Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов 12 вольт (5 схем) | РадиоДом
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов 12 вольт (5 схем) | |
Правильное соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей (АКБ), и главное, режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку АКБ производят током, значение которого можно определить по формуле: I=0,1*Q Где I — средний зарядный ток в амперах., а Q — паспортная электрическая емкость АКБ в ампер-часах. Например, АКБ ёмкостью 70 ампер-час заряжают током не более 7 ампер. Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени. Для регулировки зарядного тока также можно использовать блок конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен. Недостатком данного способа является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20 вольт). Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12 вольтовых АКБ током до 15 ампер, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 ампер с шагом через 1 ампер. Есть возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится недолгих коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней. Выключателями Q1 — Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки. Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах АКБ, равном напряжению полностью заряженной батареи. Пример данного ЗУ представлена ниже на рисунке 3. Здесь представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения. Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Диоды выпрямительного моста VD5-VD8 необходимо установить на алюминиевые ребристые теплоотводы. В зарядном устройстве диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. | |
В схеме регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).
Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 одно переходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242-Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.Адаптивная зарядка в оборудовании Victron Energy
Приведенный ниже текст точно соответствует объяснению,
приведенному в инструкции на зарядное устройство Phoenix, но с
дополнительными подробностями.
1. Правильное количество заряда: переменное время поглощения (Absorption)
Для полной зарядки аккумулятора требуется некоторый период времени для зарядки АКБ при
относительно высоком напряжении — на выше приведенном графике это напряжение 14,4 В.
Этот период процесса зарядки называется поглощением (Absorption) . Батарея, которая была глубоко разряжена, требует поглощения в несколько часов, в то время как батарея, которая разряжена лишь
незначительно, требует гораздо более короткого времени для поглощения.
Классические бюджетные трехступенчатые зарядные устройства, тем не менее, настроены на фиксированное время поглощения, например 4 часа. Зарядка аккумулятора с фиксированным временем поглощения работает хорошо, когда аккумулятор разряжен на 50% и перешел в режим дозарядки автоматически.
Однако в случаях, когда разряд АКБ был незначительным, фиксированное время поглощения может привести к перезарядке, что сократит срок службы батареи. В случае наливных батарей это также потребует частого доливания электролита — из-за повышенного газообразования и выкипания воды в последние часы режима поглощение.
Рассмотрим, например, типичную лодку или автобус,
подключенный к сети с ограничением потребляемого тока.
Бытовое оборудование,
такое как микроволновая печь, кофеварка, стиральная машина или электрическая
плита, может вызвать отключение автомата защиты (по избыточной кратковременной нагрузке — пусковые токи устройств могут быть большими). Решение проблемы — это возможность запустить это оборудование от АКБ, с помощью инвертора. Аккумулятор
в этом случае используется при пиковом потреблении, для компенсации недостаточной мощности от внешней сети, с короткими разрядами АКБ каждый раз, когда происходит пиковое потребление тока из-за использования
бытовой техники. В этом батарея будет постоянно заряжаться максимальным током в течении всего фиксированного времени поглощения (абсорбции). В результате
возникает перезарядка, которая существенно сокращает срок службы батарей
и может даже привести к тепловому разряду батарей и выходу ее из строя.
Адаптивное зарядное устройство работает немного по-другому — оно также будет выполнять цикл
перезарядки после каждой небольшой разрядки, но время поглощения будет намного
короче, тем самым увеличивая срок службы батареи.
Время поглощения зарядного устройства Victron Energy будет изменяться следующим образом:
после каждого периода заряда (когда зарядное устройство работает в режиме Bulk — зарядка постоянным током) следует период поглощения (Absorption), в 5-ть раз превышающее время объемного заряда (режим Bulk), с максимальным временным интервалом равным 4-м часам (заводская настройка).
К примеру, если режим Bulk продолжается:
- 5 минут (если батарея была почти полностью заряжена) это приведет к режиму поглощения 5 x 5 = 25 минут.
- 30 минут приведет к режиму поглощению заряда — 30 x 5 = 150 минут или 2,5 часа.
- заряд током в течении 2-х часов приведет к максимальному времени заряда в режиме поглощения — 4-е часа.
- При подключении к полностью заряженной батарее и включении ЗУ, режим поглощения не включится, и зарядный ток почти немедленно будет снижен до низкого уровня.
2. Предотвращение повреждений из-за чрезмерного выделения газа: режим BatterySafe
Часто напряжение абсорбционного заряда батареи не превышает напряжения газообразования (приблизительно 14,4 В для полностью заряженной свинцовой батареи
на 12 В).
