Как работают зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов. Какие бывают типы зарядных устройств. Как рассчитать параметры зарядки. Простые схемы зарядных устройств своими руками. Схемы с регулировкой тока заряда. На что обратить внимание при сборке.
Принципы работы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов
Зарядка аккумулятора — это процесс восстановления его емкости путем подачи электрического тока. Для правильной зарядки необходимо соблюдать определенные правила:
- Напряжение зарядки должно быть немного выше номинального напряжения аккумулятора (13,8-14,4 В для 12-вольтовых АКБ)
- Ток зарядки не должен превышать 10% от емкости аккумулятора
- Время зарядки зависит от степени разряда батареи
Несоблюдение этих правил может привести к сокращению срока службы аккумулятора или его выходу из строя. Поэтому важно использовать правильно подобранное зарядное устройство.
Основные типы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов
Существует два основных типа зарядных устройств:
- С постоянным током зарядки. Подают фиксированный ток в течение всего процесса зарядки. Напряжение при этом постепенно повышается.
- С постоянным напряжением. Поддерживают фиксированное напряжение, а ток постепенно снижается по мере зарядки.
Какой тип выбрать? Зарядка постоянным током более щадящая для аккумулятора, но требует контроля. Зарядка постоянным напряжением быстрее, но может сократить срок службы АКБ при частом использовании.
Как рассчитать параметры для зарядки автомобильного аккумулятора
Для правильной зарядки необходимо рассчитать оптимальный ток и время зарядки:
- Ток зарядки не должен превышать 10% от емкости аккумулятора. Например, для АКБ на 60 А*ч максимальный ток — 6 А.
- Время зарядки зависит от степени разряда. Его можно примерно рассчитать по формуле: (12,8 В — текущее напряжение АКБ) * 10 = время зарядки в часах.
Соблюдение этих параметров позволит безопасно зарядить аккумулятор и продлить срок его службы.
Простые схемы зарядных устройств своими руками
Простейшее зарядное устройство можно собрать из следующих компонентов:
- Понижающий трансформатор 220/14 В
- Диодный мост для выпрямления тока
- Резистор для ограничения тока
- Амперметр и вольтметр для контроля (опционально)
Схема такого устройства выглядит следующим образом:
«` «`Недостаток такой схемы — отсутствие регулировки тока зарядки. Его можно добавить, используя переменный резистор.
Схемы зарядных устройств с регулировкой тока
Более продвинутая схема с возможностью регулировки тока зарядки может выглядеть так:
«` «`В этой схеме используются:
- Два транзистора для управления током
- Переменный резистор для регулировки
- Диоды для защиты от обратного тока
Такая схема позволяет точно настроить ток зарядки под конкретный аккумулятор.
На что обратить внимание при сборке зарядного устройства своими руками
- Используйте качественные компоненты, рассчитанные на нужную мощность
- Обеспечьте хорошее охлаждение силовых элементов
- Соблюдайте полярность при подключении к аккумулятору
- Установите предохранители для защиты от короткого замыкания
- Добавьте измерительные приборы для контроля процесса зарядки
Соблюдение этих правил поможет собрать надежное и безопасное зарядное устройство.
Преимущества самодельных зарядных устройств
Сборка зарядного устройства своими руками имеет ряд преимуществ:
- Экономия средств по сравнению с покупкой готового устройства
- Возможность точной настройки под конкретный аккумулятор
- Понимание принципов работы и возможность ремонта
- Удовлетворение от самостоятельно выполненной работы
Однако важно помнить, что неправильно собранное устройство может быть опасным. Если вы не уверены в своих навыках, лучше обратиться к специалисту.
Часто задаваемые вопросы о зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов
Можно ли использовать зарядное устройство от другого аккумулятора?
Использовать зарядное устройство от другого аккумулятора можно, если его характеристики подходят. Главное — соблюдать правильный ток зарядки и напряжение.
Сколько времени нужно заряжать полностью разряженный аккумулятор?
