Бестрансформаторное зарядное устройство для автомобиля

Автомобили

16. Слаботочные зарядные устройства с бестрансформаторным сетевым питанием


Рис. 15.1. Схема зарядного устройства с сетевым питанием


Рис. 15.2. Схема выпрямителя для подзаряда элементов и батарей

Схема, предложенная Е. Гумелей (рис. 15.2), не имеет понижающего трансформатора и питается от сети переменного тока 220 В [15.2]. Конденсаторы С1 и С2 должны выдерживать напряжение 250 6. Они могут быть заменены резисторами с суммарным сопротивлением 24 кОм и мощностью не менее 2 Вт. Схема предназначается для подзарядки батарей, частично разряженных, но не более чем до напряжения 1,1 6 на один элемент, так как подзаряд с помощью такой схемы предусматривает
восстановление только положительного электрода путем окисления МпООН в МпО2. Выпрямитель может быть использован для подзаряда элементов и батарей типа КБС, «Крона» и др. Выход устройства не изолирован от питающей сети.
Выпрямитель Б. М. Плоткина предназначен для заряда герметичных дисковых и цилиндрических никель-кадмиевых аккумуляторов током 12, 25 и 50 мА (рис. 15.3) [15.2].
Изменением емкости гасящего конденсатора можно устанавливать максимальный ток на выходе выпрямителя. Увеличение емкости конденсатора в целое число раз обеспечивает пропорциональное увеличение тока. В выпрямителе не допускается применять электролитические конденсаторы, поскольку они не работают в цепях переменного тока.

Рис. 15.3. Схема выпрямителя для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов

Рис. 15.4. Схема бестрансформаторного зарядного устройства

Зарядное устройство (рис. 15.4) содержит выпрямитель с гасящим конденсатором С1 [15.3]. Стабильный зарядный ток через элементы GB1, GB2 обеспечивает лампа накаливания EL1. При напряжении заряда 4. 20 6 зарядный ток поддерживается неизменным на уровне 35 мА. Следует отметить, что для обеспечения такого зарядного тока емкость гасящего конденсатора не должна превышать 0,5 мкФ.
Большим недостатком схемы является ее непосредственная связь с электрической сетью. При работе с устройством необходимо полностью исключить возможность прикосновения к элементам схемы, особенно при смене заряжаемых элементов.
Для заряда батареи аккумуляторного фонарика (три элемента по 1,2. 1,4 6) предназначено устройство (рис. 15.5), которое позволяет исключить их перезаряд [15.4].

Рис. 15.5. Схема зарядного устройства для батареи аккумуляторного фонарика с защитой от перезаряда

Рис. 15.6. Схема автоматического зарядного устройства для аккумулятора 7Д-01

Рис. 15.7. Схема оптоэлектронного преобразователя с сетевым питанием

Преобразователь может быть использован для питания электронно-механических или электронно-кварцевых часов, быть дублером их штатного источника питания — батареи или аккумулятора, а также использоваться для их подзарядки. Четырехэле-ментный оптронный преобразователь напряжения на аналогах оптронов (парах АЛ107Б-ФД256) способен обеспечить выходное напряжение порядка 0,5 В при токе нагрузки до 0,4. 0,5 мА. Для этого емкость конденсатора С1, рассчитанного на напряжение не ниже 400 В, должна быть не менее 0,75. 1,0 мкФ.
Аналогом первичной обмотки трансформатора является цепочка последовательно включенных светодиодов оптронных пар. В качестве аналога вторичной (выходной) обмотки трансформатора выступает цепочка последовательно включенных фотодиодов. Они работают в режиме генерации фото-ЭДС. Стоит отметить, что КПД устройства невелик, поскольку КПД оптронной пары редко достигает 1%. Повысить выходное напряжение преобразователя можно за счет наращивания числа оптронных пар в цепочке. Увеличить выходной ток устройства можно за счет параллельного включения нескольких цепочек оптронов.
Фотодиоды подключены параллельно накопительному коненсатору С2. На первый взгляд может показаться, что конденса-ор разрядится на эти фотодиоды, поскольку они подключены в онденсатору в «прямом» направлении. Однако это не так: для ого чтобы через фотодиоды протекал заметный ток, необходимо, тобы падение напряжения на его полупроводниковом переходе оставляло доли вольта. Легко заметить, что для цепочки из ескольких последовательно включенных диодов для этого необ-одимо напряжение, также в несколько раз большее, т.е. уже не-колько вольт.
Взамен диодных оптронов могут быть использованы дис-ретные элементы: обычные светодиоды и фотодиоды.
Дополнив устройство, питаемое от батареи, например при-мник «Селга», разъемом для соединения с сетевым ЗУ и пере-лючателем SA1 «Радиоприем — Заряд», аккумулятор 7Д


