Простое зарядное устройство для автомобильных аккумуляторных батарей

Предлагается несложное для повторения зарядное устройство с регулировкой тока зарядки методом импульсно-фазового управления тринистором.

Схема устройства приведена на рисунке. Установка требуемого тока зарядки от 0 до 10 А осуществляется известным способом: изменением задержки открывания регулирующего элемента – тринистора – после момента прохождения переменного питающего напряжения через ноль. После подключения вилки XP1 к сети и замыкания выключателя SA1 напряжения 220 В, 50 Гц через плавкую вставку FU1 поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора T1. Конденсатор C1 – помехоподавляющий. Неоновая лампа HL1 – индикатор наличия напряжения сети. Напряжение с вторичной обмотки, составленной из шести последовательно включенных секций, поступает на диодный мост VD1-VD4 и диоды VD5, VD6. Выпрямленное диодным мостом напряжение через амперметр PA1 и плавкую вставку FU2 поступает на плюсовый вывод заряжаемой аккумуляторной батареи, а через регулирующий элемент – тринистор VS1 на минусовый. Выпрямленное напряжение с катодов диодов VD5, VD6 и минусового вывода моста VD1-VD4 поступает на ограничитель напряжения, а через резистор R2 – на светодиод HL2. Свечение последнего свидетельствует о наличии напряжения на вторичной обмотке транформаторов T1. Ограничитель собран на стабилитроне VD7 и резисторе R3. С его выхода напряжение, близкое к трапецеидальной форме (полусинуссиды со срезанными вершинами) и частотой 100 Гц, поступает на узел управления тринистором VS1. Он представляет собой генератор импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Переменный резистор R4, резистор R5 и конденсатор C2 – времязадающая цепь генератора. С началом каждого трапецеидального импульса, формируемого, как указано выше, стабилитроном VD7 и резистором R3, начинается зарядка конденсатора C2 через резисторы R4, R5. Однопереходный транзистор VT1 закрыт. При достижении на конденсаторе C2 напряжения включения микросхемы происходит разрядка конденсатора C2 по цепи участок эмиттер – база 1 транзистора, резистор R6. Импульс на резисторе R6 открывает тринистор VS1, и напряжение с диодного моста VD1-VD4 поступает на заряджаемую батарею. Продолжительность подачи этого напряжения – разность длительности полупериода напряжения сети (10 мс) и задержки включения тринистора от начала полупериода (проходжения напряжения сети через ноль). При перемещении движка переменного резистора R4 влево по схеме тринистор будет открываться ближе к концу каждого трапецеидального импульса, поступающего на узел управления, и ток зарядки окажется меньше. Наоборот, при перемещении движка резистора вправо ток зарядки станет возрастать.

Конструктивно устройство может быть размещено как в самодельном корпусе, так и в готовым, например, от какого-либо прибора, отслужившего свой срок. Очень хорошо подходят корпусы от приборов B3-38 – B3-41, B3-47, B3-57, которые несложно доработать, заменив переднюю панель и просверлив необходимое число вентиляционных отверстий для обеспечения охлаждения устройства.

Плавкая вставка FU1- ВП1-1 5 А, 250 В. Вставку на меньший ток применять не рекомендуется, так как она будет систематически перегорать при включении усройства. Вставка FU2 – ВП3Б на 10 А. Выключатель SA1 типа T3 можно заменить на клавишный выключатель со световой индикацией, например, R59-2 [1], при этом исключаются элементы R1 и HL1. Конденсатор C1 – K73-17 на напряжение 630 В. Его емкость может быть в пределах 0,01…0,22 мкФ. Этот конденсатор припаивают непосредственно к выводам 1 и 6 трансформатора Т1. Конденсатор С2 – любой на напряжение не менее 25 В.

Трансформатор Т1 – унифицированный ТПП320-127/220-50 [2] мощностью 220 Вт. Его можно заменить на ТПП318-127/220-50 или ТПП310-127/220-50, схема включения обмоток идентична.

Возможно использование трансформатора ТПП323-127/220-50, при этом обмотки с выводами 11-12,  13-14, 18-17, 20-19 необходимо соединить параллельно, т. е. спаять вместе выводы 11, 13, 18, 20 и 12, 14, 17, 19.

Вторичные обмотки этого трансформатора можно соединить и по-другому, выполнив выпрямитель по обычной двухполупериодной схеме. При этом вместо диодного моста VD1-VD4 устанавливают всего два диода. Обмотки с выводами 11-12, 13-14 следует соединить параллельно, обмотки с выводами 18-17, 20-19 – также параллельно, т. е. должны быть вместе выводы 11, 13; 12, 14; 14, 17; 19 и 18, 20, а затем соединить вывод 14 с выводом 18 – это будет средняя точка и минусовый вывод выпрямителя. Крайние выводы 11, 13 и 19, 17 припаивают к анодам мощных выпрямительных диодов.

Можно применить и сетевой трансформатор от старого цветного лампового телевизора. Сначала необходимо удалить все его вторичные обмотки, сосчитав при этом число витков накальной обмотки. Далее на каждом из двух каркасов наматывают новую вторичную обмотку проводом сечение не менее 3 мм² в любой теплостойкой изоляции с числом витков втрое больше накальной.

После сборки трансформатора катушки соединяют последовательно. При отсутствии провода нужного сечения можно использовать жгут из более тонких проводов, сплетя их в косичку [3]. Перед установкой самодельного трансформатора необходимо проверить сопротивления изоляции между первичной и вторичной обмотками – оно должно быть не менее 20 МОм. В противном случае следует просушить трансформатор в теплом сухом месте и еще раз измерить сопротивление изоляции, а если оно опять меньше 20 МОм, то лучше такой трансформатор не использовать.

Диоды Д214 можно заменить любыми с прямым током не менее 10 А и обратными напряжением не менее 100 В. Их устанавливают на теплоотводы с площадью поверхности не менее 50 см². Диоды VD5, VD6 – любые кремниевые маломощные. Тиристор заменим любым из серии КУ202 или более мощным, например, из серии Т122 (Т122-20 и т. п.) [4]. Его устанавливают на теплоотвод площадью не менее 100 см². Транзистор КТ117А заменим на КТ117Б, КТ117Г; КТ132А, КТ132Б; КТ133А, КТ133Б или импортными 2N2646, 2N2647, 2N4870, 2N4871. Вместо однопереходного транзистора можно  применить и его транзисторный аналог. Амперметр РА1 и вольтметр PV1 — М4202, М4203. Постоянные резисторы – любого типа. Переменный резистор R4 с линейной характеристикой. Его сопротивление может быть от 100 до 680 кОм. При этом потребуется подобрать емкость конденсатора С2, чтобы постоянная времени R4C2 осталась прежней. Выводы резистора необходимо подключить так, чтобы при вращении ручки по часовой стрелке введенное сопротивление уменьшалось.

Печатная плата не разрабатывалась. Правильно собранное устройство налаживания не требует. Однако перед первым включением следует вместо плавкой вставки FU1 подключить лампу накаливания 220 В мощностью 100…150 Вт. При включении SA1 лампа должна вспыхнуть и погаснуть. Если она горит почти в полный накал, следует проверить правильность соединения обмоток трансформатора, наличие замыканий во вторичной цепи. Далее, повернув ручку переменного резистора в крайнее против часовой стрелки (начальное) положение, параллельно вольтметру PV1 подключают автомобильную лампу на 12 В мощность 15 Вт. Она не должна   светиться. Вращая плавно ручку переменного резистора по часовой стрелке , следует убедится, что лампа загорается, а ее яркость увеличивается до полной при показаниях вольтметра около 15 В.  Может потребоваться корректировка емкости конденсатора С2. При эксплуатации устройства перед подключением нагрузку ручку переменного резистора R4 следует всегда устанавливать в начальное положение.

Литература

1. Юшин А. Клавишные выключатели со световой индикацией. – Радио, 2005, №5, с 52.
2. Унифицированные трансформаторы – Радио, 1982, № 1, с. 59, 60.
3. Кобелев Ф. Г. Как сделать сварочные аппараты своими руками. – Пб.: Наука и техника, 2011, с. 156.
4. Тиристоры (Технические справочник). Пер. с англ., под ред. Лабунцова В. А., Обухова С. П., Свиридова А. Ф. Изд. 2-е доп. – М.: Энергия, 1971, с. 111-118.

Авторы: А. КВАКИНА, П. МИХЕЕВ, г. Железногорск Красноярского края