Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов на тиристорах
Тиристоры – это элементы, которые отключаются и включаются по достижении пороговых рабочих напряжений. По своей сути они являются управляемыми переключающими диодами.
Описание и схема
Изначально на радиорелейных станциях использовались ВУТ (выпрямительное устройство тиристорное) для подзаряда батарей аварийного электроснабжения. Эти зарядные устройства рассчитывались до 200 ампер при напряжении заряда/питания в 27 вольт и представляли собой вариант высоконадёжного резервированного питания в радиорелейных сетях, предназначенных для междугородной телефонии, теле- и радиовещания. Установки с аккумуляторными батареями рассчитывались общей ёмкостью в 1 и более килоампер-часов. Такая практика была массовой во времена СССР, а также в 1990-е и 2000-е годы.
Похожие подзарядные устройства массово распространились в автомобильном энергоснабжении: аккумулятор для раскручивания стартера, заводящего двигатель, обладает ёмкостью в 100-500 А/ч.
Чтобы его зарядить в условиях суровой зимы при комнатной температуре, требуется не менее мощное зарядное устройство. Выдаёт оно 10-50 А в час (показана 10-часовая подзарядка). Существующие технологии так называемых вагонных батарей, достигших ёмкости в несколько килоампер-часов, позволили ездить электромобилям, благодаря чему пробег на одном заряде увеличивается до сотен километров.
В основе схемы лежит тиристорное импульсно-фазовое управление мощностью подзаряда. Оно не обладает дефицитными деталями, благодаря чему его сборка удешевляется в 10 и более раз. Наладка, подстройка не потребуются. Аппарат на выходе выдаст импульсный ток, благодаря которому батарея прослужит заметно дольше. Допустимо использование ЗУ на морозе до -35 по Цельсию и при такой же жаре. Этот аппарат – регулятор мощности заряда, работающий автоматически.
Основу его составит понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к выпрямительным диодам (4 шт.), соединённым по однофазно-мостовой схеме.
Управление тиристорами производится за счёт схемы на основе однопереходных транзисторов. За счёт конденсатора и переменного резистора удаётся выставить величину зарядного тока. Дополнительный диод защищает тиристоры от переполюсовки при случайном неправильном присоединении аккумулятора. Схему можно немного усложнить, дополнив её отслеживающим уровень заряда аккумулятора устройством. Для недопущения радиопомех в цепь включён полосовой фильтр на основе катушек и конденсаторов.
Диоды КУ202 или аналогичные выбираются на ток до 10 А и на обратное напряжение до 50 В. Допустимо использовать и высоковольтные, например, Д226. Транзисторы применяются биполярные малой и средней мощности, низко- и среднечастотные, к примеру, КТ361, КТ50х и т. д. Конденсаторы неполярные, порядка 0,47-1 микрофарада. Переменный резистор можно использовать проволочный, рассчитанный на большую мощность.
Допустимо применение стрелочного амперметра или цифрового его аналога на замеряемые токи до 10 А.
Вместо предохранителя применяют сетевой автомат или автомобильный его аналог на этот же ток. Выпрямительные диоды и тиристоры ставят на теплоотводящие радиаторы площадью не менее 1 дм2. Вторичная обмотка трансформатора должна выдавать порядка 15-27 В переменного тока. Чем выше напряжение, тем стабильнее сила зарядного тока.
Для монтажа деталей и комплектующих используют двусторонне-фольгированный стеклотекстолит толщиной 1,5-2 мм.
Основные параметры
Выходное напряжение – 1-15 В, зарядный ток – до 8 А, присутствуют защита от перезаряда, короткого замыкания в самом устройстве. Предусмотрена защита от внезапной переполюсовки.
Как сделать своими руками?
Диодно-тиристорный мост размещается на отдельных отрезках стеклотекстолит. Радиаторы разнесены в разные стороны, рабочий ток – до 20 А. Вторичная обмотка трансформатора при использовании вентилятора-охладителя способна выдать ток до 8 А, а диаметр обмоточного провода составляет не менее 2 мм. Возможна установка трансформатора с ещё большей мощностью. За процесс подзаряда отвечает светодиод: он мигает всё менее прерывистыми импульсами, а при достижении напряжения в 14,4 В светится постоянно, при этом зарядный ток резко падает.
Трансформатор можно позаимствовать из паяльной станции или из мощного усилителя звука, который отслужил свой срок.
В качестве самодельного корпуса подойдёт и старый осциллограф, из которого удалены все платы и перегородки. Как правило, у него уже вышла из строя электронно-лучевая трубка. В простейшем случае деревянный, покрытый антисептиком и лакированный корпус изготавливается на П-образных половинках самостоятельно.
Чтобы проверить работоспособность зарядного устройства, используйте старую аккумуляторную батарею (АКБ), которую при ошибочной работе прибора не проблема утилизировать. При новых компонентах и полностью работоспособной схеме наладка и заключительное тестирование не потребуются, однако лучше воспользоваться дополнительным вольтметром для контроля увеличивающегося при подзаряде напряжения на батарее.
Как сделать зарядное устройство на тиристорах, смотрите далее.