Зарядное устройство для аккумулятора автомобиля: как сделать своими руками, варианты, схемы, правила

Помните старую комедию «Берегись автомобиля»? «С плохим аккумулятором – разве это жизнь?» Чтобы аккумулятор вел себя всегда хорошо, держать его все время подключенным к бортовой сети нельзя, нужен периодический подзаряд от автономного зарядного устройства, особенно в зимнее время; почему – см. далее. Сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками возможно, владея начальными приемами электромонтажных работ. Обойдется самодельная автозарядка из купленных вразброс комплектующих дешевле фирменной; случай для современной электроники, надо сказать, нетипичный. Это во-первых. Во-вторых, изготовление автозарядки своими руками – хорошая переходная ступень от элементарных электроцепей типа выключатель – лампочка к серьезной электронике. В отличие от «пионерских» поделок на столе оно сразу даст навыки работы с достаточно большими токами и механического оформления конструкции. В настоящем материале рассказывается, как правильно сделать зарядное устройство для автоаккумулятора.

Состав и термины

Автозарядка состоит из первичного источника электропитания для собственно зарядного устройства, которое обеспечивает заданный режим заряда аккумуляторной батареи, и схем защиты ее от разного рода нештатных ситуаций. Схемотехнически эти узлы могут быть в той или иной степени объединены. Далее для краткости употребляются след. сокращения:

• АКБ – аккумуляторная батарея.
• ПИ – первичный источник питания.
• ИП – любой другой источник питания.
• УЗ – устройство защиты.
• ТЗ – защита по току.
• ЗН – защита от перенапряжения.

ЗУ для АКБ из блока питания компьютера

Наверняка многим автовладельцам, особенно тем, кто жил ещё при Советском Союзе в пору тотального дефицита всего и вся, доводилось собирать самодельное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Есть много схем, начиная от простейших, описанных выше, и заканчивая сложными, реализовать которые под силу разве что профессионалам-электронщикам. Сегодня создать свою зарядку можно буквально за день из старого БП компьютера (нужно, чтобы он хоть немного «дышал» – крутили кулеры). Для сборки ЗУ своими руками понадобится блок на 200–250 Вт (можно даже совсем старый).

Зачем нужна зарядка

Свинцово-кислотные аккумуляторы отличаются «дубовостью», эксплуатационной выносливостью, отчего и держатся нерушимо в автотранспорте. Причина – простота электрохимических процессов в свинцово-кислотной АКБ. Для контроля за ее текущим состоянием в большинстве случаев достаточно знать величину напряжения всей батареи без разбивки по банкам. Но перезаряд свинцово-кислотной АКБ может вызвать вскипание электролита в ней. На ходу автомобиля это очень опасно, поэтому в бортсети АКБ хронически недозаряжается. Постоянный недозаряд приводит к преждевременной сульфатации пластин и снижению ресурса АКБ. Ситуация усугубляется в холодное время года, даже если гараж или место стоянки отапливается, т.к. до комнатной температуры их не греют. Если же в перерывах между поездками дозаряжать АКБ по максимуму, сколько она способна принять энергии при данной наружной температуре, то «акумыч» проживет хорошо и долго даже в суровых условиях. Дозаряд АКБ как раз и обеспечивает зарядное устройство для аккумулятора, но это еще не все. Правильно построенное зарядное устройство дает также десульфатирующий эффект. Если зимой ежесуточно на ночь снимать АКБ и ставить на дозаряд, она выдерживает количество циклов заряд-разряд в 1,5-2 раза против прописанного в ТУ в расчете на типовой режим эксплуатации. Также зарядка с десульфатацией иногда способна спасти АКБ, «убитую», напр., при попытках завести машину на холоде. И, наконец, емкость неиспользуемой АКБ за месяц падает на 15-30% вследствие саморазряда. Если же на это время поставить АКБ на содержание под током от зарядки (см. далее), то аккумулятор будет всегда свежим. И, между прочим, постановка неиспользуемой АКБ на содержание также уменьшает сульфатацию пластин.

Схема простейшего зарядного устройства

По принципу работы зарядники могут быть трансформаторными и импульсными (электронными). Если импульсные сложны для самостоятельной сборки, имеют дорогостоящие комплектующие, то другие устройства имеют в основе лишь два компонента — трансформатор и выпрямитель. Принцип работы этих зарядников состоит в преобразовании напряжения бытовой сети 220 В, в напряжение необходимое для зарядки, например, 12 вольтовых АКБ, установленных на легковом автомобиле.

Простое трансформаторное зарядное устройство для аккумулятора изготовить своими руками можно по следующим вариантам.

