Меню

Регулировка тока в зарядном устройстве на одном тиристоре



Поделки своими руками для автолюбителей

Простое, автомобильное ЗУ на тиристоре с регулировкой тока 0…10 А

Сегодня нет недостатка в продаже зарядных устройств для свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов. Рынок наполнен различными моделями зарядных устройств от простых до сложных, автоматических и с ручным управлением.

Можно даже заказать готовые платы или DIY-наборы для самостоятельной сборки на Aliexpress, но результат может быть очень сомнителен.

Самостоятельное изготовление зарядного устройства, при наличии хотя бы базовых знаний по радиоэлектронике и основам пайки, не составляет особого труда. Большинство схем зарядных устройств просты в понимании и легки в настройке. Здесь вопрос можно поставить несколько иначе: целесообразность самостоятельного изготовления. Если говорить о схемах, где в качестве начального понижения напряжения питания используется силовой трансформатор, то именно от его наличия и зависит целесообразность сборки зарядного устройства.

Потому, как цены на трансформаторы промышленного изготовления мощностью от 100 Вт, довольно высоки и специально покупать его, дело сомнительное. А вот если есть в наличии такой трансформатор или хотя бы железо подходящей мощности с первичной обмоткой, то здесь уже вопросов не возникает.

Конструкция зарядного устройства, которую я хочу предложить Вам для повторения, как раз основана на понижении сетевого напряжения с помощью силового трансформатора, напряжение на вторичной обмотке которого лежит в диапазоне от 18 до 22 В.

Естественно трансформатор должен иметь соответствующую мощность, чтобы обеспечить конечный зарядный ток для аккумуляторной батареи. Данная схема рассчитана на максимальный зарядный ток в 10 А. поэтому и трансформатор должен обеспечивать выходной ток вторичной обмотки от 10 А. Схема позволяет регулировать зарядный ток практически от нулевого значения до максимального (здесь от 0 до 10 А). Регулирующий элемент — мощный тиристор.

Форма зарядного тока для этой схемы — импульсы сетевого выпрямленного напряжения со вторичной обмотки трансформатора Т1. Регулировка зарядного тока осуществляется путём изменения ширины этих импульсов. Существует мнение, что именно такой режим заряда аккумулятора позволяет продлить его срок службы, препятствуя образованию сульфата свинца на его пластинах.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми поделками.

Глядя на схему, первое на что обращаешь внимание, это отсутствие сглаживающего конденсатора после диодного моста VD1. На самом деле, в этой схеме это принципиально важно. Сама схема зарядного устройства представляет собой не что иное, как регулятор мощности с фазоимпульсным управлением. VT1 и VT2 включены по схеме одно переходного транзистора. Время, за которое они переключаются определяется зарядом конденсатора С1. А время за которое конденсатор С1 зарядится, зависит от сопротивления резисторов, через которые он подключен к напряжению питания — в схеме это R1R2. Резистор R1 у нас переменный, значит этим временем можно управлять. Путём заряда-разряда, переключения VT1VT2 и формируется управляющий импульс на тиристоре VS1.

Длительность (ширина) управляющего импульса определяет время, в течении которого тиристор VS1 находится в активном режиме до перехода напряжения к нулю и на аккумуляторную батарею поступает зарядный ток. Средний зарядный ток на АКБ равен среднему времени длительности этих импульсов. Для наглядности ниже представлены три осциллограммы, соответствующие трём положениям движка резистора R1 — двум крайним и среднему. На осциллограммах представлены графики напряжений с управляющего электрода VS1 (управляющий импульс) и сетевого выпрямленного напряжения.

Если бы после диодного моста VD1 стояла сглаживающая ёмкость, то первый же управляющий импульс открыл бы тиристор, а т.к. напряжение всегда отличается от нуля, закрыть бы его было бы нечем.

Печатная плата (можно скачать) выполнена из фольгированного стеклотекстолита в одностороннем варианте.

Для контроля процесса заряда АКБ необходима стрелочная измерительная головка с соответствующим шунтом на ток 10-15 А. Цифровые индикаторы могут давать в таком режиме измерения погрешность. Тиристор VS1 вместе с платой крепят на радиаторе площадью 400 см 2 . При правильном монтаже и исправных деталях схема в наладке не нуждается.

Источник

На Отечественной Элементной Базе: Простое ЗУ на тиристоре для АКБ авто

Сейчас в сети, на ресурсах радиолюбительской тематики, нет недостатка в плане схемотехники различных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Можно найти ЗУ полностью автоматические, полуавтоматические или же вовсе простые.

