Импульсный заряд разряд аккумулятора

Пример импульсного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Многим владельцам автомобилей знакома картина, когда они, садясь за руль, обнаруживают, что заряда аккумулятора не хватает для запуска двигателя. В такой ситуации придётся подумать о зарядки автомобильной батареи. Поэтому всегда нужно иметь под рукой зарядное устройство (ЗУ) для автомобильного аккумулятора. Тогда вы сможете в такой ситуации подзарядить севший аккумулятор и завести мотор. Если у вас ещё нет зарядки, то пора заняться её выбором. В этой статье мы поговорим об импульсных зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. Рассмотрим, чем они отличаются от других ЗУ и приведём несколько примеров таких устройств со схемами.

Какие есть зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов?

В основном ЗУ подразделяют по их назначению на 3 большие группы:

Импульсные ЗУ для автомобильного аккумулятора

Если у вас есть гараж с подведённым электричеством, то имеет смысл купить пуско-зарядное устройство. В этом случае при необходимости вы сможете запустить мотор при посаженной АКБ. А если ЗУ будет использоваться только для зарядки аккумулятора, то тогда берите простую модель без лишних опций.

По конструкции зарядные устройства подразделяются на импульсные и трансформаторные. В составе трансформаторных моделей есть выпрямитель (диодный мост) и понижающий трансформатор. В конструкции инверторных зарядок работает инвертор и предусмотрена защита от короткого замыкания. Модели на основе трансформатора имеют большие размеры. Обычному пользователю рекомендуется выбирать импульсные зарядки, как более современные, компактные и лёгкие. Они стоят немного больше трансформаторных.

Пример импульсного ЗУ для аккумулятора автомобиля

Далее рассмотрена схема и принцип работы импульсного ЗУ из книги «Зарядные устройства», авторы Ходасевич А. Г. и Ходасевич Т. И. Это зарядное устройство перед тем, как проводить зарядку, разряжает АКБ до напряжения 10,5 вольта. При этом используется ток величиной С/20. С – ёмкость аккумулятора. После этого напряжение на аккумуляторе повышается до 14,2─14,5 вольта с помощью зарядно-разрядного цикла. При этом соотношение величины токов заряда и разряда составляет 10 к 1. Соотношение времени заряда и разряда равно 3 к 1. Ниже можно посмотреть основные характеристики зарядного устройства:

Характеристика	Значение
Регулируемый зарядный ток, ампер	2,5-7
Время зарядного импульса, сек	17
Время разрядного импульса, сек	5
Потребляемая мощность, ватт	30-90
Характеристика	Значение

На рисунке ниже приведена принципиальная схема импульсного ЗУ.

Принципиальная схема импульсного ЗУ

• Переключатель SA3 установлен в положение «Заряд». Когда включена сетевая кнопка SA1, устройство работает, как обычная зарядка с регулируемой силой тока. Разряд при этом не выполняется;
• Переключатель SA2 установлен в положение «Десульфатация». В этом режиме происходит заряд-разряд аккумулятора. Если нажата кнопка SB1, то перед зарядом выполняется разрядка АКБ током 2,5 ампера до напряжения 10,5 вольта. После этого аккумулятор заряжается до напряжения 14,2─14,5 вольта. По окончании процесса ЗУ автоматически отключается. Если переключатель SA3 находится в положении «Многократно», этот процесс повторяется, пока не будет прерван пользователем. Используется для восстановления аккумуляторной батареи.

Как работает устройство? На сетевой фильтр С1, С2, С3, L1 подаётся напряжение 220 вольт из бытовой электросети. Роль фильтра – это задержка помех из электросети. Далее производится выравнивание напряжения на диодах VD1, VD2, VD3, VD4 и сглаживание при помощи конденсатора C5. Роль резистора R3 заключается в ограничении зарядки конденсатора C5. U1 – это оптрон, который отвечает за контроль напряжения в сети. Когда напряжения нет, производится блокировка элемента DD2.3 и отключается режим зарядки аккумуляторной батареи.

