Зарядное устройство на ку202. Простое зарядное устройство

Необходимость заряда машинного аккумулятора появляется у наших соотечественников регулярно. Кто-то делает это по причине разряда батареи, кто-то — в рамках технического обслуживания. В любом случае, наличие зарядного устройства (ЗУ) во многом облегчает эту задачу. Подробнее о том, что представляет собой тиристорное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора и как изготовить такой девайс по схеме — читайте ниже.

[ Скрыть ]

Описание тиристорного ЗУ

Тиристорное зарядное устройство являет собой девайс с электронным управлением зарядным током. Такие девайсы производятся на основе тиристорного регулятора мощности, который является фазоимпульсным. В устройстве ЗУ такого типа нет дефицитных компонентов, а если все его детали будут целыми, то его даже не придется настраивать после изготовления.

С помощью такого ЗУ можно заряжать аккумулятор транспортного средства током от нуля до десяти ампер. Помимо этого, оно может применяться в качестве регулируемого источника питания для тех или иных приборов, к примеру, паяльника, переносной лампы и т.д. По своей форме зарядный ток очень похож на импульсный, а последний, в свою очередь, позволяет продлить ресурс эксплуатации аккумулятора. Использование тиристорного ЗУ допускается в температурном диапазоне от -35 до +35 градусов.

Схема

Если вы решите соорудить тиристорное ЗУ своими руками, то можно применять множество различных схем. Рассмотрим описание на примере схемы 1. Тиристорное ЗУ в данном случае питается от обмотки 2 трансформаторного узла через диодный мост VDI+VD4. Элемент управления выполнен в виде аналога однопереходного транзистора. В данном случае, при помощи переменного резисторного элемента можно регулировать время, на протяжении которого будет осуществляться заряд конденсаторного компонента С2. Если положение этой детали будет крайним правым, то показатель зарядного тока будет наибольшим, и наоборот. Благодаря диоду VD5 осуществляется защита управляющей цепи тиристора VS1.

Плюсы и минусы

Основное преимущество такого прибора — это качественная зарядка током, которая позволит не разрушить, а увеличить ресурс эксплуатации аккумулятора в целом.

Если нужно, ЗУ может быть дополнено всевозможными автоматическими компонентами, предназначенными для таких опций:

• прибор сможет отключиться в автоматическом режиме, когда зарядка будет завершена;
• поддержание оптимального напряжения аккумулятора в случае его длительного хранения без эксплуатации;
• еще одна функция, которую можно расценивать как преимущество — тиристорное ЗУ может сообщать автовладельцу о том, правильно ли он подключил полярность АКБ, а это очень важно при зарядке;
• также в случае добавления дополнительных компонентов может быть реализовано еще одно преимущество — защита узла от замыканий выхода (автор видео — канал Blaze Electronics).

Что касается непосредственно недостатков, то к ним можно отнести колебания зарядного тока, если напряжение в бытовой сети будет нестабильно. Кроме того, как и другие тиристорные регуляторы, такое ЗУ может создавать определенные помехи для передачи сигнала. Чтобы не допустить этого, при изготовлении ЗУ необходимо дополнительно установить LC-фильтр. Такие фильтрующие элементы, например, используются в сетевых блоках питания.

Как сделать ЗУ самостоятельно?

Если говорить о производстве ЗУ своими руками, то этот процесс рассмотрим на примере схемы 2. В данном случае тиристорное управления осуществляется посредством сдвига фаз. Весь процесс мы описывать не будем, поскольку он индивидуален в каждом случае, в зависимости от добавления дополнительных компонентов в конструкцию. Ниже рассмотрим основные нюансы, которые следует учесть.

В нашем случае устройство собирается на обычном оргалите, в том числе и конденсатор:

1. Диодные элементы, отмеченные на схеме как VD1 и VD 2, а также тиристоры VS1 и VS2, следует установить на теплоотводе, монтаж последних допускается на общем теплоотводе.
2. Элементы сопротивления R2, а также R5, следует использовать не менее, чем по 2 ватта.
3. Что касается трансформатора, то его можно приобрести в магазине либо взять из паяльной станции (качественные трансформаторы можно найти в старых советских паяльниках). Можно перемотать вторичный провод на новый сечением около 1.8 мм на 14 вольт. В принципе, можно использовать и более тонкие провода, поскольку этой мощности будет достаточно.
4. Когда все элементы будут у вас на руках, всю конструкцию можно установить в один корпус. Например, для этого можно взять старый осциллограф. В этом случае мы не будем давать какие-либо рекомендации, поскольку корпус — это личное дело каждого.
5. После того, как зарядный прибор будет готов, необходимо проверить его работоспособность. Если у вас есть сомнения касательно качества сборки, то мы бы порекомендовали произвести диагностику прибора на более старой АКБ, которую в случае чего не жалко будет выбросить. Но если вы все сделали правильно, в соответствии со схемой, то проблем в плане эксплуатации возникнуть не должно. Учтите и то, что изготовленное ЗУ не нуждается в настройке, оно изначально должно работать правильно.

