемкость создания ЗУ для АКБ на его основе намного выше. Поэтому покупать импульсный блок питания для использования в автомобильном ЗУ не стоит. Лучше тогда сделать более простой и дешевый источник питания из трансформатора и выпрямителя.
Схема зарядника для аккумулятора:
Источник питания для «зарядки» из ИПБ
Преимущество БП от компьютера в том, что он уже имеет встроенную защитную схему. Однако придется потрудиться, чтобы немного переделать конструкцию. Для этого надо сделать следующее:
- удалить все выходные провода кроме желтых (+12В) , черных (масса) и зеленого (провод включения ПК).
- закоротить зеленый и черный провода;
- установить выключатель сети (при отсутствии штатного);
- найти резистор обратной связи в цепи +12В ;
- заменить переменным резистором на 10 кОм ;
- включить БП;
- вращая переменный резистор, установить на выходе 14,4 В ;
- измерить текущее сопротивление переменного резистора;
- заменить переменный резистор постоянным того же номинала (допуск 2%);
- подключить к выходу блока питания вольтметр для контроля процесса зарядки (опционально);
- соединить желтые и черные провода в два жгута;
- подключить к ним провода с зажимами для соединения с клеммами.
Совет: вместо вольтметра можно использовать универсальный мультиметр. Для его питания следует оставить один красный провод (+5 В).
Зарядное устройство для аккумулятора своими руками готово. Остается только подключить прибор к электросети и зарядить батарею.
Зарядное на трансформаторе
Достоинство трансформаторного источника питания в том, что его электрическая инерция выше, чем у аккумулятора. Это повышает безопасность и надежность схемы.
В отличие от ИБП, здесь нет встроенной защиты. Поэтому надо нужно позаботиться о предотвращении перегрузки зарядного устройства, сделанного своими руками. Для автомобильных АКБ это тоже крайне важно. Иначе при перегрузках по току и напряжению возможны любые неприятности: от перегорания обмоток до расплескивания кислоты и даже взрыва аккумулятора.
ЗУ из электронного трансформатора (Видео)
В этом видео рассказывается о регулируемом блоке питания, основой которого служит переделанный электронный 12в трансформатор мощностью 105 Вт. В сочетании с модулем импульсного стабилизатора получается надёжный и компактный ЗУ для всех типов АКБ. 1.4-26V 0-3A.
Самодельный источник питания состоит из двух блоков: трансформатора и выпрямителя.
Можно найти готовую деталь с подходящими обмотками или намотать самому. Второй вариант более предпочтителен, так как найти трансформатор с выходом 14,3-14,5 вольт вам вряд ли удастся. Придется использовать готовые решения, выдающие 12,6 В . Повысить напряжение примерно на 0,6 В можно с помощью сборки выпрямителя со средней точкой на диодах Шоттки.
Мощность обмоток должна быть не менее 120 ватт , параметры диодов - 30 ампер/ 35 вольт . Этого достаточно для нормальной зарядки аккумулятора.
Можно использовать тиристорный выпрямитель. Чтобы получить 14 В на выходе, входное переменное напряжение на выпрямителе должно быть около 24 вольт. Не составит труда найти трансформатор с такими параметрами.
Самый простой способ - купить регулируемый выпрямитель на 18 или 24 вольт и отрегулировать, чтобы он выдавал 14,4 В
Кому некогда «заморачиваться» со всеми нюансами зарядки автомобильного аккумулятора, следить за током зарядки, вовремя отключить, чтоб не перезарядить и т.д., можно порекомендовать простую схему зарядки автомобильного АКБ с автоматическим отключением при полной зарядке аккумулятора. В этой схеме используется один не мощный транзистор для определения напряжения на аккумуляторе.
