Меню

Зарядное с плавными регулировками



Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов.

Трансформаторные ЗУ для автомобильных аккумуляторов с высоким КПД: простейшие на гасящих конденсаторах, а также импульсные на тиристорах, симисторах и мощных полевых транзисторах.

Для начала давайте разомнёмся и забудем про такой параметр, как КПД. Предположим, что есть острое желание зарядить автомобильный АКБ, но нет возможности ввиду полного отсутствия зарядки. Также сделаем предположение, что в хозяйстве затерялись: лампа накаливания на 220 вольт, диодный мост с допустимым током, превышающим ток, при котором мы будем заряжать аккумулятор, либо, на худой конец, просто силовой (выпрямительный) диод с таким же допустимым током и максимальным обратным напряжением — не менее 300В.

Рис.1

Спаяв схему, приведённую на Рис.1 слева, и озадачившись соблюдением техники безопасности, а также полярности подключения ЗУ к АКБ, получаем вполне себе работоспособное устройство, обеспечивающее нормированный и постоянный ток заряда подопечного аккумулятора.
Поскольку 220 вольт — это действующее значение переменного напряжения сети, то силу тока, протекающую через АКБ можно рассчитать по простой формуле:
Iзар(А) = Pламп(Вт) / (220 — Uакб)(В) ≈ Pламп(Вт) / 220(В) .
Параллельное соединение двух ламп — удваивает зарядный ток, трёх — утраивает и т. д. до разумной бесконечности.
Схема, изображённая на Рис.1 справа, выдаёт ток, вдвое меньший по сравнению с предыдущей.
Большим преимуществом приведённых схем является возможность зарядки любых аккумуляторов, независимо от собственных значений их напряжений.

Ещё одна простая и бюджетная схема зарядного устройства для аккумулятора с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч представлена на Рис.2.


Рис.2

Устройство состоит из понижающего трансформатора Т1 и мощного выпрямителя, собранного на диодах VD2-VD5. Установка зарядного тока производится переключателями S2-S5, при помощи которых в цепь питания первичной обмотки трансформатора подключаются гасящие конденсаторы C1-C4.
Благодаря кратному «весу» каждого переключателя, различные комбинации позволяют ступенчато регулировать ток зарядки в пределах 1–15 А с шагом 1 А. Этого достаточно для выбора оптимального тока зарядки.

В конструкции можно использовать любой силовой трансформатор мощностью около 300 Вт, в том числе и самодельный. Он должен выдавать на вторичной обмотке напряжение 22–24 В при токе до 10–15 А. На месте VD2-VD5 подойдут любые выпрямительные диоды, выдерживающие прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не ниже 40 В. Подойдут Д214 или Д242. Их следует установить через изолирующие прокладки на радиатор с площадью рассеяния не менее 300 кв. см.

Конденсаторы С2-С5 обязательно должны быть неполярные бумажные с рабочим напряжением не ниже 300 В. Подойдут, к примеру, МБЧГ, КБГ-МН, МБГО, МБГП, МБМ, МБГЧ. Подобные конденсаторы, имеющие форму кубиков, широко использовались как фазосдвигающие для электромоторов бытовой техники. В качестве PU1 использован вольтметр постоянного тока типа М5−2 с пределом измерения 30 В. PA1 — амперметр того же типа с пределом измерения 30 А.

В данной схеме высокий показатель КПД достигнут за счёт применения в качестве токозадающих элементов конденсаторов, которые, как известно, имеют реактивную проводимость и не выделяют на себе тепловой мощности.
Далее будут приведены импульсные (ключевые) зарядные устройства, построенные по другому принципу, но также отличающиеся низким собственным энергопотреблением.

Одними из первых импульсных ЗУ, появившихся на рынке, были тиристорные устройства.
Вообще, тиристор — это прибор достаточно капризный и требующий для надёжной работы соблюдения определённого набора условий. Именно поэтому — большинство простейших схем, приведённых в различных источниках, грешат не очень стабильной работой и необходимостью подбора элементов.

Из числа удачных простых разработок можно привести схему тиристорного зарядного устройства из книги уважаемого Т. Ходасевича «Зарядные устройства», многократно повторённую многочисленной радиолюбительской братвой и изображённую на Рис.3.


Рис.3

Вот что пишет автор:

Зарядное устройство позволяет заряжать авто аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.
Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, 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.
Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VTI, VT2. 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 VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Читайте также:  Регулировка клапанов на 400 драге

Конденсатор С2 — К73-11, ёмкостью 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 А. Его можно сделать самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.
Предохранитель F1 — плавкий, но удобно применять и сетевой автомат на 10 А либо автомобильный биметаллический на такой же ток. Диоды VD1. VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).
Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью возле 100 см*. Для улучшения теплового контакта устройств с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.
Вместо тиристора КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е. Проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.
В приборе может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.
Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (к примеру, при 24. 26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

Несмотря на популярность и работоспособность приведённый схемы, при функционировании устройства многие отмечают нехарактерное гудение трансформатора на частотах, отличных от 100 Гц. Связано это с отсутствием чётких и быстрых фронтов/спадов у сигналов, поступающих на управляющий вход тиристора при его включении/выключении, что в свою очередь создаёт условия для возникновения процессов генерации в нагрузке.

Несколько лучше и надёжнее работают импульсные зарядные устройства, в которых коммутирующий элемент выполнен на симметричном (двухполярном) аналоге тиристора — симисторе.
На Рис.4 приведена схема подобного устройства из вышеупомянутой книги Т. Ходасевича.


Рис.4

Описываемое ниже простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от 0 до 10А и может быть использовано для зарядки различных аккумуляторов на напряжение 12В.
В основу устройства положен симисторный регулятор с маломощным диодным мостом VD1-VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом её полупериоде начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединённые резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде — через те же R1 и R2, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется лишь полярность его зарядки. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод симистора VS1.При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. описанный процесс повторяется в каждом полупериоде сети.
Общеизвестно, что управление симистором посредством короткого импульса имеет тот недостаток, что при индуктивной или высокоомной активной нагрузке анодный ток прибора может не успеть достигнуть значения тока удержания за время действия управляющего импульса.
Одной из мер по устранению этого недостатка является включение параллельно нагрузке резистора. В описываемом зарядном устройстве такими резисторами являются резисторы R3 и R5, которые в зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения поочерёдно подключаются параллельно первичной обмотке трансформатора.
Этой же цели служит и мощный резистор R6, являющийся нагрузкой выпрямителя VD5, VD6. Этот же резистор формирует импульсы разрядного тока, которые продлевают срок службы АКБ.

Вместо резистора R6 можно установить лампу накаливания на напряжение 12В мощностью 10Вт.
При изготовлении трансформатора задаются следующими параметрами: напряжением на вторичной обмотке 20В при токе 10А.

Несколько упростить описанное выше устройство можно применив в его высоковольтной части динистор (Рис.5).

Рис.5

Данную схему с диаграммами мы подробно рассмотрели на странице ссылка на страницу. Поэтому повторяться не буду, скажу лишь, что наличие снабберной цепи, показанной на схеме синим цветом — обязательно. В качестве нагрузки выступает первичная обмотка сетевого трансформатора.

Читайте также:  Регулировка дисковых тормозов королла

В современных зарядных устройствах в качестве переключающего (регулирующего) элемента практически повсеместно используются мощные полевые транзисторы. Одно из подобных устройств было подробно описано в журнале Радио №5 2011г на странице 44.

Блок управления зарядным устройством представляет собой импульсный генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2 (см. схему на рис. 6) и позволяющий регулировать скважность импульсов, буферный усилитель — инвертор на элементах DD1.3 и DD1.4 и переключающий регулирующий элемент — полевой транзистор VT1.
При указанных на схеме номиналах элементов частота генератора — около 13 кГц. Так как сопротивление открытого канала транзистора VT1 очень мало (0,017 0м) и работает он в переключательном режиме, при токе зарядки до 5 А транзистор практически не нагревается — рассеиваемая тепловая мощность не превышает 0,55 Вт.
В качестве понижающего использован сетевой трансформатор габаритной мощностью 150 Вт с вторичной обмоткой, обеспечивающей постоянное напряжение 16. 17 В на конденсаторе С1 и зарядный ток до 6 А.
Выпрямительный мост собран на диодах Шоттки, VD1 — сдвоенный SBL4045PT, a VD2 и VD3 — одиночные 10TQ045.
Если вторичную обмотку сетевого трансформатора намотать с отводом от середины, число диодов в выпрямителе и тепловыделение от них можно уменьшить вдвое.
Чертёж платы представлен на Рис.7.

Описанный узел управления также можно использовать в осветительных и нагревательных приборах, для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей. При этом питающее напряжение устройств можно варьировать в широких пределах, определяемых максимально допустимыми параметрами для переключательного транзистора и, конечно же, выпрямителя. В частности, используемый в узле транзистор IRFZ46N имеет максимальную рассеиваемую мощность 107 Вт, максимальный ток через канал 53 А, максимальное напряжение сток—исток 55 В. Возможна его замена транзистором IRFZ44N.
Предлагаемое устройство позволяет регулировать мощность от нуля до максимального значения, а регулирующий транзистор не нуждается в эффективном отведении тепла при увеличении тока нагрузки до 5 А.

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 .

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 .

Читайте также:  Регулировка клапанов рено сандеро 1 6 8кл

Источник

Зарядное Устройство для АКБ Авто на Двух Тиристорах

Самостоятельное изготовление зарядного устройства для свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов с точки зрения схемотехники не составляет особого труда. Даже при наличии различных регулировок, таких как установка зарядного тока, например, и автоматики отключения, сложность схемы не будет превышать средний уровень.

Вопрос здесь в другом — комплектующие для зарядного устройства. Если говорить о схемах, где в качестве преобразования сетевого напряжения выступает трансформатор, то именно его наличие и определяет целесообразность построения схемы. Потому как прежде чем специально покупать трансформатор, много раз подумаешь, глядя на нынешние « конские » ценники.

В этой статье я хочу предложить Вашему вниманию простейшую зарядку на двух тиристорах. Через один из них непосредственно осуществляется зарядка аккумулятора, а другой служит для отключения АКБ по её завершению. Ну и сразу о самой дорогой « запчасти » — о трансформаторе. Именно он в схеме определяет зарядный ток. Здесь использован силовой понижающий трансформатор с двумя вторичными обмотками по 15 В (отвод от середины). При наличии такого трансформатора, или хотя-бы железа для его изготовления можно изготовить простое и надёжное зарядное устройство, схема которого показана ниже.

Трансформатор, как я уже написал выше, содержит две вторичных обмотки по 15 В (или одну на 30 В с отводом от середины). Его мощность в данной схеме и будет определять зарядный ток аккумулятора. Выпрямляется напряжение со вторичных обмоток двумя диодами — VD1 и VD2 . Глядя на этот выпрямитель сразу бросается в глаза отсутствие сглаживающего конденсатора. Но на самом деле здесь нет никакой ошибки, потому как на этом основан весь принцип работы этого зарядного устройства. Давайте разберёмся почему.

Сначала рассмотрим цепь на тиристоре VS1 , через который и происходит непосредственно заряд аккумуляторной батареи. На аноде тиристора VS1 действует пульсирующее напряжение частотой 100 Гц по амплитуде напряжение это изменяется от нуля до 20 В . Короче говоря, это положительные полуволны со вторичной обмотки трансформатора Т1 . Для перехода тиристора в открытое состояние включена цепочка R1VD4 между его анодом и управляющим электродом. Ток в этой цепи имеет достаточное значение (около 15 мА ) для его открытия. При этом, когда тиристор находится в активном режиме работы, то горит светодиод VD4 . Между катодом тиристора и общим проводом, который соединён со средней точкой вторичной обмотки трансформатора Т1 , подключается заряжаемая аккумуляторная батарея. Так происходит заряд аккумулятора.

А теперь давайте рассмотрим какое условие нужно создать для закрытия тиристора и прекращения зарядки. Вариантов два: разорвать саму цепь заряда аккумулятора или снять управляющий ток. Так вот при снятии управляющего тока, тиристор всё равно останется в открытом состоянии (свойство тиристора), пока протекает достаточный ток (ток удержания) в цепи между его анодом и катодом. Но в этой схеме в цепи действует пульсирующее напряжение, и именно когда напряжение равно нулю происходит закрытие тиристора, потому как прекращается прохождение тока и тиристор больше не чего не удерживает. Этого бы не произошло при наличии сглаживающей ёмкости в выпрямителе т.к. напряжение всегда было бы отлично от нуля.

Теперь к цепи на VS2 , которая служит для отключения АКБ (закрытию тиристора VS1 ) по завершению заряда. Принцип основан на разнице напряжений АКБ в разряженном и заряженном состоянии. Напряжение работы стабилитрона VD3 (12 В) выставляется с помощью потенциометра R2 . Значение напряжения полного заряда АКБ должно соответствовать началу перехода VD3 в активное состояние, т.е. в состояние, когда через него будет протекать ток. При этом создастся условие для открытия тиристора VS2 . Об открытии тиристора VS2 будет сигнализировать светодиод VD5 зелёного цвета « завершение заряда ». При этом ток в цепи управляющего электрода VS1 станет уже недостаточным для его открытия, и он закроется в момент нулевого напряжения.

Печатная плата показана на рисунке выше. Вся настройка устройства сводится к установке порога срабатывания цепи тиристора VS2 подстроечным резистором R2 . Делают это на полностью заряженном АКБ . Порог открытия определяется свечением светодиода VD5 , в то время, когда VD4 наоборот тухнет.

Тиристор VS1 должен быть закреплён на теплоотводе. Светодиоды VD4 и VD5 любые на номинальный ток 10 мА красного и зеленого цвета соответственно.

Источник

Adblock
detector