Электрические схемы бесплатно. Расчет трансформатора для зарядного устройства аккумулятора. Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками Напряжение на вторичной обмотке зарядного устройства
Неоднократно автолюбитель сталкивался с проблемой зарядки свинцового аккумулятора автомобиля. С учетом типа и емкости стартерных аккумуляторов (45-120 Ампер/часов) нужно подобрать довольно мощное зарядное устройство, которое может долговременно обеспечивать зарядный ток.
Зарядный ток кислотного аккумулятора должен составлять десятую часть емкости самого аккумулятора, иными словами, если аккумулятор на 60 Ампер/часов, то зарядное устройство должно заряжать его током 6 Ампер. Такой ток получить довольно сложно, если задействовать сетевой трансформатор.
Давайте сделаем небольшой подсчет. Напряжение зарядного устройства составляет 14-14.4 Вольт, с учетом тока 6 ампер, вам будет нужен трансформатор с примерной мощностью 14.5х6 ватт, с учетом потерь в узла управления, трансформаторе и диодах транс должен быть как минимум на 100 ватт и это только для аккумуляторов не более 60 Ампер.
Для строения универсального зарядного устройства трансформаторы нужны ватт на 150-200 ватт.
Сетевой трансформатор на такую мощность найти можно, но опять же – рулят импульсные схемы из-за низкой стоимости, малых размеров, легкого веса и это еще не все.
Хотя и свинцовые аккумуляторы малочувствительны к параметрам зарядного устройства, но желательно иметь стабилизированное зарядное устройство. Если к примеру собрать зарядку для аккумулятора на основе сетевого трансформатора, добавить к нему диодный выпрямитель (который будет недурно нагреваться в ходе работы) далее собрать узел регулировки тока заряда и добавить напоследок стабилизацию, то мы получим как минимум 20% потерь на тепло. Те же функции можно без проблем реализовать с импульсными блоками питания, но уже с минимальными потерями.
LED драйверы для светодиодных лент сегодня довольно популярны. В продаже можно встретить такие блоки буквально любой мощности – от пару десятков ватт до 1киловатт. Эти блоки удобны тем, что выдают на выходе стабилизированное напряжение, которое можно регулировать в пределах 9-14,5 Вольт – то, что нам нужно. В моем варианте для обзора был куплен блок питания с током 15 Ампер, заявленная производителем мощность составляет 180 ватт. Все, что нам нужно, это сетевой шнур, амперметр с током 10-15 Ампер (цифровой или стрелочный, можно и простой мультиметр в режиме амперметра)
Подключаем сетевой шнут к соответствующим контактным клеммам блока питания, подключаем БП в сеть 220 Вольт. Дальше должен гореть зеленый светодиод, что свидетельствует о наличии выходного напряжения бп.
Далее последовательным образом подключаем в разрыв плюсовой шины наш амперметр, минус с блока питания напрямую подключается к минусу аккумулятора. Этим процесс завершен. Ток по сути зависит от напряжения заряда, а напряжение мы можем выставит с помощью переменника, который имеется на плате блока питания.
Несколько слов о конструкции драйвера (блока питания) светодиодных лент.
Такие драйверы для светодиодных лент выпускаются в алюминиевых корпусах, со всеми удобствами, следовательно, в дополнительном корпусе нет нужды. Все активные компоненты укреплены на теплоотвод, в роль которого играет корпус блока питания.
Схема схожа с компьютерным блоком питания – тот же полумостовой понижающий иип построенный на ШИМ контроллере ТЛ494. В качестве силовых ключей задействованы мощные высоковольтные биполяшки серии MJE13009.
Спереди размещена контактная площадка с клеммами входа сетевого питания и выходных шин 12 Вольт.
Рядом с контактами имеется небольшой регулятор, которым можно выставить выходное напряжение в пределах 9-14.5 Вольт.
На плате бп также реализован довольно хороший сетевой фильтр, встроенный на плату предохранитель и разрядная цепь для мощных конденсаторов полумоста. Параллельно вторичной и первичной обмотке можно увидеть цепи снаббера.
Регулировка выходного напряжения осуществляется микросхемой ТЛ431 – довольно часто применяют в импульсных источниках питания.
При желании заменой одного резистора в обвязке TL431 можно поднять выходное напряжение блока питания до 22-х Вольт, но в таком случае нужно заменить выходные электролиты, которые рассчитаны на 25 Вольт.
Сетевой фильтр на входе питания состоит из дросселя с двумя независимыми обмотками. Перед и после дросселя стоят пленки 0,1мкФ. Параллельно этим конденсаторам стоят разряжающие резисторы на пару сотен килоом, для разрядки конденсаторов после отключения бп.