Схема простого автоматического зарядного устройства автомобильного аккумулятора
Список необходимых деталей:
- R1 = 4,7 кОм;
- Р1 = 10K подстроечный;
- T1 = BC547B, КТ815, КТ817;
- Реле = 12В, 400 Ом, (можно автомобильное, например: 90.3747);
- TR1 = напряжение вторичной обмотки 13,5-14,5 В, ток 1/10 от емкости АКБ (например: АКБ 60А/ч — ток 6А);
- Диодный мост D1-D4 = на ток равный номинальному току трансформатора = не менее 6А (например Д242, КД213, КД2997, КД2999 …), установленные на радиаторе;
- Диоды D1(параллельно реле), D5,6 = 1N4007, КД105, КД522…;
- C1 = 100uF/25V.
- R2, R3 — 3 кОм
- HL1 — АЛ307Г
- HL2 — АЛ307Б
В схеме отсутствует индикатор зарядки, контроля тока (амперметр) и ограничение зарядного тока. При желании можно поставить на выход амперметр в разрыв любого из проводов. Светодиоды (HL1 и HL2) с ограничительными сопротивлениями (R2 и R3 — 1 кОм) или лампочки параллельно С1 «сеть», а к свободному контакту RL1 «конец заряда».
Изменённая схема
Ток, равный 1/10 от ёмкости АКБ подбирается количеством витков вторичной обмотки трансформатора. При намотке вторички трансформатора необходимо сделать несколько отводков для подбора оптимального варианта зарядного тока.
Заряд автомобильного (12-ти вольтового) аккумулятора считается законченным, когда напряжение на его клеммах достигнет 14,4 вольт.
Порог отключения (14,4 вольт) устанавливается подстроечным резистором Р1 при подключенном и полностью заряженном аккумуляторе.
При зарядке разряженного аккумулятора напряжение на нём будет около 13В, в процессе зарядки ток будет падать, а напряжение возрастать. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет 14,4 вольт, транзистор Т1 отключит реле RL1 цепь заряда будет разорвана и АКБ отключится от зарядного напряжения с диодов D1-4.
При снижении напряжения до 11,4 вольт, зарядка снова возобновляется, такой гистерезис обеспечивают диоды D5-6 в эмиттере транзистора. Порог срабатывания схемы становится 10 + 1,4 = 11,4 вольт, которые могут быть рассмотрены как для автоматического перезапуска процесса зарядки.
Такое самодельное простое автоматическое автомобильное зарядное устройство поможет Вам проконтролировать процесс зарядки, не проследить окончание зарядки и не перезарядить свой аккумулятор!
Использованы материалы сайта:homemade-circuits.com
Другой вариант схемы зарядного устройства для 12-ти вольтового автомобильного аккумулятора с автоматическим отключением по окончании зарядки
Схема немного сложнее предыдущей, но с более чётким срабатыванием.
Существуют огромное число схем и конструкций, которые позволят нам зарядить автомобильный аккумулятор, в данной статье рассмотрим лишь некоторые из них, но наиболее интересные и максимально простые
За основу этого зарядника для авто возьмем одну из самых простых схем которые я смог откопать в просторах интернета, мне в первую очередь понравился тот факт, что трансформатор можно позаимствовать из старого телевизора
Как уже сказал выше, самую дорогую часть зарядника я взял из блока питания телевизора Рекорд, им оказался силовой трансформатор ТС-160, что особо порадоволо на нем имелась табличка с отображением всех возможных напряжений и тока. Я выбрал сочетание с максимальным током, т.е со вторичной обмотки я взял 6,55 в на 7,5 А
Но как известно для зарядки автомобильного аккумулятора требуется 12 вольт, поэтому мы просто соеденяем две обмотки с одинаковыми параметрами последовательно (9 и 9" и 10 и 10"). А на выходе получим 6.55 + 6.55 = 13.1 В. переменного напряжения. Для его выпрямления потребуется собирать диодный мост, но учитывая большую силу тока диоды должны быть не слабыми. (Их параметры вы можете посмотреть в ). Я взял рекомендованные схемой отечественные диоды Д242А
Из курса электротехники нам известно, что разряженный аккумулятор имеет низкое , которое по мере заряда возрастает. Исходя из сила тока в начале процесса зарядки будет весьма высокая. И через диоды будет протекать большой ток из-за чего диоды будут нагреваться. Поэтому, чтобы их не сжечь, нужноиспользовать радиатор. В качестве радиатора проще всего использовать корпус нерабочего блока питания от;компьютера. Ну и для понимания на какой стадии идет зарядка аккумулятора мы используем амперметр который включаем последовательно. Когда зарядный ток упадет до 1А считаем аккумулятор полностью заряженым. Не выкидывайте из схемы предохранитель, иначе при замыкании вторичной обмотки (что может иногда происходить при сгорании накоротко одного из диодов) у вас накроется силовой трансформатор
Рассмотренное ниже простое самодельное зарядное устройство обладает большими пределами регулирования зарядного тока до 10 А, и отлично справляется с зарядкой различных стартерных батарей аккумуляторов расчитанных на напряжение 12 В, т.е подходит для большинства современных автомобилей.