Когда подключается аккумулятор, компаратор DA1 приходит в положение «1» и открывается транзистор VT5. В таком положении загорается светодиод HL2, сигнализирующий о включении режима «Заряд». С коллектора VT5 напряжение поступает на DD1.3 (9 вывод) и DD1.4 (13 вывод). В результате происходит разблокировка низкочастотного генератора. При этом скважность импульсов регулируется резисторами R4 (разряд) и R6 (заряд). Частота импульсов определяет ёмкость конденсатора C2.

Когда происходит разряд, то на «10» выводе DD1.3 блокируется преобразователь и на «11» выводе DD1.3 устанавливается 1. Происходит срабатывание ключей на VT3 и VT4. В результате происходит разряд аккумулятора лампочкой HL1. Чтобы она не перегорела, лампочка рассчитана с двойным запасом по напряжению.

Когда нажимается кнопка SB1 «Пуск», то компаратор DA1 переходит в положение «0». В результате закрывается транзистор VT5 и происходит блокировка генератора на DD1 и преобразователя напряжения. На «3» выходе DD2.1, D2.2 появляется 1. Если сетевое напряжение подано, то на входах DD2.3 устанавливается 1. На выходе DD2.4 срабатывают транзисторы VT7, VT8 и загорается светодиод HL4, который показывает «Разряд». В таком режиме устанавливается разрядный ток через лампочку HL3. Напряжение лампы 12 вольт, мощность 30 ватт.

Разряд идёт до напряжения на аккумуляторе до 10,5 вольта пока не срабатывает компаратор R20, R21, DA1. После этого на выходе DA1 снова устанавливается 1 и начинается цикл заряда. Когда напряжение батареи доходит до 14,2 вольта срабатывает компаратор R11, R14, DA1. В случае, когда переключатель SA3 был установлен в положение «Однократно», светодиод HL2 потухнет и устройство прервёт заряд. Если SA3 был установлен в «Многократно», то будет запущен новый цикл и начнётся разряд.

Конденсаторы C6, C7 защищают цепь от помех и задерживают срабатывание компараторов при переходе из одного режима в другой. Стабилизатор DA3 защищает микросхемы при кратковременном исчезновении контакта на выводах АКБ, поскольку в режиме холостого хода напряжение на выходе преобразователя подскакивает до 25 вольт.

Разработчики устройства говорят, что может потребоваться начальная регулировка пороговых компараторов. Чтобы это выполнить, делается отключение лампочек HL1, HL3 для снижения нагрузки. Затем к регулируемому блок питания подключаются клеммы X1 и X2. Напряжение блока питания выставляется 10,5 вольта и регулировкой резистора R21 добиваются того, чтобы произошло включение HL2. После этого, устанавливается напряжение 14,2 вольта и резистором R11 добиваются включения HL2. После этой регулировки подключаются лампочки и зарядное устройство для автомобильного аккумулятора готово к работе.

Теперь немного о комплектующих этого импульсного зарядного устройства. Трансформатор использован самодельный на основе дросселей телевизора УПИМЦТ, отвечающих за строчную развёртку. Трансформатор имеет следующую обмотку:

• Обмотки I и II намотаны в два провода, а III – в семь;
• В I обмотке 91 виток (провод ПЭВ-2, диаметр 0,5 миллиметра);
• II обмотка имеет 4 витка аналогичного провода;
• В III обмотке 9 витков провода ПЭВ-2 (диаметр 0,6 миллиметров).

При сборке трансформатора в сердечнике устанавливается зазор 1,3 миллиметра с помощью картонных прокладок. В роли шунта выступает нихром толщиной 0,2 миллиметра и сопротивлением 0,1 Ом. Резисторы R11 и R21 являются многооборотными (тип СП5-2). Резистор R27 относится к типу СП3-4ам.

Диоды VD13 и VD14 относятся к типу КД213А(Б). Авторы схемы рекомендуют заменить их диодами Шоттки типа КД2997А и КД2999А. Диод VD12 рассчитан на ток 2─3 ампера (30 кГц) и напряжение 600─800 вольт. Оптроны U1 и U2 относятся к типу АОТ127. Напряжение изоляции у них должно быть не меньше 500 вольт.

