Схема и принцип работы зарядного устройства на тиристорах

Зарядное устройство на тиристорах для аккумулятора обладает рядом преимуществ. Такая схема позволяет безопасно зарядить любую автомобильную батарею на 12 В, без риска закипания.

Дополнительно приборы данного типа подходят для восстановления свинцово-кислотных батарей. Достигается это за счет контроля параметров зарядки, а значит возможности имитировать восстановительные режимы.

1.1 Узнай время зарядки своего аккумулятора

Импульсное зарядное устройство на КУ202Н

Распространенная, простая, но очень эффективная схема тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности уже давно используется для заряда свинцовых аккумуляторов.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Зарядка на КУ202Н позволяет:

Схема тиристорного зарядного устройства на КУ202Н

добиться зарядного тока до 10А;
выдавать импульсный ток, благоприятно влияющий на продолжительность жизни АКБ;
собрать устройство своими руками из недорогих деталей, доступных в любом магазине радиоэлектроники;
повторить принципиальную схему даже новичку, поверхностно знакомому с теорией.

Условно, представленную схему можно разделить на:

Понижающее устройство – трансформатор с двумя обмотками, превращающий 220В из сети в 18-22В, необходимых для работы прибора.
Выпрямительный блок, преобразующий импульсное напряжение в постоянно собирается из 4-х диодов или реализуется с помощью диодного моста.
Фильтры – электролитические конденсаторы, отсекающие переменные составляющие выходного тока.
Стабилизация осуществляется за счет стабилитронов.
Регулятор тока производится компонентом, строящимся на транзисторах, тиристорах и переменном сопротивлении.
Контроль выходных параметров реализуется с помощью амперметра и вольтметра.

Принцип работы

Схема зарядного устройства с тиристором

Цепь из транзисторов VT1 и VT2 контролирует электрод тиристора. Ток проходит через VD2, защищающий от возвратных импульсов. Оптимальный ток зарядки контролируется компонентом R5. В нашем случае, он должен быть равен 10% от емкости аккумулятора. Чтобы контролировать регулятор тока, данный параметр перед клеммами подключения необходимо установить амперметр.

Питание данной схемы осуществляется трансформатором с выходным напряжением от 18 до 22 В. Обязательно необходимо расположить диодный мост, а также управляющий тиристор на радиаторах, для отвода избытка тепла. Оптимальный размер радиатора должен превышать 100см2. При использовании диодов Д242-Д245, КД203- в обязательном порядке изолируйте их от корпуса устройства.

Данная схема зарядного устройства на тиристорах обязательно должна комплектоваться предохранителем для выходного напряжения. Его параметры подбираются согласно собственных нужд. Если вы не собираетесь использовать токи более 7 А, то предохранителя на 7.3 А будет вполне достаточно.

Особенности сборки и эксплуатации

Схема проверки теристора

Собранное по представленной схеме зарядное устройство в дальнейшем можно дополнять автоматическими защитными системами (от переполюсовки, короткого замыкания и др). Особенно полезным, в нашем случае будет установка системы отключения подачи тока при заряде батареи, что убережет ее от перезаряда и перегрева.

Другие защитные системы желательно комплектовать светодиодными индикаторами, сигнализирующими о коротких замыканиях и других проблемах.

Внимательно следите за выходным током, так как он может изменяться из-за колебаний в сети.

Как и аналогичные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, собранное по представленной схеме зарядное устройство создает помехи радиоприему, поэтому желательно предусмотреть LC-фильтр для сети.

Тиристор КУ202Н можно заменить аналогичными КУ202В, КУ 202Г или КУ202Е. Также можно использовать и более производительные Т-160 или Т-250.

Тиристорное зарядное устройство своими руками

Для собственноручной сборки представленной схемы понадобится минимум времени и сил, вместе с невысокими затратами на компоненты. Большую часть составляющих можно легко заменить на аналоги. Часть деталей можно позаимствовать у вышедшего из строя электрооборудования. Перед использованием, компоненты следует проверить, благодаря этому собранное даже из б/у деталей зарядное устройство, будет работать сразу после сборки.

В отличие от представленных на рынке моделей, работоспособность собранного своими руками зарядного сохраняется в большем диапазоне. Вы можете зарядить автомобильный аккумулятор от -350С до 350С. Это и возможность регулировать выходной ток, давая батарее большой ампераж, позволяет за короткое время компенсировать батарее заряд, достаточный для поворота стартером мотора.

