Зарядное на однополупериодном выпрямителе

Простое в изготовлении зарядное устройство позволяет вос­становить техническое состояние автомобильного аккумулятора за ночь.

Введение

Длительное хранение или эксплу­атация автомобильных аккумулято­ров приводит к возникновению на пластинах и на клеммах кристалли­ческого сульфата свинца, который препятствует нормальной эксплуата­ции аккумулятора. При плохом контак­те клеммы аккумулятора, покрытые сульфатом, можно почистить напиль­ником с крупной насечкой или наж­дачной бумагой, а вот снять сульфат с пластин аккумулятора таким мето­дом невозможно.

Из за высокого внутреннего со­противления, созданного плохой про­водимостью кристаллов сульфата, машина, возможно, и заведется, но не более одного раза.

В зимнее время, при повышенной вязкости масел заводка двигателя практически невыполнима.

Высокое внутреннее сопротивле­ние снижает напряжение на клеммах аккумулятора, при подключении на­грузки — ниже допустимых пределов, стартер при таком напряжении источ­ника тока не в состоянии провернуть вал двигателя.

Надеяться что аккумулятор вос­становится в пути, при таком состоя­нии пластин нереально.

Если рассматривать генератор автомобиля как источник питания, зарядить аккумулятор возможно, а вот снять кристаллизацию пластин он не сможет в полном объеме из-за не­достаточного напряжения генератора и постоянного, по форме, тока трех­фазного генератора.

Поверхностная (рабочая) сульфи­тация пластин снимается при рабочем напряжении зарядки аккумулятора в 13,8-14,2 В, а внутренняя кристалли­зация пористой структуры пластин на такое напряжение слабо реагирует из-за высокого сопротивления кристал­лов и низкого напряжения заряда.

Для восстановления пластин — снятия кристаллизации — требуется нестандартное напряжение источника тока заряда с возможностью регене­рации пластин.

Добавлять напряжение генерато­ра автомобиля ни в коем случае нельзя — из-за опасности поврежде­ния электрического и электронного оборудования автомобиля нестандар­тным напряжением.

Выход прост — восстановить ак­кумулятор внешним зарядным уст­ройством с повышенным напряжени­ем источника тока. К таким приборам относятся импульсные зарядные ус­тройства.

Хорошо ускоряет восстановление пластин аккумуляторов наличие раз рядной составляющей тока величи­ной, не превышающей 10% от заряд­ного тока.

Средний ток заряда при снятии сульфатации пластин не превышает рекомендуемый для заряда заводом — изготовителем, а напряжение заряда в импульсе превышает стандартное по­чти в два раза, что ускоряет перевод кристаллов сульфата свинца в амор­фный свинец. Время импульса невели­ко и такая зарядка с восстановлени­ем не приводит к излишнему нагреву аккумулятора и короблению пластин.

Импульсное восстановление по­зволяет продлить срок эксплуатации аккумулятора и восстановить его ра­бочее состояние. Устранение круп­нокристаллической сульфатации элементов аккумулятора снижает внутреннее сопротивление до рабо­чего состояния, устраняется само­разряд и межэлектродные замыка­ния, повышается напряжение под нагрузкой, что облегчает запуск ав­томобиля.

Предлагаемое зарядное устрой­ство позволяет выполнить эти усло­вия. Данное устройство не предназ­начено для питания радиоэлектрон­ных устройств.

Принципиальная схема

Принципиальная схема зарядного устройства (рис. 1) состоит из сило­вого трансформатора Т1 с внешними цепями коммутации SA1 и защиты от перегрузки FU1.

Выходные обмотки трансформа­тора коммутируются переключателем SA2 в зависимости от напряжения за­ряжаемого аккумулятора GB1. Выпря­митель импульсного тока VD1 выпол­нен на одном диоде для выполнения требуемой технологии восстановле­ния пластин аккумулятора.

Разрядный ток небольшой ампли­туды создается цепью, состоящей из диода VD2, обратной полярности и ограничительного резистора R1, на­значение котсрого — ускоренное вос­становление пластин аккумулятора.

Второе назначение этой цепи в схеме — устранение перемагничивания железа трансформатора Т1 от действия однополупериодного выпря­мителя на диоде VD1.

При этом снижается необходи­мость в установке в схеме трансфор­матора повышенной мощности, уст­раняется перегрев, повышается КПД.

Двухполупериодные диодные мо­сты, используемые в заводских заряд­ных устройствах, из-за отсутствия временного разрыва между импуль­сами зарядного тока не позволяют вести рекристаллизацию пластин, что приводит к преждевременному элек­тролизу электролита, кипению и на­греву аккумулятора. При использова­нии аккумуляторов с гелиевым напол­нителем или отсутствием воздушных пробок (закрытого типа) это недопус­тимо, из-за возможной разгерметиза­ции корпуса.