Схема зарядного устройства выполнена на симисторном регуляторе, с дополнительными диодным мостом и резисторами R3 и R5.
Работа устройства При подаче питания при положительном полупериоде по цепи R3 - VD1 - R1 и R2 - SA1 заряжается конденсатор С2. При минусовом полупериоде конденсатор C2 заряжается уже через диод VD2 изменяется только полярность зарядки. В момент достижения порогового уровня заряда на конденсаторе вспыхнет неоновая лампа, и конденсатор разряжается через нее и управляющий электрод сммистора VS1. При этом последний откроется на оставшееся время до конца полупериода. Описанный процесс цикличен и повторяется в каждый полупериод сети.
Резистор R6 используется для формирования импульсов разрядного тока, что увеличивает срок службы батареи. Трансформатор должен обеспечивать напряжение на вторичной обмотке 20 В при токе 10 А. Симистор и диоды необходимо разместить на радиаторе. Резистор R1 регулирующий зарядный ток желательно разместить на передней панели.
При наладке схемы сначала устанавливают требуемый предел зарядного тока резистором R2. Амперметр на 10А вставляют в разрыв цепи, затем ручку переменного резистора R1 устанавливают в крайнее положение, а резистора R2 – в противоположное, и подключают устройство к сети. Двигая ручку R2, устанавливают требуемое значение максимального зарядного тока. В заключении калибруют шкалу резистора R1 в амперах. Необходимо помнить, что при зарядки батареи ток через нее уменьшаясь в среднем на 20% к концупроцесса. Поэтому перед началом операции следует установить начальный ток чуть больше номинального значения. Окончание процесса заряда определяют с помощью вольтметра – напряжение отключенной батареи должно быть 13,8 - 14,2 В.
Автомат для зарядного устройства автомобиля - Схема включает батарею на зарядку при понижении на ней напряжения до определенного уровня и отключает при достижении максимума. Максимальным напряжением для кислотных автомобильных аккумуляторов является величина 14,2...14,5 В, а минимально допустимое при разряде - 10,8 В
Автомат-переключатель полярности напряжения для зарядного устройства - предназначен для зарядки двенадцативольтных автомобильных аккумуляторных батареи. Главная его фича состоит в том, что оно допускает подключение батареи, при любой полярности.
Автоматическое зарядное устройство - Схема состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1
Восстановление и зарядка автомобильного аккумулятора - Способ востановления "ассимметричным" током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и проводить профилактическую обработку исправных.
Способ восстановление кислотных аккумуляторов переменным током - Технология восстановления свинцовых аккумуляторов переменным током позволяет в кратчайшее время снизить внутреннее сопротивление до заводского значения, при незначительном нагреве электролита. Положительный полупериод тока используется полностью при зарядке аккумуляторов с незначительной рабочей сульфатацией, когда мощности зарядного импульса тока достаточно для восстановления пластин.
Если в вашем автомобиле появился гелиевый аккумулятор, то появится вопрос как его заряжать. Поэтому предлагаю эту несложную схему на микросхеме L200C, которая представляет собой обычный стабилизатор напряжения с программируемым ограничителем выходного тока. R2-R6 - Токозадающие резисторы. Микросхему желательно разместить на радиаторе. Резистор R7 подстраивает выходное напряжение от 14 до 15 вольт.