Рис. 15.8. Схема зарядного устройства с сетевым питанием

Рис. 15.9. Схема автоматического зарядного устройства

Источник

Схемы бестрансформаторных зарядных устройств

В настоящее время все более широкое применение в различных конструкциях в качестве элементов питания находят аккумуляторы НКГЦ-0,45, Д-0,26 и другие. Приведенное на рис. 5.11 позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12. 16 часое.

Избыточное напряжение сети 220 В гасится за счет реактивного сопротивления конденсаторов (Хс) на частоте 50 Гц, что позволяет уменьшить габариты зарядного устройства.

Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда (1з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарную С=С1 +С2) и выбрать по справочнику тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7 В.

Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26 мА.

Читайте также:  Бланки путевых листов грузового автомобиля для международных перевозок

В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЯТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 В. Резистор R1 может иметь номинал 330. 620 кОм (он обеспечивает разряд конденсаторов после отключения устройства).

Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.

Топология печатной платы с расположением элементов пока зана на рис. 5.12. Плата односторонняя (без отверстий), и элементы устанавливаются со стороны печатных проводников.

При использовании элементов, указанных на схеме, зарядное устройство легко устанавливается в корпусе от блоков питания для карманных микрокалькуляторов (рис. 5.13) или же может размещаться внутри корпуса устройства, где установлены аккумуляторы.

Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодио-дом HL1, который размещается на видном месте корпуса. Диод VD3 лозво-ляет предохранить разряд аккумуляторов через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220 В. При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45 мА резистор R3 необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.

Проверку зарядного устройства лучше проводить при подключении вместо аккумуляторов измерительных приборов и эквивалентной нагрузки (рис. 5.14), минимальная величина которой для четырех аккумуляторов определяется по закону Ома:

R = U/I = 4/0,026 =150 Ом, где

При пользовании зарядным устройством необходимо следить за временем, так как приведенная схема хотя и снижает вероятность получения аккумулятором избыточного заряда (за счет ограничения напряжения стабилитроном), однако полностью такой возможности, при очень большом времени заряда, не исключает. А если у вас нет проблем с памятью, то это простое и малогабаритное устройство поможет сэкономить деньги.

Вторая схема бестрансформаторного зарядного устройства (рис. 5.15) предназначена для одновременного заряда двух аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Здесь обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет продлить срок службы аккумуляторов. Заряд производится током 40. 45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения.

В течение второй полуволны, когда соответствующий диод закрыт, элемент G1 (G2) разряжается через резистор R4 (R5) током 4,5 мА. оставлять подключенными к схеме, надолго без включения зарядного устройства в сеть, так как при этом происходит их разряд через резисторы R4, R5.

При правильной сборке устройства настройка не требуется.

Заряд аккумуляторов G1 и G2 происходит поочередно, так, например, в течение положительной полуволны заряжается G1 (G2 — разряжается). Такое построение схемы позволяет осуществлять процесс заряда аккумуляторов в независимости друг от друга, и любая неисправность одного из них не нарушит заряд другого.

Для индикации наличия сетевого напряжения в схеме используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная. Аккумуляторы нельзя оставлять подключенными к схеме, надолго без включения зарядного устройства в сеть, так как при этом происходит их разряд через резисторы R4, R5.

При правильной сборке устройства настройка не требуется.

Схема, показанная на рис. 5.16, в отличие от вышеприведенных, исключает повреждение аккумуляторов из-за получения ими избыточного заряда. Она автоматически отключает процесс заряда при повышении напряжения на элементах выше допустимой величины и состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT2, усилителя VT1, детектора уровня напряжения на VT3 и стабилизатора напряжения D1.

Устройство может использоваться и как источник питания на ток до 100 мА при подключении нагрузки к контактам 1 и 2 штекера Х2.

Индикатором процесса заряда является свечение светодиода HL1, который при его окончании гаснет.

Настройку устройства начинаем со стабилизатора тока. Для этого временно замыкаем базу транзистора VT3 на общий провод, а вместо аккумуляторов подключаем эквивалентную нагрузку с миллиамперметром 0. 100 мА. Контролируя прибором ток в нагрузке, подбором резистора R3 устанавливаем номинальный ток заряда для конкретного типа аккумуляторов.

