Тиристорна зарядка акумулятора. Зарядний пристрій автомобільних акумуляторів

Зарядний пристрій для автомобільних акумуляторів.

Ні для кого не нове, якщо скажу, що у будь-якого автомобіліста в гаражі має бути зарядний пристрій акумуляторної батареї. Звичайно, його можна купити в магазині, але, зіткнувшись з цим питанням, дійшов висновку, свідомо не дуже хороший пристрій за прийнятною ціною не хочеться брати. Зустрічаються такі, у яких струм заряду регулюється потужним перемикачем, який додає або зменшує кількість витків у вторинній обмотці трансформатора, тим самим збільшуючи або зменшуючи зарядний струм, при цьому контроль контролю струму в принципі відсутня. Це найдешевший варіант зарядника заводського виконання, ну а тямущий девайс коштує не так вже й дешево, ціна прямо-таки кусається, тому вирішив знайти схему в інтернеті, і зібрати її самому. Критерії вибору були такі:

Проста схема без зайвих наворотів;
- Доступність радіодеталей;
- плавне регулювання зарядного струмувід 1 до 10 ампер;
- бажано, щоб це була схема зарядно-тренувального пристрою;
- не складне налагодження;
- стабільність роботи (за відгуками тих, хто вже робив цю схему).

Пошукавши в інтернеті, натрапив на промислову схему зарядного пристрою з регулюючими тиристорами.

Все типово: трансформатор, міст (VD8, VD9, VD13, VD14), генератор імпульсів з регульованою шпаруватістю (VT1, VT2), тиристори як ключі (VD11, VD12), вузол контролю заряду. Дещо спростивши цю конструкцію, отримаємо простішу схему:

На цій схемі немає вузла контролю заряду, а решта – майже те саме: транс, міст, генератор, один тиристор, вимірювальні голівки та запобіжник. Зверніть увагу, що у схемі стоїть тиристор КУ202, він трохи слабенький, тому щоб не допустити пробою імпульсами великого струму його необхідно встановити на радіатор. Трансформатор – ват на 150, а можна використовувати ТС-180 від старого лампового телевізора.

Зарядний пристрій, що регулюється, зі струмом заряду 10А на тиристорі КУ202.

І ще один пристрій, який не містить дефіцитних деталей, зі струмом заряду до 10 ампер. Воно є простим тиристорним регулятором потужності з фазоімпульсним управлінням.

Вузол керування тиристором зібраний на двох транзисторах. Час, за який конденсатор С1 заряджатиметься до перемикання транзистора, виставляється змінним резистором R7, яким, власне, і виставляється величина зарядного струму акумулятора. Діод VD1 служить для захисту керуючого ланцюга тиристора від зворотної напруги. Тиристор, як і в попередніх схемах, ставиться на добрий радіатор, або на невеликий з охолодним вентилятором. Друкована плата вузла управління виглядає так:

Схема непогана, але в ній є деякі недоліки:
- коливання напруги живлення призводять до коливання зарядного струму;
- немає захисту від короткого замиканнякрім запобіжника;
- пристрій дає перешкоди в мережу (лікується LC-фільтром).

Зарядний пристрій для акумуляторних батарей.

Це імпульсний пристрійможе заряджати та відновлювати практично будь-які типи акумуляторів. Час заряду залежить від стану батареї та коливається в межах 4 – 6 годин. За рахунок імпульсного зарядного струму відбувається десульфатація пластин акумулятора. Дивимося схему нижче.

У цій схемі генератор зібраний на мікросхемі, що забезпечує стабільну його роботу. Замість NE555можна використовувати російський аналог - таймер 1006ВІ1. Якщо кому не подобається КРЕН142 по живленню таймера, її можна замінити звичайним параметричним стабілізатором, тобто. резистором і стабілітроном з необхідною напругою стабілізації, а резистор R5 зменшити до 200 Ом. Транзистор VT1- на радіатор обов'язково, гріється сильно. У схемі застосований трансформатор із вторинною обмоткою на 24 вольти. Діодний міст можна зібрати з діодів типу Д242. Для кращого охолодження радіатора транзистора VT1Ви можете застосувати вентилятор від комп'ютерного блока живлення або охолодження системного блоку.

Відновлення та заряджання акумулятора.

Внаслідок неправильної експлуатації автомобільних акумуляторів пластини їх можуть сульфатуватися, і він виходить з ладу.
Відомий спосіб відновлення таких батарей при заряді їх асиметричним струмом. При цьому співвідношення зарядного та розрядного струму вибрано 10:1 ( оптимальний режим). Цей режим дозволяє не лише відновлювати засульфатовані батареї акумуляторів, а й проводити профілактичну обробку справних.

Рис. 1. Електрична схемазарядного пристрою

На рис. 1 наведено простий зарядний пристрій, розрахований на використання вищеописаного способу. Схема забезпечує імпульсний зарядний струм до 10 А (використовується для прискореного заряду). Для відновлення та тренування акумуляторів краще встановлювати імпульсний зарядний струм 5 А. При цьому струм розряду буде 0,5 А. Розрядний струм визначається за величиною номіналу резистора R4.
Схема виконана так, що заряд акумулятора виробляється імпульсами струму протягом однієї половини періоду мережевої напругиколи напруга на виході схеми перевищить напругу на акумуляторі. Протягом другого півперіоду діоди VD1, VD2 закриті і акумулятор розряджається через опір навантаження R4.

Значення зарядного струму встановлюється регулятором R2 за амперметром. Враховуючи, що при зарядці батареї частина струму протікає через резистор R4 (10%), то показання амперметра РА1 повинні відповідати 1,8 А (для імпульсного зарядного струму 5 А), так як амперметр показує усереднене значення струму за період часу, а заряд Виробляється протягом половини періоду.

У схемі передбачено захист акумулятора від неконтрольованого розряду у разі випадкового зникнення напруги. У цьому випадку реле К1 своїми контактами розімкне ланцюг підключення акумулятора. Реле К1 застосовано типу РПУ-0 з робочою напругою обмотки 24 або менше напруга, але при цьому послідовно з обмоткою включається обмежувальний резистор.

Для пристрою можна використовувати трансформатор потужністю не менше 150 Вт із напругою у вторинній обмотці 22...25 В.
Вимірювальний прилад РА1 підійде зі шкалою 0...5 А (0...3 А), наприклад, М42100. Транзистор VT1 встановлюється на радіатор площею не менше 200 кв. см, як зручно використовувати металевий корпус конструкції зарядного пристрою.

У схемі застосовується транзистор з великим коефіцієнтом посилення (1000...18000), який можна замінити на КТ825 при зміні полярності включення діодів та стабілітрона, оскільки він інший провідності (див. рис. 2). Остання літера в позначенні транзистора може бути будь-якою.

Рис. 2. Електрична схема зарядного пристрою

Для захисту схеми від випадкового короткого замикання на виході встановлено запобіжник FU2.
Резистори застосовані такі R1 типу С2-23, R2 – ППБЕ-15, R3 – С5-16MB, R4 – ПЕВ-15, номінал R2 може бути від 3,3 до 15 кОм. Стабілітрон VD3 підійде будь-який, з напругою стабілізації від 7,5 до 12 Ст.
зворотного напруження.

Який провід краще використовувати від зарядного пристрою до акумулятора.

Звичайно, краще брати гнучкий мідний багатожильний, ну а перетин потрібно вибрати з розрахунку який максимальний струм проходитиме по цих дротах, для цього дивимося табличку:

Якщо вас цікавить схемотехніка імпульсних зарядно-відновлювальних пристроїв із застосуванням таймера 1006ВІ1 в генераторі - прочитайте цю статтю:

Пристрій з електронним керуванням зарядним струмом, виконаний на базі тиристорного фазоімпульсного регулятора потужності.
Воно не містить дефіцитних деталей, при заздалегідь робочих деталях не вимагає налагодження.
Зарядний пристрій дозволяє заряджати авто акумуляторні батареїструмом від 0 до 10 А, а також може служити регульованим джерелом живлення потужного низьковольтного паяльника, вулканізатора, переносної лампи.
Зарядний струм за формою близький до імпульсного, який, як вважається, сприяє продовженню терміну служби батареї.
Пристрій працездатний за температури довкіллявід - 35 ° С до + 35 ° С.
Схема пристрою показана на рис. 2.60.
Зарядний пристрій є тиристорним регулятором потужності з фазоімпульсним управлінням, що живиться від обмотки II понижуючого трансформатора Т1 через діодний moctVDI + VD4.
Вузол керування тиристором виконаний на аналогу одноперехідного транзистора VTI, VT2. Час, протягом якого конденсатор С2 заряджається до перемикання одноперехідного транзистора, можна регулювати змінним резистором R1. При крайньому правому за схемою положенні його двигуна зарядний струм стане максимальним, і навпаки.
Діод VD5 оберігає керуючий ланцюг тиристора VS1 від зворотної напруги, що з'являється при включенні тиристора.