Однополупериодная импульсная схема восстановления, с перерывами между импульсами, равными по вре­мени периоду положительного им­пульса тока, снижает температуру электролита и увеличивает время на рекомбинацию (перестроение) ионов электролита. Разрядная составляю­щая тока восстановления позволяет ионам электролита накапливать по­тенциальную энергию, направленную на расплавление «застарелых» крис­таллов сульфата свинца.

Контроль зарядного тока выпол­нен на гальваническом приборе РА1 с внутренним шунтом.

Индикация включения выполнена на светодиоде красного свечения HL1, по его яркости также можно судить о напряжении заряда и наличии тока в цепи заряда.

Конденсатор С1 в первичной цепи обмотки трансформатора и конденса­тор С2 в цепи нагрузки снижают уро­вень помех, возникающих при пере­ключении тока выпрямительным ди­одом VD1, VD2.

Аккумулятор GB1 подключается к зарядному устройству с помощью за­жимов типа «Крокодил».

Восстановление аккумулятора возможно производить без снятия с автомобиля, предварительно положи­тельную клемму питания автомобиля нужно отключить.

Детали устройства

В схеме зарядного устройства на однополупериодном выпрямителе от­сутствуют покупные радиодетали, используются от отслуживших свой срок электронных приборов.

Силовой трансформатор Т1 ис­пользован от ламповых радиоприем­ников: железо предварительно разби­рается, сетевая обмотка использует­ся без изменений, повышающая и накальная аккуратно удаляются по­слойно — перекусыванием кусачками витков, вместо них наматывается но­вая обмотка проводом сечением 0,5- 0,6 мм до заполнения с отводом (при­мерно) от середины. Проводится об­ратная сборка железа. Несколько Ш- образных листов не войдут из-за от­сутствия стяжки — это не повлияет на характеристики трансформатора. При подключенном сетевом напряже­нии вторичное напряжение на отво­дах должно быть в пределах 8-10 В и 16-20 В.

Коммутационные переключатели SA1, SA2 использованы от сетевых тумблеров на ток в 3 А.

Импульсный диод VD1 — диоды КД202-248.

Диод VD2 — Д7, Д226, КД226.

В крайнем случае, используются кремневые выпрямительные диоды от компьютерных блоков питания.

Конденсатор С1 типа К17 с напря­жением 250-400 В.

Светодиод индикации HL1 допус­тимо установить любого свечения.

При отсутствии в наличии ампер­метра указанного тока, использует­ся любой гальванометр от магнито­фонов (индикация выходного сигна­ла) с искусственным шунтом в виде спирали из проволоки диаметром 0,6-1 мм — 10 витков на каркасе диа­метром 1,6 см. В разрыв положитель­ной шины зарядного тока подключа­ется временно тестер и сверяются по­казания зарядного тока. Количество витков обмотки шунта необходимо по­догнать по показаниям действующе­го амперметра.

Зарядка аккумулятора

Наличие амперметра позволяет отследить процесс рекристаллизации пластин — в начальный момент ток заряда имеет минимальное значение, далее по мере очистки пластин элек­тродов от кристаллизации ток возра­стет до максимального значения и через время, определяемое состояни­ем аккумулятора, ток начнет падать практически до нулевого значения, что и будет индикацией окончания восстановления аккумулятора.

При неверной полярности подклю­чения аккумулятора GB1 светодиод гореть не будет, стрелка амперметра повернется влево — на разряд. Про­должительно, в неверном подключе­нии, аккумулятор держать нельзя, незаряженное состояние может при­вести к переполюсовке электродов и полной невозможности дальнейшего использования аккумулятора.

После нескольких часов восста­новления емкости аккумулятора эле­менты схемы проверяются на нагрев, при удовлетворительных результатах восстановление продолжают.

Ввиду небольшого количества элементов схема собрана в корпусе от блока питания компьютера или типа БП-1 навесным монтажом с ус­тановкой тумблеров, светодиода HL1, гальванометра РА1 на передней па­нели, предохранитель крепится на задней стенке. Диод VD1 устанавли­вается на радиатор размерами 50*30*20 мм.

Соединение зарядного устройства с аккумулятором выполнено много­жильным проводом в виниловой изо­ляции сечением 2,5 мм.

По окончании зарядки в первую оче­редь отключается сеть, затем снимают­ся зажимы с клемм аккумулятора

Владимир Коновалов, Александр Вантеев

г. Иркутск-43, а/я 380