Также в цепи сетевого питания стоит варистор, который предназначен для снижения пускового тока блока, в момент подачи сетевого напряжения.
Также в блоке питания предусмотрено заземление.
Сейчас нет смысла собирать самостоятельно зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов: в магазинах огромный выбор готовых устройств, цены на них приемлемы. Однако не будем забывать о том, что приятно что-то сделать полезное своими руками, тем более что простое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора вполне можно собрать из подручных деталей, и цена его будет копеечной.
Единственное, о чем сразу стоит предупредить: схемы без точной регулировки тока и напряжения на выходе, которые не имеют отсечки тока по окончании заряда, пригодны для зарядки только свинцово-кислотных аккумуляторов. Для AGM и использование подобных зарядок приводит к повреждению аккумуляторной батареи!
Как сделать простейшее трансформаторное устройство
Схема этого зарядного устройства из трансформатора примитивна, но работоспособна и собирается из доступных деталей – таким же образом сконструированы и заводские зарядные устройства простейшего типа.
По своей сути – это двухполупериодный выпрямитель, отсюда и требования к трансформатору: так как на выходе таких выпрямителей напряжение равно номинальному напряжению переменного тока, помноженному на корень из двух, то при 10В на обмотке трансформатора мы получим 14,1 В на выходе зарядного устройства. Диодный мост берётся любой с прямым током более 5 ампер или собрать его из четырех отдельных диодов, с теми же требованиями к току подбирается и измерительный амперметр. Главное – разместить его на радиаторе, который в простейшем случае представляет собой алюминиевую пластину не менее 25 см2 площадью.
Примитивность такого устройства – не только минус: за счет того, что у него нет ни регулировки, ни автоматического отключения, оно может использоваться для «реанимации» сульфатированных аккумуляторов. Но не нужно забывать и об отсутствии защиты от переполюсовки в этой схеме.
Главная проблема – где найти трансформатор подходящей мощности (не менее 60 Вт) и с заданным напряжением. Можно использовать, если подвернется советский накальный трансформатор. Однако его выходные обмотки имеют напряжение 6,3В, поэтому придется соединять две последовательно, одну из них отмотав так, чтобы в сумме на выходе получить 10В. Подойдет недорогой трансформатор ТП207-3, у которого вторичные обмотки соединяются следующим образом:
Отматываем при этом обмотку между клеммами 7-8.
Простое зарядное устройство с электронной регулировкой
Однако можно обойтись и без отмотки, дополнив схему электронным стабилизатором напряжения на выходе. К тому же такая схема будет удобнее в гаражном применении, так как позволит скорректировать ток заряда при просадках напряжения питания, ее используют и для автомобильных аккумуляторов небольшой емкости при необходимости.
Роль регулятора здесь выполняет составной транзистор КТ837-КТ814, переменный резистор регулирует ток на выходе устройства. При сборке зарядки стабилитрон 1N754A можно заменить советским Д814А.
Схема регулируемого зарядного устройства проста для повторения, и легко собирается навесным монтажом без необходимости в травлении печатной платы. Однако учтите, что полевые транзисторы размещаются на радиаторе, нагрев которого будет ощутим. Удобнее воспользоваться старым компьютерным кулером, подключив его вентилятор к выходам зарядного устройства. Резистор R1 должен иметь мощность не менее 5 Вт, его проще намотать из нихрома или фехраля самостоятельно или соединить параллельно 10 одноваттных резисторов по 10 ом. Его можно и не ставить, но нельзя забывать, что он защищает транзисторы в случае замыкания выводов.
При выборе трансформатора ориентируйтесь на выходное напряжение 12,6-16В, берите либо накальный трансформатор, соединив последовательно две обмотки, либо подбирайте готовую модель с нужным напряжением.
Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ
Переделка зарядного устройства от ноутбука
Однако можно обойтись и без поисков трансформатора, если под руками есть ненужное зарядное устройство от ноутбука – при простой переделке мы получим компактный и легкий импульсный блок питания, способный заряжать автомобильные аккумуляторы. Поскольку нам потребуется получить напряжение на выходе 14,1-14,3 В, ни один готовый блок питания не подойдет, однако переделка проста.
Посмотрим на участок типовой схемы, по которой собраны устройства такого рода:
В них поддержание стабилизированного напряжения осуществляет цепь из микросхемы TL431, управляющей оптопарой (на схеме не показана): как только напряжение на выходе превышает значение, которое задают резисторы R13 и R12, микросхема зажигает светодиод оптопары, сообщает ШИМ-контроллеру преобразователя сигнал на снижение скважности подаваемых на трансформатор импульсов. Сложно? На самом деле все просто смастерить своими руками.