Время полной зарядки зависит от емкости аккумулятора и тока зарядки. В среднем это занимает 10-14 часов при использовании тока 10% от емкости АКБ.
Можно ли заряжать аккумулятор, не снимая с автомобиля?
Заряжать аккумулятор, не снимая с автомобиля, можно. Но перед этим нужно отключить клеммы от бортовой сети, чтобы избежать повреждения электроники автомобиля.
Схемы зарядных устройств и выпрямителей для аккумуляторов
Наиболее выгодными и удобными источниками питания карманных приемников являются герметизированные никель-кадмиевые аккумуляторы, которые отличаются высокой удельной емкостью, большой механической прочностью, малым внутренним сопротивлением и, самое главное, возможностью многократного их применения после соответствующей зарядки. Они выдерживают большое число циклов заряд-разрядов, что обеспечивает большой срок службы.
Заряжать аккумуляторы можно от любого источника постоянного тока, обеспечивающего нормальный зарядный ток. Чтобы не испортить аккумуляторы при заряде, необходимо строго соблюдать полярность включения и не превышать зарядный ток, указанный в таблице, в противном случае отдельные аккумуляторные элементы разрушатся (могут взорваться). Не рекомендуется также разряжать аккумулятор до напряжения ниже 1 в (на элемент).
Таблица
Схема простого зарядного устройства
Простейшая схема выпрямительного устройства для зарядки аккумуляторной батареи от сети переменного тока приведена на рис.
1. Как видно из рисунка, в качестве вентиля использован диод Д1, который пропускает ток только в прямом направлении.
При подключении к выпрямителю переменного напряжения через диод, а следовательно, и через аккумулятор Ак будут протекать отдельные импульсы электрического тока одного направления. Такой ток называется пульсирующим.
Рис. 1. Схема бестрансформаторного зарядного устройства для аккумуляторов 7Д-0,1.
Резисторы R1, R2 служат для ограничения величины зарядного тока до требуемой величины. На рис. 1 приведены сопротивления резисторов для зарядки аккумуляторов типа 7Д-0,1.
Переключатель В1 позволяет включать выпрямитель для работы от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в. Выпрямители, предназначенные для зарядки аккумуляторов, называют зарядными устройствами (ЗУ).
Недостатком приведенной схемы является наличие гасящих резисторов, на которых бесполезно рассеивается мощность. Нагрев резисторов приводит к повышению температуры корпуса, в котором обычно монтируется ЗУ, а это резко снижает величину допустимого обратного напряжения диода и может привести к выходу его из строя.
Зарядное устройство с конденсатором
Наибольшее распространение находят зарядные устройства, в которых в качестве ограничительного сопротивления используется безваттное сопротивление — конденсатор постоянной емкости (рис 2).
Работает такое ЗУ следующим образом. Во время одного полупериода переменного напряжения, когда на гнезде 1 питающей сети получается положительная полярность, а на гнезде 2 отрицательная, через диод Д1 проходит ток, заряжающий конденсатор С1.
Рис. 2. Схема бестрансформаторного зарядного устройства с конденсатором для аккумуляторов.
При этом правая обкладка конденсатора С1 оказывается заряженной положительно. В следующий полупериод, когда полярность напряжения на гнездах 1— 2 изменится, происходит перезарядка конденсатора С1 и через диод Д2 и аккумулятор пройдет импульс тока, величина которого зависит (при данных напряжениях сети и аккумулятора) от емкости конденсатора С1.
Таким образом, изменяя емкость этого конденсатора, можно изменять величину зарядного тока.
Рабочее напряжение конденсатора С1 должно быть не менее 350 и 600 в для сети 127 и 220 в соответственно.
Конденсатор С1 должен быть обязательно бумажным. Необходимую емкость обычно получают путем параллельного соединения нескольких конденсаторов с различными номиналами.
Зарядное устройство с диодным мостом
На рис. 3 представлен другой вариант ЗУ, которое используется для зарядки аккумулятора типа 7Д-0.1 в приемнике «Селга». В этом устройстве выпрямительная часть собрана по обычной мостовой схеме па диодах Д1— Д4.
