Выходное напряжение на трансформаторе зарядного устройства



Два автоматических зарядных устройства из готовых модулей

Все автолюбители попадали в такую неприятную ситуацию. Есть два выхода: завести машину с заряженного аккумулятора с соседской машины (если сосед не против), на жаргоне автолюбителей это звучит как “прикурить”. Ну и второй выход – это зарядить аккумулятор.

Когда я попал в такую ситуацию в первый раз, то понял, что мне срочно требуется зарядное устройство. Но у меня не было лишней тысячи рублей на покупку зарядного устройства. В интернете нашел очень простую схему и решил собрать зарядное устройство собственными силами.

Схему трансформатора я упростил. Обмотки со второй колонны обозначаются со штрихом.

F1 и F2 – это плавкие предохранители. F2 нужен для защиты от короткого замыкания на выходе цепи, а F1 – от превышении напряжения в сети.

Описание собранного устройства

Вот что у меня получилось. Выглядит так себе, но главное работает.

Трансформатор

Теперь обо всем по порядку. Силовой трансформатор марки ТС-160 или ТС-180 можно достать из старых черно-белых телевизоров “Рекорд”, но такового я не нашел и пошел в радиомагазин. Давайте разглядим его поближе.

Вот лепестки, куда паяются выводы обмоток трансформатора.

А вот здесь прямо на трансформаторе есть табличка, на каких лепестках какое напряжение. Это значит, что если подать на лепесток № 1 и 8 220 Вольт, то на лепестках №3 и 6 мы получим 33 Вольта и максимальную силу тока в нагрузку 0,33 Ампера и тд. Но нас больше всего интересуют обмотки №13 и 14. На них мы можем получить 6,55 Вольт и максимальную силу тока 7,5 Ампер.

Для того, чтобы заряжать аккумулятор нам как раз потребуется большая сила тока. Но напряжения то у нас не хватает… Аккумулятор выдает 12 Вольт, но для того, чтобы его зарядить, напряжение зарядки должно превышать напряжение аккумулятора. 6,55 Вольт здесь никак не сгодится. Зарядное устройство нам должно выдавать 13-16 Вольт. Поэтому, мы прибегаем к очень хитрому решению.

Как вы заметили, трансформатор состоит из двух колон. Каждая колонна дублирует другую колонну. Места, где выходят выводы обмоток пронумерованы. Для того, чтобы увеличить напряжение, нам нужно просто-напросто соединить две обмотки последовательно. Для этого соединяем обмотки 13 и 13′ и снимаем напряжение с обмоток 14 и 14′. 6,55 + 6,55 = 13,1 Вольт. Вот такое переменное напряжение мы получим.

Диодный мост

Для того, чтобы выпрямить переменное напряжение, мы используем диодный мост. Собираем диодный мост на мощных диодах, потому как через них будет проходить приличная сила тока. Для этого нам потребуются диоды Д242А или какие-нибудь другие, рассчитанные на ток от 5 Ампер. Через наши силовые диоды может течь прямой ток до 10 Ампер, что идеально подходит нашему самопальному заряднику.

Также можно отдельно купить диодный мост сразу готовым модулем. В самый раз подойдет диодный мост КВРС5010, который можно купить на Али по этой

ссылке или в ближайшем радиомагазине

Полностью посаженный аккумулятор обладает низким напряжением. По мере зарядки напряжение на нем становится все больше и больше. Следовательно, у нас сила тока в цепи в самом начале зарядки будет очень большая, а потом пойдет на убыль. Согласно Закону Джоуля-Ленца, при большой силе тока будет происходить нагрев диодов. Поэтому, чтобы их не спалить, нужно отбирать от них тепло и рассеивать в окружающем пространстве. Для этого нам нужны радиаторы. В качестве радиатора я разобрал нерабочий компьютерный блок питания, разрезал на полоски жестянку и прикрутил к ним по диоду.

Амперметр

Для чего в схеме амперметр? Для того, чтобы контролировать процесс зарядки.

Не забудьте подключить амперметр последовательно нагрузке.

