Импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора: схема, как работает, принцип

Виды и типы

Выделяют три основных метода, благодаря которым, собственно и происходит зарядка аккумуляторов:

Зарядка постоянным напряжением – производится при помощи непосредственного контакта АКБ и электросети. С помощью такого зарядного устройства можно не только полностью заряжать аккумулятор, но и частично его подзаряжать, когда требуется его максимальный запас энергии

Важно контролировать процесс, а также для обеспечения безопасности рекомендуется изъять аккумулятор из авто.

Зарядка постоянным током – сила тока не должна превышать десятой части от емкости аккумулятора, иначе процесс может иметь массу нежелательных явлений, таких как кипение электролита, либо выделение обильных клубов пара. Чтобы этого не допустить, также важно знать уровень заряда самого аккумулятора

Главным недостатком метода является именно самостоятельный контроль за ходом всех процессов. Каждые 30-50 минут придется замерять силу тока и регулировать ее, относительно емкости заряжаемого аккумулятора.

Комбинированный метод — его принцип крайне прост: вначале подается постоянное напряжение, сила которого регулируется автоматически. Спустя какое-то время завершение происходит при помощи воздействия постоянного тока. Это удобно, поскольку все процессы автоматизированы, и нет необходимости постоянно контролировать, на каком этапе находится процесс.

В зависимости от этого зарядные устройства принято делить на две группы:

зарядные или зарядно-предпусковые – осуществляют подзарядку непосредственно от сети, при этом аккумулятор в это время может свободно использоваться
зарядно-пусковые – зарядка происходит в автономном режиме, независимо от места нахождения автомобиля.

В первом случае аккумулятор удобно заряжать лишь тем, кто имеет в своем распоряжении большой просторный гараж, к которому подведено электричество. Если же аккумулятор подвел в заснеженной пробке, то второй вариант более удобен и практичен, позволяет отправиться в путь уже через 15-20 минут.

Конструктивные особенности

Промышленность выпускает различные виды импульсных ЗУ, отличающихся технологическими характеристиками. Все приборы подразделяются на подгруппы:

Ручные. За ними требуется постоянно следить. Вручную проводится регулировка напряжения. Самостоятельно приходится настраивать силу тока, устанавливать продолжительность зарядки.
Автоматические приборы. Импульсный зарядник выполняет все операции с помощью специальных программ. Они выбирают нужные параметры заряда аккумулятора, выполняют автоматическую регулировку зарядного процесса.
Импульсные полуавтоматы. Все процессы происходят в автоматическом режиме, кроме продолжительности зарядки. Это время устанавливает человек.

ЗУ импульсного типа способны решать различные задачи:

Зарядка АКБ постоянным током.
Для заряда использовать постоянное значение напряжения.
Выполнять комбинированную зарядку. Этот вариант считается лучшим для работы с автомобильными механизмами.

Современные импульсные зарядники оборудованы уникальным режимом: BOOST. После его включения, зарядка батареи выполняется за 5–10 минут. Такого заряда хватит, чтобы запустить двигатель, у которого батарея окончательно разряжена. Режим не годится для полной зарядки, так как он отрицательно воздействует на электролит. Аккумулятор станет негодным в течение нескольких месяцев.

Виды зарядных устройств

Срок эксплуатации аккумуляторной батареи не более 6 лет. При условии качественного его обслуживания и надлежащей эксплуатации. Соблюдение правил эксплуатации особенно актуально в зимних условиях. Даже в случае нормальной работы аккумулятор требует периодической проверки и подзарядки.

Для подзарядки батареи можно использовать трансформаторные или импульсные зарядники.

Недостатком трансформаторной зарядки является большой вес. Но они отличаются надежностью.

Исходя из ситуации можно использовать зарядное устройство, когда нужно зарядить аккумулятор или проверить его работоспособность.

В экстренной ситуации можно использовать пусковое устройство для батареи. Их главное отличие — портативность. Применять их можно тогда, когда нет возможности дать аккумулятору полноценную зарядку. Пуско-зарядное включает в себя функции и зарядки, но для работы такого устройства требуется подключение к сети.

Выбирая зарядное устройство, ориентироваться необходимо прежде всего на аккумуляторную батарею. Номинал АКБ может располагаться в диапазоне от 6 вольт. Наиболее востребованный вариант 12 вольт, но есть вариант с 24 вольт.

Универсальным решением будет импульсный автомат. Такой вид зарядника самостоятельно выбирает нужный режим работы и отслеживает уровень зарядки.

В ситуации, когда есть нужда в зарядном устройстве, а его нет или оно не работает, зарядку можно изготовить самостоятельно.

Что нужно знать владельцу такого устройства?

Особенностей у самодельного аппарата, собранного по схеме импульсного зарядного устройства, приведённой выше, не так много, сам процесс несложен, контроль над ним сведён к минимуму. Электронная защита исключает выход из строя компонентов при неправильном подключении или перегрузках в сети.

Как правильно заряжать

Подключите ИЗУ к сети 220 В, переведите выключатель в рабочее положение. Когда прибор, измеряющий ток и напряжение, заработает, переведите ручку подстроечного сопротивления влево до конца: получится на выходе 9 В. Теперь подсоедините выходные провода к клеммам АКБ, соблюдая соответствие (+) и (-). Переменным резистором не спеша увеличивайте напряжение до 13,5 В (если батарея совсем села) или 14,5 В (если аккумулятор неработоспособен на 50 %). Посмотрите на амперметр: I должна составлять 10 % от ёмкости. Например, для АКБ 55 А/ч это будет 5,5 А.

По ходу процесса сила тока будет падать, плотность электролита – повышаться. Процедуру можно считать законченной, когда I = 0,1 А или менее.

Как функционирует защита?

При случайном замыкании выходных проводов ИЗУ останется работоспособным: просто он выключится. Вытащите вилку из сети, устраните причину КЗ, и блок снова готов к работе. Ещё есть защита от перегрузки: устройство срабатывает при появлении тока в 10 А. Как только возникает подобное значение, устройство автоматически отключается.

Часто допускаемые ошибки

В первую очередь это спешка. Нельзя полноценно зарядить батарею ИЗУ за 4–5 часов. Понадобится не менее 14-ти. Тем более, если процесс осуществляется при отрицательной температуре. Также рекомендуется внимательно смотреть на полюса при подключении аккумулятора: не каждое ЗУ имеет защиту «от дурака». Если у вас аккумулятор свинцово-кислотный, обслуживаемый, на период зарядки стоит выкрутить (можно наполовину) пробки банок. Оберегайте устройство от проникновения влаги, образования конденсата. Последний может осесть на корпусе при внесении ЗУ с мороза в тёплое помещение. В этом случае эксплуатацию устройства можно начинать примерно через пару часов, когда влага, осевшая на электронных компонентах, высохнет.

Типичные поломки ЗУ и их ремонт

Один из наиболее распространённых дефектов, появляющихся обычно после года-второго срока эксплуатации, – отсутствие напряжения на выходе. В лучшем случае причина заключается в сгоревшем предохранителе: его нужно просто заменить

Если же он исправен, осмотрите печатную плату: в первую очередь обратите внимание на электролитические конденсаторы – их вздутие говорит о выходе из строя

Однако не стоит ограничиваться только их заменой: поломка конденсаторов могла по принципу цепочки привести к выходу из строя других элементов. Поэтому надо выпаять и проверить:

выпрямительный диодный мост;
конденсаторы фильтра;
полевые транзисторы (они стоят на алюминиевых радиаторах).

Также не забудьте проверить целостность проводов питания и работоспособность выключателя. Если под рукой нет нужного предохранителя, его временно заменит «жучок»: проволока сечением 0,11 мм соответствует току в 3 А.

Как выбрать пуско-зарядное устройство для автомобиля

Чтобы разобраться, как выбрать пуско-зарядное устройство для автомобиля, следует понять, какие они бывают.

В настоящее время есть 4 основных типа:

Импульсные. КПД – около 90%, имеют небольшой вес, надежные, защищены от отсутствия нагрузки и замыкания, недорогие. Однако боятся перепадов напряжения, переполюсовки, плохо чинятся, создают при работе помехи.
Конденсаторные. Служат только для запуска мотора. Компактные, но дорогие. Высокое напряжение плохо сказывается на АКБ.
Аккумуляторные. В таких ПЗУ встроены батареи. Сначала происходит их зарядка от переменного тока, а затем уже от прибора заводится автомобиль. Используются, в основном, для запуска. По мощности делятся на любительские и профессиональные. Первых хватает для запуска двигателя легкового авто, они компактные, находятся в средней ценовой категории. Сейчас это наиболее популярные приборы.
Трансформаторные. Встречаются довольно редко. Понижение напряжения производится трансформатором, выпрямление – диодным мостом. Имеют хорошую мощность и ток пуска, заведут мотор даже при начисто посаженном АКБ. Надежны, неприхотливы, однако тяжелы, имеют большие габариты, КПД низкий.

Каждый тип ПЗУ приспособлен к своей нише применения. Хорошее пусковое устройство – не какая-то конкретная модель, а прибор, отвечающий всем требованиям эксплуатации, предъявляемым водителем. Если нужно стационарное устройство в гараж, надежное, устойчивое к перепадам напряжения, выбирайте трансформаторный тип.

Когда требуется легкий, дешевый вариант, который можно переносить, лучше отдать предпочтение импульсному девайсу. Если необходим прибор, работающий там, где нет сети 220 В (в дороге, на пикнике у речки, моря), остановитесь на аккумуляторном типе. Конденсаторный приобретать не стоит.

Чтобы правильно сделать выбор пускового устройства, требуется внимательно рассмотреть следующие параметры:

Зарядный ток. В зависимости от модели, обычно находится в диапазоне от 20 до 3000 А. Чтобы определить, какой ток вам нужен, увеличьте емкость АКБ в 3 раза. Например, на машине стоит батарея на 60 А*ч, умножаем ее на 3, получаем 180 А. Значит, наибольший ток ПЗУ должен быть не менее 180. Сильно превышать его не нужно, вполне хватит 200 А.

Входное напряжение. В России это 220 В. Есть с 110 В – такие рекомендуется брать тем, кто едет за границу.

Выдаваемое напряжение. Должно соответствовать напряжению бортовой сети. У легковых машин – 12 В, у большинства грузовых – 24 В. На мотоциклах бывают 6, 12 В.

Массогабаритные параметры. Здесь выбор зависит от наличия гаража. Мощное трансформаторное устройство весит около 20 кг, для грузовиков – до 50 кг. Оно отлично подходит для гаража благодаря надежности. Если нужно запускать машину на площадке у дома, платной стоянке, где есть электричество, то удобнее будет взять импульсный прибор весом 5–10 кг, шириной 40 см, высотой 20 см. Самые компактные – аккумуляторные устройства, многие из них размером с ладонь. Зарядить их можно дома, а воспользоваться – в любом месте. Главное, не забыть потом в машине, а забрать с собой на подзарядку.

Лучшие производители. ПЗУ выпускают многие иностранные и российские фирмы

Происхождение компании не важно, главное – это репутация. Хорошие бренды: Berkut, Hummer, Fubag, Neoline, Aurora, Airline, Elitec, Carku, Орион, Telwin, Калибр, Сорокин, Blue Weld

Приборы могут быть оснащены защитными и дополнительными функциями. Они важны по-разному, добавляют удобства.

Пользу для себя должен определить сам владелец авто:

Предохранение от перепутывания полюсов. Избавляет от случайного обратного присоединения к полюсам – очень нужная вещь.
Защита от КЗ. Поможет сохранить прибор в случае короткого замыкания.
Предохранение от перегревания. Нужно только для интенсивно используемых устройств стационарного типа.
Ускоренная зарядка. Хорошая опция, помогающая сократить время на подзарядку и восстановить АКБ после глубокого разряда. Для бытовых устройств не очень нужно.
Зарядка 2-х АКБ. Требуется для профессионального оборудования или при наличии 2 и более авто.
Индикатор работоспособности АКБ. Показывает, есть заряд или нет. Не особенно важен – можно определить и другими способами.
Ниши или фиксация проводов. Они желательны для переносных девайсов.
Ручка для транспортировки. Облегчает использование тяжелых ПЗУ.
Встроенный фонарь. Удобен для комфортного подключения к полюсам АКБ в ночное время.

Что такое импульсное зарядное устройство?

В отличие от трансформаторных собратьев импульсные зарядные устройства заряжают батарею не постоянным током какого-либо значения, а импульсами. Для их образования используется современная элементная база – громоздкие трансформаторы при этом не потребуются. Импульсная зарядка аккумулятора происходит в режиме как постоянного тока, так и постоянного напряжения, плюс комбинированный цикл

А это очень важно, например, для необслуживаемых АКБ

Принцип действия

Если смотреть по конструкции, речь идёт об устройстве, восстанавливающем заряд автомобильной АКБ особым образом. В импульсное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора входят:

небольшой импульсный трансформатор;
диодный выпрямитель;
блок стабилизации;
система индикации (аналоговые приборы или цифровой дисплей);
электронный модуль, контролирующий процесс заряжания.

Как действует ИЗУ? Электронная схема и трансформатор генерируют высокую частоту, с помощью которой входное напряжение от сети повышается. При этом активно применяются фильтры (в состав которых входят электролитические конденсаторы), задерживающие помехи и сглаживающие напряжение на выходе. Далее происходит его преобразование с одновременным понижением до требуемого значения. К аккумулятору поступает ток, величина которого контролируется дополнительными электронными блоками. По окончании процесса диодный выпрямитель блокируется, зарядка прекращается.

Особенности

Все импульсные зарядки несложны в эксплуатации и имеют свою классификацию. В магазине вы встретите ИЗУ нескольких типов:

Ручные: относительно недорогие устройства, требующие постоянного контроля над процессом заряжания: то есть придётся периодически подстраивать U и I, следить за временем процесса.
Полуавтоматы: здесь часть процессов происходит без участия автовладельца – ему необходимо лишь учитывать продолжительность процедуры.
Автоматы: программируемые устройства, способные сначала определять состояние АКБ, потом выбирать оптимальный режим её восстановления и заряжать с последующим автоматическим отключением.

Специальный режим зарядки

С помощью ИЗУ батарею можно зарядить постоянным током, напряжением либо использовать комбинированный режим, о чём будет написано далее. Но у многих импульсников существует и специальный метод восстановления АКБ, называемый BOOST. Это чрезвычайный режим, обеспечивающий подзарядку аккумулятора в течение максимум 10 минут. По окончании такого срока двигатель запустится, даже если аккумулятор был разряжен очень сильно.

Но часто пользоваться подобным режимом нежелательно: постоянное сильное воздействие на пластины-электроды быстро приведёт к их разрушению, и батарея потеряет работоспособность окончательно через 2–3 месяца. Применять BOOST можно лишь в крайних случаях: когда нужно срочно ехать, а батарея оказалась разряженной.

Преимущества и недостатки

Чем же обусловлена популярность импульсных устройств у автолюбителей? На это есть довольно веские причины:

Небольшие габариты: некоторые импульсники можно свободно поместить даже в бардачок авто. Поэтому зарядник легко взять с собой в длительную поездку при сильном морозе, чтобы после ночёвки не испытывать проблем с запуском мотора.
Лёгкость в эксплуатации: разобраться с управлением прибором сможет даже человек, не искушённый в тонкостях электроники.
Программное обеспечение в самых современных ИЗУ исключает присутствие человека при процессе заряжания, в крайнем случае его участие сводится к минимуму.
Импульсные зарядки имеют всевозможные виды защиты от замыканий, переполюсовок и т. п.
Автоматический режим работы не допускает перегрев АКБ и продлевает эксплуатационный ресурс батареи.
В некоторые ИЗУ интегрирована система подсказок. При неправильном подключении или неверном выборе режима тревожный сигнал, информация на дисплее подскажут, что нужно делать, чтобы правильно зарядить АКБ.

А что можно сказать об отрицательных сторонах этого зарядного устройства? Здесь стоит выделить пару главных моментов. Первый заключается в относительно высокой стоимости аппарата. Взглянув на цену, большинство покупателей тут же переходят к полке с трансформаторными ЗУ. Поэтому импульсники чаще можно встретить в автосервисах, на станциях ТО, в частных мастерских.

Второе – наличие множества датчиков, приборов, сложной электронной схемы. Всё это очень сильно помогает в процессе работы. Но в случае поломки одного из элементов ремонт может вылиться в копеечку. Да такую, что, возможно, придётся задуматься о приобретении другого аппарата.

Классификация пуско-зарядных устройств

Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму. Виды ПЗУ:

трансформаторные;
аккумуляторные;
конденсаторные;
импульсные.

Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.

На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).

Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.

Трансформаторный тип

Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:

надёжность;
высокая мощность;
запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
простое устройство;
регулирование значений U и силы тока (I).

Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).

Схема 1 — Самодельное пусковое устройство для автомобиля.

Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:

мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
количество витков II обмотки подбирается при расчете.

Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).

Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).

Схема 2 — Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.

Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:

двуполупериодная;
мостовая.

При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.

Бустеры и конденсаторные

ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.

Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.

Если сравнивать аккумуляторное и конденсаторное ПЗУ, то нужно учитывать особенности использования в конкретной ситуации. Например, при поездках по городу подойдёт аккумуляторный тип. В том случае, если происходят дальние поездки, то следует выбирать автономный тип ПЗУ, а именно конденсаторный.

Самые популярные модели

Helvi Discovery 60.

Наиболее распространенные модели импульсных зарядных устройств:

Helvi Discovery 60. Предназначено для восстановления емкости батарей напряжением 6 и 12 В (емкость до 120 А*ч). Примененный микропроцессорный аккумуляторов, установленных на автомобиле.
Блок поддерживает режим десульфатации, максимальное энергопотребление составляет 70 Вт.
Существует модернизированный зарядник Discovery 60, позволяющий подключать источники постоянного тока емкостью до 150 А*ч (поддержка аккумуляторов напряжением 6 В не предусмотрена).
На второй позиции рейтинга находится Fubag Micro 80/12, предназначенный для обслуживания аккумуляторов автомобилей и мотоциклов, переключение рабочего напряжения выполняется кнопкой, на фронтальной части корпуса расположены контрольные светодиоды.
Допускается коммутация аккумуляторов с жидким или гелеобразным электролитом емкостью от 3 до 80 А*ч. Оборудование укомплектовано двухступенчатым регулятором силы тока, для упрощения эксплуатации использована интеллектуальная программа зарядки аккумуляторов.
Hyundai HY 800. Оснащен малогабаритным дисплеем на верхней части корпуса, поддерживается подключение автомобильных свинцовых аккумуляторов емкостью до 160 А. Для восполнения емкости мотоциклетных источников питания используется блок HY 400, укомплектованный переключателем напряжения.
В конструкции предусмотрен тестовый прибор, текущее напряжение аккумулятора отображается на дисплее. Контроллер осуществляет интеллектуальный подбор параметров зарядного тока, поддерживается режим десульфатирования.
Автоэлектрика Т-1001АР. Оснащен металлическим плоским корпусом толщиной 38 мм. Устройство относится к категории профессионального оборудования, в конструкции предусмотрена информационная панель с контрольными лампами, поддерживаются аккумуляторы емкостью до 110 А*ч (напряжение 12 В). Устройство имеет нижний порог зарядного тока 0,1 А, максимальная сила тока при коммутации аккумулятора составляет 9 А.
Daewoo DW800. Рассчитан на аккумуляторы емкостью до 200 А*ч. Оборудование поддерживает режим тестирования источников питания, что обеспечивает хорошее качество зарядки. Контроллер поддерживает 4 рабочих режима – автоматический, плавный, ускоренный и зимний.
Информация о состоянии аккумулятора и способе восполнения емкости отображается на жидкокристаллическом дисплее. Корпус изготовлен из ударопрочного пластика, обеспечивается класс защиты от влаги и пыли IP65.

Импульсное оборудование рекомендуется приобретать автомобилистам, редко использующим свое транспортное средство. Подключение импульсного зарядного блока, отрегулированного на малый ток, позволяет зарядить аккумулятор в щадящем режиме. Вспомогательный режим десульфатации обеспечивает восстановление емкости батареи после глубоких разрядов.

Выбор импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора