Заряжаем аккумулятор! инструкция для новичков и блондинок

Классификация по методу зарядки

Зарядное устройство заряжает АКБ, подключаясь как промежуточное звено к сети бытового электропитания.

Переменный ток в 220 В выпрямляется, его напряжение понижается, и некоторые другие характеристики так же модифицируются под «требования» автомобильного аккумулятора.

Но зарядные устройства для автомобильных аккумуляторных батарей в первую очередь различаются по способу зарядки.

Они классифицируются на аппараты:

• постоянного тока;
• постоянного напряжения;
• аппараты, в которых реализован комбинированный метод.

Это означает, что устройство заряжает АКБ (аккумуляторную батарею) либо постоянным током, либо постоянным напряжением, либо может использовать любой из этих методов.

Каждый метод имеет свои функциональные особенности, плюсы и минусы.

Зарядка постоянным током

Это наиболее быстрый режим заряжания автомобильного аккумулятора. Используется постоянный ток, который должен быть равен 10% от емкости аккумулятора в амперчасах.

Если он будет ниже — аккумулятор будет заряжаться слишком долго или не зарядится вообще, если выше — АКБ может выйти из строя.

Автоматические зарядники постоянного тока устанавливают зарядный ток в зависимости от емкости АКБ самостоятельно, но на дешевых моделях, как правило, нет верньеров, позволяющих контролировать и регулировать ток.

Поэтому, если есть возможность, стоит приобрести зарядное устройство не только с функцией автоматической зарядки по току, но и с ручным регулятором, чтобы иметь возможность выставить ток зарядки самостоятельно.

Кроме того, за процессом зарядки нужно следить, т. к., несмотря на функцию автоматического отключения, которой снабжены почти все современные зарядники, превышение времени заряжания может привести к тому, что батарея «вскипит».

Зарядка постоянным током не очень хорошо сказывается на аккумуляторе, поэтому прибегать к этому методу часто не рекомендуется.

Важно: выбирая устройство зарядки при помощи постоянного тока, стоит присмотреться к тем, у которых есть режим десульфатации. Этот режим позволяет полностью восстанавливать емкость аккумулятора, долгое время (год и больше) стоявшего без дела

Зарядка постоянным напряжением

Метод постоянного напряжения — наиболее длительный, но и наиболее оптимальный для банок аккумулятора способ зарядить их. Здесь используется режим, в котором напряжение постоянно, но вот ток зарядки падает пропорционально оставшейся емкости аккумулятора.

Что это значит на практике? Допустим, полная емкость аккумулятора — 100% заряда. Зарядка идет постоянным напряжением 12-13 В.

При этом ток зарядки уменьшается по мере «наполнения» АКБ. Когда он заряжен на 99%, то ток уменьшается до 1% от исходного значения. Когда уровень заряда достигает 100%, ток падает до нуля.

Такой способ позволяет продлить срок службы АКБ, но сеанс «заправки» на несколько часов дольше, чем при методе заряжания постоянным током.

Поэтому такое устройство хуже подходит для экстренных ситуаций.

Комбинированный метод

Комбинированный метод предусматривает в работе «смену режимов». То есть зарядка идет вначале постоянным током, а потом, когда банки АКБ заряжены уже на 50-60%, аппарат автоматически переключает режим на зарядку постоянным напряжением.

Комбинированный способ дает возможность восстанавливать работоспособность аккумулятора быстро, но в ьто же время в щадящем режиме, что позволяет сохранить его ресурс работы.

Такой способ позволяет продлить срок службы старых аккумуляторов и не загубить раньше времени новые.

Все «комбинированные» зарядные устройства относятся к импульсному типу (что это такое — читайте ниже) и снабжены микропроцессорным блоком управления.

Инструкция по изготовлению своими руками

Если вы решили соорудить ПУ для своего авто, то как минимум у вас должен быть какой-никакой опыт в электротехнике. Разумеется, вы сможете сэкономить значительную сумму при самостоятельной сборке девайса, однако на составляющие его элементы все равно нужно будет потратиться.