Когда аккумулятор полностью разряжен, он начинает жрать (слово “кушать” думаю здесь неуместно) ток. Жрет он порядка 4-5 Ампер. По мере зарядки он кушает все меньше и меньше силы тока. Поэтому, когда стрелка прибора покажет на 1 Ампер, то аккумулятор можно считать заряженным. Все гениально и просто:-).

Крокодилы

Выводим два крокодила для клемм аккумулятора с нашего зарядного устройства. При зарядке не путайте полярность. Лучше как-нибудь пометить их или взять разных цветов.

Если все правильно собрано, то на крокодилах мы должны увидеть вот такую форму сигнала (по идее верхушки должны быть сглажены, так как синусоида), но разве что-то предъявишь нашему провайдеру электричества))). В первый раз видите что-то подобное? Бегом сюда!

Импульсы постоянного напряжения лучше заряжают аккумулятор, чем чистый постоянный ток. А как получить чистый постоянный ток из переменного описано в статье Как получить из переменного напряжения постоянное .

Заключение

Не поленитесь доработать свое устройство плавкими предохранителями. Номиналы предохранителей на схеме. Не проверяйте на искру напряжение на крокодилах зарядника, иначе лишитесь предохранителя.

Внимание! Схема данного ЗУ предназначена для быстрой зарядки вашего аккумулятора в критических случаях, когда надо срочно куда-то ехать через 2-3 часа. Не используйте ее для повседневного обращения, так как заряд идет при максимальное токе, что не самый лучший режим зарядки для вашего аккумулятора. При перезаряде начинет “кипеть” электролит и в окружающее пространство начнут выделяться ядовитые пары.

Тех, кого заинтересовала теория зарядных устройств (ЗУ), а также схемы нормальных ЗУ, то в обязательном порядке качаем эту книжку по этой

ссылке. Ее можно назвать библией по зарядным устройствам.

Купить автомобильное зарядное устройство

На Алиэкспрессе есть действительно хорошие и толковые зарядки, которые намного легче обыкновенных трансформаторных зарядных устройств. Их цена в среднем от 1000 рублей.

Простейший и самый дешевый ключ — это два диода, соединенных по схеме «ИЛИ». Нагрузка, подключенная к каждому источнику питания (аккумулятору и адаптеру) через отдельные диоды Шоттки, питается от того источника, напряжение которого больше.

Недостатком такого подхода является рассеивание мощности (PD = Ibatt × Vdiode) и падение напряжения (Vdiode = 350 мВ при токе 0.5 А для диода PMEG2010AEH), когда аккумулятор подключен к нагрузке. Эти потери не имеют особого значения, если используются высоковольтные многоэлементные аккумуляторы. Но для одноэлементного Li+, или двухэлементного NiMH аккумулятора потерями мощности и падением напряжения на диодах пренебречь невозможно.

Альтернативой диодам могут быть микросхемы зарядных устройств, имеющие выход POK (POK — «Power OK» — «Питание в порядке»), например микросхема MAX8814 , которая переключает нагрузки с падением напряжения всего лишь 45 мВ при токе 0.5 А (Рис. 1), что дает выигрыш по сравнению с диодами в 305 мВ. Потери мощности в таких схемах меньше на 152.5 мВт (175 мВт — 22.5 мВт), чем в схемах с диодным «ИЛИ». При меньших токах характеристики схемы становятся еще лучше. Так при токе нагрузки 100 мА, например, падение напряжения на диоде равно 270 мВ, а на транзисторах альтернативной схемы — всего лишь 10 мВ.

Эта схема переключает нагрузку без какого-либо участия микроконтроллера или системной программы. Когда нагрузка питается от аккумуляторов и Vdc In отключен, на выходе POK микросхемы U1 высокое напряжение. При этом нагрузка соединена с аккумулятором через Q4 и Q3. На узел 1 через R2 поступает напряжение аккумулятора, и транзисторы Q1 и Q2 выключены. Когда Vdc In подключается к источнику постоянного напряжения, Q1 и Q2 некоторое время остаются выключенными благодаря конденсатору C1, который повышает напряжение в узле 1 до величины Vbatt + Vdc.