Сообщается, что КТ315 могут быть заменены любыми КТ312 и КТ3102, рассчитанными на 30 вольт. VT3 относится к типу КТ801 А(Б). VT7 – это тип KT819 А (Б, В). Конденсаторы на схеме:

• C2 допускается заменить на электролитический;
• C1, C19, C22 – тип К78-2;
• С3, С4 – тип К15-5, напряжение не менее 600 В;
• C5 – ёмкость 220 мкФ, 400 В. Или два по 100 мкФ, 400 вольт (тип К50-32);
• Остальные конденсаторы на схеме относятся к типу K50-35.

Схема охлаждения для зарядного устройства

Вентилятор будет обдувать греющиеся детали. Также можно установить небольшие радиаторы для деталей VD13 и VD14. Предлагается сделать их дюралюминия габаритами 5 на 80 на 65 миллиметров. Для VT1 разработчики схемы предлагают сделать дюралюминиевый радиатор 22 на 15 на 30 миллиметров с рёбрами.

В качестве возможной доработки также предлагается индикатор тока PA1. Это амперметр с лимитом измерений 10 ─ 0 ─ 10 ампер. То есть, зарядный и разрядный ток. Авторы предлагают использовать прибор М4761, который ранее использовался в магнитофонах. Стрелку на нём предлагается сместить в середину шкалы, чтобы был виден ток заряда и разряда.

А также можно использовать индикатор, показывающий ток на светодиодах с интервалом 0,5 ампера. Схема этого устройства показана ниже.

Схема индикатора тока для импульсного ЗУ

Преобразователь полярности и усилитель амплитуды сделаны на основе DA1 и DA2. Индикатор собран на базе DA3. Отмечается, что для этого индикатора нужно сделать дополнительный преобразователь питания на базе DA1 и DA2 (напряжение от – 15 до + 15 вольт).

В интернете и книгах можно найти большое число схем импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора. Но охватить их в рамках одной статьи невозможно.
Вернуться к содержанию

Источник

Как выбрать импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора: особенности, отличия, примеры моделей

Зарядное устройство (ЗУ) оказывает существенное влияние на срок службы стартерного автомобильного аккумулятора. Именно оно обеспечивает необходимый режим заряда, полноту зарядки и т. п. Поэтому выбор ЗУ – это не проходной момент, когда взял что попало и ладно. Как минимум, нужно разобраться с типом зарядки и основными возможностями. В этой заметке мы разберём основные особенности импульсных ЗУ, на что обратить внимание при выборе и кратко рассмотрим несколько моделей.

Что это такое?

Сейчас в продаже можно найти модели ЗУ двух основных типов: трансформаторные и импульсные. Оба типа устройств обеспечивают выпрямление переменного тока, но делают это на основе разных подходов. Импульсные зарядные устройства обеспечивают заряд автомобильного аккумулятора за счёт подачи импульсов высокочастотного тока. По мере возрастания заряда аккумулятора длина этих импульсов сокращается. В зависимости от электроники, которой нафаршировано импульсное ЗУ, оно может заряжать АКБ постоянным или переменным током, поддерживать на выводах постоянное или изменяющееся напряжение, а также обеспечивать комбинированные режимы.

Каковы отличия импульсного ЗУ от трансформаторного?

Трансформаторное ЗУ является более простым устройством, чем импульсное. Основной частью схемы является понижающий трансформатор. Трансформатор, если кто забыл, представляет собой магнитный стержень с плотной обмоткой. Его характеристики зависят от числа витков обмотки и материала используемых проводников. В основе работы лежит электромагнитная индукция. Трансформатор часто применяется в различных устройствах для преобразования переменного тока в постоянный.

Для выпрямления сигнала применяется диодный мост, после которого выходит постоянный ток. Трансформаторное ЗУ берёт из розетки 220 вольт переменного тока и на выходе обеспечивает 14─15 вольт постоянного тока.

Большинство трансформаторных моделей также обеспечивают фильтрацию полученного сигнала, для чего используется конденсатор. В результате на выходе сигнал идет не полупериодами, а в виде сглаженной прямой.

Ниже рассмотрены положительные и отрицательные отличия импульсного зарядного устройства от трансформаторного.