Для получения необходимого зарядного тока используются конденсаторы С1, С2 типа МБМ, сравнительно небольшой емкости, что является преимуществом этой схемы по сравнению с предыдущей.
Рис. 3. Другой вариант ЗУ, которое используется для зарядки аккумулятора типа 7Д-0,1.
При напряжении сети 127 в, переключателем В1 оба конденсатора соединяют параллельно. Резистор R1 ограничивает максимальную величину импульса тока.
Резистор R2 служит для разрядки конденсаторов после отключения ЗУ от сети.
(R2 — 470 ком).
Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
Для зарядки аккумуляторов напряжением 2,5 или 3,75 а можно воспользоваться схемой ЗУ, приведенной на рис. 4. Подобным устройством снабжены приемники «Космос».
По этой же схеме смонтированы и ЗУ приемников «Рубин», «Сюрприз» и др. Сопротивление резисторов R3, R2 выбирают равными: 620 ом — для зарядки аккумуляторов типа 2Д— 0,1. 3 ком — для аккумуляторов типа 2Д— 0,06 и 1,6 ком — для аккумуляторов типа ЗД— 0,1.
Рис. 4. Схема для зарядки аккумуляторов напряжением 2,5 или 3,75.
Выпрямитель собран по двухполупериодной схеме на диодах Д1, Д2 Функции гасящих резисторов выполняют конденсаторы С1, С2, соединенные последовательно.
При работе ЗУ от сети напряжением 127 а, конденсатор С1 замыкается переключателем В1. Такая схема переключения позволяет использовать конденсаторы с меньшим рабочим напряжением.
Резисторы R2, R3 и R1 имеют то же назначение, что и соответствующие резисторы R1 и R2 в схеме рис.
3 .
Зарядно-питающий блок
На рис. 5 приведена схема зарядно-питающего блока, основной частью которого является выпрямитель со стабилизацией выходного напряжения. С помощью ручного регулятора выходное напряжение может быть установлено в пределах 1— 14 а при токе нагрузки до 300 ма.
Выпрямитель собран по двухполупериодной мостовой схеме на диодах Д1— Д4. Выпрямленное напряжение поступает на вход транзисторного стабилизатора, смонтированного на составном транзисторе Т1.Т2 и стабилитроне Д5, создающем опорное напряжение на базе транзистора Т1 Напряжение на выходе такого стабилизатора (гнездах Гн1, Гн2) близко к опорному, поэтому если его изменять с помощью потенциометра R1 будет изменяться и напряжение на нагрузке.
Подобная схема стабилизатора позволяет получить стабилизированное напряжение с малым внутренним сопротивлением источника питания и с малым коэффициентом пульсаций, что обеспечивает высокое качество звучания транзисторного приемника при питании его от сети.
При использовании блока для зарядки аккумуляторов переключатель В1 устанавливается в положение 1. Аккумулятор присоединяют к гнездам Гн3, Гн4. Сопротивление резистора R4 зависит от типа аккумулятора, используемого в приемнике, и подбирается опытным путем.
Чтобы ослабить помехи, проникающие из сети в цепи приемника, между обмотками / и // трансформатора Тр1 имеется электростатический экран, а каждая из секций Іа, 1б заблокирована конденсаторами С1, С2.
Трансформатор Тр1 выполнен на сердечнике УШ16, толщина набора 32 мм. Обмотка /а содержит 1270 витков провода ПЭВ-1 0,15; обмотка 1б — 930 витков провода ПЭВ-1, 0,12.
Электростатический экран имеет один слой провода ПЭВ-1 0,12. Обмотка П содержит 160—170 витков провода ПЭВ-1 0,47. В качестве изоляционных прокладок между обмотками и электростатическим экраном используют тонкую вощенную бумагу (1— 2 слоя).
Практически при изготовлении такого блока можно использовать любой трансформатор питания, у которого оставляют только сетевую обмотку, а число витков обмотки накала увеличивают в 2,5— 3 раза.