В этой статье, я предлагаю вспомнить одну из базовых схем зарядного устройства на тиристоре. Схема интересна тем что она крайне проста, надёжна и выполнена полностью на отечественной элементной базе. Наверняка, те радиолюбители, кто занимается конструированием зарядок, собирали её в том или ином виде.

Данная схема представляет из себя не что иное, как адаптированный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением. Имеется возможность электронной регулировки зарядного тока от до 10 А . А сама форма зарядного тока близка к импульсной, с частотой 100 Гц . Есть мнение, что для кислотно-свинцовых АКБ такой режим заряда наиболее предпочтителен. А ещё эту схему можно применять в гаражных условиях в качестве регулируемого источника питания для мощного низковольтного паяльника или вулканизатора.

Для ЗУ потребуется сетевой понижающий трансформатор со вторичной обмоткой на 18 — 22 В . Естественно, для того чтобы обеспечить необходимый зарядный ток, он должен быть соответствующей мощности. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора T1 выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 . На схеме указаны диоды Д245 , но можно использовать и другие, рассчитанные на прямой ток 10 А и обратное напряжение от 50 В , например, Д242 , Д243 , КД203 , КД210 или КД213 .

Читайте также:  Как отрегулировать подачу теплоносителя

Аккумуляторная батарея подключена к диодному мосту через тиристор VS1 , управляет которым фазоимпульсная схема на транзисторах VT1, VT2 . Сама схема управления — это аналог однопереходного транзистора. Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1 . При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот. Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора от обратного напряжения, возникающего при включении VS1.

Конструктивно детали схемы управления (выделены пунктирной линией) размещают на печатной плате , показанной на рисунке ниже. Диоды выпрямительного моста и тиристор размещают на теплоотводах, из расчета полезной площади от 100 см2 на каждый элемент.

Вместо указанных на схеме транзисторов, допустимо применить обычные КТ315/361 . А в качестве тиристора: Т160, Т250 или серию КУ202 с буквенным индексом В, Г, Е .

Источник

Особенности и управление зарядным устройством с регулировкой по первичной обмотке трансформатора

В обычных условиях автомобильный аккумулятор заряжается при движении автомобиля. Но если машина долго стоит в гараже, то аккумуляторная батарея разряжается.

Для ее зарядки нужна зарядка для аккумуляторов с регулировкой зарядного тока. Один из вариантов этих приборов – зарядное устройство с регулировкой по первичной обмотке трансформатора.

Управление трансформатором по первичной обмотке

Скорость заряда аккумулятора зависит от тока, протекающего через него, но слишком быстрый заряд приводит к перегреву аппарата и выходу его из строя. Поэтому для зарядки аккумуляторных батарей используются устройства с регулировкой выходных параметров.

Особенности регуляторов для первички трансформаторов

Ток зарядки батареи составляет 10% ее емкости. Это значит, что аккумулятор с емкостью 60Ач заряжается током не более 6А. Напряжение заряда при работе автомобиля 14,5В. Учитывая необходимый запас, зарядное устройства должно быть способно выдать 10А при напряжении 16В.

Запас напряжения необходим для регулировки и ограничения зарядного тока.

В разных моделях аппаратов она производится разными способами:

  • Добавочными сопротивлениями. Включаются после диодного моста. Самая простая конструкция, но имеющая самые большие размеры.
  • Транзисторами. Высокая точность регулировки, но самая сложная схема, требующая хорошего охлаждения силовых транзисторов.
  • Тиристорное управление. Простые схемы. Регулировка осуществляется тиристорным ключем в цепи первичной обмотки или тиристорами, установленными вместо диодов в выпрямительный мост.

Схема и назначение тиристорного регулятора напряжения для трансформатора

Ток, протекающий при зарядке через аккумуляторную батарею, определяется внутренним сопротивлением аккумулятора, его ЭДС и напряжением на выходе зарядного устройства. Для его изменения, кроме других способов, можно регулировать напряжение на первичной обмотке. Самый удобный способ – использование тиристорного регулятора.

Модели для зарядки аккумуляторов

Зарядные устройства делятся на три группы:

  • Пусковые. Предназначены для запуска двигателя при разряженном аккумуляторе. Использовать для зарядки батареи не рекомендуется – недостаточное напряжение и отсутствие регулировок.
  • Зарядные. Предназначены для заряда аккумуляторов. Имеют ручную или автоматическую регулировку.
  • Пуско-зарядные. Могут выполнять обе функции.

Принцип действия тиристорного регулятора

Тиристор имеет два состояния – открытый, в котором он пропускает электрический ток и закрытый. Открывается этот элемент при протекании тока через управляющий электрод и остается открытым, пока через тиристор идет ток.
Переменное напряжение в сети имеет синусоидальную форму. Тиристор, включенный в цепи нагрузки, открывается в определенный момент полуволны. Это называется “угол открытия”. В результате этого через электроприбор ток протекает не все время, а только после перехода элемента в открытое состояние. Это меняет действующее значение напряжения на нагрузке.

Важно! Вольтметр измеряет действующее значение. Для надежной работы допустимое напряжение тиристоров должно соответствовать максимальному напряжению, которое больше в 1,4 раз. Для бытовой сети это 308В.

Разновидности и технические характеристики тиристорного регулятора

Из-за того, что тиристор пропускает через себя напряжение только одной полярности, его нелзя использовать для управления трансформатором без дополнительных элементов:

    Включить тиристор в диодный мост из 4 диодов на вывода “+” и “-“. Вывода “

” подключаются в разрыв цепи вместо выключателя или последовательно с ним. Диодный мост выпрямляет напряжение и на тиристор подается питание только одной полярности.

  • Использовать два тиристора, включенные встречно-параллельно и для управления через переменный резистор соединяются управляющие вывода. Каждый из элементов открывается при своей полярности, а оба вместе управляют напряжением на нагрузке.
  • Открытие тиристора происходит при прохождении тока больше определенной величины и есть два способа управления углом открывания:

    • Переменным сопротивлением, включенным между анодом и управляющим электродом. В течении первой половины полуволны напряжение и ток управления растут и при достижении его определенной величины, зависящей от марки элемента. Недостаток этой схемы в ограниченном диапазоне регулировки 110-220В, но этого достаточно для управления трансформатором зарядного устройства.
    • Управление импульсами, которые подает отдельная схема на управляющий электрод в определенный момент полуволны синусоиды.
      Допустимый ток и напряжение тиристорного регулятора зависят в первую очередь от установленных тиристоров. Самые распространенные – тиристоры серии КУ 202, но в некоторых случаях допускается применение других элементов:
    • КУ 202Н – 400В, 30А. Крепятся на резьбе М6. При регулировке первичной обмотки, ток которой менее 1А, используются без радиаторов.
    • КУ 201л – 300В, 30А, крепление- резьба М6. Допускается использовать в первичной обмотке.
    • КУ 201а – 25В, 30А, крепление – резьба М6. Можно использовать только с радиаторами при регулировке после трансформатора.
    • КУ 101г – 80В, 1А. Похож на транзистор. В силовых цепях зарядных устройствах не используются, только в схемах управления.
    • КУ 104а – 6В, 3А. Так же в силовых цепях не применяются.
    Читайте также:  Регулировка карбюратора мотоцикла racer

    Что представляет собой симистор

    У тиристора есть недостаток, усложняющий его применение в сети переменного тока – он пропускает через себя только одну полуволну и на выходе вместо переменного напряжения получается постоянное пульсирующее. Поэтому эти приборы используются парами или вместе с диодным мостом. От этого недостатка свободен симистор.

    Симистор внешне похож на тиристор. Также, как и тиристор, он открывается импульсом тока, протекающего через управляющий электрод, но этот прибор пропускает через себя обе полуволны и способен работать в сети переменного тока.

    Принципиальная схема симисторного регулятора тока для активной и индуктивной нагрузки
    Устройство симисторного регулятора аналогично тиристорному. Отличие в том, что симистор управляет обоими полярностями и поэтому нет необходимости использовать диодный мост или встречно-параллельное включение элементов.

    Кроме того, для симистора не имеет значение полярность управляющего напряжения, что позволяет упростить схему импульсного управления.

    Совет! Для регулировки симистором можно использовать диммер от лампы накаливания. Для этого он включается между анодом и управляющим электродом силового симистора.

    Другие простые варианты регулировки напряжения в первичке

    Кроме тиристорных и симисторных регуляторов есть другие способы управления зарядным током в первичной обмотке трансформатора:

    • Переключением выводов первичной обмотки. Недостаток в том, что эти вывода необходимо делать при намотке катушек.
    • Подключением зарядного аппарата после ЛАТРА (лабораторного автотрансформатора). Его мощность должна быть не менее 160Вт.
    • Переменным сопротивлением, подключаемым последовательно с трансформатором. Его параметры приблизительно 50-100Ом, мощностью 50Вт и зависят от конкретного зарядного.

    Несмотря на появление современных зарядных устройств, аппараты с обычными трансформаторами есть у многих владельцев автомобилей, и регулировка аппарата по первичной обмотке позволяет обойтись без мощных тиристоров или добавочных сопротивлений.

    Источник

    Простое тиристорное зарядное устройство на КУ202

    Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на базе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит редкие радиокомпоненты, при заведомо рабочих деталях не требует налаживания. Зарядное устройство позволяет заряжать АКБ током от 0 до 10 ампер, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы и просто блока питания на все случаи жизни.
    Зарядный ток по форме близок к импульсному, кой, как считается, содействует продлению срока службы батареи.
    Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 С до + 35 С.
    Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мост VDI. VD4.

    Все радиокомпоненты устройства отечественные, но возможна их замена на аналогичные зарубежные.
    Конденсатор С2 — К73-11, емкостью от 0,47 до 1 мкФ, или К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.
    Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307. Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или Д226 с любым буквенным индексом.
    Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.
    Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 ампер. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
    Предохраннтель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 ампер либо автомобильный биметаллический на такой же ток.
    Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 ампер и обратное напряжение не менее 50 вольт (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
    Диоды выпрямителя и тиристор ставят на алюминиевые радиаторы, площадью охлаждения от 120 кв.см. Для улучшения теплового контакта устройств с радиаторами обязательно смазать теплопроводные пасты.
    Тиристор КУ202В заменим на КУ202Г — КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально действует и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
    В устройстве применен готовый сетевой понижающий трансформатор соответствующей мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 вольт.
    Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке выше чем 18 вольт, резистор R5 желательно сменить другим, наибольшего сопротивления (к примеру, при 24 — 26 вольт сопротивление резистора соответственно увеличить до 200 Ом).
    В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две однообразные обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше исполнить по обычной двуполупериодной схеме на 2-ух диодах.
    При напряжении вторичной обмотки 28 х 36 вольт можно вообще отказаться от выпрямителя — его роль станет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление — однополупериодное). Для такового варианта блока питания нужно между резистором R5 и плюсовым проводом подключить разделительный диод КД105Б либо Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в таковой схеме станет ограничен — подходят только те, которые дозволяют работу под обратным напряжением (к примеру, КУ202Е).
    Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. 3 его вторичных обмотки необходимо соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 ампер.

    Источник

    Самостоятельное изготовление простых зарядных устройств, выполненных на тиристоре

    У любого опытного автовладельца почти наверняка в гараже или дома имеется зарядное устройство (ЗУ). Наиболее качественная их разновидность подразумевает плавное регулирование силы тока и выходного напряжения. Осуществить подобное ступенчатыми переключателями не получится, лучший вариант – применение электронной схемы, где главную роль играет тиристор – компонент, изменяющий U и I в нагрузке. Однако магазинные аппараты стоят довольно дорого, а при наличии навыков работы с паяльником и знаний в сфере радиотехники зарядное устройство на тиристоре можно сконструировать самостоятельно, что обойдётся на порядок дешевле.

    Читайте также:  Sr suntour xcm алюминиевая с регулировкой предварительной нагрузки

    Принцип фазоимпульсного регулирования мощности с помощью тиристора

    Имеется в виду один из режимов работы электронного компонента. Фазоимпульсное функционирование подразумевает изменение выдаваемого напряжения из-за смены интервала проводимости в рамках сетевого U. Подобное регулирование обеспечивает открытие и закрытие тиристора каждую ½ периода – 100 циклов в секунду. Этот способ постоянно и точно меняет напряжение, что актуально для нагрузок с малой инерцией.

    Зарядное устройство на тиристоре своими руками

    Существует множество электронных схем, в том числе и непростых, с полным набором регулировок и защиты, солидным количеством деталей, зачастую недешёвых. Но большинство автолюбителей отдаёт предпочтение простым зарядным устройствам на тиристоре, из нескольких недорогих компонентов, которые зачастую можно извлечь из отработавшей своё аппаратуры, например компьютера.

