Меню

Источник тока для заряда акб



Как выбрать зарядное устройство для аккумуляторов

Как выбрать зарядное устройство для аккумуляторовЛюбительский

Аватар пользователя

Каждого из нас окружает множество электронных приборов, питающихся от батареек – портативная фото- и аудиотехника, измерительные приборы, фонарики. Ну и игрушки, разумеется.

И у многих рано или поздно возникает мысль заменить все эти батарейки аккумуляторами. Пусть последние и стоят раз в десять дороже, но ведь циклов зарядки-перезарядки они выдерживают не одну сотню, так что экономия должна быть налицо.

Человек приобретает пачку аккумуляторов, какое-нибудь зарядное устройство, но через некоторое время все возвращается «на круги своя». ЗУ валяется в глубине шкафа, выработавшие ресурс аккумуляторы выброшены, а вся портативная техника опять питается батарейками. Причин у такого разочарования может быть две:

1. Изначально некачественные аккумуляторы. Очень многие недорогие китайские аккумуляторы грешат неравномерной емкостью комплекта, быстрым саморазрядом и несоответствием характеристик, заявленным на упаковке, реальным.

Пример комплекта новых китайских аккумуляторов с заявленной емкостью 3000 мА ч. Реальная емкость – от 320 до 516 мА·ч. Первая же быстрая зарядка по таймеру отправит такой комплект в мусор.

2. Неправильно подобранное зарядное устройство. Покупка первого попавшегося ЗУ может привести к сильному снижению ресурса заряжаемых аккумуляторов, а то и к выходу их из строя. Чтобы добиться максимальной отдачи, следует подобрать подходящее по характеристикам зарядное устройство.

Характеристики зарядных устройств для аккумуляторов

Первое, с чем следует определиться при подборе ЗУ – это тип и типоразмер аккумуляторов, которые будут на нём заряжаться. Аккумуляторы разного типа заряжаются разным напряжением, установка аккумулятора одного типа в ЗУ другого может привести к выходу их из строя.

Никель-металлогидридные (Ni-MH) и никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы выпускаются в наиболее распространенных типоразмерах ААА («мизинчиковые») и АА («пальчиковые»). Реже встречаются типоразмеры AAAA, С, D, SC и «Крона». Типовое напряжение таких аккумуляторов чуть ниже, чем у аналогичных батареек – 1,2 В вместо 1,5 В. Исключение составляют аккумуляторы типоразмера «Крона» – они выпускаются напряжением 7,2 и 8,4 В.

Литий-ионные (li-ion), литий-полимерные (Li-pol), литий-железо-фосфатные (LiFePO4) типовые аккумуляторы выпускаются в цилиндрических корпусах различного размера (10440, 14500, 14650 и т.д.), различных призматических корпусах и типоразмера «Крона».

Цифровое обозначение цилиндрического корпуса соответствует длине и диаметру аккумулятора – так, аккумуляторы типоразмера 18650 имеют диаметр в 18 мм и 65 мм длины. Однако размеры эти не точные – у различных производителей размеры корпуса могут незначительно отличаться, кроме того, модели с встроенной схемой защиты имеют на несколько мм большую длину.

Некоторые типоразмеры сходны с Ni-MH и Ni-Cd: так, ААА по размерам близок к 10440, АА к 14250 и т.д. Но это не говорит об их взаимозаменяемости – напряжение аккумуляторных элементов на основе лития отличается от напряжения Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов: цилиндрические имеют напряжение 3,6 В, типоразмера «Крона» — 9 В.

Поэтому нельзя устанавливать аккумуляторы одного типа в ЗУ другого. Встречаются универсальные зарядные устройства, но с ними следует быть осторожным: не все они определяют тип аккумулятора автоматически, некоторые требуют установки переключателя в нужное положение. Для тех ЗУ, которые умеют определять тип аккумулятора, желательно наличие ЖК-дисплея – это позволяет убедиться, что электроника устройства определила тип аккумулятора правильно.

Ток зарядки зависит от типа и емкости заряжаемого аккумулятора. Для Ni-MH аккумуляторов существует три режима зарядки:

-капельный, током 0,1С (10% от величины емкости – например, 100 мА для аккумулятора емкостью 1000 мА·ч);

-быстрый (0,1 – 0,5С);

-ускоренный (0,5 – 1С);

Капельный режим имеет множество недостатков:

— большая продолжительность (для полной зарядки аккумулятору следует сообщить 140-160% емкости, поэтому длительность её будет составлять 14-16 часов);

— снижение ресурса заряжаемых аккумуляторов;

— невозможность определения окончания зарядки по падению напряжения.

