Схемы самодельного зарядного устройства с регулировкой тока и напряжения
Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Схемы самодельного зарядного устройства с регулировкой тока и напряжения». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
В розничной продаже представлено много ЗУ для аккумуляторов от различных фирм производителей соответствующего оборудования. Неподготовленному покупателю достаточно сложно самому разобраться и выбрать оптимальный по всем основным параметрам образец.
Разновидности существующих зарядных устройств
Фактически, все имеющиеся в продаже зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов условно подразделяются на 2 основные подгруппы:
1) Устройства зарядные. Они, как правило, используются чтобы обеспечить постепенный заряд автомобильных аккумуляторов, такой процесс продолжается в течение нескольких часов.
Для справки! Современные модели оснащены специальной защитной системой отключения. Она срабатывает при достижении полного заряда АКБ, а также в случае замыкания пластин.
2) Пускозарядные устройства. Отличительная особенность таких приборов заключается в возможности выдавать кратковременный ток большой мощности. Как правило, величина пускового тока рассчитывается так, чтобы завести автомобиль, используя энергию дополнительного внешнего источника.
Есть еще и специальные пусковые приборы, которые позволяют обеспечить запуск двигателя от полностью севшего аккумулятора. Данные устройства представляют собой понижающие трансформаторы с выпрямителями электрического тока. Трансформатор обеспечивает понижение напряжения от внешнего источника питания до рабочих показателей автомобиля. Разряд направляется прямо на клеммы аккумулятора, установленного на машине. После запуска автомобиля прибор необходимо отсоединить, а подзарядка севшего АКБ осуществляется при работе самого ДВС, в таком случае источником энергии выступает генератор.
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.
Особенности функционирования аккумуляторов
Не все водители знают о том, что в автомобилях используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Такие АКБ отличаются своей выносливостью, поэтому способны служить до 5 лет.
Для зарядки свинцовых АКБ используется ток, который равняется 10% от общей ёмкости аккумулятора. Это значит, что для зарядки аккумулятора, ёмкость которого составляет 55 А/ч, требуется зарядный ток в 5,5 А. Если подать очень большой ток, то это может привести к закипанию электролита, что, в свою очередь, приведёт к снижению срока службы устройства. Маленький ток зарядки не продлевает срок службы АКБ, однако он не способен негативно отражаться на целостности устройства.
Это интересно! При подаче тока 25 А происходит быстрая подзарядка аккумулятора, поэтому уже через 5-10 минут после подключения ЗУ с таким номиналом можно запускать двигатель. Такой большой ток выдают современные инверторные зарядные устройства, только он негативно сказывается на сроке службы аккумулятора.
При зарядке АКБ происходит протекание зарядного тока обратно рабочему. Напряжение для каждой банки не должно быть выше 2,7 В. В АКБ на 12 В установлено 6 банок, которые между собой не связаны. В зависимости от напряжения аккумулятора, отличается количество банок, а также необходимое напряжение для каждой банки. Если напряжение будет больше, то это приведёт к возникновению процесса разложения электролита и пластин, что способствует выходу из строя АКБ. Чтобы исключить возникновение процесса закипания электролита, напряжение ограничивают на 0,1 В.
Батарея считается разряженной, если при подключении вольтметра или мультиметра, приборы показывают напряжение 11,9-12,1 В. Такой аккумулятор следует немедленно подзарядить. Заряженный аккумулятор имеет напряжение на клеммах 12,5-12,7 В.
Особенности регуляторов для первички трансформаторов
Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.
Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.
В разных моделях аппаратов она производится разными способами:
- Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
- Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
- Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.
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.
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.
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.
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.
Именно поэтому параметры для зарядного устройства к автомобильному аккумулятору должны подбираться строго индивидуально, для определенного носителя энергии.
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.
Для сборки полноценного самодельного зарядника потребуется определенный набор элементов.
- Трансформатор (нужен с двумя обмотками).
- Выпрямитель тока на выходе с встроенного трансформатора. Заводской или самодельный, собранный из 4 диодов.
- Проводка.
- Вольтметр и, обязательно, амперметр для отслеживания процесса.
- Автоматическое зарядное устройство, своими руками собранное для пополнения запаса батареи, потребует включения в схему реостата. Дополнительное подключение маленькой лампы позволит оснастить устройство световым индикатором завершения процесса.
- Если приспособление нужно для работы с батареями разной емкости, схему надо дополнить переключателем для тока.
Простое зарядное устройство для АКБ на основе тиристора
По сути, речь идёт о тиристорном регуляторе. В прилагаемой схеме нет блока защиты, контрольного модуля и иных наворотов. Простота и минимальное количество деталей обусловили популярность этой несложной конструкции.
Возникает вопрос: не проще ли приобрести готовое устройство на тиристорах в магазине? Вроде бы, так и нужно поступить. Но у заводских недорогих ЗУ есть некоторые проблемы. Например, ток настраивается солидным переключателем, элементарно убавляющим либо прибавляющим витки в обмотке II трансформатора. Благодаря этому ток возрастает или падает. Получается грубо, ступенчато. А более качественное ЗУ стоит достаточно дорого. Поэтому имеет смысл сделать простое зарядное устройство своими руками. Плюсы:
- доступность электронных компонентов и невысокая их стоимость;
- лёгкость в поиске требуемой схемы (через интернет);
- плавность регулировки тока зарядки (диапазон 1010 ампер);
- использование импульсного тока, продлевающего эксплуатационный срок аккумулятора;
- простая наладка;
- стабильное функционирование.
Лада 2109 В белых тапках › Бортжурнал › Зарядное устройство — просто и дешево!
Решил написать свой способ как собрать зарядное устройство для аккумулятора. Сразу скажу, что зарядное работает исключительно в ручном режиме и ни сколько не портит аккумулятор, если следить за напряжением и током.
Для сборки нам понадобится: — трансформатор 220/16 160Вт, то бишь на вторичной обмотке должно быть не менее 16 вольт без нагрузки и 10А максимальный ток. Ток можно меньше (т.к. аккумулятор заряжается 0,1 от номинального тока, то на аккумулятор 60А/ч потребуется ток 6А) — диммер для электрического освещения квартиры или настольной лампы. Лишь бы мощность подошла. Лично я выбрал такой:
— диодный мост. Можно использовать диодный мост с генератора любого авто, а можно купить 4 диода, рассчитанные на нужный ток, на радиорынке и собрать их по схеме:
— вольтамперметр. Самый простой способ по-моему. Можно заказать прибор на АлиЭкспресс тут. Выглядит он так:
Всё в одном корпусе — вольтметр и амперметр. Напряжение питания прибора — 4,5 — 30В, измеряет ток до 10А. Либо можно поставить два стрелочных или цифровых прибора, вольтметр и амперметр соответственно.
— корпус, конденсатор хотя бы на 2200мкФ * 25В, выключатель, предохранитель по 220В, предохранитель по 16В.
Зарядное устройство — это по сути мощный блок питания, имеющий вход 220В, а выход регулируется от
0 до нужного нам тока и напряжения. Как же мы будем регулировать этот самый ток, ведь он достаточно велик. Некоторые БП строятся на тиристорных или симисторных регуляторах (а так же на полевиках) регулируя вторичный ток. Следовательно эти зарядные устройства дорогие, т.к. мощные тиристоры и так дорогие, дак к ним еще необходимо собрать схему управления. Так же часто применяют зарядные на базе импульсных преобразователей напряжения. Тоже не дешёвый и не самый простой вариант. Я же предлагаю регулировать первичный ток на трансформаторе посредством готового регулятора напряжения (диммер). А ток на вторичной обмотке напрямую зависит от тока на первичной обмотке. Только зная закон Ома ток в первичной обмотке будет значительно отличаться от вторичного (будет гораздо меньше) А для не большого тока нужны и детали меньше, а следовательно дешевле (по этому диммеры, хоть и построены на симисторе, стоят очень дёшего).
Принципиальная схема прибора:
Если в диммере есть выключатель, то на схеме выключатель SA не нужен. Так же необходимо на проводе или в корпусе установить предохранитель по 16В для защиты от короткого замыкания выхода.
Так же необходимо поверить и откалибровать прибор по образцовому (цешка (мультиметр) в помощь). Калибруется он с помощью двух регуляторов на задней части платы (VR — напряжение и IR — ток)
Источник
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.
Простое бюджетное зарядное устройство для гелевых кислотных аккумуляторов малой и средней емкости
Минус на минус дает плюс (математическое правило)
Кислотные аккумуляторы выпускаются в широчайшем ассортименте емкостей и напряжений. Если для автомобильных аккумуляторов емкостью более 50 А·ч известно множество схем зарядных устройств (ЗУ) различного уровня сложности, то ниша гелевых кислотных аккумуляторов 1…12 А·ч не может похвастаться таким же их разнообразием. Аккумуляторы такой емкости широко применяются, например, в фонарях, как тяговые для детских автомобилей и т.п. Применение для их зарядки ЗУ, предназначенных для «старшей» емкостной линейки, экономически нецелесообразно ввиду избыточности зарядного тока и стоимости.
Если рассматривать режим заряда кислотных аккумуляторов стабильным током, то можно заметить, что он подобен аналогичному режиму заряда стабильным током литиевых аккумуляторов. Отличие касается только максимального напряжения, до которого следует заряжать тот и другой типы аккумуляторов: 4,15…4,2 В для литиевых и 13,5…13,8 В для кислотных 12-вольтовых аккумуляторов при резервном их применении или 14,4…15 В — в качестве тяговых.
Практичной могло бы быть ЗУ, построенное на базе обратноходового импульсного инвертора (Flyback), однако ее никак нельзя отнести к «простым и бюджетным», удобным для повторения начинающими из «бросовых» деталей, как это определено в заглавии данной статьи. Учитывая требования электробезопасности, такое ЗУ следует строить на базе сетевого понижающего трансформатора. Однако, исходя из принципов «простоты и бюджетности» и к нему предъявляются определенные специфические требования, главное из которых — доступность и отсутствие необходимости перемотки. С этой точки зрения интерес представляют трансформаторы из серии ТН (Трансформатор Накальный), имеющие по крайней мере две вторичных обмотки по 6,3 В, с которых, соединенных последовательно, после выпрямления и фильтрации можно получить около 15…16 В постоянного напряжения. Однако, такое напряжение, в свою очередь, выдвигает свои требования к схеме стабилизации зарядного тока. Например, известная из даташита на LM317 [1] схема простого стабилизатора тока с ограничением максимального напряжения (Рис. 1) требует входного напряжения не менее, чем на 4,25 В больше (1,25 В на резисторе Rs и 3 В на самом стабилизаторе), чем максимальное напряжение на аккумуляторе в конце его заряда.
Рис 1 Простая схема ЗУ со стабилизацией тока на LM317 [1]
Применение т.н. «Low Dropout» (LDO) стабилизаторов с низким падением напряжения (AMS1085, LT1085, LM2940 и т.п.) К сожалению, картину существенно не меняет: падение напряжения все равно остается в пределах 2…2,25 В, чего 15…16 В выпрямленного напряжения не обеспечивают.
Падение напряжения на стабилизаторе тока, построенном с применением LM317 с токостабилизирующим узлом на резисторном токоизмерительном шунте и биполярном транзисторе [1, 2] (Рис. 2, 3), меньше, чем в вышеописанной схеме, всего на 0,55 В.