Заряд батарей асимметричным током. Зарядка аккумуляторов асимметричным током. Конструкция трансформатора напряжения

На автомобильный аккумулятор во время запуска двигателя и поездки действуют меняющиеся токовые нагрузки, которые со временем его разрушают.

Предотвратить сульфатацию пластин может зарядное устройство, выдающее пульсирующие асинхронные токи для восстановления емкости.

В статье рассматриваются две простые электрические схемы зарядного устройства с трансформатором, которые несложно собрать своими руками. Они позволяют продлить ресурс АКБ, сэкономить денежные средства.

Что такое сульфатация

Внутри свинцового кислотного аккумулятора постоянно протекают химические реакции, сопровождаемые выделением кристаллов серного свинца PbSO4. Они оседают на пластинах, не растворяются в электролите, мешают его проникновению к электродам.

Эти примеси ограничивают рабочую площадь пластин. АКБ начинает терять емкость, разряжается. По этой причине аккумулятор может быстро снизить работоспособность, даже прийти в негодное состояние.

Для предотвращения сульфатации пластин существует много различных технических решений, включая применение органических активаторов типа Eco Tec Power. В статье же рассматривается метод создания пульсирующих электромеханических нагрузок при заряде в среде электролита.

Они как бы «встряхивают» жидкость, не дают кристаллам серного свинца задерживаться на пластине. Промышленность выпускает различные приборы, осуществляющие функцию десульфатации при заряде.

Можно купить зарядное устройство подобного типа, но мы рассматриваем две схемы прибора, которые легко собрать своими руками.

Самое простое зарядное устройство

Электрическая схема

Для сборки прибора потребуются:

любой трансформатор, способный выдавать напряжение и ток, необходимые для зарядки автомобильного аккумулятора, например, 25 вольт, 150 ватт;
диод или диодная сборка для преобразования зарядного тока, например, на 5 или лучше 10 ампер;
амперметр контроля процесса заряда. Допустимо использовать , чтобы выставить первоначальный ток, а затем отсоединить прибор из схемы.

Имеет смысл на входе трансформатора поставить защиту от коротких замыканий внутри пластин и перегрузок: предохранитель на 1 ампер.

В целях безопасности следует периодически осуществлять визуальный контроль за работой этой схемы при заряде аккумулятора.

Форма сигнала

Если обычное автомобильное зарядное устройство выдает постоянный ток, то рассматриваемая схема за счет трансформатора обеспечивает его пульсации, уменьшающие процесс сульфатации пластин.

Это вполне рабочий способ, но намного эффективнее работает второй метод.

Схема с асинхронной гармоникой тока

Принцип формирования сигнала

Убирать кристаллы серного свинца с пластин позволяет меняющийся по величине и направлению электрический ток. Форма его гармоники имеет несимметричный, но повторяющийся характер.

Зарядный ток каждой полуволны должен обеспечивать нормальное протекание набора емкости аккумулятором, а разрядный - стряхивать образующиеся примеси PbSO4 с пластин и, одновременно, не препятствовать заряду. Их оптимальное соотношение по амплитуде составляет 10:1.

Схема зарядного устройства с асимметричным током

Самодельное зарядное устройство не требует при изготовлении дефицитных, дорогих деталей. Для его сборки потребуются:

трансформатор Т1;
реле напряжения К1;
амперметр pA1;
транзистор VT1;
диоды VD1 и VD2;
стабилитрон VD3;
резисторы;
предохранители;
выключатель SA1.

Конструкция трансформатора напряжения

Можно использовать любую заводскую модель или собрать его своими руками . Главное условие - трансформатор должен преобразовывать напряжение сети 220 в 25 вольт, иметь мощность от 250 ватт.

Эти нагрузки выбираются для возможности проведения ускоренного заряда токами в 10 ампер. Если отсутствует необходимость использования такого режима, то допустимо создавать зарядное устройство на 5А и обойтись трансформатором напряжения на 130 ватт.

Защитные устройства схемы

Предохранитель стороны 220

Выполняет задачи защиты от коротких замыканий в схеме и токов перегрузок трансформатора. Достаточно использовать плавкую вставку на 1 ампер или чуть больше.

Предохранитель выходной цепи

Защищает зарядное устройство от возникновения аварий внутренних цепей между пластин аккумулятора. Плавкая вставка подбирается с учетом выбранного рабочего режима на 5 или 10 ампер.

Реле К1

Задача: при поданном напряжении на схему обмотки электромагнит, срабатывая контакты, удерживает их в притянутом положении. Через их цепь протекает зарядный ток.