Как видно из графика, при 0,1С уже заметно снижение емкости аккумулятора. При дальнейшем снижении зарядного тока снижение емкости увеличивается.

Плюс один – в этом режиме перезаряд аккумулятора не грозит скорым его повреждением, поэтому строгого контроля над параметрами зарядки не требуется. Только в этом режиме можно бесконтрольно использовать простые ЗУ без таймера и контроля спада напряжения. Но имейте в виду, что срок жизни аккумуляторов в этом случае будет ниже, чем если бы использовались другие режимы зарядки.

Что делать, если ток ЗУ превышает 0,1С, а таймера или контроля зарядки на нем нет? Засекать время вручную. Это будет уже быстрый режим и продолжительность его можно высчитать по формуле

t – продолжительность зарядки в часах, С – емкость аккумулятора, Iз – ток зарядки, 1,4 — коэффициент, учитывающий тепловые потери при зарядке.

Имейте в виду, что эта формула подразумевает полный разряд аккумулятора. Если аккумулятор разряжен наполовину, то половину высчитанного по формуле времени будет идти перезаряд. Перезаряд аккумулятора токами выше 0,1С чреват его повреждением из-за возрастания температуры и давления внутри аккумулятора.

Ускоренный заряд осуществлять на «неумных» ЗУ не рекомендуется. Реальная емкость аккумуляторов часто не соответствует «нарисованной» – особенно после нескольких циклов заряда-разряда. А перезаряд при ускоренном режиме очень быстро выводит аккумулятор из строя.

Для Ni-Cd аккумуляторов все примерно так же, за исключением того, что давление в них возрастает быстрее и перезаряда они боятся больше, чем Ni-MH. Поэтому при самостоятельном расчете времени зарядки рекомендуется использовать меньший коэффициент:

Li-ion и Li-pol аккумуляторы следует заряжать только с постоянным контролем параметров зарядки. Перезаряда они не выносят, а зарядка их производится током, зависящим от текущего напряжения на аккумуляторе. Заряжать их рекомендуется только на «умных» устройствах.

Если вам не хочется разбираться с параметрами аккумуляторов и подбирать под них зарядное устройство, выбирайте ЗУ с некоторым количеством аккумуляторов в комплекте. В этом случае можно быть уверенным, что тип, типоразмер и токи зарядки устройства соответствуют аккумуляторам.

Однако это не значит, что покупка такого ЗУ– наилучший выход. Для сохранения привлекательности на фоне других зарядных устройств производитель часто комплектует такие наборы дешевыми слабыми аккумуляторами и примитивными ЗУ с минимумом функций. Увидев на полке магазина два похожих зарядных устройства по одной цене, многие предпочтут то, которое укомплектовано аккумуляторами, и не станут разбираться в достоинствах второго. И зря – потому что в итоге экономию он мог бы дать заметно большую.

Простые зарядные устройства зачастую не имеют никаких функций контроля зарядки – даже если на таком ЗУ присутствует световая индикация, обычно она совершенно бесполезна и индикатор просто горит все время, пока устройство включено в сеть.

Таймер безопасности позволяет установить время, в течение которого будет производиться зарядка. При наличии таймера можно не опасаться «убить» весь комплект, забыв выключить ЗУ в нужный момент. Время высчитывается по вышеприведенной формуле. Однако если шаг установки таймера слишком велик, то в некоторых случаях его использование может привести к снижению емкости комплекта. Тогда может помочь опция подзарядки малым током.

Так, если получилось необходимое время зарядки 10 ч, а таймер устанавливается только на 8 и на 16, то в первом случае будет недозаряд и снижение емкости, а во втором – перезаряд и опасность повреждения. Если же у ЗУ есть опция подзарядки малым током, то можно выставить таймер на 8ч – по окончании зарядки устройство переключится на режим подзарядки, безопасно дозарядив аккумулятор до полной емкости.

Контроль спада напряжения (-dV метод) и контроль температуры используются в интеллектуальных ЗУ для определения окончания зарядки. При быстрой и ускоренной зарядке напряжение на аккумуляторе слегка снижается в момент полного заряда. Устройство, определяющее это снижение (-dV), способно быстро и безопасно зарядить аккумулятор до его максимальной емкости.

Контроль температуры, во-первых, гарантирует безопасность зарядки. При несоблюдении параметров зарядки или при неисправности аккумулятора, его температура может вырасти до опасных значений. Кроме того, высокая температура аккумулятора свидетельствует о возросшем внутри него давлении. Отсутствие контроля температуры может привести к взрыву аккумулятора.

Во-вторых, контроль температуры позволяет более точно определить окончание зарядки. Контроль спада напряжения может давать сбои в некоторых режимах зарядки. Но окончание зарядки также характеризуется резким возрастанием температуры (dT) и устройство, определяющее это возрастание поможет полностью зарядить аккумулятор, не повредив его.

Немаловажен также контроль неисправности аккумулятора. Простые ЗУ, не имеющие этой опции, будут пытаться заряжать комплект, даже если один из аккумуляторов вышел из строя. Часто после этого происходит следующее – владелец комплекта вставляет его в свое устройство, видит, что оно работает считанные минуты (или вообще не работает) и выкидывает весь комплект, хотя неисправен в нем только один аккумулятор.

Защита от переполюсовки и короткого замыкания позволят продлить жизнь самого ЗУ. Зачастую контроль неисправности аккумулятора включает защиту от короткого замыкания, но если её нет, то замыкание внутри аккумулятора может привести к перегреву зарядного устройства, его повреждению и даже воспламенению.

Еще одна неприятная особенность простых ЗУ – отсутствие индивидуальных каналов зарядки, что не позволяет заряжать неполный комплект аккумуляторов и снижает срок их службы в том случае, если они имеют разную емкость или неравномерный остаточный заряд. Устройство с индивидуальными каналами зарядки контролирует каждый аккумулятор отдельно – аккумуляторы с разной емкостью будут заряжаться оптимальным для них током до полного заряда каждого из них.

Особенно важно наличие индивидуальных каналов на ЗУ с большим количеством слотов для зарядки.

Функция разряда весьма полезна при зарядке неравномерно разряженного комплекта Ni-MH и особенно – Ni-Cd аккумуляторов. Последние имеют ярко выраженный «эффект памяти» и зарядка недоразряженного аккумулятора неминуемо приведет к снижению его емкости. При наличии функции разряда ЗУ может перед зарядкой выполнить полный разряд аккумуляторов. Функция реализуется по разному – в некоторых моделях это отдельный режим, который следует применять к недоразряженным аккумуляторам, в некоторых этап разряда является частью программы зарядки и может выполняться автоматически.

Проверка емкости аккумуляторов поможет определить их фактическую емкость. Это весьма полезная опция, позволяющая эффективно использовать ресурс комплекта. Вовремя заменяя «ослабшие» элементы, можно продлить жизнь остальных аккумуляторов комплекта.

Обратите также внимание на питание ЗУ – среди них есть как работающие от сети 220 В, так и от прикуривателя автомобиля или порта USB. В последнем случае многие ЗУ требуют подключения к двухамперному порту для полноценного использования всех режимов зарядки – рекомендуется использовать такие с соответствующим блоком питания и не подключать их к USB-портам планшетов и ноутбуков.

Варианты выбора зарядных устройств для аккумуляторов

Простые ЗУ для АА и ААА типоразмеров без таймера и контроля зарядки можно использовать в капельном режиме и с ручным контролем времени в быстром режиме зарядки Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов.

Наличие таймера на ЗУ незначительно повышает его цену, зато поможет сохранить аккумуляторы, если вы вдруг забудете снять их с зарядки.

Если вы хотите сразу купить подходящие друг к другу аккумуляторы и зарядное устройство, выбирайте среди ЗУ с аккумуляторами в комплекте.

ЗУ, питающееся от автомобильного прикуривателя, поможет зарядить аккумуляторы фотоаппарата или фонарика где-нибудь в дороге.

Читайте также:  Регулятор силы тока 220в 1

Чтобы по максимуму использовать ресурс комплекта аккумуляторов, выбирайте среди зарядных устройств с индивидуальными каналами зарядки.

Для зарядки Li-ion и Li-pol и аккумуляторов потребуется соответствующее зарядное устройство.

Источник

Как сделать зарядное устройство для аккумулятора автомобиля своими руками

Зарядное устройство для аккумулятора – это необходимый девайс каждого автолюбителя. Но в силу высокой стоимости и частых поломок, позволить себе купить новое ЗУ может далеко не каждый. Но выход есть.

Если вы имеете определенные навыки и умеете держать в руках инструменты, в том числе и паяльник, то сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками – не составит труда. Ниже более подробно изучим этот вопрос.

Немного полезной информации

Аккумулятором называется накопитель электрического заряда. Во время подачи на него электрического напряжения, происходит накопление энергии, что объясняется химическими изменениями внутри батареи. При подключении источника потребления можно наблюдать обратный процесс, который обусловлен обратным химическим изменением, создающим напряжение в области клеммов устройства. Через нагрузку происходит прохождение тока. То есть, чтобы получить напряжение от аккумуляторной батареи, следует сначала ее зарядить.

Сам процесс заряда батареи происходит по определенным правилам и зависит от вида аккумулятора. Из-за нарушения данных правил возможно уменьшение срока эксплуатации батареи, а также ее емкости.

Это возможно в случае со сложными зарядными устройствами, имеющими регулируемые параметры, а также приобретая отдельное ЗУ специально под определенную батарею. Но есть более универсальный и практичный вариант – сделать зарядное устройство своими руками.

Виды зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

В процессе заряда батареи происходит восстановление израсходованной в емкости энергии. С этой целью на клеммы аккумуляторной емкости происходит подача напряжения, которая слегка выше, нежели основные рабочие показатели аккумуляторной батареи. В зависимости от вида зарядного устройства, подаваться может:

  1. Постоянный ток. Средняя длительность такого заряда составляет около 10 часов и более, при этом на протяжении всего времени происходит подача фиксированного тока. Напряжение может изменяться в пределах от 13,8 до 14,4 В в самом начале зарядки, а в конце она может снизиться до отметки в 12,8 В. То есть это постепенный метод накопления емкости батареи, который в ходе эксплуатации держится дольше. Но среди минусов можно выделить необходимость в контроле над процессом, так как важно вовремя выключить ЗУ. В случае перезаряда возможно закипание электролита, что снизит функциональность батареи.
  2. Постоянное напряжение. При таком типе заряда устройство все время подает напряжение в 14,4 В, при этом происходит изменение значений от больших в начале зарядки, до меньших – в конце. Поэтому перезаряд невозможен, разве что в случае если вы оставите ЗУ на несколько дней. Достоинством является меньшее время для заряда (7-8 часов), и возможность оставить ЗУ без присмотра. Но при частом использовании данного метода возможно более быстрое выхождение батареи из строя, в процессе эксплуатации она будет быстрее разряжаться.

Поэтому, если нет необходимости в быстром заряде батареи, лучше отдать предпочтение первому варианту – с постоянным током. А в случае, когда нужно быстро восстановить работоспособность АБ подойдет постоянное напряжение, но не для многоразового пользования.

Если же задаетесь вопросом, какое лучше зарядное устройство сделать своими руками, то здесь однозначно стоит выбрать вариант с подачей постоянного тока. По схеме этот прибор достаточно прост, и состоит из доступных элементов.

Как узнать состояние батареи?

Необходимость в зарядке аккумулятора автомобиля зависит от уровня заряда. И метод проверки, именуемый в народе как «крутит/не крутит» является не самым удачным методом. Если же батарея «не крутит», например, перед выездом, то вы вообще не сможете завести машину, состояние «не крутит»– критическое и может предполагать крайне негативные последствия для самого аккумулятора.

Самым эффективным и безопасным методом является измерение напряжение при помощи самого простого тестера. Так, при температуре воздуха приблизительно около 20 градусов, зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключенного от нагрузки аккумулятора такова:

  • 12,6-12,7 – батарея полностью заряжена;
  • 12,3-12,4 – уровень заряда составляет около 75%;
  • 12,0-12,1 – приблизительно 50%;
  • 11,8-11,9 – 25%;
  • 11,6-11,7 – батарея находится в разряженном состоянии;
  • если же показатель находится ниже отметки в 11,6 В, то это означает глубокий разряд.

Все вышеперечисленные показатели измеряются в вольтах.

Показатель в 10,6 Вольт является критическим, и если уровень еще больше снизится, то аккумуляторная батарея, особенно которая давно обслуживалась, просто выйдет из строя.

Нужные параметры при зарядке постоянным током

Уже доказано, что производить заряд автомобильных свинцовых кислотных аккумуляторных батарей (в основном в автомобилях присутствуют именно такие) необходимо при помощи тока, не превышающего показателя в 10% от емкости всей батареи.

Так, в случае емкости АБ в 55 A/ч, максимальная подача тока заряда должна быть 5,5 А. По такому принципу высчитывается максимальный ток для любой батареи. Можно даже немного снизить подачу тока, но в таком случае процесс заряда будет идти немного медленнее. Накопление заряда будет происходить даже в случае, если ток заряда будет ближе к отметке 0,1 А. Но в таком случае для восстановления емкости необходимо будет очень много времени.