Схема с одним выпрямляющим диодом

Диод устанавливается после трансформатора. Выпрямленный с его помощью переменный ток представляет пульсации с резким нарастанием до максимальной величины. Схема и график пульсирующего тока представлены на изображении:

Схема с диодным мостом

С помощью диодного моста выпрямленный ток будет оставаться пульсирующим, но резкого биения происходить не будет. Эта схема наиболее часто применяется для самодеятельного творчества. Ниже по тексту в качестве примера на ее основе приведен вариант практической реализации своими руками зарядного устройства.

Схема с диодным мостом и сглаживающим конденсатором

На выходе получается постоянный ток, что является лучшим вариантом для зарядки аккумуляторной батареи. Несмотря, что зарядка будет процессом достаточно долгим, эксплуатационный срок службы батареи останется достаточно большим.

Как работает АКБ

Свинцовые АКБ заряжают током, равным току их 10-часового разряда: 6 А для АКБ на 60 А/ч, 9 А для 90 А/ч, 12 А для 120 А/ч. Больший ток вызовет перегрев и, возможно, вскипание электролита, отчего ресурс батареи резко снижается вплоть до полной негодности. Меньший зарядный ток ресурс АКБ практически не увеличивает, но удлиняет время заряда.

Зарядный ток в АКБ течет обратно рабочему. Важнейшее условие при этом – напряжение на АКБ не должно превысить 2,7 В на банку (8,1 В для 6 В АКБ, 16,2 В для 12 В АКБ, 27 В для 24 В АКБ), иначе начнется химическое разложение электролита, пластин, и АКБ закипит даже при небольшом зарядном токе. Чтобы полностью исключить закипание, допустимое напряжение заряда ограничивают 2,6 В на банку (7,8 В, 15,6 В, 26 В соотв.); при этом недозаряд по энергии составит менее 5% и усиления сульфатации не будет.

Если отключить полностью заряженную АКБ от ЗУ, дать ей остыть и померить напряжение без нагрузки, увидим 2,4 В на банку (6,8 В, 14,4 В, 24 В). В работе при разряде напряжение АКБ плавно падает до 1,8 В на банку (5,4 В, 10,8 В, 21,6 В), после чего батарея считается полностью разряженной. На самом деле в ней остается ок. 25% «закачанной» при заряде энергии, и способы «высосать» ее в экстренной ситуации до последнего эрга есть, но АКБ после этого придется сдать на утилизацию. Выбрасывать нельзя, там свинец.

Температурная зависимость напряжения полностью заряженной АКБ существенна. Если дать заряд на АКБ, еще не остывшую от экстратока разряда (стартер в момент пуска берет до 600 А, а крутящий до 75 А), то напряжение на ней может резко прыгнуть, т.к. отклик свинцового аккумулятора током потребления на скачок приложенного напряжения сильно, по меркам электроники, затянут, до десятков мс. Получим саморазогрев и вскипание электролита на борту. Поэтому в бортсети машины напряжение на АКБ ограничивают 2,35 В на банку (7,05 В, 14,1 В, 23,5 В), что и вызывает хронический недозаряд.

При заряде от внешнего ЗУ напряжение на АКБ ограничивают величиной 2,4 В на банку (6,8 В, 14,4 В, 24 В), т.к. «наливать энергии по горлышко», до 2,6 В на банку, рискованно – АКБ при заряде греется и может уйти в саморазогрев. Полностью АКБ дозаряжают и предохраняют от саморазряда т. наз. током содержания, равным 0,5-1 тока 100-часового разряда (0,3-0,6 А, 0,45-0,9 А и 0,6-1,2 А для АКБ на 60 А/ч, 90 А/ч и 120 А/ч соотв.); напряжение на батарее при этом не должно превысить 2,6 В на банку. Практически для этого в ЗУ ставят защиту от перенапряжения на 15,6 В для 12 В АКБ, 7,8 В и 26 В для 6 В и 24 В АКБ. Если она сработала, АКБ приняла энергии, сколько может, и дальше ее заряжать нельзя.

Разновидности зарядки для аккумуляторных батарей

Процесс заряжения аккумуляторных батарей представляет собой восстановление утраченной мощности. Для этого используют специальные клеммы, которое продуцируют постоянный ток и постоянное напряжение.

В процессе подсоединения важно соблюдать полярность. Неправильная установка приведет к появлению короткого замыкания, которое приведет к возгоранию деталей внутри автомобиля.

Опытные автомобилисты рекомендуют применять постоянный ток. Он долго будет восстанавливать мощность, но при этом не сокращая эксплуатационный срок деталям. В среднем это время составляет от 10 до 15 часов.

Для быстрого реанимирования аккумулятора, рекомендуют использовать постоянное напряжение. Оно способно восстановить работоспособность автомобиля за 5 часов.

Читайте здесь: Кресло своими руками — пошаговая инструкция по созданию мягкой мебели. Советы дизайнеров по проектированию кресел

Требования к зарядке

Исходя из условий эксплуатации индивидуального автотранспорта и указанных условий режима заряда АКБ, требования к ЗУ для автоаккумулятора вырисовываются такие:

• Самодельное ЗУ для автоаккумулятора должно быть автономным, не требующим присмотра и контроля тока/напряжения заряда, т.к. АКБ будет ставиться на заряд преимущественно на ночь;
• ПИ ЗУ должен обеспечивать стабильное напряжение 14,4 В, допустимо, в случае, когда на УЗ есть падение напряжения, 15,6 В;
• УЗ должно обеспечивать необратимое отключение АКБ от ЗУ как при превышении тока заряда, так и при повышении напряжения на АКБ свыше 15,6 В. Необратимое значит, что УЗ должно быть самоблокирующимся, т.е. для сброса его в исходное состояние нужно будет выключить и снова включить ИП;
• Также УЗ должно обеспечивать защиту от переполюсовки, т.е. неправильного, в обратной полярности, подключения АКБ. При соблюдении условий по п. 3 защита от переполюсовки обеспечивается автоматически.

О переполюсовке

В случае переполюсовки АКБ возможны 2 случая: АКБ исправна недозаряжена либо глубоко разряжена и/или «доходная», истощенная, в значительной степени выработавшая ресурс, или же на заряд неправильно подключают полностью заряженную батарею. В первом случае (исправна недозаряжена) ток заряда увеличивается сверх номинального. Во втором перед этим на короткое время «прыгнет» напряжение АКБ сверх заданного ИП, а потом сразу «шарахнет» экстраток и АКБ вскипит. В последней ситуации, чтобы спасти АКБ от непоправимой порчи, ее нужно успеть отключить по перенапряжению.

Как не нужно!

Поговорим вначале и типичных ошибках конструирования самодельных ЗУ для свинцовых АКБ. Первую иллюстрируют поз. вверху. Подключение непосредственно к бытовой электросети (слева) обсуждения не стоит. Это не ошибка, это грубейшее и опасное нарушение ПТБ. Ошибка – в ограничении тока заряда емкостным балластом. Дорогой, кстати, это способ по сегодняшним меркам: одна только батарея масляно-бумажных конденсаторов на 32 мкФ 350 В (на меньшее напряжение нельзя) стоит больше, чем хорошая фирменная зарядка.

Неправильно и нерационально построенные схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Но главное – в сети появляется реактивная нагрузка. Если в вашем электросчетчике есть индикатор реактивности (светодиод «Возврат»), то при включении этих зарядок в сеть он вспыхнет. Управление современным электрохозяйством невозможно без компьютеров, а «обратка» сбивает электронику с толку даже до отключений по ложной аварии. Поэтому теперешние электрики к реактивке беспощадны. Ну, а вдруг обнаружится, что ее источник неграмотный или излишне хитроумный потребитель, то… не будем на ночь глядя.

Схема внизу, если на считать того же емкостного балласта, разработана квалифицированно, это ЗУ защитит АКБ, образно говоря, и от Тунгусского метеорита; (с подробным ее описанием можно познакомиться здесь: https://ydoma.info/avtomobil-zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-avtomobilnogo-akkumulyatora.html). Но, при всем уважении к безусловно знающему свое дело автору, строить так сложно (и дорого) ЗУ для свинцовых АКБ все равно что назначать командовать взводом опытных закаленных солдат нянечку из детсадика. Свинцовому аккумулятору для хорошей жизни нужно немногое. Чем мы далее и займемся.

Как сделать ЗУ для зарядки автомобильного аккумулятора постоянным током

Понадобится аппарат, выдающий постоянное напряжение, превышающее э. д. с. аккумулятора. На практике это 16,2 В. Источник может быть с автоматической регулировкой (что предпочтительнее) или ручной.

Особенности зарядки автомобильной батареи постоянным током

В ходе эксплуатации устройства необходимо учитывать полярность: «плюс» подсоединяется к «плюсу» АКБ, «минус» к «минусу». Только после подключения проводов штепсельный разъём вставляйте в розетку 220 В.

Использование постоянного тока вызывает некоторые сложности, если сравнивать с зарядкой напряжением. Основной нюанс заключается в необходимости поддержания одинакового значения тока. Проще всего это сделать, если применить обычный реостат. Но тогда придётся постоянно контролировать процесс и при необходимости корректировать ток заряда. Иной метод заключается в использовании специальной электронной схемы с тиристорами, тогда нужный ток поддерживается автоматически:

• 0,1 от ёмкости АКБ, время процесса 10 ч;
• 0,05 от ёмкости АКБ, процесс длится 20 ч.

Если самодельное зарядное устройство мощное, можно задействовать одновременно 2–3 и более автомобильных аккумуляторов. Их количество вычисляется так:

М = In/Ia,

где первый символ – количество групп АКБ,

Ia – сила тока заряда,

In – ток, исходящий от зарядки.

Последнее можно рассчитать по другой формуле: In = Pz/U. Здесь второй символ обозначает мощность ЗУ, третий – напряжение сети, от которой питается зарядка.

Главное преимущество заряжания батареи постоянным током – возможность закончить процесс на 100 %. Это серьёзно продлевает эксплуатационный ресурс изделия. Чем ток заряда меньше, тем он глубже. Но не до фанатизма! При чрезмерно малом токе процесс затянется до неопределённого времени. С другой стороны, при слишком интенсивном заряде АКБ закипит и полностью не зарядится. Однако есть и минусы способа:

• необходимость постоянного поддержания определённого значения силы тока;
• сильное выделение газов;
• возможный нагрев изделия.

Избежать подобных неприятностей можно, собрав зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками с двухступенчатым циклом. Сначала применяют ток в 0,1 от ёмкости АКБ, U = 14,4 В, после ток уменьшают вдвое. Общее время процесса связано со степенью разрядки батареи. Зарядка идёт до тех пор, пока плотность электролита не станет соответствовать стандарту. Ориентировочно это 10–12 часов.

Защита

УЗ для АКБ что броня для танка, так что с него и начнем. УЗ для самодельного ЗУ АКБ желательно делать, разумеется, попроще. Далее, УЗ также желательно строить автономным, чтобы через него можно было подключать АКБ к любому ЗУ, схема которого вам приглянется, или которое у вас уже есть. И последнее, УЗ должно срабатывать как можно четче и быстрее, для возможности использования его в схемах заряда современных аккумуляторов с герметичными банками.

Малоэффективные схемы защиты автоаккумуляторов

Простейшая защита от переполюсовки диодами Шоттки (слева на рис.) не спасет от экстратока перезаряда или при неправильном подключении исправной недозаряженной АКБ. Разве что путем сгорания недешевой диодной сборки. Если аккумулятор «новый, хороший», то, пока руки не дойдут до «нового, хорошего» ЗУ, может выручить интегрированная защита по схеме справа; ее можно встроить в уже имеющийся самодельный лабораторный ИП.

В данной схеме используются медленный отклик АКБ на скачок напряжения и гистерезис реле: их ток (и напряжение) отпускания в 2,5-4 раза меньше тока/напряжения срабатывания. Любое ЗУ АКБ включают только с подключенной АКБ. Реле – переменного тока на напряжение срабатывания 24 В и ток через контакты от 6 (9, 12) А. При включении ЗУ реле срабатывает, контакты его замыкаются, пошел заряд. Напряжение на выходе трансформатора падает ниже 24 В, но на выходе ЗУ остается 14,4 В, выставленных заранее под нагрузкой R3 в схеме стабилизации напряжения. Реле пока держит, но, вдруг пошел экстраток, первичное напряжение просядет больше, реле отпустит и цепь заряда разорвется.

Недостатки у этого ЗУ серьезные. Во-первых, нет защиты от скачка напряжения по выходу от переполюсовки истощенной АКБ. Во-вторых, нет самоблокировки: от экстратока реле будет хлопать и хлопать, пока контакты не обгорят. В-третьих, нечеткое срабатывание: любое реле по недонапряжению на обмотке отпускает с дребезгом контактов. Поэтому пытаться ввести в эту схему регулировку тока срабатывания бессмысленно. И, наконец, реле и трансформатор Т1 должны быть подобраны друг к другу, т.е. повторяемость данного устройства близка к нулевой.

Схема УЗ, полностью соответствующая указанным выше требованиям, дана на рис.:

Простая схема защиты аккумулятора автомобиля от перезаряда, перенапряжения и переполюсовки

Ток заряда течет через нормально замкнутые контакты реле K1, что намного уменьшает вероятность их обгорания. Обмотка K1 подключена по логической схеме диодного «или» к модулю защиты от экстратока (R1, VT1, VD1), модулю защиты от перенапряжения (R2, R3, R4, VT2, VD2) и цепи самоблокировки K1.2, VD3; порог срабатывания K1 по перенапряжению устанавливается R3. Недостаток у этого УЗ всего один, его нужно налаживать с использованием балластной нагрузки и мультиметра:

• Выпаивают (или пока не запаивают) K1, VD2 и VD3.
• Вместо обмотки K1 включают мультиметр, установленный на измерение напряжения 20 В.
• Вместо АКБ подключают резистор не менее чем на 25 Вт сопротивлением 2,4 Ом для тока заряда 6 А, 1,6 Ом на ток заряда 9 А и 1,2 Ом на ток 12 А; его можно накрутить из той же проволоки, что и R1.
• Подают на вход напряжение 15,6 В от ЗУ. Мультиметр покажет напряжение (токовая защита сработала), т.к. сопротивление R1 выбрано с небольшим избытком.
• Уменьшают немного напряжение ЗУ, пока мультиметр не покажет 0. Записывают полученное значение выходного напряжения ЗУ. Альтернатива – неизменное напряжение ЗУ и трудоемкая подгонка R1.
• VT1 выпаивают, K1 и VD2 запаивают на место, движок R3 ставят в крайнее нижнее по схеме положение.
• Напряжение ЗУ увеличивают, пока на нагрузке не окажется 15,6 В.
• Плавно вращают движок R3 до срабатывания K1.
• Уменьшают напряжение ЗУ до записанного ранее значения.
• Впаивают на место VT1 и VD3 – схема готова к финальным испытаниям.
• Через амперметр подключают исправную недозаряженную АКБ; к ней – мультиметр, установленный на напряжение.
• Пробный заряд проводят с непрерывным контролем. Когда мультиметр покажет 14,4 В на АКБ, засекают ток содержания. Скорее всего он будет в норме для данной АКБ (см. выше); желательно, чтобы ближе к нижнему пределу.
• Если ток содержания великоват, еще немного уменьшают напряжение ЗУ.

Примечание: чтобы не резать много раз нихром для R1 – его удельное сопротивление 1 Ом*м/кв. мм. Т.е., 1 м нихромовой проволоки сечением 1 кв. мм имеет сопротивление 1 Ом.

ПИ или ИБП?

В наши дни компьютерный импульсный блок питания (ИБП) может оказаться доступнее трансформатора на железе; вдруг он просто в хламе валяется. ИБП часто переделывают в лабораторные БП, но, вообще говоря, это плохой вариант. Выходное напряжение по каналу +12 В удается задрать максимум до 16-17 В, чего для конструкторско-исследовательских целей маловато. А уровень импульсных помех на выходе тогда, мягко говоря, великоват. Как налаживать УМЗЧ с собственными шумами в –66 дБ (что еще очень скромненько), если по питанию «шерсти прет» на –44 дБ или хуже того? Но вот зарядка для аккумулятора автомобиля на 60 А/ч из ИБП получается отличная, и отдельную защиту городить не надо, все уже есть. Переделывают ИБП в авто ЗУ в целом след. образом:

1. Удаляют выходные провода кроме желтых (+12 В), черных (общий, масса, GND) и зеленого провода логического включения PC ON;
2. Провод PC ON закорачивают на массу (соединяют с любым из черных);
3. Ставят механический выключатель сети, если нет штатного сзади;
4. По схеме или руководствуясь собственным опытом, ищут в обвязке стабилизатора +12 В резистор в цепи обратной связи Rcs;
5. Заменяют его потенциометром на 10 кОм Rн;
6. Вращая движок Rн, устанавливают в канале +12 В напряжение +14,4 В;
7. Замеряют полученное значение Rн и вместо Rcs впаивают постоянный резистор ближайшего номинала из стандартного ряда, допуск на разброс до 2%;
8. По возможности встраивают в ИБП универсальный указатель напряжения и тока (см. далее) для контроля заряда, питание его – от цепи заряда или +5 В (красный провод);
9. Сводят желтые и черные провода в отдельные жгуты, надежно присоединяют к ним токовые шланги с зажимами для подключения к АКБ – зарядка готова!

Примечание: подробно два варианта переделки ИБП в ЗУ АКБ можете посмотреть на видео ниже.

Видео: примеры переделки компьютерных БП в ЗУ для АКБ

ИП

Если лишнего ИБП под рукой нет, то для ИП ЗУ нужно искать трансформатор на железе, его собственная постоянная времени (электрическая инерция) больше таковой АКБ, что очень хорошо по безопасности пользования. «Лепить» самодельный ИБП ни в коем случае не надо, его постоянная времени по выходу на 2 порядка меньше, чем у АКБ. Самодельный ИБП для ЗУ без сложных встроенных схем защиты способен стать причиной разного рода нештатных ситуаций. Помните – кипение электролита это туман и брызги крепкой ядовитой кислоты! А если АКБ с герметичными банками, то возможен и ее взрыв!

ИП ЗУ состоит из понижающего трансформатора и выпрямителя. Сглаживающий фильтр для зарядки АКБ не нужен. Трансформатор ИП ЗУ рекомендуют искать силовой с накальными обмотками от старых ламповых телевизоров – ТС-130, ТС-180, ТС-220, ТС-270. По мощности они годятся с избытком, но, во-первых, от влаги никак не защищены, в гараже могут и не перезимовать. Во-вторых, специалисты по вторичным металлам прекрасно знают, сколько выручки дает ТС, и найти их становится все труднее.

Понижающие трансформаторы типов ТП и ТПП

Если нет желания и/или возможности рассчитать и намотать трансформатор самому, для ИП ЗУ лучше будет купить трансформатор ТП или ТПП, они дешевле, чем ИБП б/у. Мощность – от 50 Вт, ее указывают последние 2 цифры в обозначении типономинала, напр. ТПП 36-220-80. 3 цифры в середине – рабочее напряжение первичной обмотки, а первые 2 или 3 кодируют количество и напряжение вторичных обмоток, оно 6,3 или 12,6 В на обмотку. Предпочтение следует отдавать трансформаторам в паровлагозащищенном исполнении («зеленым», слева на рис.), они способны неограниченно долгое время работать в атмосфере с влажностью 100% и примесями химически агрессивных паров. Трансформатор с обмотками на каркасе из плавкого пластика (справа) – вариант на самый крайний случай. Такие не рассчитаны на эксплуатацию в условиях ЗУ: работу свыше 50% времени использования на полной мощности с систематическими перегрузками по току. Вдруг берете такой, его мощность нужна от 120 Вт.

Примечание: ТП и ТПП лучше брать на одно первичное напряжение 220 В, такие при прочих равных условиях на 10-15% дешевле.

Типовые схемы соединения обмоток ТП и ТПП на 12,6 В под выпрямление мостом или двухполупериодное со средней точкой даны на рис. слева и справа:

Схемы соединения обмоток типовых трансформаторов питания

У конкретного экземпляра они могут отличаться, т.к. производители вправе произвольно менять разводку выводов по ТУ заказчика. Остатки идут в продажу, а выпуск особо популярного типономинала может быть продолжен для рынка. Поэтому, приобретая ТП или ТПП, сверяйтесь со спецификацией к нему; если ее нет, придется вызванивать обмотки. Общие правила разводки выводов и соединения обмоток ТП/ТПП такие:

1. Сетевые (первичные) обмотки выводятся на первые номера.
2. Межобмоточные экраны выводятся на последние номера.
3. Для соединения обмоток в параллель нечетные выводы соединяются с нечетными; четные – с четными.
4. Для последовательного соединения обмоток нечетные выводы соединяются с четными.

Примечание: выводы экранов (15 и 16) можно комбинировать как угодно, т.к. межобмоточные экраны не являются короткозамкнутыми витками.

Вариант подешевле – присмотреть на железном базаре старый накальный трансформатор ТН; система обозначений аналогична ТП/ТПП. «Кладоискатели» до ТНов не охочи: возни с разборкой много, медяшки мало. Типовая схема включения ТН для ЗУ дана на врезке в центре рис. Переключать, для повышения выходного напряжения, нижний по схеме диод с вывода 15 на 16 нельзя, нарушится симметрия обмоток!

Выпрямитель Шоттки

Выходные напряжения на схемах выше даны для входного (сетевого) 220 В. Если оно упадет, пойдет недозаряд. Вместе с тем, поскольку АКБ на заряд от внешнего ЗУ ставят холодной, остается некоторый запас на увеличение напряжения заряда; его возможно использовать полностью, если ЗУ с защитой. В таком случае выпрямитель нужно делать со средней точкой на сборке диодов Шоттки – выходное напряжение увеличится прим. на 0,6 В.

Современные диоды Шоттки с платиновым барьером для использования в ЗУ АКБ вполне пригодны, см. спецификацию на рис.:

Спецификация на сборку диодов Шоттки для выпрямителя зарядного устройства автоаккумулятора

Кроме того, на сборку из пары диодов Шоттки нужен радиатор от 50 кв. см, а каждому обычному, с p-n переходом, на ток до 10 А – от 100 кв. см. Брать сборки Шоттки нужно с максимальным обратным напряжением от 35 В и пиковым прямым током от 30 А, т.к. в схеме выпрямителя со средней точкой соотв. величины достигают 1,7 амплитудного значения напряжения вторичной обмотки и 2,4 выпрямленного тока (31 В и 24 А при 12,6 В и 10 А; начальный пиковый ток заряда полностью разряженной АКБ на 60 А/ч – 10 А).

Простое зарядное устройство для АКБ на основе тиристора

По сути, речь идёт о тиристорном регуляторе. В прилагаемой схеме нет блока защиты, контрольного модуля и иных наворотов. Простота и минимальное количество деталей обусловили популярность этой несложной конструкции.

Возникает вопрос: не проще ли приобрести готовое устройство на тиристорах в магазине? Вроде бы, так и нужно поступить. Но у заводских недорогих ЗУ есть некоторые проблемы. Например, ток настраивается солидным переключателем, элементарно убавляющим либо прибавляющим витки в обмотке II трансформатора. Благодаря этому ток возрастает или падает. Получается грубо, ступенчато. А более качественное ЗУ стоит достаточно дорого. Поэтому имеет смысл сделать простое зарядное устройство своими руками. Плюсы:

• доступность электронных компонентов и невысокая их стоимость;
• лёгкость в поиске требуемой схемы (через интернет);
• плавность регулировки тока зарядки (диапазон 1010 ампер);
• использование импульсного тока, продлевающего эксплуатационный срок аккумулятора;
• простая наладка;
• стабильное функционирование.

Принцип работы схемы и подбор деталей

Перед вами фазоимпульсный регулятор, где главными элементами являются тиристоры. Под текстом – доступная схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора:

Электронные компоненты зарядного устройства для автомобиля, которое вы хотите собрать своими руками, с учётом обозначения:

• С1 – от 047 до 1 мкФ на 63 В;
• R1 сопротивлением 6,8 кОм (Р = 0,25 Вт);
• R2 на 300 Ом;
• R3 на 3,3 кОм;
• R4: 110 Ом;
• R5: 15 кОм;
• R6: 50 Ом;
• R7 на 150 Ом мощностью 2 Вт;
• VD1 – диод импульсного типа, обратное напряжение от 50 В;
• VS1 – тиристор Т-160, 250 или КУ202;
• транзисторы с прямым переходом КТ315 или им подобные (КТ3107 и т. д.);
• транзисторы с обратным переходом КТ361, КТ 3102 и т. п.;
• FU1: предохранитель на 10 А (подойдёт деталь на 15–20 А, с запасом).

На тиристор воздействуют компоненты VT1 и VT2. Затем в работу вступает диод, защищающий цепь от скачков напряжения, возникающих на VS1. R5 в самодельном зарядном устройстве для аккумулятора «вычисляет» I = 1/10 ёмкости. При 60 А/ч используется зарядка в 6 А. Чтобы знать точно, на контактах, ведущим к заряжаемому изделию, желательно вставить амперметр. Это позволит держать контроль над процессом.

Теперь о питании. Схема самодельного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора подразумевает применение трансформатора, выдающего от 18 до 22 В. При большем значении сопротивление R7 увеличьте до 200 Ом. Не забудьте элементы моста на диодах закрепить на охлаждающих алюминиевых радиаторах (применяйте специальную пасту). Стоит отметить: использование диодов старого образца типа Д242 подразумевает их установку на радиатор через изолирующие прокладки-шайбы. Номинал предохранителя должен соответствовать применяемому току. Если это до 6 А, то для FU1 вполне достаточно 6,3 А. Ниже – схема для зарядных устройств для автомобильного аккумулятора (обратная сторона печатной платы):

Помимо предохранителя, существуют электронные способы гарантии от замыкания и перепутывания полюсов, что ведёт к выходу из строя ЗУ. Например, у вас имеется изделие, где уже невозможно различить «плюс», «минус». Тогда поможет специальная схема, сигнализирующая о неправильном подключении клемм. Её нужно включать последовательно между АКБ и ЗУ:

Используемые детали:

• R1 и R2 – резисторы сопротивлением по 510 Ом;
• VD1 и МВ2 – диоды (например, 1N4148 или ему подобные);
• VD3 и МВ4 (можно не устанавливать);
• реле любое на 12 В и 15 А (можно вытащить из отслужившего своё UPS);
• светодиоды любые.

Схема работает просто. При соблюдении полярности заряд, ещё имеющийся в батарее, замкнёт контакты реле, процесс начнётся, что подтвердит загоревшийся зелёный светодиод. Если же контакты перепутаны, зажжётся красный сигнализатор. Ниже – печатная плата устройства, защищающего от несоблюдения полярности при зарядке:

О тиристорном выпрямлении

Область применения управляемых тиристорных выпрямителей ограничена из-за создаваемых ими больших коммутационных помех на выпрямленном напряжении. Но в ЗУ эти помехи не помеха, АКБ погасит. Зато по прочим свойствам тиристорные выпрямители для заряда АКБ не просто подходят, но подходят идеально.

Дело в том, что после тиристорного выпрямления без сглаживания зарядный ток на АКБ подается короткими импульсами с обрезанным фронтом увеличенной (но не чрезмерно) амплитуды. Как следствие, зарядка для авто аккумулятора с тиристорным выпрямителем дает десульфатирующий эффект без каких-либо дополнительных премудростей. И, что тоже важно, вероятность ухода АКБ в саморазогрев при заряде от тиристорного ЗУ на порядок меньше: ненужная электрохимия успевает рассосаться в промежутках между импульсами. Еще плюс такой же, как у диодов Шоттки: радиатор для пары тиристоров нужен той же площади, что для сборки Шоттки.

Простоты ради тиристорные ЗУ часто строят по схеме однополупериодного выпрямления, см. рис.:

Тиристорные зарядные устройства для автоаккумуляторов с однополупериодным выпрямлением

Нижняя схема самая дешевая, т.к. для управления силовым тиристором вместо маломощного тиристора используется его аналог на транзисторах, он вдвое-втрое дешевле. Схема справа вверху самая дорогая из-за совсем недешевого промышленного тиристора Т122-25, к которому нужен еще и антишумовой фильтр C1T1C2. В остальном эти ЗУ равноценны.

Недостаток у однополупериодных тиристорных ЗУ один, но фатальный – то самое однополупериодное выпрямление. Половина первичных полуволн тока пропадает. Чтобы не затягивать заряд вдвое, приходится соотв. увеличивать амплитуду зарядного импульса. Она выходит за допустимые пределы, и преимущества тиристорного выпрямления сводятся на нет. Наоборот, однополупериодное тиристорное ЗУ опаснее для АКБ, чем диодное.

Схемы ЗУ для автоаккумуляторов с двухполупериодным тиристорным выпрямлением сохраняют все его достоинства и лишены указанного выше недостатка. Но подход к построению тиристорного выпрямителя нужен соответственный. Напр., схема слева на рис. – типично любительская. Выпрямитель сделан аналогично диодному мосту, что вдвое увеличивает падение напряжения на нем и требует пары совсем ненужных довольно дорогих компонент. Коммутационные помехи от такого ЗУ сильные, и нужно мотать нетиповой трансформатор.

Схемы тиристорных зарядных устройств для автоаккумуляторов с двухполупериодным выпрямлением

Близка к оптимальной для тиристорных схема известной автозарядки Amperus, справа на рис. Ее авторы позаботились и о хорошей антишумовой развязке цепей управления, что позволяет использовать Amperus в квартире. Единственный небольшой недостаток – ток и напряжение заряда взаимозависимы, т.к. выставляются совместно резистором на 1 кОм. Поэтому использовать Amperus желательно с УЗ (см. выше).

Как сделать пуско-зарядное устройство

Самостоятельно сделать пуско-заряное устройство, которое позволит с легкостью запускать мотор даже при севшем аккумулятор хотя и непросто, но вполне возможно. Принцип работы устройства прост – сетевое напряжение подается на трансформаторную обмотку, где сглаживается и приобретает необходимые свойства.

Пошаговая инструкция как сделать автомобильное зарядное устройство своими руками:

1. Подобрать провод для первичной обмотки, сечением не менее 37 кв. см и для последующей вторичной обмотки провод, сечением не менее 2 кв. мм
2. Приобрести в магазине или взять от старого трансформатора сердечник. На него нужно сделать обмотку, количество витков первичной обмотки должно быть около 265 – 300, вторичной – 15-18.
3. Проверить ток холостого хода с помощью мультиметра, который должен показать значение около 200 А. Если показания больше, то число витков нужно увеличить, если меньше – то соответственно увеличить.
4. Далее подсоединяются тиристоры, затем диоды или диоидный мост и в конце транзисторы.
5. В финале присоединяются резисторы, выключатель и провода, с помощью которых трансформатор будет присоединяться к аккумулятору и зарядной розетке. Провод для зарядки должен иметь обычную вилку. Провода можно оставить открытыми, а присоединяться они будут с помощью обычных «крокодилов».

После этого пуско-зарядное устройство готово и его можно использовать.