Wybór obwodu ładowarki samochodowej: proste i złożone obwody

Każdy entuzjasta samochodów wie, ile problemów może spowodować bateria, która nie działa w trybie normalnym. Gwarantowany bezawaryjny może pracować przez co najmniej 5 lat pod warunkiem, że kierowca stale monitoruje jego stan. Jednak sytuacje, w których bateria (akumulator) przestaje pełnić swoje funkcje, zdarzają się dość często. Przyczyn może być sporo, począwszy od awarii w układzie zasilania samochodu, a skończywszy na długim przestoju samochodu w trudnych warunkach atmosferycznych, najczęściej na mrozie.

Dlatego kierowcy, którzy nie chcą wydawać pieniędzy w specjalnych centrach serwisowych, powinni z wielką odpowiedzialnością podchodzić do wyboru ładowania akumulatora.

Rodzaje ładowarek

Przed zakupem ładowarki (ładowarki) kierowca powinien o tym wiedzieć trade oferuje urządzenia magazynujące dwóch głównych typów:

• urządzenia do ładowania i rozruchu;
• ładowanie i uruchamianie ładowarek.

Pierwszy typ przeznaczony jest tylko do ładowania akumulatorów.

Po podłączeniu zacisków akumulatora przewodami z zaciskami typu cęgowego do wyjścia urządzenia akumulator jest ładowany.

Za pomocą ładowarek do ładowania i rozruchu możliwe jest zarówno konwencjonalne ładowanie akumulatora, jak i uruchomienie silnika poprzez obracanie rozrusznikiem bez podłączania akumulatora.

Główne kryteria wyboru

Jako kryteria można stosować parametry pracy. Obejmują one:

• maksymalne napięcie wyjściowe;
• maksymalny prąd obciążenia.

Maksymalne napięcie ładowania akumulatorów kwasowych 12 V (biorąc pod uwagę spadek napięcia na przewodach i zaciskach akumulatora) wynosi 15,5 V. Wybierając taką ładowarkę na koniec ładowania napięcie akumulatora wyniesie około 14,5 V.

Maksymalny prąd jest wybierany na podstawie nominalnej pojemności akumulatora.

W przypadku akumulatorów kwasowych istnieje między nimi prosta zależność:

Imaks = 0,1 C nom.

Dla baterii alkalicznych:

Imaks = 0,25 Sen.

C nom - moc baterii wyrażona w amperogodzinach (Ah).

Wybierając ładowarkę o Imax = 10A możesz naładować dowolny akumulator samochodowy.

Klasyfikacja ładowarki

Pamięć można klasyfikować według rozwiązań obwodów, według bazy elementów zastosowanej w ich konstrukcji, zgodnie z zasadami przekształcania prądu przemiennego w prąd stały. Na tej podstawie można wyróżnić dwie grupy urządzeń do ładowania baterii:

• ładowarka transformatorowa;
• urządzenia do ładowania impulsowego.

Urządzenia z pierwszej grupy wykorzystują potężny transformator mocy.

W urządzeniach do ładowania impulsowego prąd sieciowy jest przetwarzany na sekwencję impulsów o wysokiej częstotliwości.

Ładowarki transformatorowe

W urządzeniach do przechowywania transformatorów stosowane są potężne podzespoły elektroniczne. Wytrzymują przeciążenia (w rozsądnych granicach), radzą sobie w sytuacjach błędnego podłączenia do zacisków akumulatora. Domowa ładowarka tego typu nie zawsze zawiera wszystkie elementy niezbędne do stabilnego i bezpiecznego ładowania akumulatorów. Wymagane elementy obwodu ładowania to:

• zasilanie transformatora;
• stabilizator prądu ładowania;
• regulator prądu ładowania akumulatora;
• urządzenie zabezpieczające przed zwarciem;
• urządzenia wyświetlające parametry.

W prostych „domowych” produktach regulator prądu to często ręcznie sterowane reostaty drutowe, lampy mijania i świateł drogowych samochodu, które w pewnym stopniu szczekają mienie termooporności. Wraz ze wzrostem prądu przez spiralę lampy wzrasta jej rezystancja. W ten sposób wielkość prądu jest niejako utrzymywana na stałym poziomie. Na elementach takich obwodów uwalniana jest duża moc cieplna. Wydajność tych ładowarek jest niska. Elementy urządzeń montowane według takich schematów są zagrożone pożarem, a ich niezawodność pozostawia wiele do życzenia.

Niektóre obwody wykorzystują zestaw kondensatorów o różnych pojemnościach. Włącza się je ręcznie kolejno szeregowo z uzwojeniem pierwotnym transformatora obniżającego napięcie. Mając rezystancję pojemnościową, obniżają wartość napięcia wejściowego. Spada napięcie w uzwojeniu dolnym transformatora oraz wartość prądu ładowania akumulatora. Nagrzewanie się elementów w tych obwodach jest mniejsze, a ich wydajność wzrasta.

Diody w mostku prostownika muszą być dopasowane do wartości prądu ładowania akumulatora. Prąd przez nie musi być większy niż maksymalny prąd ładowania. Zazwyczaj montowane są na metalowych radiatorach płytowych, które usuwają nadmiar ciepła z diod i zapobiegają ich przegrzewaniu.