Минимальное время заряда АБ при уровне тока в 10% от заряда составляет 10 часов, но это в случае полного разряда батареи, которого допускать недопустимо. Поэтому на фактическое время до полного заряда влияет глубина разряда.

Чтобы произвести расчет примерного времени до полного заряда, следует выяснить разницу между максимальным зарядом (12,8 вольт) и вольтажом на данный момент. Если эту цифру умножить на 10, то можно получить приблизительно время в часах.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Обычно с целью пополнения емкости электрического накопителя, необходима бытовая сеть в 220 вольт, преобразовывающаяся в пониженное напряжение с помощью преобразователя. Сделать ЗУ своими руками вполне возможно, скорее, это даже не вызовет никаких проблем. Для этого достаточно будет минимальных знаний в области электротехники и умение пользоваться паяльником, и другими инструментами.

Простые схемы

Самый простой и действенный метод заключается в использовании понижающего трансформатора. С его помощью снижается напряжение в 220 В до необходимых для заряда 13-15 вольт.

Найти трансформаторы такого типа можно в старых ламповых телевизорах или же в блоках питания для компьютера, которые продаются на блошиных рынках. Однако имеется нюанс – на выходе трансформатора переменное напряжение. Поэтому появляется необходимость в его выпрямлении.

Это можно сделать с помощью таких методов:

  • Одного выпрямляющего диода, установленного после трансформатора, при этом на выходе подобного зарядного устройства будет наблюдаться пульсирующий ток с сильными ударами, так как срезана только одна полуволна. Ниже представлена самая простая схема с одним диодом.

  • Второй метод – это использование диодного моста, благодаря которому отрицательная волна будет заворачиваться вверх. Зарядное устройство тоже будет обладать пульсирующим током, но биение уже будут менее выраженными. Чаще всего в домашних условиях реализовывают именно эту схему, хотя она является далеко не самым лучшим вариантом. Диодный мост можно собрать самостоятельно на любых выпрямляющих диодах. Или же можно не заморачиваться, и приобрести уже готовую сборку.

  • Третий вариант – это диодный мост со сглаживающим конденсатором (4000-5000 мкФ, 25 вольт). На выходе данной схемы мы получается постоянный ток, что очень даже подходит для изготовления зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками.

Все вышеперечисленные схемы имеют в своем составе также предохранители типа 1А и приборы для измерения. С их помощью возможно контролировать процесс заряда аккумуляторной батареи. Однако можно исключить их из данных схем, но в таком случае для периодических измерений и контроля над функциональностью прибора необходимо будет использовать мультиметр.

И если в случае с контролем напряжения подобный вариант возможен (просто нужно будет приставлять щупы к клеммам), то вот проконтролировать ток будет достаточно сложно. В таком случае для измерения необходимо будет включать прибор в разрыв цепи. Это означает, что каждый раз для проверки тока потребуется выключать питание, после проводить проверку мультиметром в режиме измерения тока, а потом опять включать питание. Придется разбирать измерительную цепь в обратном направлении. В связи с этим необходимо заранее подумать о применении амперметра хотя бы на 10 А.

Среди недостатков данных схем можно выделить отсутствие возможности регулировки параметров заряда. Поэтому выбирая элементную базу, отдавайте предпочтение таким вариантам, чтобы на выходе сила тока соответствовала тем самым 10% или немного меньше от емкости батареи. Напряжение должно наблюдаться в пределах от 13,2 до 14,4 вольт.

Но что делать в случае, когда ток больше необходимой отметки? Для этого в схему ЗУ следует добавить резистор, который размещают на плюсовом выходе диодного моста непосредственно перед амперметром. По месту необходимо подобрать сопротивление, основной ориентир – ток. При этом мощность резистора должна быть немного больше, так как на него будет рассеиваться лишний заряд, приблизительно 10-20 ВТ.

Еще один нюанс – скорее всего зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, сделанное своими руками по вышеперечисленным схемам будет сильно нагреваться. Чтобы избежать перегорания, можно в схему добавить куллер, который должен располагаться после диодного моста.

Схемы с регулировкой

Недостатком всех данных схем является отсутствие возможности производить регулировку подачи тока. И единственный вариант изменить это – менять сопротивления. Можно поставить переменный подстроечный резистор, что является наиболее простым и эффективным вариантом. Однако более надежно будет произвести ручную регулировку тока в схеме с использованием двух транзисторов и подстроечным резистором.

Ниже предоставлена схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками, в которой имеется возможность производить ручную регулировку тока заряда.

Изменение тока заряда происходит при помощи переменного резистора, который необходимо разместить после составного транзистора VT1-VT2, поэтому через него проходит небольшой ток. В связи с этим мощность будет в среднем около 0,5-1 Вт.

Трансформатор с мощностью в 250-500 Вт и вторичная обмотка 15-17 В, при которой диодный мост должен быть собран на диодах с рабочим током в 5% и более.

Следует выбирать транзистор VT1 — П210, так как VT2 можно выбрать из нескольких вариантов. Это германиевые П13-П17 или же кремниевые КТ814, КТ 816. Чтобы отводить тепло и не провоцировать перегрев, следует на металлической пластине или же в области радиатора установить отвод не менее 300 см кв.

Зарядное устройство из блока питания

Для сбора простого зарядного устройства своими руками, необходим самый обыкновенный блок питания от старого компьютера и немного знаний в области радиотехники. При этом характеристики прибора будут очень даже неплохими. С помощью подобного устройства можно заряжать аккумуляторные батареи током не более 10 А, при этом имеется возможность регулировки тока и напряжения заряда.

Основным условием является блок питания с контроллером TL494. Чтобы создать автомобильную зарядку своими руками из блока питания компьютера, необходимо собрать схему, которая представлена ниже на картинке.

Далее представим алгоритм для доработки операции:

  1. Откусить провода шин питания, кроме желтый и черных.
  2. Произвести соединение желтых проводов между собой и отдельно черных, с учетом полюса «+» и «-» (отталкиваясь от данных на схеме).
  3. Перерезать все дорожки, которые ведут к выводам контроллера 1, 14, 15 и 16.
  4. Произвести установку на кожух блока питания переменных резисторов, номинал которых будет соответствовать 10 и 4,4 кОм, что необходимо для регулировки напряжения и тока зарядки.
  5. При помощи навесного монтажа собрать схему, показанную на картинке выше.
Читайте также:  Схема трансформатора переменного тока в постоянный

Имея небольшие знания и умения в области электрики и радиотехнологии, можно с легкостью разобраться с задачей создания зарядного устройства в домашних условиях. Важно соблюдать нюансы, и обращать внимания на мелочи, так как даже банальное несовпадение проводов или же путаница в полюсах может привести устройство в негодность.

Видео «Пошаговая инструкция по сборке зарядного устройства»


Источник

11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Разбор больше 11 схем для изготовления ЗУ своими руками в домашних условиях, новые схемы 2017 и 2018 года, как собрать принципиальную схему за час.

  1. По каким основным причинам происходит разрядка автомобильного аккумулятора на дороге?

А) Автомобилист вышел из транспорта и забыл выключить фары.

Б) Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей.

  1. Может ли аккумулятор выйти из строя, если автомобилем не пользуются долгое время (стоит в гараже без запуска)?

А) При долгом простое аккумуляторная батарея выйдет из строя.

Б) Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.

  1. Какой источник тока используется для подзарядки АКБ?

А) Есть только один вариант — сеть с напряжением в 220 вольт.

Б) Сеть на 180 Вольт.

  1. Обязательно снимать аккумуляторную батарею при подключении самодельного устройства?

А) Желательно производить демонтаж батареи с установленного места, иначе возникнет риск повредить электронику поступлением большого напряжения.

Б) Необязательно снимать АКБ с установленного места.

  1. Если перепутать «минус» и «плюс» при подключении ЗУ, то аккумуляторная батарея выйдет из строя?

А) Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит.

Б) Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты.

Ответы:

  1. А) Не выключенные фары при остановке и минусовая температура – наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
  2. А) АКБ выходит из строя, если долго не подзаряжать ее при простое автомобиля.
  3. А) Для подзарядки применяется напряжение сети в 220 В.
  4. А) Не желательно производить зарядку батареи самодельным устройством, если она не снята с автомобиля.
  5. А) Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.

Аккумулятор на автотранспорте требуют периодической зарядки. Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Такое приспособление в больших разновидностях представлено в магазинах автозапчастей. Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Имеется также большое количество схем — их желательно все изучить, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант.