Однако для полного заряда некоторых батарей требуется более высокое напряжение поглощения (например, трубчатые или толсто листовые батареи DeepCycle и открытые, наливные батареи), которые в целом можно заряжать
быстрее не только за счет увеличения тока заряда, но и за счет режима поглощения — 15В.
Высокая скорость зарядки нагревает батарею (потому необходима температурная компенсация заряда!), а также увеличивает газообразование, вплоть до того, что пузырьки газа выдавят активную массу из пластин, разрушая батарею. Режим BatterySafe ограничивает скорость нарастания напряжения на выходе зарядного устройства после достижения напряжения газообразования. Результатом является резкое падение зарядного тока, что предотвращает чрезмерное выделение газа.
3. Минимальное обслуживание и снижение старения, когда батарея не используется — для этого нужен Режим хранения (Storage)
После завершения периода поглощения (абсорбции) зарядное устройство в общем переключается в режим плавающего заряда (Float).
В случае
трехстадийного зарядного устройства это напряжение должно быть
достаточно высоким, чтобы компенсировать саморазряд батареи, но в то же время
должно быть как можно ниже, чтобы ограничить коррозию положительных пластин и
выделение газов. На практике баланс не идеален: заливные батареи будут все равно выделять газов значительно больше, чем гелевые — и будут нуждаться в регулярной
доливке электролита.
Поэтому мы ввели четвертый этап — это Режим хранения (Storage). Режим
хранения активируется всякий раз, когда аккумулятор не подвергался какой-либо разрядке в
течение 24 часов. В режиме хранения напряжение на выходе ЗУ снижается до
2,2 В на элемент (что составляет 13,2 В для батареи 12 В), что близко к напряжению ХХ (холостого хода) полностью заряженной батареи. Коррозия и выделение газа сведены к
абсолютному минимуму, но саморазряд при этом — все же не компенсируется. Чтобы компенсировать
саморазряд и «разбудить» электролит, напряжение повышается до уровня поглощения (Absorption) один раз в неделю.
Примечание: хотя герметичные (VLRA тип AGM или гелевые) батареи можно заряжать при напряжении от 13,5 до 13,8 В в течение длительного времени (и их не нужно доливать при этом!), но некоторые исследования все же показали, что режим хранения увеличит срок службы и таких герметичных батарей.
Добавляя четвертую ступень зарядки — Режим хранения также предоставляет возможность увеличить напряжение заряда во время третьей ступени «плавающего режима» (Float) — до 2,33 В на элемент (что составляет 14,0 В для батареи 12 В). Это зарядное напряжение, обычно используемое для стартовых аккумуляторов в транспортных средствах, и идеально подходит для «перезарядки» уже заряженного аккумулятора. \\\
Какие компоненты используются в зарядных устройствах?
Что такое зарядное устройство?
Зарядное устройство — это электрическое устройство, которое заряжает аккумулятор в устройстве с батарейным питанием. Зарядные устройства обеспечивают постоянное напряжение на элементах, контролируя реакцию отдельных элементов, чтобы обеспечить полный заряд без перезарядки или недозаряда любого элемента.
Компоненты зарядного устройства
1. Цепь выпрямителя
2. Силовая цепь
3. Контроль пульсаций
4. Цепь управления
5. Цепь регулятора
6. Цепь обнаружения неисправностей
1. Цепь выпрямителя
Цепь выпрямителя представляет собой преобразователь переменного тока (переменного тока) в постоянный (постоянный). Он преобразует входное напряжение переменного тока в выходное напряжение постоянного тока. Аккумулятор подключается параллельно цепи выпрямителя через предохранитель. Предохранитель защищает всю цепь, чтобы предотвратить ее повреждение или потерю мощности. Предохранитель предохраняет систему от короткого замыкания и перезарядки аккумуляторов, что может привести к взрывам, пожарам и серьезному материальному ущербу
2. Цепь питания
Включает в себя конденсаторы и катушки индуктивности, которые действуют как фильтры для сглаживания высокочастотных пульсаций в линиях электропитания для улучшения характеристик зарядки аккумуляторов.
Цепь питания также может отфильтровывать падения постоянного тока на выходном напряжении постоянного тока.
3. Контроль пульсации
В зарядном устройстве используется несколько компонентов для контроля и управления процессом зарядки. Они работают вместе, чтобы поддерживать зарядное напряжение и ток каждой ячейки в аккумуляторной батарее на должном уровне. Плавающая зарядка, абсорбционная зарядка и непрерывная зарядка входят в число алгоритмов, используемых зарядными устройствами для контроля и управления условиями зарядки.
Схема использует несколько электронных компонентов или сигнальных процессоров для регулирования напряжения заряда аккумулятора. Обычно они встроены во все зарядные устройства, кроме зарядных устройств. Блок микроконтроллера (MCU) представляет собой интегральную схему, состоящую из маломощных аналоговых схем, встроенных в один кремниевый чип на печатной плате (PCB).
4. Схема управления
Это интегральная схема, выполняющая множество функций.
Одним из них является управление операцией переключения мощного MOSFET-транзистора. Другая часть заключается в доставке информации о состоянии от схемы управления зарядом пользователю или электронному устройству. Сюда входит информация о состоянии заряда батареи.
5. Цепь регулятора
Цепь регулятора обеспечивает постоянную точность выходного тока, подаваемого выпрямителем. Это гарантирует, что не произойдет перезарядки, которая может привести к взрывам или пожарам. Схема регулятора защищает от перезарядки, снижая выходной ток, если обнаруживает ошибку или неисправность в любой части схемы зарядного устройства, включая перезарядку батарей, короткое замыкание, неправильные уровни входного напряжения и неправильные уровни входной частоты.
6. Цепь обнаружения неисправностей
Цепь управления обнаруживает неисправности, в том числе полную или низкую зарядку, и предпринимает соответствующие действия, чтобы привести аккумулятор в оптимальное состояние. Например, если аккумулятор полностью заряжен, но зарядному устройству требуется еще 10-процентная зарядка.
Он может отключиться от источника питания постоянного тока и продолжать зарядку с небольшой скоростью, пока конечное напряжение не достигнет полностью заряженной батареи. Как только это произойдет, он снова подключится к источнику питания и переключится в режим поглощения на срок до четырех часов в зависимости от того, сколько заряда было потеряно, что приведет к чрезмерному нагреву внутренних компонентов.
Функции зарядного устройства
Зарядное устройство имеет три функции
1. Зарядка
2. Стабилизация
3. Завершение
1. Зарядка
Зарядка – это процесс подачи энергии в электрическую батарею. ток через него. Зарядное устройство обеспечивает необходимое напряжение и ток для выполнения этого действия, беря электричество из настенной розетки, солнечной панели или другого источника питания и преобразовывая его в правильные параметры напряжения и тока, необходимые для зарядки конкретной модели аккумулятора. Зарядное устройство также будет контролировать процесс зарядки и останавливать или ограничивать подачу тока в случае возникновения каких-либо ненормальных условий (например, аномально высокая температура или слишком высокое давление).
2. Стабилизирующие
Аккумуляторы никель-кадмиевые, литий-ионные или их комбинация могут начать выходить из строя по мере старения. Их способность удерживать заряд начинает уменьшаться по мере изменения их химического состава. При «нормальном» использовании эти изменения могут быть незаметны, но с течением времени они могут привести к увеличению потери емкости и ухудшению емкости батареи
3. Завершение
Стадия прекращения — это когда цикл зарядки завершен, и полностью заряженная батарея готова к использованию в устройстве, требующем перезаряжаемой батареи. Аккумуляторы следует отправлять на эту стадию цикла зарядки с помощью монитора или тестера аккумуляторов; эти устройства измеряют напряжение и ток, подаваемые на недозаряженную батарею. После этого зарядное устройство подаст уравнительный ток, равный 1,2-кратной емкости аккумулятора. Он выполняется с разной скоростью для разных типов аккумуляторов. Если к этому моменту он не будет полностью заряжен, подождите 1–2 часа для каждого этапа, пока не увидите, что он полностью заряжен.
Типы зарядных устройств
1. Переключатель режимов работы (переключатель)
Переключатели являются наиболее распространенным типом зарядных устройств. Их также называют зарядными устройствами с широким входным напряжением или высокоэффективными зарядными устройствами. Коммутатор автоматически регулирует выходное напряжение в соответствии с заряжаемой батареей, чтобы он мог заряжать аккумуляторы любого размера, емкости и типа, включая литий-ионные. Коммутаторы — лучший выбор для зарядки современных более экзотических аккумуляторов большей емкости, используемых в ноутбуках и сотовых телефонах.
2. Зарядное устройство постоянного тока (CC)
Зарядное устройство CC обеспечивает постоянный ток в вольтах или амперах для аккумулятора. Эти зарядные устройства часто используются для зарядки никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов. Причина этого в том, что никель-кадмиевые аккумуляторы не подходят для быстрой зарядки.
3. Зарядное устройство постоянного напряжения (CV)
Зарядное устройство постоянного напряжения создает регулируемое выходное напряжение и поддерживает его до полной зарядки аккумулятора.
Эти зарядные устройства часто используются для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов, потому что свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть повреждены при перезарядке. Вы также можете использовать зарядные устройства CC/CV для этой цели.