• Меньшая масса и более компактные размеры. Несомненно, что это следует записать в актив импульсных моделей. В некоторых случаях разница по массе и габаритам устройств из одной ценовой категории может двух и даже трёхкратной. Объясняется это тем, что заряд с помощью высокочастотных сигналов не требует каких-то крупных компонентов схемы. Это также позволяет уменьшить габариты системы охлаждения.
• Высокая степень безопасности и наличие различной автоматики. В схемах добротных импульсных зарядок реализованы функции, контролирующие основные параметры процесса заряда. Если напряжение и ток выходят за рамки установленных значений, то оно автоматически производит отключение. Аналогично ведется контроль за другими параметрами, что позволяет заранее предупреждать возникновение внештатных ситуаций. К тому же, процесс происходит в автоматическом режиме и человеку не требуется контролировать его. Например, многие модели после завершения заряда сами переходят в режим хранения и поддерживают заряд АКБ. То есть, их можно без проблем оставить заряжать батарею в гараже на ночь.
• Импульсные ЗУ могут работать от сети с напряжением в большом диапазоне. Эти устройства обеспечивают одинаковый заряд аккумулятора как от 110, так и от 220 вольт. В случае с трансформаторной моделью колебания на входе отразятся и на выходном напряжении. В этом случае есть риск нанести вред аккумуляторной батарее.
• И, наконец, зарядное устройство импульсного типа по цене обходится дешевле, чем трансформаторное. Как ни странно, это так. В среднем они дешевле на 300─500 р. Объясняется это тем, что в их составе присутствует значительно меньше крупногабаритных деталей, на которые требуются материалы.

• Сложность самого импульсного устройства. Модели, основанные на трансформаторах и выпрямителях максимально простые. В большинстве случаев там ломаться нечему. Даже если вы умудритесь там что-то сломать, диагностировать поломку довольно легко. С ремонтом может справиться любой электрик. А вот в случае с импульсными моделями в схеме присутствуют различные стабилизаторы, реле, регуляторы, индикаторы и тому подобное. В результате даже для диагностирования модели потребуется квалифицированный специалист, а ремонт будет дорогостоящим. В большинстве случаев такие ремонтные работы становятся неоправданными, и проще приобрести новое ЗУ.

Хотите простое и незатейливое ЗУ? Берите трансформаторный зарядник, который практически вечный. Но более современным и компактным решением является импульсное зарядное устройство, которое ещё и дешевле.

На что обратить внимание при выборе?

Ниже будут перечислены основные характеристики импульсных зарядных устройств, на которые следует обратить внимание. Не забудьте, что подбирать эти характеристики следует с учётом аккумуляторной батареи, которую вы используете на автомобиле в настоящий момент или планируете использовать в будущем.

Виды ЗУ

Можно выделить следующие типы зарядных устройств для автомобильного аккумулятора.

Как понятно из названия, зарядное предназначено для зарядки, а пуско-зарядное совмещает в себе возможности зарядки АКБ и пуска двигателя. Что касается пусковых устройств, то к ним можно отнести портативные модели, построенные на базе литиевых аккумуляторов. Они могут выручить в походных условиях, если стартерная батарея разрядилась и не может обеспечить стартер необходимым током.

При выборе пуско-зарядного устройства, подумайте, а есть ли у вас возможность для его применения. Такие модели для запуска двигателя требуют подключения к электрической сети. Но если машина у вас стоит на стоянке или во дворе перед домом, то с подключением ЗУ к сети будут проблемы. На мой взгляд, такие модели пригодятся лишь для использования в гараже с электричеством. Или в частном доме, где можно просто кинуть удлинитель до автомобиля.

Режимы работы

При выборе режимов работы ЗУ вам понадобится информация об используемом аккумуляторе. Если тип вашей автомобильной батареи AGM, то нужно взять модель с режимом заряда для неё. Или, по крайней мере, если зарядка полностью автоматическая, то она должна сама определять тип аккумулятора и выбирать нужный режим.

Если для залитых аккумуляторов (WET) перезарядка по времени или превышение тока и напряжения не вызовут фатальных последствий, то для AGM это недопустимо. Они относятся к типу VRLA с регулируемым клапаном. Если превысить допустимое только напряжение, то начнется сильное газовыделение, из-за чего откроется клапан для сброса давления. Аккумулятор из-за этого частично теряет ёмкость. Возможно ситуация ещё хуже. При сильной перезарядке стекловолоконные маты могут отслоиться от электродных решёток. Это приведет к необратимым последствиям для АКБ.

