Выпрямитель напряжения для зарядки аккумулятора. Зарядные устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

Каждый автолюбитель мечтает иметь в своем распоряжении выпрямитель для зарядки аккумулятора. Без сомнения, это очень нужная и удобная вещь. Попробуем рассчитать и изготовить выпрямитель для зарядки аккумулятора на 12 вольт.
Обычный аккумулятор для легковой автомашины имеет параметры:

• напряжение в обычном состоянии 12 вольт;
• емкость аккумулятора 35 — 60 ампер часов.

Соответственно ток заряда составляет 0,1 от емкости аккумулятора, или 3,5 — 6 ампер .
Схема выпрямителя для зарядки аккумулятора изображена на рисунке.

Прежде всего нужно определить параметры выпрямительного устройства.
Вторичная обмотка выпрямителя для зарядки аккумулятора должна быть рассчитана на напряжение:
U2 = Uак + Uo + Uд где:
— U2 — напряжение на вторичной обмотке в вольтах;
— Uак — напряжение аккумулятора равно 12 вольт;
— Uo — падение напряжения на обмотках под нагрузкой равно около 1,5 вольт;
— Uд — падение напряжения на диодах под нагрузкой равно около 2 вольт.

Всего напряжение: U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 вольт.

Примем с запасом на колебание напряжения в сети: U2 = 17 вольт.

Ток заряда аккумулятора примем I2 = 5 ампер.

Максимальная мощность во вторичной цепи составит:
P2 = I2 х U2 = 5 ампер х 17 вольт = 85 ватт.
Мощность трансформатора в первичной цепи (мощность, которая будет потребляться от сети) с учетом КПД трансформатора, составит:
P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 ватт. где:
— Р1 — мощность в первичной цепи;
— Р2 — мощность во вторичной цепи;
-η = 0,9 — коэффициент полезного действия трансформатора, КПД.

Примем Р1 = 100 ватт.

Рассчитаем стальной сердечник Ш — образного магнитопровода, от площади поперечного сечения которого зависит передаваемая мощность.
S = 1,2√ P где:
— S площадь сечения сердечника в см.кв.;
— Р = 100 ватт мощность первичной цепи трансформатора.
S = 1,2√ P = 1,2 х √100 = 1,2 х 10 = 12 см.кв.
Сечение центрального стрежня, на котором будет располагаться каркас с обмоткой S = 12 см.кв.

Определим количество витков, приходящихся на 1 один вольт, в первичной и вторичной обмотках, по формуле:
n = 50 / S = 50 / 12 = 4,17 витка.

Возьмем n = 4,2 витка на 1 вольт.

Тогда количество витков в первичной обмотке будет:
n1 = U1 · n = 220 вольт · 4,2 = 924 витка.

Количество витков во вторичной обмотке:
n2 = U2 · n = 17 вольт · 4,2 = 71,4 витка.

Возьмем 72 витка.

Определим ток в первичной обмотке:
I1 = P1 / U1 = 100 ватт / 220 вольт = 0,45 ампер.

Ток во вторичной обмотке:
I2 = P2 / U2 = 85 / 17 = 5 ампер.

Диаметр провода определим по формуле:
d = 0,8 √I.

Диаметр провода в первичной обмотке:
d1=0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 мм.

Диаметр провода во вторичной обмотке:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8 5 = 0,8 · 2,25 = 1,8 мм.

Вторичная обмотка наматывается с отводами.
Первый отвод делается от 52 витка, затем от 56 витка, от 61, от 66 и последний 72 виток.

Вывод делается петелькой, не разрезая провода. затем с петельки счищается изоляция и к ней припаивается отводящий провод.

Регулировка зарядного тока выпрямителя производится ступенчато, переключением отводов от вторичной обмотки. Выбирается переключатель с мощными контактами.

Если такого переключателя нет, то можно применить два тумблера на три положения рассчитанных на ток до 10 ампер (продаются в авто-магазине).
Переключая их, можно последовательно выдавать на выход выпрямителя, напряжение 12 — 17 вольт.

Положение тумблеров на выходные напряжения 12 — 13 — 14,5 — 16 — 17 вольт.

Диоды должны быть рассчитаны, с запасом, на ток 10 ампер и стоять каждый на отдельном радиаторе, а все радиаторы изолированы друг от друга.

Радиатор может быть один, а диоды установлены на нем через изолированные прокладки.

Площадь радиатора на один диод около 20 см.кв., если один радиатор, то его площадь 80 — 100 см.кв.
Зарядный ток выпрямителя можно контролировать встроенным амперметром на ток до 5 -8 ампер .

Иногда проще купить, чем делать устройство с нуля своими руками. Но не всегда. Например рассмотрим автомобильные зарядки на 12 вольт. С одной стороны оно обслуживает достаточно дорогую вещь - автомобильный АКБ, который при неправильной эксплуатации может выйти из строя, причём с шумом и треском. Но с другой - глядя на схему дешёвых промышленных ЗУ, просто удивляешься, за что они берут деньги? Этот вопрос особенно справедлив для польско-китайского зарядного 6-12 В без опознавательных знаков на коробке, кроме скромной надписи Prostownik . Не знаю, что это слово означает, но звучит оно простовато:)

Зарядное устройство было принесено в ремонт, и что с ним случилось - никто не знал. Просто валялось долгое время в гараже и перестало работать. Проведём внешний осмотр.