Высокое напряжение на затворах Q1 и Q2 появляется сразу после подачи напряжения Vdc. Чтобы предотвратить возможность повреждения вывода POK, добавлен транзистор Q5, включенный истоковым повторителем. На затвор Q5 подается напряжение аккумулятора, и на выводе POK напряжение не превысит этого напряжения. Когда напряжение на выводе POK опускается, через Q5 начинает течь ток, напряжение на затворах Q1 и Q2 становится низким, и транзисторы Q1 и Q2 закрываются. К нагрузке подключается Vdc In, а U1 начинает заряжать аккумулятор. C1 и R1 создают небольшую задержку, дающую возможность транзистору Q3 закрыться полностью, и избежать появления неуправляемого тока, текущего к аккумулятору.

Если отключить внешний источник постоянного напряжения от Vdc In, вывод POK перейдет в высокоимпедансное состояние, и ток аккумулятора потечет через внутренний диод транзистора Q3. Напряжение на нагрузке будет равно Vbatt — Vdiode. За счет напряжения аккумулятора, подаваемого на затвор, Q5 будет открыт до тех пор, пока POK не достигнет уровня, достаточного для того, чтобы подключить нагрузку через Q4 и Q3. Рис. 2 иллюстрируют поведение этой схемы, когда нагрузка переключается от источника постоянного напряжения к аккумулятору, а затем обратно к источнику постоянного напряжения.

Изменив схему, можно использовать микросхемы управления зарядом, не имеющие выхода POK, например, MAX1507 (Рис. 3). Сигнал, аналогичный POK, может вырабатываться компаратором (U3), сравнивающим Vdc In с напряжением аккумулятора. Отклик такой схемы очень похож на отклик оригинальной схемы (Рис. 4).

Рассматривается зарядное устройство автомобильных аккумуляторов изготовленное на основе преобразователя для питания галогенных ламп 12В типа TASCHIBRA. Преобразователи этого типа часто встречаются в продаже среди товаров электротехники. TASCHIBRу отличает достаточно хорошая надежность и сохранение работоспособности при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Это устройство выполнено на основе автогенераторного преобразователя с частотой преобразования примерно от 7 до 70 кГц, которая зависит от сопротивления подключаемой к выходу преобразователя активной нагрузки. При увеличении мощности нагрузки частота преобразования увеличивается. Интересной особенностью TASCHIBRы является срыв генерации при увеличении нагрузки сверх допустимой, что может являться своеобразной защитой от короткого замыкания. Сразу оговорюсь, что не собирался рассматривать варианты так называемой «переделки» или «доработки» данных преобразователей, что описывается в некоторых публикациях. Предлагаю использовать TASCHIBRу «как есть» за исключением, разве что, увеличения количества витков вторичной обмотки, что необходимо в целях обеспечения зарядного тока желаемой величины

Как известно, для обеспечения необходимого зарядного тока на вторичной обмотке необходимо сформировать напряжение как минимум 15-16 В.

На снимке видно, что в качестве дополнительных витков был использован имеющийся провод вторичной обмотки белого цвета. Для преобразователя мощностью 50 Вт оказалось достаточно добавить 2 витка к вторичной обмотке. При этом необходимо следить, чтобы направление намотки проводилось по направлению (т.е. согласованно) существующей обмотке, иначе говоря, чтобы магнитный поток вновь появляющихся витков совпадал по направлению с магнитным потоком «родной» вторичной обмотки TASHIBRы, рассчитанной на питание галогенных ламп 12В и расположенной поверх первичной на 220В.

Выпрямительный мост изготовляется из диодов Шоттки, таких как 1N5822. Возможно применение отечественных быстродействующих диодов, например КД213.