Вскрыв зарядное устройство, находим недалеко от выходного разъема TL431 и два резистора, связанные с ножкой Ref. Удобнее настраивать верхнее плечо делителя (на схеме – резистор R13): уменьшая сопротивление, мы уменьшаем и напряжение на выходе зарядного устройства, увеличивая – поднимаем его. Если у нас ЗУ на 12 В, нам понадобится резистор с большим сопротивлением, если зарядное на 19 В – то с меньшим.
Видео: Зарядка для аккумуляторов авто. Защита от короткого замыкания и переполюсовки. Своими руками
Выпаиваем резистор и вместо него устанавливаем подстроечный, заранее настроенный по мультиметру на то же сопротивление. Затем, подключив к выходу зарядного устройства нагрузку (лампочку из фары), включаем в сеть и плавно вращаем движок подстроечника, одновременно контролируя напряжение. Как только мы получим напряжение в пределах 14,1-14,3 В, отключаем ЗУ из сети, фиксируем движок подстроечного резистора лаком (хотя бы для ногтей) и собираем корпус обратно. Это займет не больше времени, чем Вы потратили на чтение этой статьи.
Есть и более сложные схемы стабилизации, причем их уже можно встретить и в китайских блоках. Например, здесь оптопарой управляет микросхема TEA1761:
Однако принцип настройки тот же: меняется сопротивление резистора, впаянного между плюсовым выходом блока питания и 6 ножкой микросхемы. На приведенной схеме для этого использованы два запараллеленных резистора (таким образом получено сопротивление, выходящее из стандартного ряда). Нам нужно так же впаять вместо них подстроечник и настроить выход на нужное напряжение. Вот пример одной из таких плат:
Путем прозвонки можно понять, что нас интересует на этой плате одиночный резистор R32 (обведен красным) – его нам и надо выпаивать.
В Интернете часто встречаются похожие рекомендации, как сделать самодельное зарядное устройство из компьютерного блока питания. Но учитывайте, что все они по сути – перепечатки старых статей начала двухтысячных, и подобные рекомендации к более-менее современным блокам питания неприменимы. В них уже нельзя просто поднять напряжение 12 В до нужной величины, так как контролируются и другие напряжения на выходе, а они неизбежно «уплывут» при такой настройке, и сработает защита блока питания. Можно использовать зарядные устройства ноутбуков, выдающие единственное напряжение на выходе, они гораздо удобнее для переделки.
Не каждый владелец авто имеет у себя в гараже зарядное устройство для аккумулятора . В этой статье описаны этапы создания своими руками качественного зарядного устройства , в котором можно регулировать выходное напряжение, и работать в нескольких режимах заряда аккумулятора. Схема зарядного устройства весьма проста и надежна.
Каждый начинающий радиолюбитель в состоянии создать такой нужный прибор. В зарядном устройстве используется трансформатор с выходной мощностью 200 – 300 Ватт.
Можно использовать трансформатор от советского лампового телевизора, так как на его сердечнике расположены две одинаковые обмотки рассчитаны на напряжение 6-7 В и силу тока 10 А. Для того, чтобы получить на выходе напряжение 12 – 24 В, необходимое для зарядки аккумуляторной батареи, нужно подключить обмотки последовательно. В электрической схеме изображенной в этой статье, используется трансформатор с мощностью 400 Ватт.
Сетевая обмотка трансформатора имеет сечение провода 0,5 мм и содержит 500 витков. Наматывать витки на сердечник нужно аккуратно, виток к витку. Каждые 100 витков необходимо ставить изоляцию из плотной бумаги. Вторичная обмотка намотана проводом диаметром 1,5-3 мм. 4-5 витков при рабочей частоте 50 Гц обеспечивает питание 1 В.
Таким образом нужно намотать обмотку на 18 В – это примерно 90 витков. С трансформатором мы уже разобрались, пришел черед электронной части зарядного устройства. Диодный мост очень мощный. Диоды, используемые в схеме взяты от генератора автомобиля, их нужно установить на радиатор, и обеспечить охлаждение конструкции. Перегрев диодов категорически не допускается.
Транзистор КТ819 нужно брать в металлическом корпусе. Вместо КТ819 можно использовать КТ814, но только в крайнем случае. Этот элемент электрической схемы также устанавливаем на радиатор. Переменный резистор для схемы подбираем из расчета необходимого сопротивления в 150 Ом и номинальной рабочей мощностью 5 Ватт.