В блоке можно использовать транзисторы П13—П16, МП39—МП42, МП104— МП 106 (Т1), П201—П203, П213, П214 (Т2), диоды Д7, Д226, конденсаторы К50— 6, резисторы МЛТ, СП и др.
Рис. 5. Схема зарядно-питающего блока.
Конструктивное оформление устройства может быть самым различным. Если все детали исправны и при монтаже не допущено ошибок, оно сразу начинает работать. После включения в сеть, переключатель В1 устанавливают в положение 2 и измеряют напряжение на гнездах Гн1, Гн2.
При вращении ручки потенциометра R1 по часовой стрелке выходное напряжение должно плавно изменяться от нуля до значения, соответствующего напряжению стабилизации стабилитрона.
Затем включают миллиамперметр последовательно со стабилитроном (в точку «а») и подбирают сопротивление резистора R2 так, чтобы при отсутствии нагрузки ток через стабилитрон был равен .15— 20 ма. На этом налаживание заканчивается.
Для удобства работы шкалу потенциометра R1 желательно проградуировать в вольтах.
Подобный зарядно-питающий блок представляет интерес для радиолюбителей, занимающихся конструированием различной транзисторной аппаратуры В том случае, если от блока требуется получить фиксированное напряжение 6, 9, 12 а, нужно потенциометр R1 из схемы исключить и базу транзистора Т1 присоединить к верхнему (по схеме) концу резистора R2.
Для получения напряжения порядка 6 а надо использовать стабилитрон типа КС156А, 9 в — Д809, 12 а— Д813. После установки нужного стабилитрона, резистором R2 устанавливают необходимый ток стабилизации: порядка 20— 25 ма для стабилитрона Д809, 14— 16 ма для стабилитрона Д813 н 45— 50 ма для стабилитрона КС156А.
Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками
Проблемы с аккумуляторами — не такое уж редкое явление. Для восстановления работоспособности необходима дозарядка, но нормальная зарядка стоит приличных денег, а сделать ее можно из подручного «хлама».
Самое главное — найти трансформатор с нужными характеристиками, а сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — дело буквально пары часов (при наличии всех необходимых деталей).
Содержание статьи
- 1 Немного теории
- 1.1 Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей
- 1.2 Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током
- 2 Схемы зарядного устройства для авто АБ
- 2.1 Простые схемы
- 2.2 Схемы с возможностью регулировки
- 3 Видео по теме
Немного теории
Процесс заряда аккумуляторов должен проходить по определенным правилам. Причем процесс заряда зависит от вида батареи. Нарушения этих правил приводит к уменьшению емкости и срока эксплуатации. Потому параметры зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подбираются для каждого конкретного случая. Такую возможность предоставляет сложное ЗУ с регулируемыми параметрами или купленное специально под эту батарею.
Есть и более практичный вариант — сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Чтобы знать, какие параметры должны быть, немного теории.
Перед началом заряда надо измерить напряжение
Виды зарядных устройств для аккумуляторных батарей
Заряд аккумулятора — процесс восстановления израсходованной емкости. Для этого на клеммы аккумулятора подается напряжение, немного превышающее рабочие показатели АБ. Подаваться может:
- Постоянный ток. Время заряда — не менее 10 часов, в течении всего этого времени подается фиксированный ток, напряжение изменяется от 13,8-14,4 В в начале процесса до 12,8 В в самом конце. При таком виде заряд накапливается постепенно, держится дольше. Недостаток этого способа — необходимо контролировать процесс, вовремя отключить зарядное устройство, так как при перезаряде электролит может закипеть, что существенно снизит его рабочий ресурс.
- Постоянное напряжение. При заряде постоянным напряжением, ЗУ выдает все время напряжение 14,4 В, а ток изменяется от больших значений в первые часы заряда, до очень небольших — в последние.
Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.