Зарядний пристрій надалі можна доповнити різними автоматичними вузлами (відключення після завершення зарядки, підтримка нормальної напругибатареї при тривалому її зберіганні, сигналізації про правильну полярність підключення батареї, захист від замикань виходу тощо).
До недоліків приладу можна віднести коливання зарядного струму при нестабільному напрузі електроосвітлювальної мережі.
Як і всі подібні тиристорні фазоімпульсні регулятори, пристрій створює перешкоди радіоприймання. Для боротьби з ними слід передбачити мережевий LC- фільтр, подібний до використовуваних в імпульсних мережевих блоках живлення.

Конденсатор С2 – К73-11, ємністю від 0,47 до 1 мкФ, або К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
Транзистор КТ361А замінимо на КТ361Б - КТ361Е, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л – на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Замість КД105Б підійдуть діоди КД105В, КД105Г або Д226 із будь-яким буквеним індексом.
Змінний резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а чи СПО-1.
Амперметр РА1 – будь-який постійного струмузі шкалою на 10 А. Його можна зробити самостійно з будь-якого міліамперметра, підібравши шунт за зразковим амперметром.
Запобіжник F1 - плавкий, але зручно застосовувати і мережевий автомат на 10 А або автомобільний біметалічний на такий самий струм.
Діоди VD1 + VP4 можуть бути будь-якими на прямий струм 10 А і зворотна напруга не менше 50 (серії Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Діоди випрямляча та тиристор ставлять на тепловідведення, кожен корисною площею близько 100 см*. Для покращення теплового контакту пристроїв із тепловідведеннями краще застосовувати теплопровідні пасти.
Замість тиристора КУ202В підходять КУ202Г – КУ202Е; перевірено практично, що пристрій нормально діє з більш потужними тиристорами Т-160, Т-250.
Слід зазначити, що як тепловідведення тиристора можна використовувати безпосередньо металеву стінку кожуха. Тоді, щоправда, на корпусі буде мінусовий висновок пристрою, що небажано через загрозу ненавмисних замикань вихідного плюсового дроту на корпус. Якщо зміцнювати тиристор через слюдяне прокладання, загрози замикання не буде, але погіршиться віддача тепла від нього.
У приладі може бути застосований готовий мережевий трансформатор з пониженням потрібної потужності з напругою вторинної обмоткивід 18 до 22 ст.
Якщо у трансформатора напруга на вторинній обмотці не менше 18 В, резистор R5 слід змінити іншим, як більшого опору(наприклад, при 24 * 26 опір резистора слід збільшити до 200 Ом).
У випадку, коли вторинна обмотка трансформатора має відвід від середини, або є дві одноманітні обмотки і напруга кожної знаходиться в зазначених межах, то випрямляч краще виконати за звичайною двонапівперіодною схемою на двох діодах.
При напрузі вторинної обмотки 28 * 36 можна взагалі відмовитися від випрямляча - його роль одночасно гратиме тиристор VS1 ( випрямлення-однонапівперіодне). Для такого випадку блоку живлення необхідно між резистором R5 і плюсовим дротом підключити розділовий діод КД105Б або Д226 з будь-яким буквеним індексом (катодом до резистора) R5). Вибір тиристора в такій схемі буде обмежений - підходять ті, які дозволяють роботу під зворотним напругою (наприклад, КУ202Е).
Для цього пристрою підійде уніфікований трансформатор ТН-61. 3 його вторинних обмотки необхідно з'єднати згідно з послідовно, при цьому вони здатні віддати струм до 8 А.
Усі деталі приладу, крім трансформатора Т1, діодів VD1 + VD4 випрямляча, змінного резистора R1, запобіжника FU1 та тиристора VS1, змонтовані на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм.
Креслення плати представлено у журналі радіо № 11 за 2001 рік.

Більш сучасна конструкція дещо простіше у виготовленні та налаштуванні та містить доступний силовий трансформатор з однією вторинною обмоткою, а регулювальні характеристики вищі, ніж у попередньої схеми.

Пропонований пристрій має стабільне плавне регулювання чинного значеннявихідного струму в межах 0,1...6А, що дозволяє заряджати будь-які акумулятори, а не лише автомобільні. При зарядці малопотужних акумуляторів бажано послідовно в коло включити баластний резистор опором кілька Ом або дросель, т.к. пікове значення зарядного струму може бути досить великим через особливості роботи тиристорних регуляторів. З метою зменшення пікового значення струму зарядки в таких схемах зазвичай застосовують силові трансформатори обмеженою потужністю, що не перевищує 80 - 100 Вт та м'якою навантажувальною характеристикою, що дозволяє обійтися без додаткового баластного опору або дроселя. Особливістю запропонованої схеми є незвичайне використання широко розповсюдженої мікросхеми TL494 (KIA494, К1114УЕ4). Задає генератор мікросхеми працює на низькій частоті і синхронізований з напівхвилями напруги за допомогою вузла на оптроні U1 і транзисторі VT1, що дозволило використовувати мікросхему TL494 для фазового регулювання вихідного струму. Мікросхема містить два компаратора, один з яких використовується для регулювання вихідного струму, а другий використовується для обмеження вихідної напруги, що дозволяє відключити зарядний струм по досягненню акумулятора напруги повної зарядки (для автомобільних акумуляторів Uмах = 14,8 В) . На ОУ DA2 зібраний вузол підсилювача напруги шунта для можливості регулювання заряджання струму. При використанні шунта R14 з іншим опором потрібен підбір резистора R15. Опір має бути таким, щоб за максимального вихідного струму не спостерігалося насичення вихідного каскаду ОУ. Чим більший опір R15, тим менший мінімальний вихідний струм, але зменшується і максимальний струм рахунок насичення ОУ. Резистором R10 обмежують верхній кордонвихідного струму. Основна частина схеми зібрана на друкованій платі розміром 85 х 30 мм (див. рисунок).

Конденсатор С7 напаяний прямо на друкарські провідники. Креслення друкованої плати в натуральну величину.

Як вимірювальний прилад використаний мікроамперметр з саморобною шкалою, калібрування показань якого проводиться резисторами R16 та R19. Можна використовувати цифровий вимірювач струму та напруги, як показано у схемі зарядного з цифровою індикацією. Слід мати на увазі, що вимірювання вихідного струму таким приладом проводиться з великою похибкою через його імпульсний характер, але в більшості випадків це несуттєво. У схемі можна застосовувати будь-які доступні транзисторні оптрони, наприклад, АОТ127, АОТ128. Операційний підсилювач DA2 можна замінити практично будь-яким доступним ОУ, а конденсатор С6 може бути виключений, якщо ОУ має внутрішню частотну корекцію. Транзистор VT1 можна замінити на КТ315 або на будь-який малопотужний. Як VT2 можна використовувати транзистори КТ814, Г; КТ817В, Г та інші. Як тиристор VS1 може використовуватися будь-який доступний з відповідними технічними характеристикаминаприклад, вітчизняний КУ202, імпортні 2N6504...09, C122(A1) та інші. Діодний міст VD7 можна зібрати з будь-яких доступних силових діодів із відповідними характеристиками.

На другому малюнку показано схему зовнішніх підключень друкованої плати. Налагодження пристрою зводиться до підбору опору R15 під конкретний шунт, в якості якого можна застосувати будь-які дротяні резистори опором 0,02...0,2 Ом, потужність яких достатня для тривалого протікання струму до 6 А. Після налаштування схеми підбирають R16, R19 під конкретний вимірювальний прилад та шкалу.

Необхідність заряду акумулятора з'являється у наших співвітчизників регулярно. Хтось робить це через розряд батареї, хтось — у рамках технічне обслуговування. У будь-якому випадку, наявність зарядного пристрою (ЗП) багато в чому полегшує це завдання. Докладніше про те, що є тиристорним зарядним пристроєм для автомобільного акумулятора і як виготовити такий девайс за схемою - читайте нижче.

Опис тиристорного ЗУ

Тиристорний зарядний пристрій є девайсом з електронним управлінням зарядним струмом. Такі аксесуари виробляються на основі тиристорного регулятора потужності, який є фазоімпульсним. У пристрої ЗУ такого типу немає дефіцитних компонентів, а якщо всі його деталі будуть цілими, його навіть не доведеться налаштовувати після виготовлення.