Оптимальный процесс заряда строится с ограничением как тока заряда, так и уровня напряжения на клеммах аккумулятора. Зададимся током примерно 1,5 А и напряжением не более 14,5В. Рассматриваемыми характеристиками обладает схема управления, показанная на рис 1. Ключевым элементом схемы является симистор V типа BT134-600, включаемый оптосимистором МОС3083. Ограничение по току формируется падением напряжения на резисторе R2 сопротивлением 1 Ом и мощностью рассеяния 2 Вт. При превышении на нем падения напряжения свыше 1-1,5 В транзистор VT2 открывается и шунтирует светодиод оптосимистора VD5, прерывая питания TASCHIBRы. В случае необходимости увеличения уровня зарядного тока, например до 3 — 4 А необходимо уменьшить соответствующим образом сопротивление резистора R2, обращая внимание на выбор для этого резистора необходимой мощности рассеяния. По мере заряда аккумулятора, напряжение на его клеммах приближается к уровню 14.5В. Через стабилитрон VD3 начинает протекать ток, что вызывает открывание транзистора VT3. Светодиод VD4, при этом, начинает мерцать, сигнализируя об окончании процесса зарядки, а через диод VD2 начинает протекать ток, открывающий транзистор VT2, что приводит к запиранию симистора V. Для индикации факта открытия симистора применен транзисторный ключ VT1 со светодиодом VD1 в цепи его коллектора. Этот транзистор должен быть германиевым, ввиду малости падения напряжения на светодиоде оптосимистора (около 1В).

Из недостатков зарядного устройства данного типа следует отметить зависимость его работоспособности от уровня напряжения на аккумуляторе, поскольку, очевидно, первоначально схема получает питание от аккумуляторной батареи, которое для обеспечения работоспособности схемы не должно опуститься ниже 6В. Однако, ввиду редкости подобных случаев — с этим можно мириться. При необходимости принудительного заряда можно установить дополнительную кнопку SW, как показано на схеме, нажатием на которую можно довести напряжение аккумулятора до необходимого уровня.

Зарядное устройство было изготовлено в единственном экземпляре. Печатная плата не разрабатывалась. Устройство смонтировано в корпусе для автоматов подходящего размера.

Список радиоэлементов

Очень часто возникает проблема с зарядкой автомобильного аккумулятора, при этом зарядное устройство под рукой не имеется, как же быть в этом случае. Сегодня я решил напечатать эту статью, где намерен пояснить все известные способы зарядки автомобильного аккумулятора, интересно правда. Поехали!

СПОСОБ ПЕРВЫЙ — ЛАМПА И ДИОД

Снимок13Это один из наиболее простых способов зарядки, поскольку «зарядное устройство» по идее состоит из двух компонентов — обыкновенной лампы накаливания и выпрямительного диода. Основной недостаток данной зарядки заключается в том, что диод срезает только нижний полупериод, следовательно на выходе устройства у нас не полностью постоянный ток, но зарядить таким током автомобильный аккумулятор можно!

Лампочка — самая обыкновенная, можно взять лампу 40/60/100 ватт, чем мощнее лампа, тем больше ток на выходе, по идее лампа тут только для токогашения.

Диод, как уже сказал для выпрямления переменного напряжения, он обязательно должен быть мощным, при этом должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 Вольт! Ток диода должен быть более 10А! это обязательное условие, очень советую диод установить на теплоотвод, возможно придется его дополнительно охлаждать.

И на рисунке вариант с одним диодом, правда в этом случае ток будет в 2 раза меньше, следовательно время зарядки увеличиться (со 150 Ватной лампочкой, подсевший аккумулятор достаточно зарядить 5-10 часов, чтобы завести автомобиль даже в мороз)

Для увеличения тока заряда можно лампу накаливания заменить другой, более мощной нагрузкой — обогреватель, кипятильник и т.п.

СПОСОБ ВТОРОЙ — КИПЯТИЛЬНИК

Этот способ работает по тому же принципу, что и первый, за исключением того, что на выходе данного зарядного устройство ток полностью постоянный.

Основная нагрузка — кипятильник, при желании можно заменить лампой, как в первом варианте.

Источник

Основные критерии выбора, какой трансформатор нужен для пускового устройства АКБ

Если автомобиль все время в эксплуатации, то его аккумулятор заряжен. Но при длительном простое из-за саморазряда напряжение на АКБ падает ниже уровня необходимого для запуска.

Еще одной причиной пониженного тока аккумулятора является мороз. В холодном аккумуляторе повышенное сопротивление электролита и замедленные химические реакции, в результате которых батарея вырабатывает электрическое напряжение. Кроме того, холодный двигатель стартеру труднее провернуть из-за загустевшей смазки.