Тиристорные зарядные устройства имеют место в гаражах автолюбителей, благодаря их возможностям безопасно заряжать автомобильный аккумулятор. Принципиальная схема данного прибора позволяет собрать его самостоятельно, используя товары с радио рынка. Если знаний недостаточно, можно воспользоваться услугами радиолюбителей, которые за плату в разы меньшую, чем стоимость магазинного зарядного устройства, смогут собрать вам аппарат по предоставленной им схеме.

Самостоятельное изготовление простых зарядных устройств, выполненных на тиристоре

У любого опытного автовладельца почти наверняка в гараже или дома имеется зарядное устройство (ЗУ). Наиболее качественная их разновидность подразумевает плавное регулирование силы тока и выходного напряжения. Осуществить подобное ступенчатыми переключателями не получится, лучший вариант – применение электронной схемы, где главную роль играет тиристор – компонент, изменяющий U и I в нагрузке. Однако магазинные аппараты стоят довольно дорого, а при наличии навыков работы с паяльником и знаний в сфере радиотехники зарядное устройство на тиристоре можно сконструировать самостоятельно, что обойдётся на порядок дешевле.

Принцип фазоимпульсного регулирования мощности с помощью тиристора

Имеется в виду один из режимов работы электронного компонента. Фазоимпульсное функционирование подразумевает изменение выдаваемого напряжения из-за смены интервала проводимости в рамках сетевого U. Подобное регулирование обеспечивает открытие и закрытие тиристора каждую ½ периода – 100 циклов в секунду. Этот способ постоянно и точно меняет напряжение, что актуально для нагрузок с малой инерцией.

Зарядное устройство на тиристоре своими руками

Существует множество электронных схем, в том числе и непростых, с полным набором регулировок и защиты, солидным количеством деталей, зачастую недешёвых. Но большинство автолюбителей отдаёт предпочтение простым зарядным устройствам на тиристоре, из нескольких недорогих компонентов, которые зачастую можно извлечь из отработавшей своё аппаратуры, например компьютера.

Выбор схемы и принцип её работы

Сначала стоит отметить главное достоинство предлагаемой схемы тиристорного зарядного устройства: доступность и малые финансовые затраты. Есть и иные преимущества при использовании в качестве главного компонента недорогого тиристора КУ202:

Хороший зарядный ток до 10 А.
Выдаваемая энергия – импульсного типа, что продлевает эксплуатационный ресурс заряжаемой батареи.
Для сборки понадобятся широко распространённые недорогие детали, найти которые не составит труда.
Схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора просто повторить даже автолюбителю, малосведущему в радиотехнике, а опытному электронщику потребуется и вовсе не более часа, чтобы запустить устройство в эксплуатацию.

По принципу действия это фазоимпульсный регулятор мощности, выполненный на тиристоре и позволяющий изменять силу тока. Управляющий электрод КУ202 питает транзисторная цепь. Чтобы защитить схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора от токовых скачков, используется диод VD2. Сопротивление R5 оказывает влияние на зарядный ток, значение которого, как известно, 1/1 от ёмкости АКБ. Для питания схемы понадобится трансформатор, уменьшающий сетевое U = 220 В до 18–22 В. Если в вашем распоряжении оказался трансформатор с большим напряжением на выходе, сопротивление R7 нужно увеличить ориентировочно до 2-х кОм (возможно, резистор придётся подбирать). Диоды выпрямительного моста и тиристор необходимо устанавливать на алюминиевые радиаторы, чтобы исключить перегрев деталей. При монтаже обычных элементов типа Д242–245 не забывайте под корпус подложить изоляционную шайбу.

Принципиальная схема тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:

Так как схема простая, в ней отсутствует электронная защита: её роль играет предохранитель, устанавливаемый на выходе. При зарядке батарей ёмкостью не более 60 А*ч хватит плавкой вставки номиналом 6,3 А. Установка последовательно подсоединяемого прибора – амперметра поможет контролировать процедуру зарядки. Ниже показана печатная плата, упрощающая сборку ЗУ:

Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов

В схеме использован электролитический конденсатор, выдерживающий напряжение не менее 63 В. Мощность резисторов R1-R6 – 0,25 Вт, R7 – 2 Вт. Диоды в выпрямительном мосту пропускают ток до10 А и держат обратное U от 50 В. Такое же напряжение должен выдерживать импульсный диод VD2. Транзисторы VT1 и VT2: КТ3107, КТ502, КТ361 и КТ503, КТ315, КТ3102 соответственно.

Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов

Одна из отрицательных сторон зарядки на тиристоре – низкий КПД, отчасти обусловленный вторичной обмоткой трансформатора, которая должна свободно пропускать ток, в три раза больший, чем потребляемая АКБ мощность. Как это исправить? Для этого можно тиристор переставить из обмотки II трансформатора в обмотку I, как это показано на схеме тиристорного зарядного устройства для АКБ:

Вся разница этого ЗУ на тиристоре для автомобильных аккумуляторов заключается в подключении диодного моста и регулирующего тиристора в первичную обмотку трансформатора. Так как ток обмотки II приблизительно меньше зарядного в 10 раз, то тепловой энергии на диодах и тиристоре выделяется совсем мало: можно даже не использовать охлаждающие радиаторы (но это не относится к VD5-VD8).

Компоненты и их аналоги:

выпрямительный блок КЦ402,405 с любым индексом (А, Б, В);
стабилитрон типа КС524, КС518, КС522;
транзистор КТ117 с буквами от «Б» до «Г»;
диодный мост, стоящий на выходе, должен состоять из компонентов, рассчитанных на 10 А (Д242-247).

Недостатки ЗУ на тиристорах

У простой схемы есть существенный минус – отсутствие электронной защиты от переполюсовки, КЗ и перегрузок. Отчасти эту функцию выполняет плавкий предохранитель, что не очень удобно. При желании и достаточном опыте можно собрать дополнительную схему защиты и подключить её отдельно.

Второй недостаток – гальваническая связь настроечного блока с сетью. Его можно устранить, если использовать регулировочное сопротивление с пластиковой осью.

И ещё один минус – необходимость установки охлаждающих радиаторов (лучше использовать ребристые алюминиевые изделия). Частично проблема решается использованием схемы с включением регулирующего модуля в обмотку I питающего трансформатора.

Подводя итог, скажем, что тиристорное зарядное устройство своими руками собрать не так сложно, как может показаться с первого взгляда. Упорство и затраченное время будут вознаграждены недорогим качественным ЗУ с плавной регулировкой силы тока, продлевающей жизнь аккумулятору.

—>Автозапчасти и СТО —>

Предлагаю вашему вниманию простое зарядное устройство с использованием тиристора, которое под силам собрать своими рукамидаже начинающему радиолюбителю. Его можно использовать как самостоятельное устройство, так и в дополнение к существующему зарядному устройству, так как в схеме реализовано несколько типов защит.
Имеется защита от короткого замыкания, так как без подключённого аккумулятора на выходе отсутствует выходное напряжение. Так же устройство не выйдет из строя при неправильном подключении батареи, транзистор откроет тиристор только при правильном подключенииаккумулятора.
Трансформатор берём готовый или мотаем сами, мощностью 150-200 ватт, вторичная обмотка с напряжением 16-19 вольт. Вместо указанных на схеме тиристора и транзистора можно поставить соответственно КУ202 с любым буквенным индексом и КТ815. Резистором R4 подбирают минимальное напряжение включения зарядки, схема рассчитана на аккумуляторную батарею 12 вольт. Перед включением обязательно проверить правильность монтажа. Рекомендую, отличная вещь против ошибок.

По желанию, на выходе схемы к АКБ, можно добавить вольтметр и амперметр. Вольтметр подключается параллельно нагрузке, а амперметр последовательно, через линию "+".

Диодный мост рекомендую выполнить на диодах Д242

Нажмите на изображение чтобы увеличить

Аналоги транзистора КТ815

Транзистор КТ 815 возможно заменить на отечественный аналог: КТ8272, КТ961, либо на его зарубежный аналог: BD135, BD137, BD139, TIP29A

Параметры КТ815 транзистора

Нажмите на изображение чтобы увеличить

Диод Д242, Параметры

Основные технические характеристики диодов Д242, Д242А, Д242Б:

Диод	Uпр/Iпр	Ioбр	t вос обр	Uобр max	Uобр имп max	Iпр max	Iпр имп max	Cд	fд max	Т
Диод	В/А	мА	мкс	В	В	А	А	пФ	кГц	°C
Д242	1,25/10	3	—	—	100	10	—	—	1,1	-60. +130
Д242А	1,0/10	3	—	—	100	10	—	—	1,1	-60. +130
Д242Б	1,5/5	3	—	—	100	5	—	—	1,1	-60. +130

Аналоги тиристора КУ 202

Зарубежными аналогами тиристора КУ202Н являются ВТХ32S100, H20T15CN, 1N4202. Зарубежные производители не выпускают устройств таких же геометрических размеров, что и КУ202Н, поэтому нужно будет изменить место под монтаж устройства. Следует также учитывать, что их параметры могут незначительно отличаться от рассматриваемого тиристора, например, средний ток может быть равен 7,5 А.

Кроме иностранных устройств можно использовать российский аналог — Т112-10. Как и КУ202Н он имеет металлический корпус и анодный выход под резьбу. Однако его размеры меньше, поэтому монтажное место все равно придется изменить.

Принципиальная схема зарядного на двух тиристорах ку202н

Рассмотрим работу схемы зарядного устройства (рис. 1) в первом режиме. Переменное напряжение 220 В поступает на понижающий трансформатор Тр1. Во вторичной обмотке образуются два напряжения по 24В относительно средней точки. Удалось найти трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке, что даёт возможность сократить количество диодов в выпрямителях, создать запас по мощности и облегчить тепловой режим. Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора поступает на выпрямитель на диодах D6, D7. Плюс со средней точки трансформатора поступает на резистор R8, который ограничивает ток стабилитрона Д1. Стабилитрон Д1 определяет рабочее напряжение схемы. На транзисторах Т1 и Т2 собран генератор управления тиристорами. Конденсатор С1 заражается по цепи: плюс питания, переменный резистор R3, R1, С1, минус. Скорость заряда конденсатора С1 регулируется переменным резистором R3. Конденсатор С1 разряжается по цепи: эмиттер – коллектор Т1, база – эмиттер Т2, R4 мину конденсатора. Транзисторы Т1 и Т2 открываются и положительный импульс с эмиттера Т2 через ограничительный резистор R7 и диоды развязки D4 – D5 поступает на управляющие электроды тиристоров. При этом выключатель Вк 1 включён, Вк 2 выключен. Тиристоры в зависимости минусовой фазы переменного напряжения поочерёдно открываются, и минус каждого полупериода поступает на минус аккумулятора. Плюс со средней точки трансформатора через амперметра на плюс аккумулятора. Резисторы R5 и R6 определяют режим работы транзисторов Т1-2. R4 является нагрузкой эмиттера Т2 на котором выделяется положительный импульс управления. R2 – для более стабильной работы схемы (в некоторых случаях можно пренебречь).

Работа схемы ЗУ во втором режиме (Вк1 – выключен; Вк2 – включен). Выключенный Вк1 обрывает цепь управления тиристора D3, при этом он остается постоянно закрыт. В работе остаётся один тиристор D2, который выпрямляет только один полупериод и выдает импульс заряда во время одного полупериода. Во время холостого второго полупериода происходит разряд аккумулятора через включённый Вк2. Нагрузкой служит лампочка накаливания 24В х 24 Вт или 26В х 24Вт (при напряжение на ней 12В она потребляет ток 0.5 А). Лампочка выведена наружу за корпус, чтобы не нагревать конструкцию. Значение зарядного тока устанавливается регулятором R3 по амперметру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает через нагрузку Л1(10%). То показания амперметра должны соответствовать 1,8А (для импульсного зарядного тока 5А). так как амперметр имеет инертность и показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода.

Детали и конструкция ЗУ. Трансформатор подойдёт любой с мощностью не менее 150 Вт и напряжением во вторичной обмотке 22 – 25 В. Если использовать трансформатор без средней точки во вторичной обмотке, то тогда надо из схемы исключить все элементы второго полупериода. (Вк1, D5,D3). Схема будет полностью работоспособна в обоих режимах, только в первом будет работать на одном полупериоде. Тиристоры можно использовать КУ202 на напряжение не ниже 60В. Их можно установить на радиатор без изоляции друг от друга. Диоды Д4-7 любые на рабочее напряжение не менее 60В. Транзисторы можно заменить на германиевые низкочастотные с соответствующей проводимостью. Схема зарядного работает на любых парах транзисторов: П40 – П9; МП39 – МП38; КТ814 – КТ815 и т.д. Стабилитрон Д1 любой на 12–14В. Можно соединить два последовательно для набора нужного напряжения. В качестве амперметра мной использована головка милиамперметра на 10мА, 10 делений. Шунт подобран экспериментально, намотан проводом 1.2мм без каркаса на диаметр 8мм 36 витков.

Наладка зарядного устройства. Если собрано правильно, работает сразу. Иногда надо установить границы регулирования Мин – Макс. подбором С1, обычно в сторону увеличения. Если есть провалы регулирования подобрать R3. Обычно подключал в качестве нагрузки для регулировки мощную лампочку от диапроектора 24В х 300Вт. В разрыв цепи заряда аккумулятора желательно поставить предохранитель на 10А. Автор:

Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АККУМУЛЯТОРА

Схема и конструкция эффективного ВЧ фильтра питания.