Действительно, на корпусе только самое необходимое - сетевой предохранитель 1 ампер и шнур 220 В в задней части, а спереди кнопка переключения 6-12 В, плавкая вставка на 10 ампер и стрелочный амперметр 0-8 А. Даже клемм подключения кабеля нет.

Разбираем корпус и снимаем крышку. Внутри - та же святая простота:)

Кроме трансформатора и диодного моста ни одной не наблюдается. Хоть бы электролитический конденсатор для фильтрации поставили минимальный...

Провода почему-то оказались отсоединены от платки с диодным мостом. Как вариант, возможно произошло замыкание выходных проводов, перегрев диодов и провода отпаялись.

С замиранием проверил трансформатор на работоспособность, ведь это наиболее ценная часть любого зарядного, и если ему хана, то купить аналогичный будет очень недёшево. Трансформаторы на 20 вольт 5-10 ампер стоят минимум 10 долларов.

Слава Богу первичка показала сопротивление 22 Ома, а не бесконечность:) Теперь проверка диодов - тут тоже всё ОК. Остаётся спаять провода согласно стандартной схемы зарядного выпрямителя.

Схема заработала. Замеры показали переменное напряжение с выхода трансформатора - 13,8 В, а после выпрямителя - 13 В постоянки. Почему так мало? - спросите вы - ведь этого не достаточно для заряда автоаккумулятора. Потому что оно носит пульсирующий характер, а вольтметр показывает эффективное усреднённое значение.

Усилитель низкой частоты собран на восьми кремниевых транзисторах, по очень распространенной в Интернете схеме, известной как «Ультралинейный усилитель класса А». Схему повторил, собрал в основном из отечественных компонентов. В первом каскаде применил транзисторы (КТ501И на схеме Т1; 2 шт.), далее (КТ608Б на схеме Т2; 2шт.), в выходном каскаде использованы (КТ808А на схеме Т3-Т4; 4шт.), количество указано для стереофонического варианта. Двухканальная монтажная плата разведена в программе Layout 6. Все элементы размещены на печатной плате, кроме мощных КТ808А и выпрямительных диодов КД202В. Чтобы не использовать изолирующие прокладки выходные транзисторы установлены на отдельные алюминиевые теплоотводы. Выпрямитель выполнен по мостовой схеме на диодах КД202В которые также установлены на небольшие радиаторы, (на фото теплоотводы отсутствуют).

Сглаживающие электролитические конденсаторы выпрямителя имеют емкость в сумме более 10000 мкф. Если использовать диодный мост, например KBU810 , то его можно разместить на печатной плате в предназначенном для него месте и желательно с небольшой прикрепленной пластиной для охлаждения, (для крепления теплоотвода удобно использовать мост с отверстием). Для принудительного охлаждения можно также использовать вентилятор, который будет обдувать элементы, имеющие большое тепловыделение. На монтажной плате также предусмотрено место для установки пяти амперного регулятора напряжения LM338T в корпусе TO-220 с обвязкой из нескольких дополнительных элементов и местом под радиатор охлаждения для него. Если стабилизатор не нужен, то данные элементы можно не монтировать, но тогда на плате необходимо установить одну перемычку между

Дорожками — это контакты in и out. микросхемы LM338T (см. рисунок). На принципиальной схеме изображен другой вариант стабилизатора. Для подавления самовозбуждения усилителя установлена рекомендуемая в различных публикациях корректирующая цепь, между эмиттером Т3 и отрицательным проводом, состоящая из последовательно соединенных резистора МЛТ-2 сопротивлением 10 Ом и конденсатора емкостью 0,1 мкФ. Силовой понижающий трансформатор мощностью 90 Вт., вторичная обмотка, выполнена проводом диаметр 1 мм., выходное переменное напряжение 22 вольта. На фото показаны два варианта

УНЧ со стабилизатором и без него, также в одном из них установлены другие транзисторы, Т1 - КТ3107Б, Т2 – КТ961Б, Т3-Т4 те же КТ808А см. фото. УМЗЧ тестировался с самодельной двухполосной акустической системой, которая состоит из широкополосного динамика 4ГД-35 (8 ГДШ-1) диапазон частот 63 - 12500 Гц, и высокочастотного динамика 3ГД-31 (5 ГДВ-1-8) диапазон частот 2800 - 20000 Гц. Внутри размещен фильтр для ВЧ динамика состоящий из последовательно соединенных резистора 8 Ом и конденсатора 2 мкф. (см. рис.). Корпус типа акустический лабиринт изготовлен из 16 мм листов ДСП, для устранения посторонних призвуков дребезга, которые могут появится от резонанса, стенки корпуса внутри оклеил звукопоглощающим материалом, я использовал рельефный поролон, размеры каждой колонки: высота 1000 мм, ширина 270 мм, глубина 300 мм.

Сопротивление АС около 5 Ом. На экране осциллографа показаны сигнал частотой 1000 Гц. и напряжением 0,7 вольт, подаваемый с генератора звуковых частот на вход усилителя и соответственно выходной сигнал при максимальной громкости с подключенным вместо акустики эквивалентом нагрузки, резистор ПЭВ сопротивлением 5 Ом и мощностью 7,5 Вт. Итоги испытаний УМЗЧ: Выходная мощность около 6,5 Вт. на канал, есть незначительный фон, звучание приятное, хочется слушать. Аудио сигнал подавал с линейного выхода проигрывателя Sony DVP-NS308. Усилитель работал продолжительное время (более 1 часа) на мощности чуть более средней и показал хороший результат, единственный недостаток — это нагрев выходных

Транзисторов. Температуру измерял мультиметром, прикрепил термопару близко к нижней части КТ808А, тестер в течении работы показывал 65 градусов, при комнатной 25. Большой разницы при воспроизведении между обеими версиями сборки я не услышал, но со стабилизатором заметно снижался фон. Настройка несложная и многократно описана. Если монтаж правильный и нет ошибок, включите усилитель и подстроечным резистором R1 выставите на эмиттере транзистора T3 напряжении равное половине источника питания, (у меня получилось 13,5 в., при входном 27 в.) Далее отключаем питание, отпаиваем провод идущий к коллектору Т3. и в разрыв подключаем амперметр, затем снова подаем питание и смотрим показания прибора это ток покоя выходных транзисторов, изменяя сопротивление резистора R6 подбираем его согласно таблице.

Выпрямитель для зарядки аккумуляторов типа ВА-2 соответствует требованиям ГОСТ 5.1357-72 и предназначен для зарядки аккумуляторов напряжением 6 и 12 В, ёмкостью до 60 Ач.

Технические характеристики выпрямителя для зарядки аккумуляторов "ВА-2"

Потребляемая мощность...........120 Вт.

Напряжение питания.................220 В.

Максимальный зарядный ток... 6 А.

Рисунок 2.15. Принципиальная схема прибора "ВА-2".

Напряжения между выводами вторичной обмотки трансформатора Т1;

3-4 = 9 В;

4-5 = 4 В;

4-6 = 1 В;

6-7 = 1 В;

7-8 = 1 В;

8-9 = 1 В;

9-10 = 1В;

10-11 = 1В

На лицевой панели расположены (см. рис. 2.14):

Амперметр М4203 (Rш 75mV), для контроля зарядного тока;

Вставка плавкая (F1);

Тумблер SA1 "6V-12V", для установки режима работы;

Гнездовой переключатель SA2, для регулировки тока заряда.

Рисунок 2.14. Внешний вид прибора "ВА-2"

Шнур (ХР1), для подключения к электросети; кабели "+" и "- ", для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора, расположены на задней панели устройства зарядного.

Подготовка к работе и порядок работы с выпрямителем для зарядки аккумуляторов типа ВА-2.

1. Подготовить аккумулятор к зарядке, для чего отвинтить заливные пробки, и в случае необходимости долить электролит до нормального уровня.

2. Кабелями соединить выпрямитель с выводами aккyмyлятopнoй батареи, соблюдая полярность:

"+" зарядного устройства к "+" аккумуляторной батареи;

"- " зарядного устройства к "- " аккумуляторной батареи.

Неправильное подключение приводит к выходу из строя устройства!

3. Включить сетевую вилку зарядного устройства в электросеть 220 В.

Встроенный амперметр показывает величину зарядного тока. В зависимости от степени разряженности аккумулятора в начальный момент ток заряда может быть более 6 А. В дальнейшем величина тока устанавливается в пределах 3÷6 А.

В процессе зарядки аккумулятора напряжение аккумулятора возрастает и ток заряда падает.

При зарядке аккумуляторной батареи без отключения от автомобиля сначала подсоединить выходной провод к незаземлённой клемме, затем подсоединить другой выходной в дали от батареи и топливной линии.

Критерием заряженности аккумулятора является бурное выделение газов электролита и прекращение повышения плотности электролита.

С помощью вольтметра для измерения постоянного напряжения также можно судить о конце заряда по напряжению на зажимах аккумулятора. Напряжение должно достигнуть величины 15÷15,5 В.

Для прекращения зарядки - вынуть вилку зарядного устройства из розетки электросети. Отсоединить зажимы от клемм аккумулятора. Завинтить пробки, протереть насухо поверхность аккумулятора.

Указания по технике безопасности при работе с выпрямителем для зарядки аккумуляторов типа ВА-2

Недопустимо производить зарядку аккумулятора вблизи нагревательных устройств и батарей отопления. При зарядке не располагайте аккумулятор в непосредственной близости от зарядного устройства, так как выделяющийся при зарядке газ взрывоопасен.

Категорически запрещается производить зарядку аккумулятора в жилом помещении, так как при зарядке аккумулятора в воздух выделяются вредные для организма человека токсичные газы.

Перед заменой вставки плавкой не забудьте отключить вилку сетевого шнура из розетки. Не применяйте самодельных предохранителей. Это может привести к выходу устройства из строя.