Для таких целей хорошо подойдет тиристор отечественного производства КУ202Н, или же другой аналог. Переменный резистор регулирует нужное выходное напряжение, что позволяет работать устройству в нескольких режимах: быстрая зарядка – 18 В, средняя зарядка – 16 В, умеренная зарядка – 14 В.
Устройство нужно оснастить куллером . Для этих целей отлично подойдет куллер от компьютерного блока питания. Охлаждение трансформатора необходимо, так как витки вторичной обмотки выполнены из алюминия, и в процессе быстрой зарядки аккумулятора могут перегреться. Вентилятор непосредственно подключен к выходу зарядного устройства, его обороты возрастают с установленным напряжением зарядки.
Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.
Вот эти компоненты:
Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в ), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.
Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие. Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.
Сборка зарядного устройства
Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.
Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:
- Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
- Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).
Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.
Настройка выходного напряжения и зарядного тока
На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.
Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.
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.
Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.
Как заряжать аккумулятор
Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.
Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.
Можно изготовить при наличии понижающего трансформатора. Самыми распространенными трансформаторами, применяемыми, в том числе для освещения гаражей, используются на напряжение 12 и 36 вольт. Трансформатор на напряжение 12 вольт не сможет обеспечить необходимый ток зарядки, и лучше применить для этой цели трансформатор с напряжением не менее 16 вольт.
Для зарядки аккумулятора необходимо выпрямленное, пульсирующее (без сглаживания при помощи конденсаторов и дросселей) напряжение, поданное через регулятор тока. Считается, что оптимальным током для зарядки автомобильного аккумулятора является ток 0,1Iн, т.е. для самого распространенного аккумулятора на ток 55 ампер, ток зарядки должен быть 5 - 5,5 ампер, при этом время заряда должно быть равно примерно 10 - 12 часов.
Самым простым зарядным устройством, может быть устройство по схеме на рис.1:
В схеме применяется выпрямительный диод на ток 5...50 ампер и обратное напряжение не менее 100 вольт, например: Д242 - Д247, КД203, КД206, КД210 и пр. Регулятором тока в этой схеме применена автомобильная лампа, а мощность ее зависит от напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Так при напряжении 24 вольта, автомобильная лампа должна иметь мощность 40 ватт, для этой цели подойдут две лампы на 21 ватт, соединенных параллельно, или боле мощные лампы. Ток заряда по такой схеме будет около 1 ампера.
При напряжении трансформатора на 36 вольт необходимо применять автомобильные лампы на напряжение 24В, или включенные последовательно две по 12 вольт. Ток зарядки при этом будет ~1,5 ампера.
Для увеличения зарядного тока в 2 раза, и наличии 4-х выпрямительных диодов, можно собрать мостовую схему выпрямления напряжения по схеме рис. 2:
Такие зарядные устройства применимы для подзарядки аккумулятора, так как для зарядки полностью разряженного аккумулятора требуется очень длительное время (до 20-и часов и более).
При работе с данными с зарядными устройствами соблюдайте следующие меры безопасности!!!
- отключите зарядное устройство от сети, и только потом отсоединяйте от аккумулятора, во избежание взрыва электролита;
- при зарядке (подзарядке) аккумулятора непосредственно на автомобиле необходимо снять хотя бы одну клемму с выводов аккумулятора (проще клемму "-", соединенную с "массой" кузова автомобиля);
- при работе с сетевым напряжением 220В соблюдайте осторожность: используйте целые сетевые вилки и провода, желательно использовать УЗО или автоматические выключатели, а так же евро-розетки и евро-вилки с заземляющим проводом;
- Включенное зарядное устройство должно находиться под наблюдением, либо предприняты меры по пожарной безопасности, на случай перегорания или взрыва ламп;
- Заземлить корпус и пластины трансформатора.
В самых сложных условиях, когда нет понижающего трансформатора, но имеется выпрямительный диод на напряжение 400 вольт на ток не менее 2-х ампер, и лампы накаливания на 220 вольт, можно собрать зарядное устройство по схеме на рис 3.
В этой схеме ток зарядки зависит от мощности лампы накаливания. Так при мощности лампы 200 ватт, зарядный ток будет составлять около ~0,5 ампера (лампы можно соединять параллельно). Для увеличения зарядного тока можно применить более мощную лампу, либо применить любые бытовые приборы (утюг, электроплитка), мощностью 500…1000 ватт. Ток заряда пропорционально увеличивается.
При наличии 4-х выпрямительных диодов (рис.4) ток заряда увеличивается вдвое.
ВНИМАНИЕ!!!
