Выпрямитель для зарядки аккумулятора

   Каждый автолюбитель мечтает иметь в своем распоряжении выпрямитель для зарядки аккумулятора. Без сомнения, это очень нужная и удобная вещь. Попробуем рассчитать и изготовить выпрямитель для зарядки аккумулятора на 12 вольт.
     Обычный аккумулятор для легковой автомашины имеет параметры:

• напряжение в обычном состоянии 12 вольт;
• емкость аккумулятора 35 — 60 ампер часов.

Соответственно ток заряда составляет 0,1 от емкости аккумулятора, или 3,5 — 6 ампер.
    Схема выпрямителя для зарядки аккумулятора изображена на рисунке.

     Прежде всего нужно определить параметры выпрямительного устройства.
     Вторичная обмотка выпрямителя для зарядки аккумулятора должна быть рассчитана на напряжение:  
U2 = Uак + Uo + Uд     где:
 — U2 — напряжение на вторичной обмотке в вольтах;
 — Uак — напряжение аккумулятора равно 12 вольт;
 — Uo — падение напряжения на обмотках под нагрузкой равно около 1,5 вольт;
 — Uд — падение напряжения на диодах под нагрузкой равно около 2 вольт.

Всего напряжение:   U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 вольт.

Примем с запасом на колебание напряжения в сети:  U2 = 17 вольт.

Ток заряда аккумулятора примем I2 = 5 ампер.

Максимальная мощность во вторичной цепи составит:
P2 = I2 х U2 = 5 ампер х 17 вольт = 85 ватт.
     Мощность трансформатора в первичной цепи (мощность, которая будет потребляться от сети) с учетом КПД трансформатора, составит:
 P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 ватт.      где:
 — Р1 — мощность в первичной цепи;
 — Р2 — мощность во вторичной цепи;
 -η = 0,9 — коэффициент полезного действия трансформатора, КПД.

Примем Р1 = 100 ватт.

    Рассчитаем стальной сердечник Ш — образного магнитопровода, от площади поперечного сечения которого зависит передаваемая мощность.
    S = 1,2√ P где:
 — S площадь сечения сердечника в см.кв.;
 — Р = 100 ватт мощность первичной цепи трансформатора.
S = 1,2√ P = 1,2 х √100 = 1,2 х 10 = 12 см.кв.
 Сечение центрального стрежня, на котором будет располагаться каркас с обмоткой   S = 12 см.кв.

Определим количество витков, приходящихся на 1 один вольт, в первичной и вторичной обмотках, по формуле:
n = 50 / S = 50 / 12 = 4,17 витка.

 Возьмем n = 4,2 витка на 1 вольт.

    Тогда количество витков в первичной обмотке будет:
 n1 = U1 · n = 220 вольт · 4,2 = 924 витка.

    Количество витков во вторичной обмотке:
n2 = U2 · n = 17 вольт · 4,2 = 71,4 витка.

Возьмем 72 витка.

    Определим ток в первичной обмотке:
I1 = P1 / U1 = 100 ватт / 220 вольт = 0,45 ампер.

  Ток во вторичной обмотке:
I2 = P2 / U2 = 85 / 17 = 5 ампер.

    Диаметр провода определим по формуле:
d = 0,8 √I.

     Диаметр провода в первичной обмотке:
d1=0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 мм.

    Диаметр провода во вторичной обмотке:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8  5 = 0,8 · 2,25 = 1,8 мм.

    Провод вторичной обмотки может быть как с эмалевой, так и с хлопчатобумажной изоляцией.
Сначала на каркас наматывается первичная обмотка. Затем два слоя лакоткани или миткалевой ленты. Затем наматывается вторичная обмотка.
 Пример намотки каркаса трансформатора можно посмотреть в статье: «Как намотать трансформатор на Ш — образном сердечнике»

Вторичная обмотка наматывается с отводами.
Первый отвод делается от 52 витка, затем от 56 витка, от 61, от 66 и последний 72 виток.

    Вывод делается петелькой, не разрезая провода. затем с петельки счищается изоляция и к ней припаивается отводящий провод.

Регулировка зарядного тока выпрямителя производится ступенчато, переключением отводов от вторичной обмотки. Выбирается переключатель с мощными контактами. 

    Если такого переключателя нет, то можно применить два тумблера на три положения рассчитанных на ток до 10 ампер (продаются в авто-магазине).
 Переключая их, можно последовательно выдавать на выход выпрямителя, напряжение 12 — 17 вольт.

Положение тумблеров на выходные напряжения 12 — 13 — 14,5 — 16 — 17 вольт.

    Диоды должны быть рассчитаны, с запасом, на ток 10 ампер и стоять каждый на отдельном радиаторе, а все радиаторы изолированы друг от друга.

    Радиатор может быть один, а диоды установлены на нем через изолированные прокладки.

    Площадь радиатора на один диод около 20 см.кв., если один радиатор, то его площадь 80 — 100 см.кв.
Зарядный ток выпрямителя можно контролировать встроенным амперметром на ток до 5 -8 ампер.

    Можно использовать данный трансформатор, как понижающий, для питания аварийной лампы на 12 вольт от отвода 52 витка. (смотрите схему).
     Если нужно питать лампочку на 24 или на 36 вольт, то делается дополнительная обмотка, из расчета на каждый 1 вольт 4,2 витка.

    Эта дополнительная обмотка включается последовательно с основной (смотреть верхнюю схему). Нужно только сфазировать основную и дополнительную обмотки (начало — конец), чтобы общее напряжение сложилось. Между точками: (0 – 1) — 12 вольт; (0 -2) — 24 вольта; между (0 – 3) — 36 вольт.
     Например. Для общего напряжения в 24 вольта нужно к основной обмотке добавить 28 витков, а для общего напряжения 36 вольт, еще 48 витков провода диаметром 1,0 миллиметр.

Возможный вариант внешнего вида корпуса выпрямителя для зарядки аккумулятора, изображен на рисунке.

 Далее посмотрите новую статью:  «Зарядное устройство на тиристорах для зарядки аккумулятора».