В этих ситуациях необходимо подать на стартер дополнительное питание. Чтобы сделать такой аппарат самостоятельно необходимо знать, какой трансформатор нужен для пускового устройства АКБ.

Пусковые и зарядные устройства

Для запуска автомобиля и зарядки АКБ используются различные приспособления:

• Зарядные. Имеют мощность до 150Вт, более сложную схему и возможность регулировки выходного тока и напряжения.
• Пусковые. Мощность таких аппаратов более 1,5кВт при выходном напряжении 12В, конструкция не предусматривает регулировок выходных параметров.
• Пуско-зарядные. Фактически это аппараты для зарядки, только большой мощности.

Выходные параметры пускового устройства

Ток, потребляемый стартером легкового автомобиля во время вращения коленвала, зависит от марки машины и составляет 80-100А при напряжении 12В. Однако для того, чтобы привести его в движение, стартер кратковременно потребляет ток до 200А. Поэтому в ремонтных мастерских используются для запуска двигателей легковых автомобилей устройства мощностью Р=12Вх200А=2400Вт. Необходимые параметры для пуска грузовых машин зависят от конкретной модели автомобиля.

Источник

Как сделать зарядку для автомобильного аккумулятора из трансформатора

Схема сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Устройство самодельного АКБ и видео инструкция по его изготовлению своими руками.

Иногда случается так, что аккумулятор в машине садиться и завести ее уже не получается, так как стартеру не хватает напряжения и соответственно тока, чтобы провернуть вал двигателя. В этом случае можно «прикурить» от другого владельца авто, чтобы двигатель заработал и аккумулятор стал заряжаться от генератора, однако для этого нужны специальные провода и человек, желающий вам помочь. Можно так же зарядить аккумулятор самостоятельно посредством специализированного зарядного устройства, однако они достаточно дорогие, и пользоваться ими приходится не особо часто. Поэтому в данной статье мы подробно рассмотрим устройство самоделки, а также инструкцию о том, как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками.

Устройство самоделки

Нормальное напряжение на аккумуляторе, отключенном от автомобиля, находится в пределах между 12,5 в и 15 в. Поэтому зарядное устройство должно выдавать такое же напряжение. Ток заряда должен быть равен примерно 0,1 от емкости, он может быть и меньше, но это увеличит время зарядки. Для стандартной батареи емкостью 70-80 а/ч ток должен быть равен 5-10 амперам в зависимости от конкретного аккумулятора. Наше самодельное зарядное устройство для АКБ должно соответствовать этим параметрам. Для сборки зарядного устройства для автомобильного аккумулятора нам потребуются следующие элементы:

Трансформатор. Нам подойдет любой из старого электроприбора или купленный на рынке с габаритной мощностью порядка 150 Ватт, можно больше, но не меньше, иначе он будет сильно нагреваться и может выйти из строя. Отлично, если напряжение его выходных обмоток составляет 12,5-15 В, а ток порядка 5-10 ампер. Посмотреть эти параметры можно в документации к вашей детали. Если же нужной вторичной обмотки нет, то необходимо будет перемотать трансформатор под другое выходное напряжение. Для этого:

1. Удалите все ненужные вторичные обмотки, оставив только первичную.
2. Выполните расчёт необходимого числа витков и сечения проволоки для подходящего напряжения и тока. Для этого есть специальные калькуляторы и формулы из курса физики. Необходимый диаметр проволоки рассчитывается по таблице ниже. Проволока обязательно должна быть в лаковой изоляции. А число витков определяется соотношением: U1/U2=N1/N2. Отсюда следует, что если у вас первичная обмотка состоит из 480 витков, то для получения 13 Вольт на выходе необходимо намотать всего 26 витков, так как напряжение сети – 220 Вольт.
3. После этого уложите проволоку на основу виток к витку, делая изоляцию между слоями бумагой или изолентой в несколько слоев. Конец и начало обмоток выведите и надежно закрепите на корпусе. Чтобы припаять к ним провода, зачистите изоляцию ножом.
4. Для уменьшения шума и вибраций, а также улучшения изоляции, можно пропитать устройство парафином.