Вкратце рассмотрим процесс изготовления ПУ в домашних условиях:

1. Для начала вам потребуется трансформаторное устройство, его параметр минимальной мощности должен составлять 500 ватт.
2. В первичной обмотке сечение кабеля должно быть не менее полутора мм2, что касается вторичной обмотки, то ее следует удалить.
3. Удалив вторичную обмотку, производится установка новой, при этом вам придется самостоятельно намотать на нее провод. Число витков на обмотке может варьироваться — в данном случае выбор осуществляется практическим путем. К примеру, вы намотаете десять витков провода с любым сечением, после чем вам нужно будет подключить трансформаторное устройство и произвести замер показателя напряжения. Полученный результат в итоге делится на десять — таким образом, вы сможете вычислить напряжение на одном витке. Затем 12 вольт следует поделить на полученное в результате измерения число — так вы получите число витков одного плеча.
4. После того, как будут произведены манипуляции по вычислению, следует убрать вторичную обмотку и вместо нее поставить другую, при этом наматывать обмотку нужно проводом с сечением 10 мм2.
5. Следующим этапом будет подключение диодных элементов. Как вариант, можно использовать диоды, снятые со сварочного оборудования. В конечном итоге уровень напряжения на холостом ходу должен составлять не более 12 вольт. Если в результате данный показатель будет выше или ниже, то необходимо будет либо домотать, либо отмотать определенное количество витков.
6. Когда напряжение будет в норме, можно приступать к конечному этапу завершения сборки. Если учесть тот факт, что на выходе девайса параметр тока будет варьироваться в районе 100 ампер, в качестве выходных кабелей можно использовать провода от того же сварочного оборудования.

Классификация пуско-зарядных устройств

Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму. Виды ПЗУ:

• трансформаторные;
• аккумуляторные;
• конденсаторные;
• импульсные.

Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.

На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).

Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.

Трансформаторный тип

Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:

• надёжность;
• высокая мощность;
• запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
• простое устройство;
• регулирование значений U и силы тока (I).

Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).

Схема 1 — Самодельное пусковое устройство для автомобиля.

Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:

• мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
• U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
• ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
• площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
• диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
• количество витков II обмотки подбирается при расчете.

Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).

Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).

Схема 2 — Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.

Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:

• двуполупериодная;
• мостовая.

При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.

Бустеры и конденсаторные

ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.

Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.

Если сравнивать аккумуляторное и конденсаторное ПЗУ, то нужно учитывать особенности использования в конкретной ситуации. Например, при поездках по городу подойдёт аккумуляторный тип. В том случае, если происходят дальние поездки, то следует выбирать автономный тип ПЗУ, а именно конденсаторный.

Самодельные ЗУ

Решение собрать самодельную зарядку для аккумуляторных батарей обычно продиктовано 2 основными причинами:

• отсутствуют деньги на покупку заводского ЗУ, либо автомобилист банально не видит смысла в таких тратах;
• есть желание попытаться собрать нечто подобное своими руками, спортивный или профессиональный интерес.

В обоих случаях нет существенных преград для того, чтобы приступить к изготовлению самодельного зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов своими руками.

Есть возможность собрать как простую, так и более сложную схему.

Наиболее популярными и востребованными среди автолюбителей являются такие ЗУ, собранные на основе:

• лампочки и диода;
• выпрямителя.

Это довольно простое, но достаточно эффективное зарядное устройство, которое точно подойдёт для обслуживания автомобильного аккумулятора. Чтобы собрать оба узла своими руками, специальное образование или большой опыт не потребуются.

Лампочка и диод

Если быть точнее, то зарядка собирается из лампочки, а также из полупроводникового диода.

Применять этот вариант ЗУ актуально, если аккумулятор сел и имеющегося заряда не хватает для запуска двигателя. В качестве постоянного зарядного устройства эта схема подходит не самым лучшим образом.

Но всё же именно за счёт быстрой сборки и способности запустить мотор она получила широкое распространение.

В состав схемы входят:

1. Лампа накаливания. Подойдёт самая обычная лампочка, примерно на 100–150 Вт.
2. Диод. Брать следует именно полупроводниковый диод. Он отличается тем, что проводит ток лишь в одном направлении. С его помощью переменное напряжение будет преобразовываться в постоянное. Диод должен выдержать довольно высокую нагрузку.
3. Штекер, обеспечивающий подключение ЗУ к розетке.
4. Провода с клеммами, так называемыми крокодилами, чтобы соединиться с АКБ.