Описываемое зарядное устройство было разработано для восстановления и заряда АКБ автомобилей и мотоциклов. Его главная особенность — это импульсный ток заряда, что положительно сказывается на времени и качестве регенерации АКБ.
В новой разработке использована схема на составных тиристорах, расширена полоса регулирования, не требуются мощные охлаждающие теплоотводы. Схема отрабатывает не только оптимальные условия заряда и восстановления АКБ, но и защищает их при достижении номинального уровня напряжения на клеммах.
Напряжение из переменной сети поступает на силовой трансформатор Т1 через сетевой фильтр, составленный из конденсаторов С1, С2 и сетевого дросселя T2 со встречно-параллельно включенными обмотками. Этим фильтром гасятся возникшие в результате включения тиристоров VS1 ...VS3 помехи. Сетевые помехи после выпрямительного моста VD1 фильтруются конденсатором C5. В схему управления ключевым тиристором входят маломощный тиристор VS1 с цепями управления на резистивном делителе R1-R2-R3 и светодиоде индикации HL1. Нижнее плечо делителя образуют резистор R2 и светодиод HL1, выполняющий две функции: индикатора наличия сетевого напряжения и стабилизатора напряжения управления. Резистором R3 плавно регулируют ток заряда.

Резистор R4 в анодной цепи тиристора VS1 ограничивает ток управления ключевого тиристора VS2 на номинальном уровне. Цепочка R5-HL2 является нагрузкой VS1, а свечение HL2 указывает на заряд АКБ.
Сигнал управления с движка R3 (регулируемый уровень постоянного напряжения) подается на управляющий электрод тиристора VS1 и при определенном напряжении на его аноде открывает VS1. На цепочке R5-HL2 появляется напряжение, поступающее на управляющий электрод силового тиристора VS2 и включающее его. Ток с выпрямительного моста VD1 через открытый тиристор VS2 проходит через измерительный прибор PA1 на заряжаемый АКБ GB1. Конденсаторы СЗ и С4 снижают помехи в цепях, что устраняет случайные переключения тиристора управления VS1.

Для защиты АКБ от перезаряда служит схема ограничения. Коммутатор на тиристоре VS3 отключает силовой тиристор VS2 при увеличении напряжения на АКБ выше заданного предела. При открывании тиристора VS3 напряжение на его аноде снижается практически до нуля, как и напряжение на управляющем электроде тиристора VS1, который при этом закрывается. Силовой тиристор VS2 также закрывается, и зарядка аккумулятора GB1 прекращается. Светодиод HL2 гаснет.
При длительном саморазряде аккумулятора GB1 напряжение на его клеммах снижается, и заряд аккумулятора возобновляется. Диод VD2 препятствует обратной подаче напряжения с резистора R 9 на управляющий электрод тиристора VS1 в цепь регулировки тока заряда.
Для нормальной работы защиты напряжение на аккумуляторе не должно превышать 16,2... 16,8 вольт. Установка напряжения срабатывания защиты выполняется резистором R7. Изначально движок резистора R7 устанавливается в верхнее по схеме положение. При срабатывании защиты измеряется напряжение на АКБ, затем движок медленно "опускается" вниз и контролируется напряжение включения заряда.
Основные технические характеристики тиристорного зарядного устройства:
Напряжение сети: 190-230 вольт
Мощность: 200 ватт
Максимальный ток нагрузки: 20 ампер
Средний ток заряда: 3-5 ампер
КПД: более 80%
Номинальное напряжение АКБ: 12 вольт
Ёмкость АКБ: 55-240 А.Ч
Время заряда: 1-3 часа
Все радиокомпоненты устройства как отечественные так и зарубежные:
FU1 - плавкий предохранитель на 2 ампера
T1 - сетевой трансформатор на 16-18 вольт и 20 ампер
T2 - TLF214
VS1, VS3 - КУ101Б
VS2 - Т122-25-6 - можно заменить на КУ202Н
VD1 - RS405L
VD2 - Д106Б - заменим на Д226Б
VD3 - Д818Г - заменим на КС168Б
HL1 - АЛ307Б - "Сеть"
HL2 - АЛ307В - "Заряд"
R1 - 1,5 кОм
R2, R5 - 2,2 кОм
R3 - 47 кОм
R4 - 120 Ом
R6 - 1,3 кОм
R7 - 10 кОм
R8 - 33 кОм
R9 - 510 Ом
C1 - 0,33 мкФ х 275 вольт
C2 - 0,1 мкФ х 450 вольт
C3 - 0,1 мкФ
C4 - 2,2 мкФ х 16 вольт
C5 - 0,33 мкФ
C6 - 1 мкФ х 16 вольт

Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.

Зарядное устройство позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы. Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от - 35 °С до + 35°С.

Схема устройства показана на рис. 2.60.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный moctVDI + VD4.

Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т. д.).

К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.

Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.

Конденсатор С2 - К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б -- КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж - KT50IK, а КТ315Л - на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.

Переменный резистор R1 - СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

Амперметр РА1 - любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.

Предохранитель F1 - плавкий, но удобно использовать и сетевой автомат на 10 А или автомобильный биметаллический на такой же ток.

Диоды VD1 + VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см2. Для улучшения теплового контакта приборов с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.

Вместо тиристора. КУ202В подойдут КУ202Г - КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.

Следует заметить, что в качестве теплоотвода тиристора допустимо использовать непосредственно металлическую стенку кожуха. Тогда, правда, на корпусе будет минусовой вывод устройства, что в общем-то нежелательно из-за опасности случайных замыканий выходного плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности замыкания не будет, но ухудшится отдача тепла от него.

В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.

Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24...26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двуполупериодной схеме на двух диодах.

При напряжении вторичной обмотки 28...36 В можно вообще отказаться от выпрямителя - его роль будет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление - однополупериодное). Для такого варианта блока питания необходимо между резистором R5 и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен - подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Е).

Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. Три его вторичных обмотки нужно соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 А.

Все детали устройства, кроме трансформатора Т1, диодов VD1 - VD4 выпрямителя, переменного резистора R1, предохранителя FU1 и тиристора VS1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Оставьте свой комментарий к этой статье: