Зарядные устройства на тиристорах - одни из самых надежных и безопасных решений для зарядки аккумуляторов. В статье рассматриваются принцип работы таких устройств, схемы построения, достоинства и рекомендации по сборке и использованию.
Принцип работы зарядного устройства на тиристорах
В основе работы зарядного устройства на тиристорах лежит принцип фазоимпульсной модуляции. Суть его в том, что тиристор, выполняющий роль силового ключа, открывается с регулируемой задержкой относительно начала каждого полупериода выпрямленного переменного напряжения.
Управление тиристором осуществляется с помощью специальной схемы, включающей в себя однопереходной транзистор. При появлении очередной полуволны выпрямленного напряжения начинает заряжаться конденсатор C1 через резисторы R1-R3. Как только конденсатор зарядится до определенного уровня, открывается транзистор, подавая импульс на управляющий электрод тиристора.
Тиристор при этом открывается и остается открытым до конца текущего полупериода. За счет изменения времени задержки открытия тиристора можно плавно регулировать средний ток через нагрузку, подключенную к выходу зарядного устройства.
Самая простая схема без защиты
Для тех, кто только начинает знакомство с тиристорными зарядными устройствами, подойдет самая простая схема без каких-либо защитных блоков. Она содержит минимум электронных компонентов и практически не нуждается в настройке.
Список необходимых для сборки такой схемы элементов:
- Тиристор КУ202В-Е
- Транзисторы КТ315А-Д, КТ361А-Е
- Резисторы, конденсаторы
- Диоды выпрямительные
- Трансформатор ~220/18-22 В
Основными преимуществами этого простейшего варианта зарядного устройства на тиристоре являются:
- Простота сборки и настройки
- Невысокая стоимость
- Надежность работы
Инструкция по сборке зарядного устройства
Зарядное устройство на тиристорах можно собрать на макетной плате, либо изготовив печатную плату самостоятельно.
При монтаже элементов нужно учитывать следующие рекомендации:
- Использовать провода сечением не менее 2,5 мм2
- Установить радиаторы охлаждения для тиристора и диодов
- Предусмотреть вентиляционные отверстия на радиаторах
Перед началом эксплуатации зарядного устройства необходимо выполнить его проверку. Это можно сделать с помощью контрольных измерительных приборов или автомобильной лампы.
Алгоритм зарядки аккумулятора с помощью собранного устройства:
- Подключить АКБ, соблюдая полярность
- Установить зарядный ток 10% от емкости АКБ
- Дождаться достижения напряжения 14,1 В или 13,8 В
- Отключить зарядное устройство
В процессе зарядки важно контролировать параметры АКБ и не допускать перегрева или интенсивного кипения электролита.
Зарядное устройство для аккумуляторов на тиристорах желательно оснащать различными системами защиты для повышения безопасности работы.
Защита от короткого замыкания
Простейший вариант защиты от КЗ включает в себя тиристор, транзистор и несколько резисторов. Принцип работы основан на сравнении мгновенного напряжения на нагрузке с опорным уровнем.
Защита от переполюсовки
Может быть выполнена на реле, светодиодах и дополнительных диодах. При нарушении полярности подключения АКБ реле не срабатывает и не подключает основную схему ЗУ.
Комбинированная защита
Представляет собой объединение функций защиты от КЗ и переполюсовки. Может быть реализована, например, на основе предохранителя, который перегорает в аварийном режиме.
Оснащение зарядного устройства на тиристоре системами защиты повышает его надежность и безопасность эксплуатации.
Регулировка тока и напряжения зарядного устройства
Для расширения функциональности можно использовать зарядное устройство на тиристоре с плавной регулировкой выходного тока, а также с возможностью установки требуемого напряжения заряда.
Схема такого зарядного устройства содержит два контура регулировки: тока и напряжения. Управление током производится с помощью переменного резистора R1, а ограничение напряжение обеспечивается стабилитроном ZD1.
Наладка заключается в градуировке шкалы регулировки напряжения с использованием имитационной нагрузки. Эта операция не представляет трудностей.
Таким образом, данный вариант позволяет полностью автоматизировать процесс зарядки аккумулятора без необходимости постоянного контроля со стороны пользователя.
| Тип защиты | Схема реализации |
| От КЗ | На тиристоре и транзисторе |
| От переполюсовки | На реле и светодиодах |
В таблице приведены примеры реализации защитных узлов зарядного устройства.
Преимущества зарядных устройств на тиристорах
Зарядные устройства на тиристорах обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими типами подобных устройств.
Высокая надежность
Благодаря тому, что в схеме отсутствуют движущиеся элементы, ресурс работы зарядного устройства на тиристорах очень высок. При условии соблюдения правил эксплуатации такие устройства прослужат десятилетиями.
Работоспособность в широком температурном диапазоне
В отличие от многих готовых зарядных устройств, рассчитанных на работу в помещении, конструкции на тиристорах могут уверенно функционировать при температурах от -35 до +35 градусов Цельсия.
Плавная регулировка тока зарядки
За счет применения фазового метода управления мощностью пользователь получает плавную регулировку зарядного тока, что удобно при зарядке различных типов АКБ.
Простота самостоятельной сборки
Несложные и доступные компоненты позволяют собрать подобное зарядное устройство на тиристорах в домашних условиях, имея минимум опыта в радиотехнике.
Универсальность применения
Благодаря регулируемым параметрам, зарядные устройства на тиристорах подходят для зарядки свинцово-кислотных, литий-ионных и других типов аккумуляторных батарей.
Доступная цена
Стоимость комплектующих для создания зарядного устройства на тиристорах значительно ниже по сравнению с ценой готовых промышленных аналогов с сопоставимыми характеристиками.
Рекомендации по выбору комплектующих и сборке
При создании зарядного устройства на тиристорах схема которого приводилась ранее, следует учитывать некоторые нюансы подбора элементов и особенности сборки.
Варианты применения тиристоров
Помимо широко распространенного КУ202, можно использовать модели КУ202В-Е, Т160, Т250. Последние два варианта позволяют увеличить мощность зарядного устройства.
Трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 18-22 В и ток не менее 15 А. Диоды выпрямительного моста - серии Д242-Д245 с прямым током не менее 10 А.
Системы охлаждения
Обязательно установка радиаторов площадью не менее 100 см2 для тиристора и диодов. Необходимы вентиляционные отверстия в корпусе.
Ряд компонентов (тиристоры, транзисторы, резисторы) можно взять из вышедшей из строя радиотехнической аппаратуры. Это снизит стоимость.
После сборки необходимо выполнить проверку зарядного устройства с помощью измерительных приборов и имитационной нагрузки.
