Какой трансформатор нужен для зарядного устройства акб

Автомобильный аккумулятор требует внимания — это факт. Несмотря на уверения маркетологов, которые уверяют нас в полной и безоговорочной «необслуживаемости» наших батарей, надо следить за источником питания наших автомобилей. Теоретическая «необслуживаемость» еще не означает , что к батарее можно относиться попустительски.

Приступить к изготовлению собственного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора меня вынудили первые, серьезные, морозы и «неожиданно» севший, довольно старый (4 года), аккумулятор. У меня есть зарядник заводского изготовления, рассчитанный на зарядный ток 5А, по крайней мере, так написано на этикетке, но он заряжает батарею долго и нудно. После блэк-аута, который приключился у меня, ему потребовалось бы двое суток, чтобы оживить батарею.

Пациент — стандартная аккумуляторная батарея, емкостью 55 А/ч, которая из «плюшек» имеет лишь встроенный ареометр. По всем показаниям ей, для зарядки, требуется ток 5 А/ч, но пациент старый и хотелось бы заодно с зарядкой провести десульфатацию аккумулятора, чтобы реанимировать его былые возможности и продлить срок эксплуатации — в кризисные времена нет желания тратиться на новые прибамбасы, если можно оживить старые.

Навыки обращения с трансформаторами и паяльником у меня имеются, да и физику с электротехникой я изучал еще в советские времена, итак приступим.

Трансформатор ТС-250 и снятие старой вторичной обмотки

Для успешной операции нам потребуется силовой трансформатор ТС-250 или ТС-180. Такие трансформаторы раньше применяли в телевизорах. В этих трансформаторах все рассчитано на большие токи, недаром цифры в модели трансформатора означают мощность в ваттах (250 и 180 ватт). В моем случае был использован трансформатор ТС-250.

Для целей изготовления зарядного устройства нам потребуется лишь первичная обмотка этих трансформаторов. Чтобы избавиться от лишнего груза, надо отмотать всю вторичную обмотку с обеих катушек.

Чтобы приступить к отматыванию вторичной обмотки надо разобрать трансформатор, предварительно пометив выводы, где находится вход питания 220 вольт, то есть первичную обмотку, которую мы оставляем на катушках.

Удаляем все конденсаторы, припаянные к выводам, для зарядного устройства они не нужны.

Перед разборкой трансформатора надо пометить местоположение сердечника, направление намотки проводов и расположение катушек. После сборки крайне желательно все вернуть на место «как было». Если собрать трансформатор неправильно он будет сильно гудеть. А если, к тому же, неправильно намотать вторичную обмотку (в неправильном направлении), то он вообще работать не будет из-за противотока.

Мусора и проводов при отмотке старой вторичной обмотки будет много, поэтому это лучше делать в гараже или на открытом воздухе, где не жалко намусорить.

Провод вторичной обмотки 2,5 мм 2

В наше насыщенное время в магазинах доступно практически всё, кроме хороших, лакированных, медных, проводов для намотки трансформатора. О проводах в шёлковой изоляции даже и мечтать не приходится, поэтому было решено использовать обычные медные жилы в ПВХ-изоляции. Такое упрощение значительно снижает качество и надежность трансформатора, но упрощает поиск нужных материалов.

В обычном, строительном, магазине было закуплено 4 метра двухжильного кабеля в двойной изоляции, сечением 2,5 мм 2 . Один виток равен, примерно, 7 см, а потому для 44 витков надо около 3,08 метра провода. С учетом выводов и припусков получается 3,3 метра, но в магазинах с такой точностью вам провод не продадут.

Диодный мост KBPC2501 (MB251) на 25А/100В

Зарядное устройство, в нашем случае, получится довольно мощное, поэтому надо приобрести достойный диодный мост, предназначенный для выпрямления больших токов.

Диодный мост KBPC2501 с прикрепленным к нему радиатором позволяет вам не заботиться о нагрузке на трансформатор — он полностью перекрывает его возможности, ведь он способен выпрямлять ток величиной 25 ампер, а напряжение вторичной обмотки на холостом ходу будет не выше 18 вольт.

Наматываем вторичную обмотку

На подготовленные катушки трансформатора (на них должна остаться только первичная обмотка) наматываем по 22 витка подготовленного провода. Конечно жилы разноцветные, но это очень удобно для идентификации катушек.

Напоминаю, направление витков новой обмотки должно совпадать с направлением витков старой, снятой обмотки — это архиважное условие! Внутренние концы обмоток припаиваем к тем же выводам, где были внутренние концы старой вторичной обмотки и соединяем их перемычкой. Если убирали перемычку первичной обмотки, то восстановите ее на старое место.

Почему 22 витка на катушку, а потому, что я не хочу вас утомлять расчетами обмотки. Если вам требуется зарядник на 24 вольта умножьте количество витков на каждой обмотке на 2 и т.д.

Сборка трансформатора

Катушки с намотанной вторичной обмоткой собираем на О-образный сердечник магнитопровода, соблюдая метки, которые мы нанесли при разборке, иначе загудит на весь дом. Между половинками магнитопровода можно нанести клей, типа момент, но только после испытаний. Клей позволит уменьшить шум до минимума.

Испытания и завершение работы

К выводам собранного трансформатора надо припаять кабель с вилкой, для включения в розетку 220 вольт и провода для подключения к диодному мосту. Я выбрал гибкие, многожильные, кабели, сечением 2,5 мм 2 .

Провода припаянные к клеммам вторичной обмотки присоединяем к «

» — выводам диодного моста в любой последовательности. К положительному и отрицательному выводам диодного моста припаиваем хорошие, медные, провода (кабель).

Диодный мост зарядного устройства

К верхней части диодного моста прикрепляем хороший радиатор для отвода тепла. Я использовал радиатор от системы охлаждения процессора AMD Athlon — Thermaltake. Он рассчитан на отвод 100 ватт тепла. Радиатор справляется со своими обязанностями без дополнительно обдува, но значительно нагревается при работе.

Корпус для трансформатора подбирайте по своему вкусу, но обязательно предусмотрите хорошую вентиляцию и виброизоляцию — под нагрузкой трансформатор нагревается и вибрирует (именно вибрирует, гудение будет слышно, если поместить его в коробку, которая служит резонатором).

Резюме

Готовое зарядное устройство обойдется вам в 200 рублей, потраченных на покупку диодного моста и проводов. Сам трансформатор вы вряд ли найдете в продаже, поищите у старых радиолюбителей.

Это зарядное устройство, изготовленное своими руками, позволит заряжать автомобильный аккумулятор за 12 часов, доводя его до нужной кондиции. Например, он позволяет увеличить плотность электролита с 1,20 до летней нормы 1,27 за в зависимости от возраста пациента.

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см 2 ) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см 2 .

1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I₁ = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D₁ = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D₂ = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Зарядное устройство (ЗУ) для аккумулятора необходимо каждому автолюбителю, но стоит оно немало, а регулярные профилактические поездки в автосервис не выход. Обслуживание батареи в СТО требует времени и денег. Кроме того, на разряженном аккумуляторе до сервиса ещё нужно доехать. Собрать своими руками работоспособное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками сможет каждый, кто умеет пользоваться паяльником.

Немного теории об аккумуляторах

Любой аккумулятор (АКБ) — накопитель электрической энергии. При подаче на него напряжения энергия накапливается, благодаря химическим изменениям внутри батареи. При подключении потребителя происходит противоположный процесс: обратное химическое изменение создаёт напряжение на клеммах устройства, через нагрузку течёт ток. Таким образом, чтобы получить от батареи напряжение, его сначала нужно «положить», т. е. зарядить аккумулятор.

Практически любой автомобиль имеет собственный генератор, который при запущенном двигателе обеспечивает электроснабжение бортового оборудования и заряжает аккумулятор, пополняя энергию, потраченную на пуск мотора. Но в некоторых случаях (частый или тяжёлый запуск двигателя, короткие поездки и пр.) энергия аккумулятора не успевает восстанавливаться, батарея постепенно разряжается. Выход из создавшегося положения один — зарядка внешним зарядным устройством.

Как узнать состояние батареи

Чтобы принимать решение о необходимости зарядки, нужно определить, в каком состоянии находится АКБ. Самый простой вариант — «крутит/не крутит» — в то же время является и неудачным. Если батарея «не крутит», к примеру, утром в гараже, то вы вообще никуда не поедете. Состояние «не крутит» является критическим, а последствия для аккумулятора могут быть печальными.

Оптимальный и надёжный метод проверки состояния аккумуляторной батареи — измерение напряжения на ней обычным тестером. При температуре воздуха около 20 градусов зависимость степени зарядки от напряжения на клеммах отключённой от нагрузки (!) батареи следующая:

• 12.6…12.7 В — полностью заряжена;
• 12.3…12.4 В — 75%;
• 12.0…12.1 В — 50%;
• 11.8…11.9 В — 25%;
• 11.6…11.7 В — разряжена;
• ниже 11.6 В — глубокий разряд.

Нужно отметить, что напряжение 10.6 вольт — критическое. Если оно опустится ниже, то «автомобильная батарейка» (особенно необслуживаемая) выйдет из строя.

Правильная зарядка

Существует два метода зарядки автомобильной батареи — постоянным напряжением и постоянным током. У каждого свои особенности и недостатки:

• Зарядка постоянным напряжением — годится для восстановления заряда не полностью разряженных батарей, напряжение на клеммах которых не ниже 12.3 В. Процесс заключается в следующем: к клеммам батареи подключают источник постоянного тока напряжением 14.2–14.7 В. Окончание процесса контролируют по току потребления: когда он упадёт до нуля, зарядка считается оконченной. Недостаток такого способа — возможно большой начальный зарядный ток; чем сильнее батарея разряжена, тем выше ток. Преимущества метода очевидны — вам не нужно постоянно регулировать ток зарядки, аккумулятору не грозит перезарядка, если вы про него забудете.
• Зарядка постоянным током — самый распространённый и надёжный способ. В этом режиме ЗУ выдаёт постоянный ток, равный 1/10 ёмкости батареи. Окончание процесса зарядки определяется по напряжению на батарее — когда оно достигнет 14.7 В, заряжать батарею прекращают. Недостаток такого метода — батарею можно испортить, не сняв вовремя с зарядки.

Самодельные зарядки для АКБ

Собрать своими руками зарядное устройство для автомобильного аккумулятора реально и не особо сложно. Для этого нужно иметь начальные знания по электротехнике и уметь держать в руках паяльник.

Простое устройство на 6 и 12 В

Такая схема самая элементарная и бюджетная. При помощи этого ЗУ вы сможете качественно зарядить любой свинцовый аккумулятор с рабочим напряжением 12 или 6 В и электрической ёмкостью от 10 до 120 А/ч.

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.

К примеру, если необходим ток в 5 А, то понадобится включить тумблеры S4 и S2. Замкнутые S5, S3 и S2 дадут в сумме 11 А. Для контроля напряжения на АКБ служит вольтметр PU1, за зарядным током следят при помощи амперметра PА1.

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 см. кв.

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.

Схема проста, если собрать её из исправных деталей, то в налаживании не нуждается. Это устройство подойдёт и для зарядки шестивольтовых батарей, но «вес» каждого из переключателей S2-S5 будет иным. Поэтому ориентироваться в зарядных токах придётся по амперметру.

С плавной регулировкой тока

По этой схеме собрать зарядник для аккумулятора автомобиля своими руками сложнее, но она возможна в повторении и тоже не содержит дефицитных деталей. С её помощью допустимо заряжать 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью до 120 А/ч, ток заряда плавно регулируется.

Зарядка батареи производится импульсным током, в качестве регулирующего элемента используется тиристор. Помимо ручки плавной регулировки тока, эта конструкция имеет и переключатель режима, при включении которого зарядный ток увеличивается вдвое.

Режим зарядки контролируется визуально по стрелочному прибору RA1. Резистор R1 самодельный, выполненный из нихромовой или медной проволоки диаметром не менее 0.8 мм. Он служит ограничителем тока. Лампа EL1 — индикаторная. На её месте подойдёт любая малогабаритная индикаторная лампа с напряжением 24–36 В.

Понижающий трансформатор можно применить готовый с выходным напряжением по вторичной обмотке 18–24 В при токе до 15 А. Если подходящего прибора под рукой не оказалось, то можно сделать самому из любого сетевого трансформатора мощностью 250–300 Вт. Для этого с трансформатора сматывают все обмотки, кроме сетевой, и наматывают одну вторичную обмотку любым изолированным проводом с сечением 6 мм. кв. Количество витков в обмотке — 42.

Тиристор VD2 может быть любым из серии КУ202 с буквами В-Н. Его устанавливают на радиатор с площадью рассеивания не менее 200 см. кв. Силовой монтаж устройства делают проводами минимальной длины и с сечением не менее 4 мм. кв. На месте VD1 будет работать любой выпрямительный диод с обратным напряжением не ниже 20 В и выдерживающий ток не менее 200 мА.

Налаживание устройства сводится к калибровке амперметра RA1. Сделать это можно, подключив вместо аккумулятора несколько 12-вольтовых ламп общей мощностью до 250 Вт, контролируя ток по заведомо исправному эталонному амперметру.

Из компьютерного блока питания

Чтобы собрать это простое зарядное устройство своими руками, понадобится обычный блок питания от старого компьютера АТХ и знания по радиотехнике. Но зато и характеристики прибора получатся приличными. С его помощью заряжают батареи током до 10 А, регулируя ток и напряжение заряда. Единственное условие — БП желателен на контроллере TL494.

Для создания автомобильной зарядки своими руками из блока питания компьютера придётся собрать схему, приведённую на рисунке.

Пошагово необходимые для доработки операции будут выглядеть следующим образом:

1. Откусить все провода шин питания, за исключением жёлтых и чёрных.
2. Соединить между собой жёлтые и отдельно чёрные провода — это будут соответственно «+» и «-» ЗУ (см. схему).
3. Перерезать все дорожки, ведущие к выводам 1, 14, 15 и 16 контроллера TL494.
4. Установить на кожух БП переменные резисторы номиналом 10 и 4,4 кОм — это органы регулировки напряжения и тока зарядки соответственно.
5. Навесным монтажом собрать схему, приведённую на рисунке выше.

Если монтаж выполнен правильно, то доработку закончена. Осталось оснастить новое ЗУ вольтметром, амперметром и проводами с «крокодилами» для подключения к АКБ.

В конструкции возможно использовать любые переменные и постоянные резисторы, кроме токового (нижний по схеме номиналом 0.1 Ом). Его рассеиваемая мощность — не менее 10 Вт. Сделать такой резистор можно самостоятельно из нихромового или медного провода соответствующей длины, но реально найти и готовый, к примеру, шунт от китайского цифрового тестера на 10 А или резистор С5−16МВ. Ещё один вариант — два резистора 5WR2J, включённые параллельно. Такие резисторы есть в импульсных блоках питаниях ПК или телевизоров.

Что необходимо знать при зарядке АКБ

Заряжая автомобильный аккумулятор, важно соблюдать ряд правил. Это поможет вам продлить срок службы аккумулятора и сохранить своё здоровье:

1. Все свинцовые аккумуляторы заряжают током не выше одной десятой от ёмкости батареи. Если у вас в авто стоит АКБ ёмкостью 60 А/ч, то расчёт зарядного тока выглядит так: 60/10=6 А.
2. В процессе зарядки могут выделяться взрывоопасные газы. Особенно это касается обслуживаемых аккумуляторов. Достаточно одной искры, чтобы скопившийся в гараже или другом помещении водород взорвался. Поэтому заряжать аккумуляторы нужно в хорошо проветриваемом помещении или на балконе.
3. Зарядка батареи сопровождается выделением тепла, поэтому постоянно контролируйте температуру корпуса АКБ на ощупь. Если батарея заметно нагрелась, то немедленно уменьшите зарядный ток или вообще прекратите зарядку.
4. Если батарея обслуживаемая, постоянно контролируйте уровень электролита в банках и его плотность. В процессе заряда электролит «выкипает», а плотность повышается. Если пластины в банке оголились или плотность поднялась выше 1.29, а зарядка ещё не закончена, добавьте в электролит дистиллированной воды.
5. Не допускайте перезарядки батареи. Максимальное напряжение на ней при подключённом ЗУ — 14.7 В.
6. Не допускайте глубокой разрядки батареи, подзаряжайте её периодически. Если напряжение на батарее при отключённой нагрузке опустится ниже 10.7, АКБ придётся выбросить.

Вопрос о создании простого зарядного устройство для аккумулятора своими руками выяснен. Все достаточно просто, осталось запастись необходимым инструментом и можно смело приступать к работе.