Определение: Зарядное устройство для автомобиля предназначается для передачи электрического тока с заданным напряжением напрямую в АКБ.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

  1. Потребуется ли производить какие-то дополнительные меры, перед тем как приступать к зарядке аккумуляторной батареи на своём автомобиле? – Да, потребуется почистить клеммы, поскольку во время работы на них появляются кислотные отложения. Контакты очень хорошо нужно почистить, чтобы ток без трудностей поступал к батарее. Иногда автомобилисты используют смазку для обработки клемм, ее тоже следует убрать.
  2. Чем протереть клеммы зарядных устройств? — Специализированное средство можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. Компоненты смешиваются и перемешиваются. Это отличный вариант для обработки всех поверхностей. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит. Это место и потребуется тщательно протереть, чтобы избавиться от всей кислоты. Если клеммы ранее обрабатывались смазкой, то она убирается любой чистой тряпкой.
  3. Если на аккумуляторе стоят крышки, то их нужно вскрывать перед началом зарядки? — Если крышки имеются на корпусе, то их обязательно снимают.
  4. По какой причине необходимо откручивать крышечки с аккумуляторной батареи? — Это нужно, чтобы газы, образующиеся в процессе зарядки, беспрепятственно выходили из корпуса.
  5. Есть необходимость обращать внимание на уровень электролита в аккумуляторной батарее? – Это делается в обязательном порядке. Если уровень ниже требуемого, то необходимо добавить дистиллированную воду внутрь аккумулятора. Уровень определить не составит труда – пластины должны быть полностью покрыты жидкостью.

Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации

Самоделка по способу эксплуатации несколько отличается от заводского варианта. Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации.

  1. Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр – для контроля заряда.
  2. Нужно быть очень аккуратным, не путать «плюс» и «минус», иначе зарядное устройство сгорит.
  3. Оборудование должна быть выключено, когда происходит соединение с зарядным устройством.

Выполняя эти простые правила, получится правильно произвести подпитку АКБ и не допустить неприятных последствий.

Топ-3 производителей зарядных устройств

Если нет желания или возможности своими руками собрать ЗУ, то обратите внимание на следующих производителей:

  1. Стек.
  2. Сонар.
  3. Hyundai.

Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.

Как избежать 2-х ошибок при зарядке аккумуляторной батареи

Необходимо соблюдать основные правила, чтобы правильно подпитать батарею на автомобиле.

  1. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
  2. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.

Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Гораздо проще следить за агрегатом, чем после тратиться на составляющие для ремонта.

Самое простое зарядное устройство для АКБ

Схема 100% рабочего ЗУ на 12 вольт

ЗУ на 12 вольт

ЗУ на 12 вольт

Посмотрите на картинке на схему ЗУ на 12 В. Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А. Но аппарат также подходит и для других аккумуляторов – литий-ионных, поскольку напряжение и выходной ток можно отрегулировать. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress.

  1. dc-dc понижающий преобразователь.
  2. Амперметр.
  3. Диодный мост КВРС 5010.
  4. Концентраторы 2200 мкФ на 50 вольт.
  5. трансформатор ТС 180-2.
  6. Предохранители.
  7. Вилка для подключения к сети.
  8. «Крокодилы» для подключения клемм.
  9. Радиатор для диодного моста.

Трансформатор используется любой, по собственному усмотрению Главное, чтобы его мощность была не ниже 150 Вт (при зарядном токе в 6 А). Необходимо установить на оборудование толстые и короткие провода. Диодный мост фиксируется на большом радиаторе.

Схема ЗУ Рассвет 2

Посмотрите на картинке на схему зарядного устройства Рассвет 2. Она составлена по оригинальному ЗУ. Если освоить эту схему, то самостоятельно получится создать качественную копию, ничем не отличающуюся от оригинального образца. Конструктивно устройство представляет собой отдельный блок, закрывающийся корпусом, чтобы защитить электронику от влаги и воздействия плохих погодных условий. На основание корпуса необходимо подсоединить трансформатор и тиристоры на радиаторах. Потребуется плата, что будет стабилизировать заряд тока и управлять тиристорами и клеммы.

1 схема умного ЗУ

Умное ЗУ

Умное ЗУ

Посмотрите на картинке принципиальную схему умного зарядного устройства. Приспособление необходимо для подключения к свинцово-кислотным аккумуляторам, имеющим емкость — 45 ампер в час или больше. Подключают такой вид аппарата не только к аккумуляторам, что ежедневно используются, но также к дежурным или находящимся в резерве. Это довольно бюджетная версия оборудования. В ней не предусмотрен индикатор, а микроконтроллер можно купить самый дешевый.

Если имеется необходимый опыт, то трансформатор собирается своими руками. Нет необходимости устанавливать также и звуковые сигналы оповещения — если аккумулятор подключится неправильно, то загоревшаяся лампочка разряда будет уведомлять об ошибке. На оборудование необходимо поставить импульсный блок питания на 12 вольт — 10 ампер.

1 схема промышленного ЗУ

11 примеров: схемы на самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора

Посмотрите на схему промышленного зарядного устройства от оборудования Барс 8А. Трансформаторы используются с одной силовой обмоткой на 16 Вольт, добавляется несколько диодов vd-7 и vd-8. Это необходимо для того, чтобы обеспечить мостовую схему выпрямителя от одной обмотки.

1 схема инверторного устройства

Инверторный вид

Инверторный вид

Посмотрите на картинке схему инверторного зарядного устройства. Это приспособление перед началом зарядки разряжает аккумуляторную батарею до 10,5 Вольт. Ток используется с величиной С/20: «C» обозначает ёмкость установленного аккумулятора. После этого процесса напряжение повышается до 14,5 Вольт, при помощи разрядно-зарядного цикла. Соотношение величины заряда и разряда составляет десять к одному.

1 электросхема ЗУ электроника

Схема Электроника

Схема Электроника

1 схема мощного ЗУ

Мощное ЗУ

Мощное ЗУ

Посмотрите на картинке на схему мощного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Приспособление применяется для кислотных АКБ, имеющих высокую емкость. Устройство с легкостью заряжает автомобильный аккумулятор, имеющий емкость в 120 А. Выходное напряжение устройство регулируется самостоятельно. Оно составляет от 0 до 24 вольт. Схема примечательна тем, что в ней установлено мало компонентов, но дополнительные настройки при работе она не требует.

2 схемы советского ЗУ

Советское ЗУ

Советское ЗУ

Многие уже могли видеть советское зарядное устройство. Оно похоже на небольшую коробку из металла, и может показаться совсем ненадежной. Но это вовсе не так. Главное отличие советского образца от современных моделей — надежность. Оборудование обладает конструктивной мощностью. В том случае, если к старому устройству подсоединить электронный контроллер, то зарядник получится оживить. Но если под рукой такого уже нет, но есть желание его собрать, необходимо изучить схему.

К особенностям их оборудования относят мощный трансформатор и выпрямитель, с помощью которых получается быстро зарядить даже сильно разряженную батарею. Многие современные аппараты не смогут повторить этот эффект.

Электрон 3М

Схема Электрон 3М

Схема Электрон 3М

Источник

Как устроены и работают зарядные устройства для аккумуляторов

Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.

Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.

Содержание статьи

Как работает аккумулятор

Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:

1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;

2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.

В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.

Читайте также:  Сила взаимодействия токов или закон ампера взаимодействие токов

Принцип работы аккумумлятора

Разряд аккумулятора

Одновременно работают две электрические цепочки:

1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;

При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.

Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.

При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.

Заряд аккумулятора

Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.

На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.

Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.

Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.

Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.

Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.

Как работает зарядное устройство

Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.

Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов

Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.

Зарядные устройства мобильных приборов

Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.

Зарядное устройство аккумуляторов АА, ААА

Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.

Зарядные конструкции для автомобильных АКБ

Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.

Зарядные устройства автомобильных аккумуляторов

Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.

Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.

Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.

Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:

контролировать и стабилизировать ток заряда;

учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.

Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:

1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;

2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);

3. повторный заряд разряженного аккумулятора.

При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.

Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.

График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.

График оптимального заряда кислотно-щелочного аккумумлятора

В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.

Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.

Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:

восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;

достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;

образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;

достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.

Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов

Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:

1. иметь постоянную величину;

2. или изменяться во времени по определенному закону.

В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.

Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.

Временные диаграммы работы зарядных устройств

На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.

Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.

Принципы создания схем для зарядных устройств

Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.

Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:

1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;

2. применения электронных трансформаторов;

3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.

Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для инверторных сварочных аппаратов, частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.

Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением

Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.

Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:

1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;

2. диодного моста без сглаживания пульсаций;

3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.

Схемы силовых частей зарядных устройств с трансформаторным разделением

Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.

Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.

Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.

Зарядное устройство на биполярном транзисторе

Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.

Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.

Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.

Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.

Схема зарядного устройства с трансформаторным разделением тринистором

Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.

Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.

Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.

Схемы с электронным трансформатором

Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.

Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения

При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.

На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.

Безтрансформаторное зарядное устройство фонарика

Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.

Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и силовой диод, пропускающий импульсы тока одной полярности.

Безтрансформаторная схема зарядного устройства автомобильного аккумумлятора

Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.

Но, они молчат о том, что:

открытая проводка 220 представляет опасность для жизни человека;

нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.

При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.

Наш совет: не пользуйтесь этим методом!

Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.

Источник