Решайте сами, нужно вам это или нет. Стоит лишь отметить, что не следует часто использовать ускоренную зарядку и не превышать рекомендуемый зарядный ток на 30% от штатного значения. Это отрицательно сказывается на состоянии электродов.

Зарядный ток

Обратите внимание на этот параметр с учётом ёмкости вашего аккумулятора на автомобиле. Лучше, если ЗУ позволяет регулировать зарядный ток. В этом случае вы сможете заряжать аккумулятор небольшим током, если требуется восстановление после сильного разряда.

Если такой регулировки нет, то зарядное устройство выбирает ток автоматически при запуске процесса. Рекомендуемый ток зарядки аккумулятора составляет 10% процентов от его номинальной ёмкости. Нужно, чтобы ЗУ было способно выдавать такой ток на выходе. Например, если у вас батарея ёмкостью 90 ампер-час, а устройство может выдать всего 4 ампера, заряд будет длиться слишком долго.

Напряжение

Самыми распространёнными моделями являются ЗУ под номинал АКБ 12 вольт. Именно такие аккумуляторные батареи используется на легковых автомобилях и большинстве мотоциклетных транспортных средств. В продаже встречаются зарядки, способные заряжать АКБ с номинальным напряжением 6 и 24 вольта.

Есть даже целые комбайны, имеющие возможность заряжать в любых режимах. Если у вас нет больше никаких свинцово-кислотных аккумуляторов кроме 12 вольтового, то и нет смысла тратиться на продвинутые модели с дополнительными режимами.

Безопасность

Как минимум, модель должна иметь защиту от неправильного подключения клемм к токовыводам аккумулятора. Современные устройства должны оснащаться защитой от перегрева. Более продвинутые модели имеют всевозможные виды защиты от скачков напряжения и тока, превышения допустимых значений параметров и т. п.

Краткий обзор моделей

Рассмотрим несколько моделей ЗУ импульсного типа для автомобильных аккумуляторов. Две модели недорогие, две со средним ценником, а одна из верхнего ценового диапазона. Модели представлены в порядке возрастания стоимости. В обзоре не рассматривались ЗУ профессионального класса, стоимость которых десятки тысяч рублей.

Elitech УЗИ 40/12

Максимально доступное зарядное устройство Elitech УЗИ 40/12 продаётся в интернет-магазинах по цене около 1,1 т. р. Несмотря на низкую стоимость, умеет заряжать свинцово-кислотные аккумуляторные батареи WET, AGM, GEL. Модель имеет алгоритм зарядки, состоящий из трёх стадий. Размеры компактные (125 x 65 x 38 мм), вес небольшой (около 200 гр.). Это позволяет возить его с собой в бардачке. Комплект поставки включает кабели с крокодилами.

К минусам следует отнести малый зарядный ток, который составляет 1,5 ампера. Поэтому Elitech УЗИ 40/12 рекомендуется использовать для зарядки АКБ с номинальной ёмкостью не более 40 ампер-час. Работает ЗУ от бытовой электросети 220 В / 50 Гц. Потребляемая мощность не более 40 Вт.

Класс защиты устройства IP20. Сетевой кабель имеет длину чуть более полутора метров, а провода с крокодилами 110 см. Рабочий интервал температур заявлен производителем от минус 20 до плюс 50 по Цельсию. Отзывы в большинстве случаев носят положительный характер. Владельцы в основном приобретают Elitech УЗИ 40/12 для заряда аккумуляторов AGM небольшой ёмкости, работающих на электроскутерах или детских мотоциклах.
Вернуться к содержанию

Вымпел-150

Ещё одна недорогая импульсная зарядка носит название Вымпел-150, производителем которой является ООО «НПП «Орион СПб». В продаже модель встречается по цене 1,2─1,4 т. р. ЗУ разработано для зарядки аккумуляторов 12 В для легковых автомобилей и мотоциклетной техники. Заряд выполняется в автоматическом режиме. Прибор выполняет заряд полностью или частично разряженной батареи. Вес модели примерно 0,5 кг, габариты составляют 145 х 70 х 165 мм. В качестве алгоритма заряда используется импульсное отключение. Максимальный ток зарядки составляет 7 ампер.

Производитель заявляет, что зарядное устройство Вымпел-150 заряжает АКБ, выполненные по технологии Ca/Ca, EFB, а также с добавками серебра. Регулировка напряжения и тока в Вымпел-150 отсутствуют. Производитель предоставляет гарантию на эту модель сроком на 1 год. В общем, недорогое и компактное зарядное устройство, которое не займет много места в автомобиле.
Вернуться к содержанию

Airline ACH-15A-08

Импульсное зарядное устройство Airline ACH-15A-08 продаётся в рознице по цене от 3,5 до 4 т. р. Модель позволяет заряжать свинцово-кислотные аккумуляторы с номинальным напряжением 12 и 24 вольта. При этом можно вручную ограничить максимальный зарядный ток. Зарядка может быть выполнена в полностью автоматическом режиме без участия человека и без необходимости следить за процессом. После выполнения заряда Airline ACH-15A-08 переключается в режим поддержания заряда АКБ.

Максимальный ток заряда Airline ACH-15A-08 составляет 15 ампер, что позволяет заряжать аккумуляторы ёмкостью до 200 ампер-час. Это импульсное зарядное устройство питается от сети 220 вольт / 50 Гц, а потребляемая мощность составляет 300 Вт. В комплект поставки, помимо самого прибора, входят только инструкция и гарантийный талон.

Масса этой модели примерно 1,2 кг, а габариты составляют 90 х 220 х 140 (Д х Ш х В) мм. Импульсная зарядка может работать при температуре от минус 30 до 40 градусов Цельсия.
Вернуться к содержанию

Wester CD-7200

Как и предыдущая модель, импульсное зарядное устройство Wester CD-7200 имеет зарядный ток 7 ампер. Рекомендуется использовать для аккумуляторов с ёмкостью 14─230 Ач. Возможен заряд АКБ с номиналом 12 и 24 В. То есть, это все легковые, большинство мотоциклетных и грузовые аккумуляторы. Есть возможность работать как с залитыми, так и с AGM аккумуляторами.

Среди плюсов владельцы отмечают простоту использования и качественные материалы, использованные при сборке. Некоторые жаловались на недостаточную длину проводов. Это касается как сетевого шнура, так и проводов с клеммами. В целом импульсное зарядное устройство Wester CD-7200 можно назвать удачным продуктом, но несколько дороговатым. Подобных устройств немало в нише примерно на 1─1,5 т. р. дешевле.
Вернуться к содержанию

Aurora Sprint 20D

В заключение стоит упомянуть интеллектуальное зарядное устройство Aurora Sprint 20D, которое стоит 8─8,5 т. р.

Это максимально автоматизированная модель, которая требует от владельца лишь выбрать напряжение АКБ (12 или 24 В), подключить зажимы и включить аппарат. Далее работой с аккумулятором будет заниматься микропроцессор импульсного зарядного устройства. Он обеспечивает контроль всего процесса, а также различные виды защиты.

• Диагностика.
• Десульфатация (необходимо для АКБ с глубоким разрядом).
• Плавный старт, во время которого идёт проверка на способность аккумулятора держать заряд.
• Основной процесс, во время которого аккумулятор набирает до 90% потерянной ёмкости.
• На этой стадии ток постепенно уменьшается и батареи восстанавливают до 100% потерянной ёмкости.
• Зарядка отключается и проводится диагностика способности аккумулятора по удержанию заряда.
• Буферный режим, во время которого АКБ поддерживается в полностью заряженном состоянии.

Модель Aurora Sprint 20D может обеспечивать заряд аккумуляторов ёмкостью от 2 до 350 Ач (12 В) и от 2 до 180 Ач (24 В). Величина зарядного тока от 2 до 20 ампер. К плюсам импульсного зарядного устройства можно отнести различные степени защиты. Среди них защита от сверхтоков, перегрева, искр, смены полярности, перезарядки.
Вернуться к содержанию

Источник