Потому перезаряда АБ не будет (разве что вы оставите его на несколько суток). Положительный момент этого способа — время заряда уменьшается (90-95% можно набрать за 7-8 часов) и заряжаемый аккумулятор можно оставить без присмотра. Но такой «экстренный» режим восстановления заряда плохо влияет на срок службы. При частом использовании постоянным напряжением АБ быстрее разряжается.Графики изменения параметров ЗУ в разных режимах
В общем, если нет необходимости спешить, лучше использовать заряд постоянным током. Если надо за короткое время восстановить работоспособность аккумулятора — подавайте постоянное напряжение. Если говорить о том, какое лучше сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, ответ однозначен — подающее постоянный ток. Схемы будут простые, состоящие из доступных элементов.
Как определить нужные параметры при зарядке постоянным током
Опытным путем установлено, что заряжать автомобильные свинцовые кислотные аккумуляторы (их большинство) необходимо током, который не превышает 10% от емкости батарей.
Если емкость заряжаемой АБ 55 А/ч, максимальный ток заряда будет 5,5 А; при емкости 70 А/ч — 7 А и т.д. При этом можно ставить чуть меньший ток. Заряд будет идти, но медленнее. Он будет накапливаться даже если ток заряда будет 0,1 А. Просто для восстановления емкости потребуется очень много времени.
Так как в расчетах принимают, что ток заряда составляет 10%, получаем минимальное время заряда — 10 часов. Но это — при полном разряде аккумулятора, а его допускать нельзя. Потому фактическое время заряда зависит от «глубины» разряда. Определить глубину разряда можно, замерив вольтаж на АБ до начала заряда:
Чтобы рассчитать примерное время заряда АБ, надо узнать разницу между максимальным зарядом батареи (12,8 В) и текущим ее вольтажом. Умножив цифру на 10 получим время в часах. Например, напряжение на аккумуляторе перед зарядом 11,9 В. Находим разницу: 12,8 В — 11,9 В = 0,8 В. Умножив эту цифру на 10, получаем что время заряда будет около 8 часов. Это при условии, что подавать будем ток, который составляет 10% от емкости батареи.
Схемы зарядного устройства для авто АБ
Для заряда аккумуляторов обычно используется бытовая сеть 220 В, которая преобразуется в пониженное напряжение при помощи преобразователя.
Простые схемы
Наиболее простой и эффективный способ — использование понижающего трансформатора. Именно он понижает 220 В до требуемых 13-15 В. Такие трансформаторы можно найти в старых ламповых телевизорах (ТС-180-2), компьютерных блоках питания, найти на «развалах» блошиного рынка.
Но на выходе трансформатора получается переменное напряжение, которое необходимо выпрямить. Делают это при помощи:
В приведенных схемах присутствуют также предохранители (1 А) и измерительные приборы. Они дают возможность контролировать процесс заряда. Их из схемы можно исключить, но придется периодически использовать для контроля мультиметр. С контролем напряжения это еще терпимо (просто приставлять к клеммам щупы), то контролировать ток сложно — в этом режиме измерительный прибор включают в разрыв цепи.
То есть, придется каждый раз выключать питание, ставить мультиметр в режиме измерения тока, включать питание. разбирать измерительную цепь в обратном порядке. Потому, использование хотя-бы амперметра на 10 А — очень желательно.
Недостатки этих схем очевидны — нет возможности регулировать параметры заряда. То есть, при выборе элементной базы выбирайте параметры так, чтобы на выходе сила тока была те самые 10% от емкости вашего аккумулятора (или чуть меньше). Напряжение вы знаете — желательно в пределах 13,2-14,4 В. Что делать, если ток получается больше желаемого? Добавить в схему резистор. Его ставят на плюсовом выходе диодного моста перед амперметром. Сопротивление подбираете «по месту», ориентируясь на ток, мощность резистора — побольше, так как на них будет рассеиваться лишний заряд (10-20 ВТ или около того).
И еще один момент: зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, сделанное по этим схемам, скорее всего, будет сильно греться. Потому желательно добавить куллер.
Его можно вставить в схему после диодного моста.
