Трансформатор для зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Трансформаторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Здравствуйте дорогие посетители сайта zerga.ru. Данная статья трансформаторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора предназначена для людей, которые ищут зарядное устройство данного типа.

Все трансформаторные устройства считаются «железобетонными», потому что, как правило, в них используется мощные электронные компоненты, которые выдерживают разные перегрузки, переполюсовку клемм и прочие неблагоприятные воздействия (в разумных пределах конечно).

В последнее время эти зарядные устройства претерпели некоторую модернизацию: Была установлена защита от перегрева, от переполюсовки клемм и так далее. Поэтому надёжность у них, как правило, на высоте.

Этот прибор, можно использовать по разным направлениям не только в виде зарядного устройства, а как обычный блок питания с напряжением 12 или 24 вольта и регулировкой силы тока, подсоединяя к нему разные электронные устройства.

Зачастую данные приборы содержат стрелочные индикаторы, они показывают силу тока, которая подаётся на аккумулятор, так же его можно регулировать в ручном режиме с помощью специальных регуляторов на передней панели. Встречаются приборы и с цифровой шкалой, так сказать не большое усовершенствование. Как по мне, так цифровая индикация лучше, потому что несколько раз было такое, поставил аккумулятор на зарядку в тёмное время суток и видно циферки, а стрелочный индикатор нужно фонариком подсвечивать :).

Выбирая данный тип устройства, Вы должны знать, как правильно заряжать аккумулятор, потому что в них отсутствует система «умной подзарядки». Для этого я рекомендую Вам прочитать специальную статью Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор.

Такую систему содержит интеллектуальное зарядное устройство, но в этом есть свои плюсы, а так же минусы, о которых пойдёт речь в статье по ссылке выше.

Недостаток такого устройства – это его вес. В основе этого устройства используется электрический трансформатор (от этого и название, трансформаторное), вокруг которого собраны все остальные электрические компоненты. В зависимости от модели, трансформатор имеет определённый вес.

Если Вам вес данного устройства безразличен, то для подзарядки аккумулятора вполне подойдет. Цена таких приборов колеблется в приделах пятидесяти долларов, а так же они легко ремонтируются, модель этого устройства простенькая и в основном широко распространенная, можно покупать.

Ну а на этом пока всё. Если что появится новое, допишу.

Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

I=0,1Q

где I — средний зарядный ток, А., а Q — паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

Классическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 — Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А , устанавливается амперметром. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

Пример импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор. Если у вас ещё нет зарядки, то пора заняться её выбором. В этой статье мы поговорим об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, чем они отличаются от других ЗУ и приведём несколько примеров таких устройств со схемами.

Какие есть зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов?

В основном ЗУ подразделяют по их назначению на 3 большие группы:

Зарядные устройства, как это понятно из названия, заряжают автомобильный аккумулятор. Пусковые модели используются, когда требуется запустить мотор. А модели пуско-зарядной группы умеют заряжать АКБ и пускать двигатель. Само собой, что для работы ЗУ требуется подключение к электрической сети. Причём пусковые и пуско-зарядные модели должны быть подключены к сети в момент запуска двигателя. Хотя есть и портативные зарядки, которые имеют свои аккумуляторы внутри, и осуществляют пуск двигателя за счёт их энергии. Такие портативные зарядки удобно брать с собой в дорогу.

Импульсные ЗУ для автомобильного аккумулятора

По конструкции зарядные устройства подразделяются на импульсные и трансформаторные. В составе трансформаторных моделей есть выпрямитель (диодный мост) и понижающий трансформатор. В конструкции инверторных зарядок работает инвертор и предусмотрена защита от короткого замыкания. Модели на основе трансформатора имеют большие размеры. Обычному пользователю рекомендуется выбирать импульсные зарядки, как более современные, компактные и лёгкие. Они стоят немного больше трансформаторных.

Пример импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля

Далее рассмотрена схема и принцип работы импульсного ЗУ из книги «Зарядные устройства», авторы Ходасевич А. Г. и Ходасевич Т. И. Это зарядное устройство перед тем, как проводить зарядку, разряжает АКБ до напряжения 10,5 вольта. При этом используется ток величиной С/20. С – ёмкость аккумулятора. После этого напряжение на аккумуляторе повышается до 14,2─14,5 вольта с помощью зарядно-разрядного цикла. При этом соотношение величины токов заряда и разряда составляет 10 к 1. Соотношение времени заряда и разряда равно 3 к 1. Ниже можно посмотреть основные характеристики зарядного устройства:

Принципиальная схема импульсного ЗУ

Режимы работы ЗУ:

  • Переключатель SA3 установлен в положение «Заряд». Когда включена сетевая кнопка SA1, устройство работает, как обычная зарядка с регулируемой силой тока. Разряд при этом не выполняется;
  • Переключатель SA2 установлен в положение «Десульфатация». В этом режиме происходит заряд-разряд аккумулятора. Если нажата кнопка SB1, то перед зарядом выполняется разрядка АКБ током 2,5 ампера до напряжения 10,5 вольта. После этого аккумулятор заряжается до напряжения 14,2─14,5 вольта. По окончании процесса ЗУ автоматически отключается. Если переключатель SA3 находится в положении «Многократно», этот процесс повторяется, пока не будет прерван пользователем. Используется для восстановления аккумуляторной батареи.

Как работает устройство? На сетевой фильтр С1, С2, С3, L1 подаётся напряжение 220 вольт из бытовой электросети. Роль фильтра – это задержка помех из электросети. Далее производится выравнивание напряжения на диодах VD1, VD2, VD3, VD4 и сглаживание при помощи конденсатора C5. Роль резистора R3 заключается в ограничении зарядки конденсатора C5. U1 – это оптрон, который отвечает за контроль напряжения в сети. Когда напряжения нет, производится блокировка элемента DD2.3 и отключается режим зарядки аккумуляторной батареи.

Когда подключается аккумулятор, компаратор DA1 приходит в положение «1» и открывается транзистор VT5. В таком положении загорается светодиод HL2, сигнализирующий о включении режима «Заряд». С коллектора VT5 напряжение поступает на DD1.3 (9 вывод) и DD1.4 (13 вывод). В результате происходит разблокировка низкочастотного генератора. При этом скважность импульсов регулируется резисторами R4 (разряд) и R6 (заряд). Частота импульсов определяет ёмкость конденсатора C2.

Когда идёт заряд на выходе «10» DD1.3 устанавливается значение 1, что приводит к открытию транзистора VT1 и блокировке верхнего порога компаратора DA1 на отметке 14,2 вольта. Это объясняется тем, что сравнение напряжение на АКБ с верхний порогом выполняется в режиме разряда. Так предотвращается срабатывание компаратора в тот момент, когда батарея ещё не заряжена. Преобразователь напряжения запускается через транзистор VT2 и оптрон U2 через высокий уровень DD1.3.

Когда нажимается кнопка SB1 «Пуск», то компаратор DA1 переходит в положение «0». В результате закрывается транзистор VT5 и происходит блокировка генератора на DD1 и преобразователя напряжения. На «3» выходе DD2.1, D2.2 появляется 1. Если сетевое напряжение подано, то на входах DD2.3 устанавливается 1. На выходе DD2.4 срабатывают транзисторы VT7, VT8 и загорается светодиод HL4, который показывает «Разряд». В таком режиме устанавливается разрядный ток через лампочку HL3. Напряжение лампы 12 вольт, мощность 30 ватт.

Разряд идёт до напряжения на аккумуляторе до 10,5 вольта пока не срабатывает компаратор R20, R21, DA1. После этого на выходе DA1 снова устанавливается 1 и начинается цикл заряда. Когда напряжение батареи доходит до 14,2 вольта срабатывает компаратор R11, R14, DA1. В случае, когда переключатель SA3 был установлен в положение «Однократно», светодиод HL2 потухнет и устройство прервёт заряд. Если SA3 был установлен в «Многократно», то будет запущен новый цикл и начнётся разряд.

Конденсаторы C6, C7 защищают цепь от помех и задерживают срабатывание компараторов при переходе из одного режима в другой. Стабилизатор DA3 защищает микросхемы при кратковременном исчезновении контакта на выводах АКБ, поскольку в режиме холостого хода напряжение на выходе преобразователя подскакивает до 25 вольт.

Разработчики устройства говорят, что может потребоваться начальная регулировка пороговых компараторов. Чтобы это выполнить, делается отключение лампочек HL1, HL3 для снижения нагрузки. Затем к регулируемому блок питания подключаются клеммы X1 и X2. Напряжение блока питания выставляется 10,5 вольта и регулировкой резистора R21 добиваются того, чтобы произошло включение HL2. После этого, устанавливается напряжение 14,2 вольта и резистором R11 добиваются включения HL2. После этой регулировки подключаются лампочки и зарядное устройство для автомобильного аккумулятора готово к работе.

Теперь немного о комплектующих этого импульсного зарядного устройства. Трансформатор использован самодельный на основе дросселей телевизора УПИМЦТ, отвечающих за строчную развёртку. Трансформатор имеет следующую обмотку:

  • Обмотки I и II намотаны в два провода, а III – в семь;
  • В I обмотке 91 виток (провод ПЭВ-2, диаметр 0,5 миллиметра);
  • II обмотка имеет 4 витка аналогичного провода;
  • В III обмотке 9 витков провода ПЭВ-2 (диаметр 0,6 миллиметров).

При сборке трансформатора в сердечнике устанавливается зазор 1,3 миллиметра с помощью картонных прокладок. В роли шунта выступает нихром толщиной 0,2 миллиметра и сопротивлением 0,1 Ом. Резисторы R11 и R21 являются многооборотными (тип СП5-2). Резистор R27 относится к типу СП3-4ам.

Диоды VD13 и VD14 относятся к типу КД213А(Б). Авторы схемы рекомендуют заменить их диодами Шоттки типа КД2997А и КД2999А. Диод VD12 рассчитан на ток 2─3 ампера (30 кГц) и напряжение 600─800 вольт. Оптроны U1 и U2 относятся к типу АОТ127. Напряжение изоляции у них должно быть не меньше 500 вольт.

Сообщается, что КТ315 могут быть заменены любыми КТ312 и КТ3102, рассчитанными на 30 вольт. VT3 относится к типу КТ801 А(Б). VT7 – это тип KT819 А (Б, В). Конденсаторы на схеме:

  • C2 допускается заменить на электролитический;
  • C1, C19, C22 – тип К78-2;
  • С3, С4 – тип К15-5, напряжение не менее 600 В;
  • C5 – ёмкость 220 мкФ, 400 В. Или два по 100 мкФ, 400 вольт (тип К50-32);
  • Остальные конденсаторы на схеме относятся к типу K50-35.

Для того чтобы уменьшить размеры и массу ЗУ, авторы схемы предлагают реализовать схему охлаждения с небольшим вентилятором М1. Схема приведена ниже.

Схема охлаждения для зарядного устройства

В качестве возможной доработки также предлагается индикатор тока PA1. Это амперметр с лимитом измерений 10 ─ 0 ─ 10 ампер. То есть, зарядный и разрядный ток. Авторы предлагают использовать прибор М4761, который ранее использовался в магнитофонах. Стрелку на нём предлагается сместить в середину шкалы, чтобы был виден ток заряда и разряда.

А также можно использовать индикатор, показывающий ток на светодиодах с интервалом 0,5 ампера. Схема этого устройства показана ниже.

Схема индикатора тока для импульсного ЗУ

Преобразователь полярности и усилитель амплитуды сделаны на основе DA1 и DA2. Индикатор собран на базе DA3. Отмечается, что для этого индикатора нужно сделать дополнительный преобразователь питания на базе DA1 и DA2 (напряжение от – 15 до + 15 вольт).

В интернете и книгах можно найти большое число схем импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Но охватить их в рамках одной статьи невозможно.