Принцип сборки схемы заключается в том, чтобы:

• лампочку соединить с плюсом АКБ и в разрыв между ними подключить диод, а с другой стороны вывести на плюс штекера;
• минус соединить со штекером;
• изолировать все соединения и контакты;
• включить ЗУ в розетку.

При условии, что используется лампочка на 100 Вт, ток заряда составит примерно 0,17 А. То есть на зарядку АКБ потребуется порядка 10 часов.

Важно учитывать, что таким ЗУ можно лишь подзарядить немного севшие батареи, которые сами не способны запустить мотор. Если у батареи глубокий разряд, эта схема не подойдёт

Выпрямитель

Ещё один пример простейшего ЗУ. Рассматриваемое зарядное устройство, предназначенное для АКБ, состоит в основном из выпрямителя.

Есть 2 главных компонента схемы. Это сам выпрямитель, а также преобразователь напряжения.

Для зарядки можно использовать 3 вида выпрямителей. Они могут заряжать с помощью тока:

• переменного;
• постоянного;
• ассиметричного.

Среди всех этих вариантов наиболее предпочтительным выглядит именно последний.

Для сборки ЗУ потребуется соответствующий вариант выпрямителя и хороший усилитель тока.

Конструктивно выпрямитель состоит из:

• предохранителя;
• мощного диода;
• стабилитрона;
• выключателя;
• переменного резистора.

Собрать схему несложно.

Сборка предусматривает выполнение таких рекомендаций:

• подготовить предохранитель требуемого номинала;
• найти трансформатор мощностью до 150 Вт с выходным напряжением около 21 В;
• отыскать подходящий резистор типа МЛТ 2;
• взять выпрямитель, рассчитанный на ток минимум 5 А;
• усилитель можно собрать из 2 транзисторов типа КТ825;
• чтобы улучшить охлаждение, при установке транзисторы устанавливают на радиаторы.

Сборку выполняют навесным методом. То есть нужна старая плата, предварительно очищенная от дорожек. На ней размещаются все компоненты и соединяются проводами.

Основным преимуществом рассматриваемой схемы считается возможность регулировки параметров выходящего тока для зарядки источников питания. Но есть и минус. Это необходимость поиска всех составляющих компонентов, а также повышенные требования к качеству и точности их установки и соединения между собой.

У этой схемы есть упрощённый аналог. В нём используют выпрямитель, трансформатор, а также лампочку на 12 В и 40 Вт. Суть схемы в том, чтобы выпрямитель и лапочку подключить к минусовой клемме АКБ, соединив их с трансформатором. А плюс от трансформатора идёт напрямую к положительной клемме аккумулятора.

Однофазные модификации

Однофазные пуско-зарядные устройства для автомобиля, как правило, изготовляются для аккумуляторов не большой емкости. В данном случае речь идет о показателе до 20 А в час. Целесообразно ими заниматься, если, помимо машины, в гараже имеется и мотоцикл. Во всех остальных случаях лучше отдавать предпочтение двухфазным моделям. Сделать зарядное устройство данного типа можно, используя понижающий трансформатор.

Электрическую катушку в данном случае следует подбирать низкочастотную. Дополнительно необходимо устанавливать в устройство стабилитрон. Во многом он поможет снизить пороговое напряжение в системе. Если во время эксплуатации зарядного устройства появляется запах гари, значит, трансформатор следует использовать более мощный. В некоторых случаях проблема может возникать из-за банального нарушения изоляции проводов.

Обзор автомобильных зарядных устройств

Подавляющее большинство имеющихся в продаже видов автомобильных зарядных устройств, легко справляется с задачей доведения емкости батареи до нормы, для чего требуется менее полу-суток. Данные устройства способны восстановить первоначальные характеристики полностью разряженного АКБ.

