Схема зарядного устройства

В нормальных условиях эксплуатации система электропитания автомобиля представляет собой синхронно функционирующую связку, в которую входит блок аккумуляторных батарей (АКБ). Без этого прибора невозможен запуск двигателя, а также работа его в режиме малых оборотов. С учётом данных факторов пользователь должен побеспокоиться о своевременности подзарядки аккумулятора, для чего потребуется фирменное или самодельное зарядное устройство (ЗУ).

Зарядные устройства (внешний вид)

Принцип работы

В основу функционирования типового зарядного устройства заложен принцип пропускания через банки АКБ тока определённой величины, обеспечивающего процесс восстановления потенциала на их обкладках.

После подачи на клеммы аккумулятора напряжения нужной полярности и величины по его внутренней цепи начинает течь ток, активирующий химическую реакцию. Этот процесс сопровождается генерированием электрической энергии, благодаря которой подключённая к ЗУ батарея начинает заряжаться.

В процессе зарядки осуществляется десульфатация свинцовых пластин с одновременным повышением плотности залитого в ёмкости АКБ электролита. По завершении этого процесса система частично или полностью восстанавливает свой энергетический потенциал, что проявляется в достижении напряжением на её клеммах первоначального значения (12 вольт).

Требования к самодельному устройству зарядки

С учётом общих рекомендаций по эксплуатации автомобильных аккумуляторов схема зарядного устройства для них должна удовлетворять следующим требованиям:

• Такое устройство рекомендуется делать мобильным (легко переносимым);
• Оно не должно нуждаться в постоянном контроле со стороны пользователя, т.е. быть автономным, допускающим возможность оставлять его включённым на зарядку на всю ночь;
• Самодельное ЗУ должно «выдавать» на нагрузке фиксированное напряжение порядка 14,4 Вольта (15,6 Вольта – в холостом режиме);
• Желательно, чтобы оно обеспечивало возможность автоматического отключения батарей от ЗУ при превышении напряжением и током заданной в ТУ максимальной величины.

Помимо этого, зарядное устройство для аккумулятора, своими руками изготовленное из подручных деталей, должно быть защищено от ошибочного подключения клемм аккумулятора.

При соблюдении условий последнего пункта требований к ЗУ гарантированная защита от переполюсовки (перепутаны «плюс» и «минус») выполняется автоматически.

Схемы ЗУ

Электрическая схема

Это простейшая из схем зарядки, рассчитанная на 12в, может быть представлена как последовательно-параллельное электрическое соединение следующих узлов:

• Силовой блок питания, включающий в свой состав трансформатор и диодный выпрямитель (мостик);
• Электронный (резистивный) регулятор;
• Индикаторы заряда (амперметр и вольтметр).

Простое зарядное устройство, изготовленное на основе понижающего трансформатора, имеет схему, представленную на рисунке ниже.

Схема простейшего ЗУ

Силовая часть прибора представляет собой двух обмоточный трансформатор, нагруженный на выпрямительный мостик, состоящий из 4-х мощных диодов (они должны выдерживать токи до 10 Ампер). Никаких специальных электронных устройств в этой схеме не предусматривается, а напряжение на выходе регулируется мощным реостатом.

То есть от сети будет потребляться довольно много энергии, расходуемой не совсем экономно. Зато стоимость такого самодельного устройства будет предельно низкой, а изготовление – максимально простым.

ЗУ с электронным управлением

Перед тем, как сделать зарядное устройство с электронной начинкой, необходимо изучить его особенности, заключающиеся в введении в схему следующих вспомогательных элементов:

• Гасящий конденсатор;
• Узел коммутации и блокировки;
• Цепочка автоматического контроля зарядки.

Его полная электрическая схема приводится на расположенном ниже рисунке.

ЗУ с электронным управлением

Наличие включённого в первичную цепь трансформатора реактивного сопротивления (ёмкости) обеспечивает возможность регулирования выходного зарядного тока. В качестве этого элемента используется конденсаторная батарея, емкость которой может выбираться по усмотрению пользователя.

Ещё одним новым узлом, добавленным в простейшую схему, является цепочка контроля процесса зарядки и автоматического отключения при достижении выходными параметрами требуемых уровней. Порог её срабатывания выставляется регулировочным резистором R4, задающим момент, когда собственное напряжение АКБ достигает нужной величины (14,4 Вольта). При этом значении электронный ключ на T2 срабатывает вместе с размещённым в коллекторной цепи реле, контактами которого ЗУ отключается от нагрузки.

Основной токозадающий узел в этой схеме – набор из конденсаторов C1-C4. Изменение величины суммарной ёмкости этого комплекта осуществляется путём подключения или отключения одного из них. Подбирая различные сочетания конденсаторов, можно будет настроить систему на выходные токи в диапазоне от 1 до 15 Ампер (с рабочим шагом 1 Ампер).

В этой схеме паразитный нагрев рабочих элементов практически отсутствует, а КПД «зарядника» несколько повышается. С другой стороны, сборка такого ЗУ связана с определёнными сложностями, в частности с необходимостью настройки электронных узлов схемы. Кроме того, его собственные габариты и вес существенно повышаются.

Схема ЗУ на тринисторе

При наличии определённого опыта обращения с паяльником любой желающий может упростить предыдущую схему, используя в качестве регулировочного элемента известный всем радиолюбителям тринистор (он же – симистор). Применение этого схемного решения позволяет получить сравнительно простой элемент регулирования, включающий, помимо симистора V1, транзисторный ключ VT2.

Схема ЗУ на тринисторе

Работа всего управляющего узла определяется в этом случае параметрами связки «симистор – полупроводниковый триод», рассчитанной на максимальные токи до 10 Ампер. При таких показателях АКБ ёмкостью 90 А/ч, например, зарядится до нужной кондиции без особых проблем (без угрозы перегруза).

Добиться требуемого режима регулировки удаётся путём подстройки значения переменного резистора R5 (при изменении его сопротивления переход транзистора VT1 открывается больше или меньше). В результате этого обеспечивается плавное управление работой выходного элемента VS1.

Следует обратить внимание на простоту и надёжность всех представленных схем, не нуждающихся в особой настройке. При этом единственным условием их нормального функционирования является достаточная мощность трансформаторного узла, которая не должна быть менее 450-500 Ватт. При данном показателе собранная своими руками конструкция всё равно будет очень габаритной и тяжёлой.

Однако при реализации стационарного варианта ЗУ, постоянно эксплуатируемого в пределах помещения, этим недостатком можно пренебречь. Если же требуется собрать предельно лёгкую и компактную модель, следует рассмотреть вариант импульсного устройства, не содержащего в своём составе громоздкого понижающего трансформатора.

В заключение обзора отметим, что для сборки импульсного преобразователя можно воспользоваться старыми блоками питания, установленными в ТВ приёмниках или ПК. Для получения полноценного зарядного прибора потребуется их основательная доработка, с особенностями которой можно ознакомиться в многочисленных обзорных статьях, постоянно публикуемых в Интернете.

Видео