Если напряжение питания 220 пропадает, то электромагнит реле обесточивается, автоматически разрывает цепочку подключения аккумулятора. Предотвращается его саморазряд через резистор R4.

Допустимо выбрать любую модель реле под напряжение срабатывания вторичной цепи трансформатора. Можно использовать и меньший номинал, но для этого придется настроить его срабатывание за счет включения в схему питания обмотки дополнительного резистора, ограничивающего входной сигнал до безопасной величины.

Контакты реле должны коммутировать ток заряда до 10 ампер. Для этого разрешается из них собрать параллельно срабатывающую цепочку, как показано на схеме (К1-1 и К1-2).

Хорошо подходит реле напряжения серии РПУ-0.

Узел выпрямления тока

На схеме в качестве примера показаны диоды КД231А. Их можно заменить любыми подходящими по току. Например, Д242.

Измерительный прибор

Амперметр постоянного тока включается в схему с учетом полярности и возможности контроля величины заряда. Удобно использовать головку М42100.

При необходимости можно установить шунты с переключателем, предварительно откалибровав их на самодельной схеме.

Выставление режима заряда аккумулятора выполняют резистором R2. Необходимо учитывать, что:

ток, протекающий через амперметр, разветвляется на АКБ и цепочку разряда к R4;
прибор показывает среднее значение тока по времени, например, за период;
заряд в это время происходит током одного полупериода.

Поэтому импульсам зарядного тока в 5 ампер будет соответствовать показание амперметра порядка 1,8 А. Желательно при первичной наладке настраивать прибор замерами на всех ответвлениях.

Цепи формирования тока заряда/разряда

Нижнюю полуволну синусоиды на аккумулятор пропускает транзисторный ключ VT1. В экспериментальной схеме надежно отработал прибор КТ827А.

Выходной транзистор при заряде греется. Ему необходимо охлаждение. Тепло хорошо рассеивает металлический радиатор с площадью поверхности от 200 см кв. Под него можно использовать металлический корпус прибора.

Настройку напряжения на базе транзистора осуществляет подстроечный резистор R2 с номиналом 3,3÷15 кОм.

Стабилитрон VD3 можно использовать любой модификации. Он должен стабилизировать напряжение на входе транзистора в пределах 7,5÷12 вольт.

Номиналы и мощности остальных резисторов обозначены на схеме прибора. Их следует выдерживать.

Такое зарядное устройство с трансформатором собирается навесным монтажом в отдельном корпусе. Оно хорошо себя зарекомендовало в работе.

Другой метод исправления пластин аккумулятора объясняет владелец видеоролика Avto-Blogger.ru «Десульфатация, восстановление емкости своими руками».

Если у вас остались вопросы по этой теме, то можете задать их в комментариях.

Схема и описание самодельного зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов асимметричным током.

Значительно лучших эксплуатационных характеристик аккумуляторов можно добиться, если их зарядку производить асимметричным током.

Схема устройства зарядки, реализующая такой принцип, показана на рисунке 1.

Рис.1. Нажмите на рисунок для просмотра.

При положительном полупериоде входного переменного напряжения ток протекает через элементы VD1, R1 и стабилизируется диодом VD2. Часть стабилизированного напряжения через переменный резистор R3 подается на базу транзистора VT2. Транзисторы VT2 и VT4 нижнего плеча устройства работают как генератор тока, величина которого зависит от сопротивления резистора R4 и напряжения на базе VT2. Зарядный ток в цепи аккумулятора протекает по элементам VD3, SA1.1, РА1, SA1.2, аккумулятор, коллекторный перепад транзистора VT4, R4.

При отрицательном полупериоде переменного напряжения на диоде VD1 работа устройства аналогична, но работает верхнее плечо - VD1 стабилизирует отрицательное напряжение, которое регулирует протекающий по аккумулятору ток в обратном напряжении (ток разрядки).

Показанный на схеме миллиамперметр РА1 используется при первоначальной настройке, в дальнейшем его можно отключить, переведя переключатель в другое положение.

Такое зарядное устройство обладает следующими преимуществами: 1. Зарядный и разрядный токи можно регулировать независимо друг от друга. Следовательно, в данном устройстве возможно применять аккумуляторы с различной величиной энергоемкости. 2. При каких-либо пропаданиях переменного напряжения каждое из плеч закрывается и через аккумулятор ток не протекает, что защищает аккумулятор от самопроизвольной разрядки.

В данном устройстве из отечественных элементов можно применить в качестве VD1 и VD2 - KC133A, VT1 и VT2 - КТ315Б или КТ503Б. Остальные элементы выбираются в зависимости от зарядного тока. Если он не превышает 100 мА, то в качестве транзисторов VT3 и VT4 следует применить КТ815 или КТ807 с любыми буквенными индексами (расположить на теплоотводе с площадью теплорассеивающей поверхности 5...15 кв.см), а в качестве диодов VD3 и VD4 - Д226, КД105 тоже с любыми буквенными индексами.

Популярные схемы зарядных устройств:

Благодаря этому способу удается снизить величину зарядного напряжения за счет периодической анодной и катодной поляризации электродов. Способ состоит в том, что циклически изменяют величину и направление тока через электроды аккумулятора.

I 3 = Q Н /10, А иI p = Qн/50, А, (6.48)

Достоинством способа заряда аккумуляторов асимметричным током является отсутствие необходимости в проведении КТЦ, поскольку не возникает необратимая сульфитация электродов.

Отсутствие обильного газовыделения при заряде способствует увеличению срока службы аккумуляторов.

В то же время сложная схема управления источником питания относится к недостаткам способа,

Заряд малыми токами проводится с целью компенсации энергии, потерянной в результате саморазряда аккумуляторной батареи, находящейся в нерабочем состоянии.

Заряд малыми токами (0,025 - 0,1 А) проводится при нахождении аккумуляторных батарей в местах хранения или непосредственно на технике, а также работающих в качестве резервного источника питания.

Заряд может осуществляться в двух режимах:

При постоянном токе;

При постоянном напряжении.

Заряд малыми токами постоянной величины.

Для заряда применяются выпрямительное устройство без стабилизатора напряжения и распределительный щит, обеспечивающий подключение нескольких различных групп батарей.

Число батарей в каждой группе зависит О т требуемого подзаряда, который, в свою очередь, определяется емкостью и техническим состоянием АКБ.

Ток подзаряда поддерживается равным 0,025 - 0,1 А, в зависимости от технического состояния аккумуляторов. Так, один преобразователь ВСА-5А может обеспечить подзаряд 200 - 300 стартерных аккумуляторных батарей.

Заряд малыми токами при постоянном напряжении.

Для заряда применяется выпрямитель со стабилизатором напряжения, к которому подключают аккумуляторные батареи. Для того чтобы компенсировать саморазряд и не допустить частичной потери емкости аккумуляторной батареи, необходимо поддерживать напряжение в пределах 2,18 - 2,25 В на каждый аккумулятор. Окончательная величина напряжения обусловлена использованием конкретной батареи.

Для определения конкретной величины напряжения подзаряда производится наблюдение за плотностью электролига в аккумуляторе. Если в процессе подзаряда плотность электролита снижается, то это свидетельствует о превышении тока саморазряда над токами подзаэяда. При этом необходимо увеличить напряжение подзаряда. В противном случае аккумуляторы могут необратимо потерять электрическую емкость.

Значительно лучших эксплуатационных характеристик аккумуляторов можно добиться, если их зарядку производить асимметричным томом. Схема устройства зарядки, реализующая такой принцип, показана на рисунке.

При отрицательном полупериоде переменного напряжения на диоде VD1 рабо-та устройства аналогична, но работает верхнее плечо - VD1 стабилизирует отрицательное напряжение, которое регулирует протекающий по аккумулятору ток в обратном напряжении (ток разрядки).

Такое зарядное устройство обладает следующими преимуществами: 1. Зарядный и разрядный токи можно регулировать независимо друг от друга. Следова-тельно, в данном устройстве возможно применять аккумуляторы с различной величиной энергоемкости. 2. При каких-либо пропаданиях переменного напряжения каждое из плеч закрывается и через аккумулятор ток не протекает, что защищает аккумулятор от самопроизвольной разрядки.

В данном устройстве из отечественных элементов можно применить в качестве VD1 и VD2 - KC133A, VT1 и VT2 - КТ315Б или КТ503Б. Остальные элементы выбираются в зависимости от зарядного тока. Если он не превышает 100 мА, то в качестве транзисторов VT3 и VT4 следует применить КГ815 или КТ807 с любыми буквенными индексами (расположить на теплоотводе с площадью теплорассеиваюшей поверхности 5...15 кв.см), а в качестве диодов VD3 и VD4 - Д226, КД105 тоже с любыми буквенными индексами.