Bardziej zaawansowane konstrukcje zapewniają możliwość automatycznego odłączenia ich od obciążenia, gdy akumulator jest w pełni naładowany. Takie rozwiązania obwodów pozwalają nie bać się przerw w obwodzie obciążenia i zwarć w nim.

W „zaawansowanych” obwodach tyrystory służą do regulacji prądu ładowania. Napięcie na elektrodzie sterującej, określające stopień otwarcia urządzenia, przez które przepływa prąd ładowania, jest ustawiane ręcznie przez zmienny rezystor obwodu. Jego oś jest wyprowadzona na przedni panel ładowarki.

Wskaźnikami parametrów ładowania są amperomierze tarczowe połączone szeregowo z obwodem obciążenia oraz woltomierze monitorujące napięcie na zaciskach akumulatorów. W najnowszych modelach pamięci wskaźniki wskaźnikowe są stopniowo zastępowane wskaźnikami cyfrowymi. Układ staje się bardziej skomplikowany, ponieważ konieczne jest również zasilanie elektronicznych elementów sygnalizacyjnych.

Obwód automatycznej ładowarki do akumulatorów 12 V umożliwia podłączenie ładowarki do sieci podczas podłączania przewodów z cęgami do akumulatora. Pod koniec ładowania, gdy prąd zmniejszy się do wartości pracy komparatora obwodu, przekaźnik styka się otwarty, dioda LED sygnalizuje zakończenie procesu ładowania, a ładowarka jest odłączona od sieci Napięcie.

Urządzenia impulsowe

Urządzenia tej klasy, takie jak ładowarki transformatorowe, stawiają sobie za zadanie przywracanie sprawności akumulatorom częściowo lub całkowicie rozładowanym. Ale zastosowane w nich rozwiązania obwodów opierają się na wykorzystaniu nowoczesnej podstawy.

Aby pozbyć się potężnych transformatorów obniżających moc, w urządzeniach z pamięcią impulsową przemienne napięcie sieciowe (50 Hz) jest przekształcane w przemienne napięcie w postaci impulsu o wysokiej częstotliwości. To napięcie o wysokiej częstotliwości za pomocą transformatora impulsowego jest doprowadzane do wartości wymaganych do ładowania akumulatora. Następnie jest prostowany i filtrowany. Częstotliwość konwersji wynosi zwykle około 50 kiloherców, wielkość transformatora, która głównie determinuje wielkość urządzenia, jest zminimalizowana.

Zwiększone wymagania w pamięci typu impulsowego nakładane są na poziom zakłóceń generowanych przez generatory tych urządzeń. W tym celu w obwodach stosuje się dławiki wysokiej częstotliwości. Transformatory wykonane są w postaci uzwojeń na pierścieniach ferrytowych. Diody impulsowe są małe.

Jeśli przedstawimy ogólny schemat urządzenia w postaci oddzielnych komponentów, będzie on zawierał:

• prostownik sieciowy;
• blok konwertera;
• transformator impulsowy;
• jednostka sterująca ładowaniem;
• urządzenia wskazujące parametry.

W ładowarkach impulsowych możesz użyć jednej z następujących metod, aby przywrócić wydajność baterii:

• prąd stały;
• stałe napięcie;
• w połączony sposób.

Ta ostatnia pozwala na wykorzystanie zarówno pierwszej, jak i drugiej metody na różnych etapach procesu. Gdy akumulator jest rozładowany, konieczne jest doładowanie go stałym prądem do określonej granicy. Następnie tryb stabilizacji napięcia jest włączany ze zmniejszającym się prądem ładowania.

Ładowarki impulsowe można z kolei podzielić na ładowarki ręczne, które wymagają samoregulacji. napięcia i prądy, automatyczny, w którym proces jest kontrolowany przez oprogramowanie, oraz urządzenia półautomatyczne.

Porównanie pamięci różnych klas

Należy zauważyć, że zarówno jedno, jak i drugie urządzenie do ładowania akumulatorów ma szereg zalet i wad. Po rozważeniu każdej klasy i porównaniu ich ze sobą można dojść do ostatecznego wniosku o zakupie konkretnego urządzenia.

Ładowarki transformatorowe

Wśród zalet pamięci transformatora są: prostota konstrukcji, którą może powtórzyć radioamator; niezbyt wysokiej klasy, sprawdzona niezawodność, dostępność elementów obwodu, brak sieci i zakłócenia radiowe.

Wśród niedociągnięć można zauważyć: znaczną wagę i wymiary, niską wydajność ze względu na straty w metalowych rdzeniach transformatorów.

Ładowarki impulsowe

Zaletami tych urządzeń są: niska waga ze względu na brak żelaznych transformatorów sieciowych i radiatorów elementów mocy, wysoka (do 98%) sprawność, duże tolerancje częstotliwości i napięcia sieci zasilającej, duża liczba elementów zabezpieczających i automatyzacja procesu ładowania Bateria.

Wady to: brak izolacji galwanicznej od sieci zasilającej, obecność szerokiego zakresu harmonicznych, wymagające dodatkowych rozwiązań obwodów w celu ich stłumienia.

Stopniowo coraz większa liczba kierowców, którzy chcą chronić się przed nieprzyjemnymi sytuacjami związanymi z awariami akumulatorów, wybiera ładowarki impulsowe.