Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

I=0,1Q

где I - средний зарядный ток, А., а Q - паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

Классическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

схема зарядного устройства

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 2.

схема зарядного устройства

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

схема зарядного устройства

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 - Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

схема зарядного устройства с регулируемым током

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А , устанавливается амперметром. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

плата зарядника рис.4

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 5.

зарядное устройство

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

плата зарядника рис.5

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

14 марта 2012, 16:19 СхемыАвтомобилистуadmin337578RSS
twitter.com facebook.com vkontakte.ru odnoklassniki.ru mail.ru ya.ru rutvit.ru myspace.com technorati.com digg.com friendfeed.com pikabu.ru blogger.com liveinternet.ru livejournal.ru memori.ru google.com bobrdobr.ru mister-wong.ru yahoo.com yandex.ru del.icio.us
Комментариев: 51
  1. 22.12.2012, 17:16Виктор

    Можно узнать основные характеристики приведённые на рис.3?(Частоту преобразования,входное напряжение,максимальный входной ток)

  2. 22.12.2012, 17:17Виктор

    извиняюсь,максимальный вЫходной ток*

  3. 1. Частота преобразования - 50 Гц.

    2. Так как схема является логическим продолжением схемы на рис. 2, т. е. для сжемы применяется трансформатор с напряжением на первичной обмотке ~220 вольт, а на вторичной порядка 18 - 20 вольт. Напряжение на вторичной обмотке выбирается больше напряжения 12 вольт, из за того что напряжение, приложенное к первичной обмотке, проходя через емкости, включенные последовательно с первичной обмоткой падает (реактивное сопротивление), и непосредственно на на обмотке оно меньше чем 220 вольт. Если напряжение первичной обмотки меньше, то и меньше соответственно напряжение на вторичной (пропорционально).

    3. Значения токов, указанных на переключателях Q1 - Q4 соответствует токам во вторичной цепи, т. е. на аккумуляторе, а ток в первичной цепи приблизительно в 10 раз меньше...

  4. здравствуйте...у вас есть рисунки печатных плат к схемам на рис5 и рис4?

  5. Рисунков печатных плат у меня нет, но постараюсь в ближайшее время их спроектировать и разместить на сайте...

  6. 28.02.2013, 23:33Аноним

    Здраствуйте, на внешний вид понравилась 5я схемка и пару вопросов к ней :

    Почему Амперметр включён в первичную обмотку, на какое напряжение должен быть стабилитрон и полевой транзистор ?

    заранее благодарен за помошь

  7. Существенной разницы нет в какой цепи стоит амперметр, который проградуирован в амперах на нагрузке (на аккумуляторе).

    возможные схемы амперметров для схемы на рисунках 4 и 5 приведены ниже:

    http://radiolub.ru/uploads/2013/am_pic4.jpg
    http://radiolub.ru/uploads/2013/am_pic5.jpg

    Амперметр вообще можно не устанавливать, а положение переменного резистора R5 проградуировать в амперах при настройке.

    В схеме на рис.5 применен стабилитрон КС518А на 18 вольт. Стабилитрон можно заменить на два соединенных последовательно с суммарным напряжением 16...18 вольт (2хД808, 2хД814В и др.), на печатной плате место для второго стабилитрона предусмотрено...

    Транзистор в схеме применен однопереходной (не полевой) типа КТ117Б, при отсутствии которого возможно применения схемы замещения на двух транзисторах разной проводимости.

    Об однопереходном транзисторе можно прочитать в журнале Радиолюбитель №10 за 1994 год, стр.14:

    http://radiolub.ru/page/zhurnal-radioljubitel-1994-10
  8. 8.04.2013, 18:45Алексей

    Скажите пожалуйста какой тиристор лучше применить для пятой схемы?

  9. Тиристор на схеме Рис. 5 можно применить высоковольтный с обратным напряжением более 300 вольт из серии КУ202 (ку201) с буквами К, Л, М, Н.

    Установливать тиристор на радиатор не обязательно...

  10. Подскажите пожалуйста, как начинающему, какие марки транзисторов и диодов ,а так же тринистора на 4 рисунке надо использовать?

  11. О деталях схемы на Рис. 4:

    - транзистор VT1 типа КТ117Б (однопереходной транзистор)

    - транзистор VT2 - КТ502Б,

    - стабилитрон VD1 - Д818Е (можно другой с напр. стабилизации 8 - 12 вольт),

    - стабилитрон VD2 - КС156Г (либо 4,7 - 6,8 В),

    - диод VD3- КД522, КД521...

    - тиристор VS1 - КУ201, КУ202 с буквами Б, В, Г ...(радиатор обязателен),

    - диоды VD1 - VD4 любые выпрямительные, на ток не менее 10 А (Д305, Д242, КД203...) - лучше установить на отдельные радиаторы.

  12. 21.10.2013, 14:33Аноним

    какое напряжение допускается на вторичка 5рис??есть транс с напряжением на вторичке 24вольт,такой можно применить в схеме 5?

  13. 1. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора для схемы на рис. 5 должно быть порядка 16 - 18 вольт.

    2. Трансформатор , кроме всего прочего, для зарядки автомобильного аккумулятора должен обеспечивать ток ~10 ампер.

    РЕКОМЕНДАЦИИ:

    - если трансформатор обеспечивает требуемый ток, можно отмотать несколько витков вторичной обмотки до получения нужного напряжения.

    - если трансформатор не перематывать, то схема управления будет потреблять большую мощность со всеми вытекающими последствиями (низкий КПД, повышенный тепловой нагрев, невозможность обеспечения работы схемы в режиме обеспечения малых зарядных токов...)

  14. 22.10.2013, 19:50Аноним

    вторичная обмотка сечением 8мм2,жалко отматывать да и залитый лаком ещё он

  15. Если зарядное будет стационарным, и габариты не имеют значения, то необходимо обеспечить тепловой режим тиристора (радиатор или кулер в корпусе)- можно поэкспериментировать...

    - или собрать по схеме 3.

    или http://radiolub.ru/page/zarjadnoe-ustrojstvo-avtomobilnogo-akkumuljatora

  16. 27.10.2013, 15:27Аноним

    что если использовать в схеме 5 симистор ку208г?

  17. должен работать...

  18. 29.10.2013, 15:46Аноним

    почитал про симисторы и выяснил что они в отличае от тиристоров симистор пропускают ток в обоих направлениях.так вот не будет ли короткого замыкания ведь в схеме 5 тиристор стоит паралельно выводам плюса и минуса с диодного моста??????может быть тогда поставить до или после симистора обычный диод чтобы симистор в обратку не пропустил???прав ли я?

  19. 30.10.2013, 21:00Аноним

    нифига схема 5 не работает.базы менял местами у транзистора и всёравно никакого результата нет

  20. 30.10.2013, 21:42Аноним

    тоесть она работает,но не регулируется.подключал лампочку 12вольт21ват и ток как был 2.3ампер так и остаётся при любом положении переменного резистора

  21. начал собирать макет схемы 5, результаты опубликую...

  22. 31.10.2013, 21:49Цугундер

    реально не пашет, два раза собирал

  23. Интересная пятая,попробую собрать.За инфу спасибо

  24. 19.01.2014, 23:32александр

    на рис.5 поменять полярность диодного моста д1-д4 не надо ???

  25. СПАСИБО АЛЕКСАНДР!!!

    Схема включения диодного мостика VD1 - VD4 действительно неправильная!?

    Схему исправил...

    ПРИНОШУ СВОИ ИЗВИНЕНИЯ ВСЕМ КТО ПО МОЕЙ ВИНЕ НЕ СМОГ СОБРАТЬ ДАННУЮ СХЕМУ!!!

  26. 19.09.2014, 17:02Аноним

    На схеме4 VT1 и VT2 не совпадают с платой.

  27. 19.09.2014, 17:22Аноним

    На схеме4 VT1 это полевик. А перечне деталей указано,что это однопереходной КТ502Б. Непонятно?

  28. 6.02.2015, 23:11Виктор

    Все схемы работоспособны, необходимо правильно подключить транзистор КТ117 Б1,Б2 и Э. Полевиков в схемах нет!

  29. Привет, я начинающий пожалуйста напишите маркировку всех деталей для схемы №5 а то что то не могу во всем разобраться, на схеме белым большим кругом это амперметр??? я так понял его нужно ставить на один из выходов из платы?? помогите плиз, хочу сделать себе зарядник.

  30. Ч то на схеме обозначено ВД1.1 и ВД1.2.

  31. 22.11.2015, 20:49дмитрий0390

    лампочка 12в 21вт не укажет изменяется ли ток так как она больше 2,3амперане берет принапряжении 12-14вольт нада мощнее лампу 14в*8а=112вт а утебя только21вт или надо резистор 1.5 ом 110вт

  32. 30.01.2016, 14:11НИКОЛАЙ ПАСТУШЕНКО

    СОБРАЛ СХЕМУ, НО ОНА ДЕЙСТВИТЕЛЬНО НЕ РАБОТАЕТ! НА ВЫХОДЕ ВЫДАЕТ 4-4,5 АМПЕРА!НЕ РЕГУЛИРУЕТСЯ!ЗАМЕНИЛ КТ117Б НА КТ361+КТ315.НО ВСЕ РАВНО! УМЕНЬШИЛ R1 С 51ком ДО 5 КОМ.ЛАМПА В НАГРУЗКЕ ЗАГОРЕЛАСЬ. НАГРУЗКОЙ СЛУЖИТ АВТОМОБИЛЬНАЯ ЛАМПА ДАЛЬНЕГО СВЕТА НА 100 ВАТТ!МЕРЯЮ ТОК-4-4,5АМПЕР!

  33. 30.01.2016, 14:21НИКОЛАЙ ПАСТУШЕНКО

    ЕЩЕ ЗАМЕНЫ-ВМЕСТО КС518А УСТАНОВИЛ ZX18. КЦ402- ЗАМЕНИЛ НА КД 226Д.ЕМКОСТЬ 0,068мкф ЗАМЕНИЛ НА 0,47 мкф.

  34. На схеме 4 и рисунке 4 не соответствует маркировка VT-1 и VT-2, чему верить схеме или рисунку?

  35. 3.12.2016, 18:19Александр

    Ни на одной из схем не увидел фильтрующего конденсатора, он тут не нужен?

  36. Здравствуете скажите пожалуйста какое свечение провода должно быть во вторичной обмотке схемы 3 .

  37. 12.12.2016, 14:15Николай

    1мм2 сечение. Свечение провода, если раскалится что ли?

  38. 23.12.2016, 02:13Василий

    Какой вольтаж конденсаторов в схеме №3 С1 - С4

  39. Конденсаторы на схеме №3 на напряжение 400 вольт.

  40. 25.12.2016, 18:30Василий

    Еще вопросик по третьей схеме. Там есть диод в высокой стороне и в низкой стороне не обозначены. Что туда лучше поставить

  41. По поводу диодов схемы №3:

    - VD1 высоковольтный на напряжение не менее 400 вольт (Д226Б, 4007...)

    - VD2-VD5 На ток не менее 10 ампер и напряжение не менее 100 вольт (Д242-Д247). Диоды лучше установить на отдельные радиаторы, а если будет наблюдаться заметное их нагревание, можно применить принудительное охлаждение с помощью вентилятора.

    Примечание:

    Реле в схеме на напряжение 220 вольт.

  42. 28.12.2016, 22:50Василий

    Спасибо. С реле понятно, с диодным мостом понятно. Но в схеме отключения по окончанию заряда возле транзистора VT1 КТ801А, есть диод и обозначен как VD2, туда тоже 1N4007 идет

  43. У меня на рис 5 резистор который на 51к греется, что это может быть и ток в общем 3 Вольта и 0 ампер. Не понимаю что не так!

  44. 28.02.2017, 00:25Сергей

    Здравствуйте господа. Кто делал 5 схему она рабочая или нет?

  45. 27.06.2017, 01:00Александр

    Схема №5 не работает,не я один столкнулся с этой проблемой.АвтоР,на печатке перепутаны номера резисторов,да и вообще какая то лажа!

  46. 5.07.2017, 22:40Михаил

    Схема под №5 собирал! Работает!

  47. Схема №5. на выходе из устройства напряжение скачет от 0 до 5,5 вольт. это нормальное явление вообще? тиристор ку202н, vd1-vd4 взял кц405а, vd5-vd8 взял кд206а, стабилитрон кс518а, вместо кт117 поставил кт315 и кт361. ничего не греется и не воняет. надеюсь на вашу помошь и советы.

  48. Схема рис №5 собрал - прекрасно работает .Печатка схема №5 не соответствует схеме абсолютно. Неправильная полярности тиристора -отрезать дорожку и соединить болт тиристора (Анод) это плюс с диодного моста туда же резистор по печатке R2 по схеме R1 -56 Ком. Минус диодного моста это катод тиристора, нижняя нога R3 по схеме R2 -27 Ом, конденсатор С1, стабилитрон VD 1.2 . Потенциометр на печатке R5 - по схеме R4 - 100 Ком. Печатная плата R4 - R3 по схеме 2 Ком. Транзистор КТ117 нарисован правильно. Переделайте печатную плату согласно схеме и все заработает.

  49. Я печатку свою делал. Изначально напряжение на выходе измерял мультиметром, тогда меня и смутили показания. Позже только догадался стрелочный припор повесить и всё стало збс. Чётко около 12 вольт выдаёт

  50. 27.12.2017, 11:54Алексей

    Заказать радиодетали и др. по почте можно через интернет-магазин Чип и Дип.

  51. Подскажите,я хотел использовать лампу накаливания вместо конденсаторов на первичке,с конденсатором эффект будет такой же?и какой должен быть его номинал?