Если использовать диоды в металлическом корпусе, то их можно не устанавливать на радиаторе. Трансформатор подбираем с выходным напряжение на вторичной обмотке 15 вольт.
Достаточно простая схема расчитанная на зарядный ток до десяти ампер, отлично справляется с аккумуляторами от автомобиля "Камаз"
Свинцовые аккумуляторы очень критичны к условиям эксплуатации. Одним из этих условий является заряд и разряд аккумулятора. Чрезмерный заряд приводит к выкипанию электролита и разрушительным процессам в положительных пластинах. Эти процессы усиливаются, если зарядный ток велик
Рассмотрено несколько простых схем для зарядки автомобильных аккумуляторов
Схема автоматического зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов описанная в данной статье, позволяет осуществлять зарядку аккумулятора в автомобиле в автоматическом режиме т.е схема автоматически отключит аккумулятор по окончанию процесса заряда.
Иногда возникает необходимость зарядки аккумулятора вдалеке от тихого и уютного гаража, а зарядки нет. Не беда, давайте попробуем слепить ее из того, что было. Например, для самой простой зарядки нам потребуется лампочка накаливания и диод.
Лампу накаливания можно взять любую, но на напряжение 220 вольт, а вот диод должен быть обязательно мощный рассчитанный на ток до 10 Ампер, поэтому его лучше всего установить на радиатор.
Чтоб увеличить ток заряда можно лампу можно заменить более мощной нагрузкой, например электрическим обогревателем.
Ниже дана схема чуть более сложная схема ЗУ, в качестве нагрузки которой используется кипятильник, электроплитка или т.п.
Диодный мост можно позаимствовать из старого компьютерного блока питания. Но не применяйте диоды Шотки хотя они и достаточно мощные, но их обратное напряжение порядка 50-60 Вольт, поэтому они сразу же сгорят.
Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.
Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.
Как работает аккумулятор
Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:
1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;
2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.
В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.
Разряд аккумулятора
Одновременно работают две электрические цепочки:
1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;
2. внутренняя.
При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.
Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.
При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.
Заряд аккумулятора
Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.
На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.
Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.
Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.
Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.
Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.
Как работает зарядное устройство
Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.
Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов
Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.
Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.
Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.
Зарядные конструкции для автомобильных АКБ
Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.
Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.
Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.
Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.
Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:
контролировать и стабилизировать ток заряда;
учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.
Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:
1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;
2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);
3. повторный заряд разряженного аккумулятора.
При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.
Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.
График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.
В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.
Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.
Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:
восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;
достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;
образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;
достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.
Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов
Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:
1. иметь постоянную величину;
2. или изменяться во времени по определенному закону.
В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.
Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.
На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.
Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.
Принципы создания схем для зарядных устройств
Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.
Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:
1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;
2. применения электронных трансформаторов;
3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.
Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для , частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.
Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением
Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.
Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:
1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;
2. диодного моста без сглаживания пульсаций;
3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.
Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.
Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.
Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.
Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.
Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.
Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.
Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.
Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.
Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.
Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.
Схемы с электронным трансформатором
Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.
Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения
При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.
На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.
Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.
Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и , пропускающий импульсы тока одной полярности.
Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.
Но, они молчат о том, что:
открытая проводка 220 представляет ;
нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.
При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.
Наш совет: не пользуйтесь этим методом!
Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.
Рано или поздно автомобиль может перестать заводиться из-за низкого заряда аккумулятора. Долгая эксплуатация приводит к тому, что генератор больше не способен заряжать батарею. В таком случае нужно обязательно держать под рукой хотя бы самое простое зарядное устройство
для автомобильного аккумулятора.
Сейчас на смену обычным трансформаторным зарядкам приходит новое поколение усовершенствованных моделей. Большой популярностью среди них пользуются импульсные и автоматические ЗУ.
Ознакомимся с принципом их работы, а те, кто уже хочет мастерить — переходите
Импульсные зарядки для АКБ
В отличие от трансформаторного, импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора обеспечивает полный заряд. Однако, его главные преимущества заключаются в простоте использования, значительно меньшей цене и компактном размере.
Заряд аккумулятора импульсными устройствами осуществляется двумя этапами: сперва при постоянстве напряжения, а затем при постоянстве тока (часто процесс зарядки автоматизируется). В основном современные зарядные устройства состоят из однотипных, но очень сложных схем, поэтому в случае их поломки неопытному владельцу лучше приобрести новое.
Кислотно – свинцовые аккумуляторы очень чувствительны к температуре. При жаркой погоде уровень заряда батареи не должен быть ниже 50%, а в условиях сурового мороза не ниже 75%. В противном случае аккумулятор может перестать работать, поэтому потребуется его подзарядка. Импульсные устройство очень хорошо подходят для этого и не портят аккумулятор.
Автоматические ЗУ для автомобильных аккумуляторов
Неопытным водителям лучше всего подойдет автоматическое зарядное устройство
для автомобильного аккумулятора. Оно имеет ряд функций и защит, которые известят Вас о неправильном подключении полюсов и запретят подачу электрического тока.
Некоторые устройства рассчитаны на измерение емкости и уровня заряда аккумулятора, поэтому их применяют для зарядки аккумуляторных батарей любого типа.
Электрические схемы автоматических устройств содержат специальный таймер, благодаря которому можно осуществлять несколько различных циклов: полную зарядку, быструю подзарядку и восстановление аккумулятора. После завершения процесса устройство проинформирует об этом и отключит нагрузку .
Очень часто из-за неправильной эксплуатации аккумулятора на его пластинах образуется сульфитация. Цикл заряда-разряда не только избавляет батарею от появившихся солей, но и продлевает срок ее службы.
Не смотря на низкую цену современных ЗУ, случаются моменты, когда под рукой не оказывается должной зарядки. Поэтому вполне реально сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Рассмотрим несколько примеров самодельных устройств.
Зарядка для АКБ из блока питания компьютера
У кого-то могут оставаться старые компьютеры с рабочим блоком питания, из которого можно получить отличное зарядное устройство. Оно подойдет практически для любых АКБ.
Схема простого зарядного устройства из блока питания компьютера
Практически у каждого блока питания на месте DA1 стоит ШИМ — контроллер на микросхеме TL494 или аналогичной ей KA7500. Для заряда аккумулятора требуется ток в размере 10% от полной емкости батареи (обычно от 55 до 65А*ч), поэтому любой БП мощностью свыше 150 Вт способен выработать его. Изначально нужно выпаять ненужные провода с источников -5 В, -12 В, +5 В, +12 В.
Далее необходимо выпаять резистор R1, который заменяется подстроечным резистором с наивысшим значением 27 кОм. Напряжение с шины +12 В будет передаваться на верхний вывод. Затем от основного провода отключается 16 вывод, а 14 и 15 просто перерезаются на месте соединения.
Примерно таким должен быть БП на начальной стадии переделки.
Теперь на задней стенке блока питания устанавливается потенциометр-регулятор тока R10, и пропускаются 2 шнура: один сетевой, другой для подключения к клеммам АКБ . Рекомендуется заранее приготовить блок резисторов, с помощью которого подключение и регулировка осуществляется намного удобнее.
Для его изготовления параллельно соединяются два токоизмерительных резистора 5W8R2J мощностью 5 Вт. В итоге суммарная мощность достигает 10 Вт, а необходимое сопротивление равно 0,1 Ом . Для настройки зарядного устройства на эту же плату закрепляют подстроечный резистор. Необходимо удалить некоторую часть печатной дорожки. Это поможет исключить возможность появления нежелательных связей между корпусом устройства и основной цепью. Обратить на это внимание следует по 2 причинам:
Электрические соединения и плата с блоком резисторов устанавливаются согласно вышеуказанной схеме.
Выводы 1, 14, 15, 16 на микросхеме сначала следует облудить, а потом подпаять многожилистые тонкие провода.
Полный заряд будет определяться напряжением холостого хода в пределах от 13, 8 до 14,2 В . Его необходимо выставить переменным резистором при среднем положении потенциометра R10. Для подключения выводов к клеммам АКБ на их концы устанавливаются зажимы типа «крокодил». Изоляционные трубки на зажимах должны быть разного цвета. Обычно красный цвет соответствует «плюсу», а черный – «минусу». Не стоит путаться с подключением проводов, иначе это приведет к порче прибора .
В конечном итоге зарядное устройство для автомобильного аккумулятора из бп компьютера должно выглядеть примерно так.
Если зарядное устройство будет применяться исключительно для зарядки аккумуляторной батареи, то можно отказаться от вольт- и амперметра. Чтобы задать начальный ток достаточно использовать отградуированную шкалу потенциометра R10 со значением 5,5-6,5 А. Почти весь процесс зарядки не требует человеческого вмешательства.
Зарядное устройство такого типа исключает возможность перегрева или перезарядки АКБ.
Простейшее ЗУ с использованием адаптера
В роли источника постоянного тока здесь выступает приспособленный 12-вольтовый адаптер
. На этот случай схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора не потребуется.
Главное учесть важную особенность – напряжение источника питания должно быть равным напряжению самого аккумулятора , в противном случае батарея не будет заряжаться.
Конец провода адаптера обрезается и оголяется до 5 см. Далее провода с разноименными зарядами отдаляются друг от друга на 40 см. Затем на конец каждого провода одевается «крокодил» (тип зажимов), каждый из которых должен отличаться по цвету, чтобы избежать путаницы с полярностью. Зажимы последовательно подключают к аккумулятору («от плюса к плюсу», «от минуса к минусу») и после этого включают адаптер.
Сложность заключается только в выборе правильного источника питания. Также стоит обратить внимание на то, что в процессе аккумулятор может перегреться. В таком случае нужно прервать зарядку на некоторое время.
Ксеноновая лампа один из лучших источников света для авто. Узнайте, какой штраф за ксенон перед тем, как его устанавливать.
Установить парктроник сможет каждый желающий. Убедиться в этом можно на этой странице . Переходите и узнайте, как установить парктроник самому.
Многими водителями доказано, что полицейский радар «Стрелка» не прощает ошибок. По этой ссылке /tuning/elektronika/radar-detektor-protiv-strelki.html можно узнать, какие радар-детекторы смогут уберечь водителя от штрафа.
Зарядное устройство из бытовой лампочки и диода
Для создания нехитрого ЗУ потребуется несколько простых элементов:
- бытовая лампочка мощностью до 200 Вт. От ее мощности зависит скорость подзарядки аккумулятора – чем выше, тем быстрее ;
- полупродниковый диод, проводящий электричество только в одном направлении. В качестве такого диода можно использовать зарядку от ноутбука ;
- провода с клеммами и штекер.
Схема подключения элементов и процесс зарядки АКБ наглядно продемонстрированы на этом видео.
При правильной настройке схемы лампочка будет гореть в полнакала, а если она совсем не горит, то значит нужно доработать схему. Возможно, лампочка не будет гореть в случае полного заряда АКБ, что является маловероятным (на клеммах напряжение высокое, а значение тока маленькое).
На зарядку уходит примерно 10 часов, по истечению которых обязательно отключите зарядное устройство от сети, иначе перегрев аккумулятора приведет к выходу его из строя.
В экстренных случаях подзарядить аккумулятор можно с помощью достаточно мощного диода и обогревателя методом тока от сети. Последовательность подключения к сети должна быть следующая: диод, обогреватель, аккумулятор. На такой способ уходит большое количество электроэнергии, а КПД значительно мал – 1%. Это самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора можно считать самым простым, но крайне ненадежным.
Заключение
На создание самого простого зарядного устройства, которое не будет портить Ваш аккумулятор, потребуется немало технических знаний. Сейчас на рынке представлен широкий выбор зарядок
с большим функционалом и простым интерфейсом для работы.
Поэтому при возможности лучше иметь при себе надежное устройство с гарантией того, что аккумуляторная батарея не будет подвергаться риску и продолжит стабильную работу.
Взгляните на это видео. На нем показан еще один способ быстро зарядить АКБ своими руками.