Вторым этапом настройки является уотановка уровня ограничения выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R5. Для этого, контролируя напряжение на нагрузке, увеличиваем сопротивление нагрузки до момента появления максимально допустимого напряжения (5,8 В для четырех аккумуляторов Д-0,26). Резистором R5 добиваемся отключения тока в нагрузке (погаснет светодиод).

При изготовлении устройства можно использовать корпус от источника питания БП2-3 или аналогичный (от него же удобно взять и трансформатор). Трансформатор подойдет любой малогабаритный с напряжением во вторичной обмотке 12. 16 В.

Транзистор VT2 крепится к теплорассеивающей пластине. Конденсаторы С1 применяются типа К50-16-25В, С2 — типа К50-16-16В. Для удобства настройки в качестве R5 желательно использовать многооборотный резистор типа СП5-2 или аналогичный, остальные резисторы подойдут любого типа.

От источника питания можно получить напряжения 6 или 9 В, если на место микросхемы D1 установить соответственно КР142ЕН5Б (Г) или КР142ЕН8А (Г).

Источник

Особенности, элементы и требования к бестрансформаторным зарядным устройствам

Бестрансформаторное зарядное устройство используют как альтернативу обычным ЗУ автомобиля. Механизм не занимает много места и не требует больших финансовых затрат. Отличается надежностью. Можно собрать самостоятельно из простых элементов. Подобный принцип работы применяется давно в фонариках.

Предназначение

До запуска бортовой сети машины, энергия поступает от батареи аккумулятора, которая не вырабатывает электричество.

Аккумулятор представляет собой источник электрической энергии, необходимый для питания автомобиля. Потраченный потенциал возобновляется благодаря генератору.

Читайте также:  Где зарегистрировать автомобиль в ульяновске

Использованную энергию в полной мере не компенсирует даже постоянно работающий АКБ. Поэтому иногда возникает потребность в применении других накопительных видов энергии.

Бестрансформаторное ЗУ используют для зарядки аккумуляторов типа АА и ААА.

Преимущества и недостатки

При отсутствии трансформаторов напряжения удобно использовать специальное зарядное устройство. Плюсы такого механизма:

Главный минус установки – отсутствие гальванической развязки. Зарядка осуществляется непосредственно от сети, блок конденсаторов выступает проводником напряжения.

Основные элементы

Чтобы постоянно не искать трансформатор, лучше пользоваться несложным устройством без понижающих элементов. В состав схемы бестрансформаторного зарядного устройства входят такие детали:

Внимание! Конденсаторы заменяют трансформатор. Размещаются параллельно. Рекомендуется использовать оксидные конденсаторы одного вида.

Если применять импортные модели, размеры данной системы можно сократить. Диоды устройства можно выбрать разные, которые рассчитаны на определенную величину тока и обратное напряжение. Для блока подходят диоды Д7Ж и Д226Б, только вес и размеры механизма вырастут.

Основные требования к компонентам механизма

Необходим обязательно выпрямитель, так как аккумулятор заряжается от стабильного электрического тока, а напряжение в сети изменяется. В устройстве применяют готовый диодный мост или делают самостоятельно из выпрямительных диодов. В первом варианте, следует найти мост с напряжением больше 400 В и значением тока не меньше 3 А.

Общая емкость приспособления конденсаторов 8 мкФ. На выходе ток достигает значения 1А. Уровень напряжения составляет от 180 до 200 Вольт.

Внимание! Нельзя касаться выходных клемм и проводов при включении с сетевым напряжением 220 Вольт.

Что касается короткого замыкания, то система не выходит из строя, лишь происходит незначительное выделение тепла в зоне диодов.

Конденсаторы рекомендуется выбирать со значением 400 Вольт. Напряжение в электрической сети изменяется, происходят большие перепады.

После выключения устройства, на конденсаторах остается напряжение. Поэтому устанавливают также конденсатор (8-10 мкФ) или резистор мощностью от 210 до 810 кОм, чтобы происходил процесс разрядки. Размеры системы позволяют хранить ее в небольшой коробке.

Настройка ЗУ

Главное, необходимо подобрать резисторы R6, R8 с целью регулировки границ колебаний тока во время зарядки. Поэтому к выходу системы подсоединяют батарею аккумуляторов в разряженном состоянии. С помощью вышеуказанных элементов устанавливают амперметром РА1 границы управления тока резистором R7.

В случае, когда первоначальное состояние движка детали марки R7, показатель тока не равняется нулю, нужно снизить сопротивление в звене R8. При нулевом токе заряда, в условиях, когда двигатель R7 находится не в крайней точке, сопротивление такого резистора необходимо повысить. Потом движок резистора R7 фиксируют в максимальном состоянии. При величине заряженного тока ниже максимального, сопротивление в резисторе R6 нужно убавить, а когда выше – усилить.

Переключатель устанавливают в позицию ручного режима. До конца заряжают автомобильную батарею, не забывая измерять специальным прибором напряжение тока.

На следующем этапе отключают тумблер и переводят в положение «Авт.», а регистор R11 – в режим наибольшего сопротивления. Опять подсоединяют механизм к электрической сети, снижают сопротивление в звене R11. Установку можно эксплуатировать, когда начнет работать реле К1.

Важно! Во время наладки в применении ЗУ, нужно не забывать о том, что от сети нет гальванической развязки. Поэтому включать и выключать механизм от батареи аккумулятора рекомендуется лишь, когда вилка с проводами не включена в электрическую сеть.

Бестрансформаторное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора отличается простой схемой. Его применение помогает автолюбителям сократить финансовые затраты. При правильном использовании установки, гарантирована безопасность.

Источник

Как сделать зарядное устройство для аккумулятора

Автомобильную бортовую сеть до тех пор, пока силовая установка не запустится питает аккумуляторная батарея. Но сама она электрическую энергию не вырабатывает. Аккумулятор просто является вместилищем электроэнергии, которая храниться в нем и при надобности отдается потребителям. После израсходованная энергия восстанавливается за счет работы генератора, который ее вырабатывает.

Но даже постоянная подзарядка АКБ от генератора не способна полностью восстанавливать израсходованную энергию. Для этого периодически нужна зарядка от внешнего источника, а не генератора.

Конструкция и принцип работы зарядного устройства

Чтобы произвести зарядку аккумулятора используются зарядные устройства. Данные приборы работают от сети 220 В. На самом деле зарядное устройства является обычным преобразователем электрической энергии.

Он берет переменный ток сети 220 В, понижает его и преобразовывает в постоянный ток напряжением до 14 В, то есть до напряжения, которое выдает сам АКБ.

Сейчас производится большое количество всевозможных зарядных устройств – от примитивных и простейших до приборов с большим количеством всевозможных дополнительных функций.

Продаются и зарядные устройства, которые помимо возможной подзарядки АКБ, установленной на авто, могут еще и произвести запуск силовой установки. Такие устройства называются зарядно-пусковыми.

Есть и автономные зарядно-пусковые приборы, которые могут подзарядить АКБ или запустить мотор без подключения самого устройства к сети 220 В. Внутри же такого прибора помимо оборудования, преобразующего электрическую энергию, имеется еще и обычный аккумулятор, что и делает такой прибор автономным, хотя батарее прибора тоже после каждой отдачи электроэнергии требуется зарядка.

Видео: Как сделать простейшее зарядное устройство

Что касается обычных зарядных устройств, то простейшее из них состоит всего из нескольких элементов. Основным элементом у такого устройства является понижающий трансформатор. В нем производится понижение напряжение с 220 В до 13,8 В, которые являются самыми оптимальными для зарядки АКБ. Однако трансформатор только понижает напряжение, а вот преобразование его с переменного тока на постоянный выполняется другим элементом устройства – диодным мостом, который производит выпрямление тока и разделение его на положительный и отрицательный полюса.

Читайте также:  Благоприятный день для покупки автомобиля в ноябре 2016

За диодным мостом обычно в схему включен амперметр, который показывает силу тока. В простейшем устройстве используется стрелочный амперметр. В более дорогих приборах, он может быть цифровым, также помимо амперметра может быть встроен и вольтметр. В некоторых зарядных устройствах существует возможность выбора напряжения, к примеру, им можно заряжать как 12-вольтовые АКБ, так и 6-вольтовые.

От диодного моста выходят провода с «плюсовой» и «минусовой» клеммами, которыми и производится подключение прибора к аккумулятору.

Все это заключено в корпус, из которого выходит провод с вилкой для подключения к сети, и провода с клеммами. Чтобы обезопасить всю схему от возможного повреждения, в нее включен плавкий предохранитель.

В целом, это и вся схема простого зарядного устройства. Выполнить им зарядку аккумулятора сравнительно просто. К разряженной батарее подключаются клеммы прибора, при этом важно не перепутать полюса. Затем прибор подключается к сети.

В самом начале зарядки прибор будет подавать напряжение с силой тока в 6-8 ампер, но по мере зарядки, сила тока будет уменьшаться. Все это будет отображаться на амперметре. Если батарея полностью зарядится, то стрелка амперметра опустится до нуля. Это и есть весь процесс зарядки аккумулятора.

Простота схемы зарядного устройства обеспечивает возможность самостоятельного его изготовления.

Самостоятельное изготовление автомобильного зарядного устройства

Теперь рассмотрим самые простые зарядные устройства, которые можно изготовить самому. Первым будет устройство, которое по принципиальной схеме очень сходно с описанным.

На схеме обозначено:
S1 — выключатель питания (тумблер);
FU1 — предохранитель на 1А;
T1 — трансформатор ТН44;
D1-D4 — диоды Д242;
C1 — конденсатор 4000 мкФ, 25 В;
A — амперметр на 10А.

Итак, для изготовления самодельного зарядного устройства понадобиться понижающий трансформатор ТС-180-2. Такие трансформаторы использовались на старых ламповых телевизорах. Его особенностью является наличие двух первичных и вторичных обмоток. При этом каждая их вторичных обмоток на выходе имеет по 6,4 В и 4,7 А. Поэтому чтобы добиться необходимых для зарядки АКБ 12,8 В, на которые способен этот трансформатор, нужно произвести последовательное соединение этих обмоток. Для этого используется короткий провод с сечением не менее 2,5 мм. кв. перемычкой соединяется не только вторичные обмотки, но и первичные.

Видео: Самое простое зарядное устройство для АКБ

Далее потребуется наличие диодного моста. Для его создания берутся 4 диода, рассчитанных на силу тока не менее 10 А. Эти диоды можно закрепить на текстолитовой пластине, а затем произвести правильное их соединение. К выходным диодам подсоединяются провода, которые устройство и будет подключаться к АКБ. На этом сборку прибора можно считать завершенной.

Теперь о правильности процесса зарядки. При подключении устройства к аккумулятору, нельзя перепутывать полярность, иначе можно вывести из строя и батарею, и прибор.

При подключении к АКБ, устройство должно быть полностью обесточено. Включать его в сеть можно только после подсоединения к батарее. Отключать от батареи его тоже следует после отключения от сети.

Не рекомендуется проверять работоспособность устройства путем обычного короткого замыкания, когда соединяют плюсовую минусовую клеммы, это может повредить зарядное устройство.

Сильно разряженную батарею нельзя подключать к прибору без средства, понижающего напряжение и силу тока, иначе прибор на АКБ будет подавать ток высокой силы, который может навредить батарее. В качестве понижающего средства может выступать обычная 12-вольтовая лампа, которая подсоединяется к выводным клеммам перед АКБ. Лампа при работе устройства будет гореть, тем самым частично забирая на себя напряжение и ток. Со временем, после частичной зарядки батареи, лампу из цепи можно исключить.

При зарядке периодически нужно проверять степень зарядки батареи, для чего можно воспользоваться мультиметром, вольтметром или нагрузочной вилкой.

Полностью заряженная батарея при проверке на ней напряжения должна показывать не менее 12,8 В, если значение ниже – требуется дальнейшая зарядка, для доведения этого показателя до нужного уровня.

Видео: Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками

Поскольку данная схема не имеет защитного корпуса, не стоит оставлять устройство без присмотра во время работы.

И пусть этот прибор не обеспечивает оптимальные 13,8 В на выходе, но для подзарядки аккумулятора вполне годиться, хотя примерно через два года пользования батареей все же понадобиться выполнить ее зарядку заводским устройством, обеспечивающим все оптимальные параметры для зарядки батареи.

Бестрансформаторное зарядное устройство

Бестрансформаторная схема простого зарядного устройства для зарядки кислотных аккумуляторов с емкостью от 0,5 до 120 Ампер

Интересной по конструкции является схема самодельного устройства, которое не имеет трансформатора. Его роль в данном устройстве выполняет набор конденсаторов, рассчитанных на напряжение в 250 В. Таких конденсаторов должно быть не менее 4. Сами конденсаторы подключаются параллельно.

К набору конденсаторов параллельно подключается резистор, предназначенный для гашения остаточного напряжения после отключения прибора от сети.

Далее потребуется диодный мост для работы с допустимым током не менее 6 А. Он подключается в схему после набора конденсаторов. А далее уже к нему подсоединяются провода, которыми устройство будет подключаться к АКБ.

Источник

Оцените статью
Популярные рекомендации экспертов