Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

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.

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.

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 (

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.

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

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.

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

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:

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.

Читайте также:  Телевизионные антенны для цифрового телевидения своими руками

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

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.

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:

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.

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Зарядное устройство на тиристорах для аккумулятора обладает рядом преимуществ. Такая схема позволяет безопасно зарядить любую автомобильную батарею на 12 В, без риска закипания.

Дополнительно приборы данного типа подходят для восстановления свинцово-кислотных батарей. Достигается это за счет контроля параметров зарядки, а значит возможности имитировать восстановительные режимы.

Импульсное зарядное устройство на КУ202Н

Распространенная, простая, но очень эффективная схема тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности уже давно используется для заряда свинцовых аккумуляторов.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Зарядка на КУ202Н позволяет:

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Схема тиристорного зарядного устройства на КУ202Н

  • добиться зарядного тока до 10А;
  • выдавать импульсный ток, благоприятно влияющий на продолжительность жизни АКБ;
  • собрать устройство своими руками из недорогих деталей, доступных в любом магазине радиоэлектроники;
  • повторить принципиальную схему даже новичку, поверхностно знакомому с теорией.
Читайте также:  Взаимодействие свинца с водой

Условно, представленную схему можно разделить на:

  • Понижающее устройство – трансформатор с двумя обмотками, превращающий 220В из сети в 18-22В, необходимых для работы прибора.
  • Выпрямительный блок, преобразующий импульсное напряжение в постоянно собирается из 4-х диодов или реализуется с помощью диодного моста.
  • Фильтры – электролитические конденсаторы, отсекающие переменные составляющие выходного тока.
  • Стабилизация осуществляется за счет стабилитронов.
  • Регулятор тока производится компонентом, строящимся на транзисторах, тиристорах и переменном сопротивлении.
  • Контроль выходных параметров реализуется с помощью амперметра и вольтметра.

Принцип работы

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Схема зарядного устройства с тиристором

Цепь из транзисторов VT1 и VT2 контролирует электрод тиристора. Ток проходит через VD2, защищающий от возвратных импульсов. Оптимальный ток зарядки контролируется компонентом R5. В нашем случае, он должен быть равен 10% от емкости аккумулятора. Чтобы контролировать регулятор тока, данный параметр перед клеммами подключения необходимо установить амперметр.

Питание данной схемы осуществляется трансформатором с выходным напряжением от 18 до 22 В. Обязательно необходимо расположить диодный мост, а также управляющий тиристор на радиаторах, для отвода избытка тепла. Оптимальный размер радиатора должен превышать 100см2. При использовании диодов Д242-Д245, КД203- в обязательном порядке изолируйте их от корпуса устройства.

Данная схема зарядного устройства на тиристорах обязательно должна комплектоваться предохранителем для выходного напряжения. Его параметры подбираются согласно собственных нужд. Если вы не собираетесь использовать токи более 7 А, то предохранителя на 7.3 А будет вполне достаточно.

Особенности сборки и эксплуатации

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Схема проверки теристора

Собранное по представленной схеме зарядное устройство в дальнейшем можно дополнять автоматическими защитными системами (от переполюсовки, короткого замыкания и др). Особенно полезным, в нашем случае будет установка системы отключения подачи тока при заряде батареи, что убережет ее от перезаряда и перегрева.

Другие защитные системы желательно комплектовать светодиодными индикаторами, сигнализирующими о коротких замыканиях и других проблемах.

Внимательно следите за выходным током, так как он может изменяться из-за колебаний в сети.

Как и аналогичные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, собранное по представленной схеме зарядное устройство создает помехи радиоприему, поэтому желательно предусмотреть LC-фильтр для сети.

Тиристор КУ202Н можно заменить аналогичными КУ202В, КУ 202Г или КУ202Е. Также можно использовать и более производительные Т-160 или Т-250.

Тиристорное зарядное устройство своими руками

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Для собственноручной сборки представленной схемы понадобится минимум времени и сил, вместе с невысокими затратами на компоненты. Большую часть составляющих можно легко заменить на аналоги. Часть деталей можно позаимствовать у вышедшего из строя электрооборудования. Перед использованием, компоненты следует проверить, благодаря этому собранное даже из б/у деталей зарядное устройство, будет работать сразу после сборки.

В отличие от представленных на рынке моделей, работоспособность собранного своими руками зарядного сохраняется в большем диапазоне. Вы можете зарядить автомобильный аккумулятор от -350С до 350С. Это и возможность регулировать выходной ток, давая батарее большой ампераж, позволяет за короткое время компенсировать батарее заряд, достаточный для поворота стартером мотора.

Читайте также:  Топ масок сварщика хамелеон

Тиристорные зарядные устройства имеют место в гаражах автолюбителей, благодаря их возможностям безопасно заряжать автомобильный аккумулятор. Принципиальная схема данного прибора позволяет собрать его самостоятельно, используя товары с радио рынка. Если знаний недостаточно, можно воспользоваться услугами радиолюбителей, которые за плату в разы меньшую, чем стоимость магазинного зарядного устройства, смогут собрать вам аппарат по предоставленной им схеме.

Все о ремонте и не только

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

Несложное зарядное устройство на тиристоре можно собрать своими руками. Автор схемы ( М. Красуцкий, г. Слуцк) заверяет, что за 15 лет эксплуатации данного устройства сбоев не наблюдалось. Схема зарядного устройства не содержит дефицитных деталей: классические кэтэшки и тиристор Т132-50. Блок на транзисторах VT1 и VT2 обеспечивает управление тиристором VS1. Подбирая номинал резистора R5, добиваются полного открывания- закрывания тиристора VS1. Если это не происходит, нужно заменить один из транзисторов: VT1 или VT2.

Тиристорный регулятор заряда аккумулятора

В схеме для измерения тока заряда используется шунт RS1. Расчет шунта производится по известным формулам, единственное, о чем нужно подумать, так это о применяемом материале шунта, желательно из нихрома или манганина. Измерительный механизм P1 может использоваться как для измерения тока заряда, так и для контроля напряжения путем переключения при помощи SA1. В режиме вольтметра калибровку прибора осуществляют при помощи добавочного резистора R8.

Автомобильное зарядное устройство можно рассчитать на любые токи. При этом важными параметрами будут являться: прямой ток тиристора и габаритная мощность силового трансформатора. Однако такое зарядное на тиристоре не лишено недостатков, главным из которых является сам тиристор, так как его характеристика сильно зависит от температуры и перепадов напряжений (может самопроизвольно включиться, или выключиться). Поэтому его нужно устанавливать на приличный радиатор площадью не менее 300 см². Следующий недостаток – это большая вероятность короткого замыкания выходных зажимов, и как следствие – выход из строя тиристора. Чтобы обезопасить устройство от к. з. в схему вводят автоматический выключатель с током срабатывания немного меньшим, чем максимальный ток тиристора. Вместо автоматического выключателя можно применить и обычный плавкий предохранитель.

Схема зарядного устройства выполняется печатным монтажом или другим способом. Здесь важно учесть, что проводники (на схеме показаны красным цветом) должны быть достаточного сечения, чтобы выдерживать рассчитанный максимальный ток.

Журнал «Радиомир» 10/2006 г.