Схемы с возможностью регулировки
Как уже говорили, недостаток всех этих схем — в невозможности регулировки тока. Единственная возможность — менять сопротивления. Кстати, можно поставить тут переменный подстроечный резистор. Это будет самый простой выход. Но более надежно реализована ручная регулировка тока в схеме с двумя транзисторами и подстроечным резистором.
Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора с возможностью ручной регулировки тока заряда
Ток заряда изменяется переменным резистором. Он стоит уже после составного транзистора VT1-VT2, так что ток через него протекает небольшой. Потому мощность может быть порядка 0,5-1 Вт. Его номинал зависит от выбранных транзисторов, подбирается опытным путем (1-4,7 кОм).
Трансформатор мощностью 250-500 Вт, вторичная обмотка 15-17 В.
Диодный мост собирается на диодах с рабочим током 5А и выше.
Транзистор VT1 — П210, VT2 выбирается из нескольких вариантов: германиевые П13 — П17; кремниевые КТ814, КТ 816. Для отвода тепла устанавливать на металлической пластине или радиаторе (не менее 300 см2).
Предохранители: на входе ПР1 — на 1 А, на выходе ПР2 — на 5 А. Также в схеме есть сигнальные лампы — наличия напряжения 220 В (HI1) и тока заряда (HI2). Тут можно ставить любые лампы на 24 В (в том числе и светодиоды).
Видео по теме
Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками — популярная тема для автолюбителей. Откуда только не извлекают трансформаторы — из блоков питания, микроволновок.. даже мотают сами. Схемы реализуются не самые сложные. Так что даже без навыков в электротехнике можно справиться самостоятельно.
youtube.com/embed/sdFsDSIVU3Q» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»> Li-Ion Battery Charger Circuit
by Kiran Saleem
2023 просмотра
Который может достигать номинальной емкости самой батареи в ампер-часах. Это называется зарядкой со скоростью 1C, где C — это значение батареи в ампер-часах. Сказав это, никогда не рекомендуется использовать эту экстремальную скорость, так как это будет означать зарядку батареи в очень напряженных условиях из-за повышения ее температуры. Эти батареи очень склонны к перезарядке или зарядке высоким напряжением или большим током. Здесь мы разрабатываем простую и легкую в сборке схему зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов, используя микросхему IC MCP73831/2 от микросхемы. Это миниатюрный одноэлементный полностью интегрированный контроллер управления зарядкой литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов. Он доступен в крошечном корпусе, поэтому наиболее подходит для компактных карманных и портативных приложений. Эта микросхема MCP73831/2 обеспечивает постоянный ток и постоянное напряжение для зарядки аккумулятора. Кроме того, диапазон напряжения и значение тока могут быть изменены.
предназначен для зарядки литий-ионного аккумулятора с переменным выходным током. Как показано на схеме, четырехконтактный переключатель используется для изменения зарядного тока. Здесь, поскольку мы использовали ИС MCP73831/2, эта ИС использует алгоритм заряда постоянным током/постоянным напряжением с выбираемым предварительным кондиционированием и окончанием заряда. Регулируемый источник питания 5 В постоянного тока подается на контакт VDD контроллера заряда. Конденсатор C1 выполняет операцию фильтрации, а LED1 отображает состояние входного источника питания. Резисторы разного номинала (2 кОм, 3,3 Ом, 5 кОм и 10 кОм) подключены к четырехконтактному переключателю, а общий вывод подключен к выводу PROG. Выбирая различные резисторы, мы можем получить зарядные токи разного значения (от 15 мА до 500 мА). Контакт 1 (STAT) является выходом для подключения к светодиоду для индикации состояния заряда. В качестве альтернативы можно использовать подтягивающий резистор для взаимодействия с хост-микроконтроллером.
STAT — это логический выход с тремя состояниями на MCP73831 и выход с открытым стоком на MCP73832. Контакт 2 (VSS) — 
Они являются необходимыми компонентами для … Читать далее
Для зарядки … Читать далее
Зарядное устройство — это … Читать далее
Протокол зарядки зависит от … Читать дальше