4. Зарядное устройство с плавающим напряжением (vf)
Зарядные устройства VF полезны при зарядке двух или более различных типов батарей. Например, если вы хотите зарядить три NiMH-батареи на 1,2 В вместе с NiMH-батареей на 9 В, вы можете использовать зарядное устройство с плавающим напряжением. Зарядное устройство выравнивает различные напряжения и заряжает все аккумуляторы одновременно.
5. Импульсное зарядное устройство
Импульсное зарядное устройство использует выход постоянного тока для зарядки аккумулятора, однако выходной сигнал является импульсным или прерывается через регулярные промежутки времени.
Заключение
Прочитав вышеизложенную статью, вы поймете, почему зарядное устройство необходимо для вашей портативной электроники.
Это также поможет вам решить, какой тип зарядного устройства купить для ваших нужд.
Используйте зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Если у вас есть машина, скорее всего, это ваш спасательный круг, чтобы добраться до работы и с работы. Аккумулятор постоянно заряжается. Другие транспортные средства, однако, более привычны для хобби. Большую часть года лежат в гараже. Поддержание этих батарей заряженными является более сложной задачей. Ваше решение по питанию находится в зарядном устройстве. Узнайте, как использовать подзарядку для вашего автомобиля, чтобы он всегда был готов к работе, когда вам это нужно.
1. Установите характеристики питания
Хотя автомобильный аккумулятор является относительно стандартным, когда речь идет о характеристиках питания, всегда рекомендуется проверять напряжение и силу тока на выходе зарядного устройства перед выполнением каких-либо подключений. Используйте переключатели и кнопки на зарядном устройстве, чтобы настроить его на точные цифры, указанные на автомобильном аккумуляторе.
Установите значения в середине диапазона, указанного для батареи. Любые колебания могут быть в пределах безопасной зоны. Перезаряд батареи приводит к повреждению и возможному возгоранию из-за химических реакций, сообщает Battery University.
2. Расположите автомобиль
Автомобиль нельзя будет передвигать, если вы соедините вместе компоненты подзарядного устройства автомобильного аккумулятора. Определитесь с постоянным местом для автомобиля. Он может располагаться в навесе или гараже.
Имейте в виду, что во время струйного процесса из системы будет выделяться некоторое количество дыма. Этот факт совершенно нормальный. Однако пары не могут концентрироваться в замкнутом пространстве. Убедитесь, что в помещении автомобиля есть вентиляция, чтобы избежать воспламенения.
3. Заземлите зарядное устройство
Если вы когда-либо проверяли автомобильный аккумулятор, вы понимаете важность заземления. Эта отрицательная сторона цепи обеспечивает путь для электрического скачка, если он присутствует.
По сути, это предохранительный механизм для любой батареи.
Перед подключением зарядного устройства к аккумулятору необходимо заземлить его. Заземляющий зажим обычно входит в комплект поставки источника питания. Прикрепите его к чистой части рамы автомобиля. В этом случае вам нужно исследовать ходовую часть. Соответствующее заземление снизит риск возникновения проблем с электричеством во время процесса струйной подачи.
4. Закрепите разъемы на аккумуляторе
Найдите красный и черный зажимы типа «крокодил», свисающие с зарядного устройства. Держите красный зажим и прикрепите его к положительной клемме аккумулятора. Убедитесь, что зажим хорошо держится на терминале. Он не должен чувствовать себя свободным или выглядеть ненадежным.
Подсоедините черный зажим к отрицательной клемме аккумулятора. Оцените также его плотное соединение. Не прикасайтесь к какой-либо части провода или батареи в этот момент. Мощность, которая должна пройти через компоненты, обеспечит долгий срок службы батареи без каких-либо коротких замыканий, сообщает Autotrader.
5. Подключитесь к источнику питания
Вся система должна быть достаточно стабильной для подключения к источнику питания. Убедитесь, что зарядное устройство находится в выключенном состоянии. Вы пока не хотите начинать процесс включения. Аккуратно подключите кабель питания зарядного устройства к ближайшей розетке. В последний раз взгляните на свою установку. Каждое соединение должно быть плотно закреплено.
Включите зарядное устройство с панели управления. Ваши установленные напряжения и сила тока также должны загореться.
6. Смотреть установку
Осмотрите зарядное устройство и аккумулятор. Не должно быть никаких признаков того, что подается питание, таких как искры или тепло. Капельный заряд должен действовать точно так же, как его описание. Небольшое количество энергии будет постоянно поступать на аккумулятор, пока автомобиль остается на хранении.
В течение первой недели зарядки следите за системой. Если все выглядит нормально и безопасно, целесообразно проверять каждый месяц или около того.