    Выбор схемы и принцип её работы

    Сначала стоит отметить главное достоинство предлагаемой схемы тиристорного зарядного устройства: доступность и малые финансовые затраты. Есть и иные преимущества при использовании в качестве главного компонента недорогого тиристора КУ202:

    1. Хороший зарядный ток до 10 А.
    2. Выдаваемая энергия – импульсного типа, что продлевает эксплуатационный ресурс заряжаемой батареи.
    3. Для сборки понадобятся широко распространённые недорогие детали, найти которые не составит труда.
    4. Схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора просто повторить даже автолюбителю, малосведущему в радиотехнике, а опытному электронщику потребуется и вовсе не более часа, чтобы запустить устройство в эксплуатацию.

    По принципу действия это фазоимпульсный регулятор мощности, выполненный на тиристоре и позволяющий изменять силу тока. Управляющий электрод КУ202 питает транзисторная цепь. Чтобы защитить схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора от токовых скачков, используется диод VD2. Сопротивление R5 оказывает влияние на зарядный ток, значение которого, как известно, 1/1 от ёмкости АКБ. Для питания схемы понадобится трансформатор, уменьшающий сетевое U = 220 В до 18–22 В. Если в вашем распоряжении оказался трансформатор с большим напряжением на выходе, сопротивление R7 нужно увеличить ориентировочно до 2-х кОм (возможно, резистор придётся подбирать). Диоды выпрямительного моста и тиристор необходимо устанавливать на алюминиевые радиаторы, чтобы исключить перегрев деталей. При монтаже обычных элементов типа Д242–245 не забывайте под корпус подложить изоляционную шайбу.

    Принципиальная схема тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:

    Так как схема простая, в ней отсутствует электронная защита: её роль играет предохранитель, устанавливаемый на выходе. При зарядке батарей ёмкостью не более 60 А*ч хватит плавкой вставки номиналом 6,3 А. Установка последовательно подсоединяемого прибора – амперметра поможет контролировать процедуру зарядки. Ниже показана печатная плата, упрощающая сборку ЗУ:

    Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов

    В схеме использован электролитический конденсатор, выдерживающий напряжение не менее 63 В. Мощность резисторов R1-R6 – 0,25 Вт, R7 – 2 Вт. Диоды в выпрямительном мосту пропускают ток до10 А и держат обратное U от 50 В. Такое же напряжение должен выдерживать импульсный диод VD2. Транзисторы VT1 и VT2: КТ3107, КТ502, КТ361 и КТ503, КТ315, КТ3102 соответственно.

    Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов

    Одна из отрицательных сторон зарядки на тиристоре – низкий КПД, отчасти обусловленный вторичной обмоткой трансформатора, которая должна свободно пропускать ток, в три раза больший, чем потребляемая АКБ мощность. Как это исправить? Для этого можно тиристор переставить из обмотки II трансформатора в обмотку I, как это показано на схеме тиристорного зарядного устройства для АКБ:

    Вся разница этого ЗУ на тиристоре для автомобильных аккумуляторов заключается в подключении диодного моста и регулирующего тиристора в первичную обмотку трансформатора. Так как ток обмотки II приблизительно меньше зарядного в 10 раз, то тепловой энергии на диодах и тиристоре выделяется совсем мало: можно даже не использовать охлаждающие радиаторы (но это не относится к VD5-VD8).

    Компоненты и их аналоги:

    • выпрямительный блок КЦ402,405 с любым индексом (А, Б, В);
    • стабилитрон типа КС524, КС518, КС522;
    • транзистор КТ117 с буквами от «Б» до «Г»;
    • диодный мост, стоящий на выходе, должен состоять из компонентов, рассчитанных на 10 А (Д242-247).

    Недостатки ЗУ на тиристорах

    У простой схемы есть существенный минус – отсутствие электронной защиты от переполюсовки, КЗ и перегрузок. Отчасти эту функцию выполняет плавкий предохранитель, что не очень удобно. При желании и достаточном опыте можно собрать дополнительную схему защиты и подключить её отдельно.

    Второй недостаток – гальваническая связь настроечного блока с сетью. Его можно устранить, если использовать регулировочное сопротивление с пластиковой осью.

    И ещё один минус – необходимость установки охлаждающих радиаторов (лучше использовать ребристые алюминиевые изделия). Частично проблема решается использованием схемы с включением регулирующего модуля в обмотку I питающего трансформатора.

    Подводя итог, скажем, что тиристорное зарядное устройство своими руками собрать не так сложно, как может показаться с первого взгляда. Упорство и затраченное время будут вознаграждены недорогим качественным ЗУ с плавной регулировкой силы тока, продлевающей жизнь аккумулятору.

    Источник

    Adblock
    detector