Таким образом мы нашли или собрали идеальный трансформатор, чтобы сделать зарядное устройство для аккумулятора своими руками.

Нам также понадобятся:

• 4 Диода. Подойдут любые диоды с током не менее 10 ампер. Одни из самых популярных: импортные – 10A10, отечественные – Д242А, 2Д203А, КД213Б. Или диодные мосты, например: КВРС1001, КВРС1002 и их аналоги.
• 4 радиатора для диодов. Можно, конечно, обойтись и без них на малых токах порядка 3-5 Ампер. Но это может привести к их быстрому выходу из строя, поэтому необходимы радиаторы площадью 32 кв. см или 128 кв. см для диодного моста. Их можно сделать из листового алюминия или использовать кулеры от компьютера и материнских плат.
• Разборная электрическая вилка или сетевой шнур.
• Медные провода сечением не меньше 2,5 кв. мм.
• Предохранители на 0,5А и на 10А.
• Термоусадочная трубка или изолента.
• Пластина из диэлектрика, а еще лучше – корпус, например фанерный или пластиковый.
• Кусок нихромовой проволоки от электроплитки.
• Мультиметр или вольтметр с амперметром.
• Паяльник, припой и флюс (канифоль или ЛТИ-120).
• Еще несколько радиокомпонентов, если мы хотим сделать устройство с защитой и автоматическим отключением.

Подготовив все материалы можно переходить к самому процессу сборки автомобильного ЗУ.

Технология сборки

Чтобы сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками, необходимо следовать пошаговой инструкции:

1. Создаем схему самодельной зарядки для АКБ. В нашем случае она будет выглядеть следующим образом:
2. Используем трансформатор ТС-180-2. Он имеет несколько первичных и вторичных обмоток. Для работы с ним нужно соединить последовательно две первичные и две вторичные обмотки, чтобы получить нужное напряжения и ток на выходе.
3. С помощью медного провода соединяем между собой выводы 9 и 9’.
4. На стеклотекстолитовой пластине собираем диодный мост из диодов и радиаторов (как показано на фото).
5. Выводы 10 и 10’ подключаем к диодному мосту.
6. Между выводами 1 и 1’ устанавливаем перемычку.
7. К выводам 2 и 2’ с помощью паяльника крепим сетевой шнур с вилкой.
8. В первичную цепь подключаем предохранитель на 0,5 А, 10-амперный соответственно во вторичную.
9. В разрыв между диодным мостом и аккумулятором подключаем амперметр и отрезок нихромовой проволоки. Один конец которой закрепляем, а второй должен обеспечивать подвижный контакт, таким образом будет меняться сопротивление и ограничиваться ток, подаваемый на аккумулятор.
10. Изолируем все соединения термоусадкой или изолентой и помещаем устройство в корпус. Это необходимо, чтобы избежать поражения электрическим током.
11. Устанавливаем подвижный контакт на конец проволоки, чтобы ее длинна и соответственно сопротивление были максимальны. И подключаем аккумулятор. Уменьшая и увеличивая длину проволоки, необходимо выставить нужное значение тока для вашего аккумулятора (0,1 от его емкости).
12. В процессе зарядки сила тока, подаваемая на аккумулятор, будет сама уменьшаться и когда она достигнет 1 ампера можно сказать, что аккумулятор зарядился. Желательно также контролировать непосредственно напряжение на батарее, однако для этого его необходимо отключить от з/у, так как при зарядке оно будет немного выше реальных значений.

Первый запуск собранной схемы любого источника питания или ЗУ всегда производят через лампу накаливания, если она загорелась в полный накал — или где-то ошибка, или первичная обмотка замкнута! Лампу накаливания устанавливают в разрыв фазного или нулевого провода, питающих первичную обмотку.

Данная схема самодельного зарядного устройства для АКБ имеет один большой недостаток – она не умеет самостоятельно отключать аккумулятор от зарядки после достижения нужного напряжения. Поэтому вам придется постоянно следить за показаниями вольтметра и амперметра. Есть конструкция, лишенная этого недостатка, однако для ее сборки потребуется дополнительные детали и больше усилий.

Источник