За допомогою такого ЗУ можна заряджати акумулятор транспортного засобу від нуля до десяти ампер. Крім цього, воно може застосовуватися як регульоване джерело живлення для тих чи інших приладів, наприклад, паяльника, переносної лампи і т.д. За своєю формою зарядний струм дуже нагадує імпульсний, а останній, своєю чергою, дозволяє продовжити ресурс експлуатації акумулятора. Використання тиристорного ЗП допускається у температурному діапазоні від -35 до +35 градусів.

Схема

Якщо ви вирішите спорудити тиристорне ЗУ своїми руками, то можна використовувати величезну кількість різних схем. Розглянемо опис з прикладу схеми 1. Тиристорне ЗУ у разі харчується від обмотки 2 трансформаторного вузла через діодний міст VDI+VD4. Елемент управління виконаний як аналога однопереходного транзистора. В даному випадку за допомогою змінного резисторного елемента можна регулювати час, протягом якого буде здійснюватися заряд конденсаторного компонента С2. Якщо положення цієї деталі буде крайнім правим, то показник зарядного струму буде найбільшим і навпаки. Завдяки діоду VD5 здійснюється захист керуючого ланцюга тиристора VS1.

Плюси і мінуси

Основна перевага такого приладу - це якісне заряджання струмом, яка дозволить не зруйнувати, а збільшити ресурс експлуатації акумулятора в цілому.

Якщо потрібно, ЗУ може бути доповнено різноманітними автоматичними компонентами, призначеними для таких опцій:

• прилад зможе вимкнутись в автоматичному режимі, коли зарядку буде завершено;
• підтримання оптимальної напруги акумулятора у разі тривалого зберігання без експлуатації;
• ще одна функція, яку можна розцінювати як перевагу — тиристорне ЗУ може повідомляти автовласника про те, чи він правильно підключив полярність АКБ, а це дуже важливо при зарядці;
• також у разі додавання додаткових компонентів може бути реалізована ще одна перевага – захист вузла від замикань виходу (автор відео – канал Blaze Electronics).

Щодо безпосередньо недоліків, то до них можна віднести коливання зарядного струму, якщо напруга в побутовій мережі буде нестабільною. Крім того, як і інші тиристорні регулятори, таке ЗУ може створювати певні перешкоди передачі сигналу. Щоб запобігти цьому, під час виготовлення ЗУ необхідно додатково встановити LC-фільтр. Такі елементи, що фільтрують, наприклад, використовуються в мережевих блоках живлення.

Як зробити ЗУ самостійно?

Якщо говорити про виробництво ЗУ своїми руками, цей процес розглянемо з прикладу схеми 2. У разі тиристорное управління здійснюється у вигляді зсуву фаз. Весь процес ми описувати не будемо, оскільки він індивідуальний у кожному випадку, залежно від додавання додаткових компонентів у конструкцію. Нижче розглянемо основні аспекти, які слід врахувати.

У нашому випадку пристрій збирається на звичайному оргаліті, у тому числі конденсатор:

1. Діодні елементи, зазначені на схемі як VD1 та VD 2, а також тиристори VS1 та VS2, слід встановити на тепловідводі, монтаж останніх допускається на загальному тепловідводі.
2. Елементи опору R2, а також R5 слід використовувати не менше, ніж по 2 вати.
3. Що стосується трансформатора, то його можна придбати в магазині або взяти з паяльної станції(якісні трансформатори можна знайти у старих радянських паяльниках). Можна перемотати вторинний провід на новий перетином близько 1.8 мм на 14 вольт. В принципі, можна використовувати і тонші дроти, оскільки цієї потужності буде достатньо.
4. Коли всі елементи будуть на руках, всю конструкцію можна встановити в один корпус. Наприклад, для цього можна взяти старий осцилограф. У цьому випадку ми не даватимемо жодних рекомендацій, оскільки корпус — це особиста справа кожного.
5. Після того, як зарядний пристрій буде готовий, необхідно перевірити його працездатність. Якщо у вас є сумніви щодо якості складання, то ми б порадили зробити діагностику приладу на більш старій АКБ, яку в разі чого не шкода буде викинути. Але якщо ви все зробили правильно, відповідно до схеми, то проблем у плані експлуатації виникнути не повинно. Врахуйте і те, що виготовлене ЗУ не потребує настроювання, воно спочатку має працювати правильно.

Відео «Просте тиристорне ЗУ своїми руками»

Як зробити просте тиристорне ЗУ своїми руками – дивіться на відео нижче (автор ролика – канал Blaze Electronics).