Ассортимент существующих в настоящее время экземпляров впечатляет. Пользователям представлены:

• отечественные образцы различных производителей;
• китайские изделия, где наряду с профессиональными моделями очень много контрафактной продукции, «зарядок», не отвечающих никаким нормам и требованиям качества;
• импортные европейские, американские, корейские или японские модели.

Рейтинг представленный ниже, поможет сравнить различные образцы и понять, на каком из зарядных устройств остановить свой выбор.

Какими параметрами должно обладать пуско-зарядное устройство?

Чтобы силовой агрегат гарантированно завёлся, требуется рассчитывать параметры используемых компонентов конструкции. На выходе ПЗУ должно обеспечивать ток не менее 100 А, то есть мощность P = 1200 Вт. Но обязательно должен быть запас. Поэтому выдаваемое U = 14–16 В. Стоит отметить, что это минимальные параметры, с которыми возможен пуск мотора при условии, что АКБ хоть чуть-чуть, но ещё жива. Дело в том, что стартеру единовременно требуется энергия до 200 А, и некоторую её часть выдаёт батарея. Когда коленвал начинает проворачиваться, количество потребляемого тока падает примерно вдвое.

Разновидности пуско-зарядных устройств, их особенности

Пуско-зарядное устройство – оборудование, совмещающее в себе две функции. То есть его можно использовать как обычный прибор для подзарядки. Но при надобности он переводится в режим, когда ПЗУ будет выдавать токи большой силы, так называемые – пусковые. Остается только подключить прибор к бортовой сети и завести мотор. Но при этом должны соблюдаться определенные правила использования, чтобы при попытке запустить силовую установку не причинить вред электрооборудованию.

Вариаций ПЗУ  очень много, и основное различие у них сводится к особенностям конструкции. Сейчас выпускаются пуско-зарядные устройства следующих типов:

• Импульсные
• Трансформаторные
• Конденсаторные

1. Импульсные

Импульсные аппараты отличаются тем, что при воздействии высокочастотных импульсов происходит понижение и преобразование напряжения. При этом такие приборы не способны выдать пусковые токи очень больших значений. Это сказывается на особенностях работы в пусковом режиме.

Чтобы обеспечить пусковой разряд, такое устройство работает в паре с аккумулятором. Чтобы было понятнее, рассмотрим на таком примере: батарея разряжена, но не полностью, и способна выдать пусковые токи в 100 А, а для нормальной работы стартера необходимо 150 А, то есть заряда батареи явно недостаточно. Но зато имеется импульсное ПЗУ, выдающее в режиме пуска 60 А. Подключаем устройство к АКБ в результате на выходе из этой спарки получаем 160 А, что более чем достаточно, чтобы завести мотор.

В итоге выходит, что импульсное устройство способно лишь дополнить аккумулятор. В случае очень глубокого разряда аккумулятора завести машину не получится, придется вначале немного зарядить батарею. Зато такие аппараты компактны, что делает их вполне неплохим вариантом для использования.

2. Трансформаторные

Трансформаторные – классический вариант. Преобразование электроэнергии производится понижающим трансформатором. Но в отличие от обычного зарядного устройства, в пуско-зарядных используется мощный трансформатор с усиленной обмоткой, что позволяет ему выдерживать значительные нагрузки, а количество витков позволяет регулировать выходные токи в значительном диапазоне, что и дает возможность на выходе получить пусковые токи.

Такое устройство запросто может завести мотор даже без АКБ, но делать так не стоит, батарея должна обязательно присутствовать и подключение к бортовой сети ПЗУ должно проводиться через нее. Все потому, что в момент запуска в сети от генератора образуются сильные скачки напряжения, и АКБ в этом случае выступает в роли демпфера, то есть принимает их все на себя. Если делать запуск без аккумулятора – высока вероятность повреждения ПЗУ этими скачками. Основным недостатком таких устройств является достаточно большие габариты и вес из-за усиленного трансформатора.

3. Конденсаторные

Конденсаторные пуско-зарядные устройства в своей конструкции используют конденсаторы. Вся работа такого устройства сводится к тому, что сначала заряжаются конденсаторы, а во время запуска они  отдают энергию. Причем заряд от этих элементов  достаточно мощный, чтобы завести мотор. Но такие приборы встречаются редко.

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.