Ładowarka samochodowa DIY. Schemat produkcji ładowarki do akumulatora z transformatora Sekcja drutu do uzwojenia wtórnego ładowarki

Schemat ładowarki do akumulatorów samochodowych pokazano na rysunku. Jako transformator mocy używałem zazwyczaj transformatorów sieciowych ze starych telewizorów, np. TS-180. Wszystkie uzwojenia wtórne są usuwane z cewek transformatora, a wszystkie zwoje uzwojenia pierwotnego transformatora są wykorzystywane jako uzwojenie pierwotne dla 220 woltów.

Przykład.

Transformator TS-180 ma całkowitą liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego W1 = 866 = 375+58+375+58. Im większa liczba zwojów, tym niższy prąd jałowy transformatora, tym mniej zauważalne są skutki skoków napięcia w sieci pierwotnej, dlatego zawsze korzystam z maksymalnej możliwej liczby zwojów.
Następnie znajdujemy liczbę zwojów na wolt W1/220V = 866/220 = 4 zwoje. Aby uzyskać 24V w uzwojeniu wtórnym transformatora należy nawinąć W2 = 24×4 = 96 zwojów tj. 48 zwojów na każdą cewkę, a następnie połącz te cewki w fazie szeregowo. W tym przypadku średnica drutu uzwojenia wtórnego jest równa B = 0,7 pierwiastka prądu uzwojenia transformatora. Ponieważ przy prostowaniu półfalowym w uzwojeniu wtórnym występuje stała składowa, która dodatkowo przyczynia się do nagrzewania transformatora, nie należy wybierać średnicy drutu mniejszej niż dwa milimetry. W przypadku braku grubego drutu modne jest nawinięcie każdej cewki 96 zwojami i połączenie ich w fazie równolegle. W takim przypadku należy ponownie obliczyć średnicę drutu.

Na uzwojenie wtórne wybraliśmy drut o średnicy 2 mm. W tym przypadku jego pole przekroju poprzecznego będzie wynosić S₁ = π∙R² = π∙D²/4 = 3,14mm².
Znajdujemy pole przekroju nowego drutu S₂ = 3,14/2 = 1,57 mm².
Obliczamy średnicę tego drutu D ≈1,41 mm.

Dane dla pozostałych transformatorów sieciowych z telewizorów znajdziesz tutaj

Rezystor R2 to żarówka samochodowa o mocy 21W. Pełni funkcję obciążenia dla prądu rozładowania pomiędzy impulsami prądu ładowania. Zamiast żarówki można zastosować rezystor PEV-25 o rezystancji około 30 omów.
Możesz użyć dowolnej diody w obwodzie tyrystorowej elektrody sterującej z prostownika starego telewizora. Rezystor zmienny - lepszy byłby drutowy.

Prawidłowe ładowanie akumulatora jest jednym z najważniejszych warunków zapewnienia jego długiej żywotności. Ważne jest, aby odpowiednio zaprojektować ładowarkę, aby zapewnić optymalne ładowanie akumulatora i przywrócić pojemność znamionową, która określa ilość prądu, jaką może dostarczyć w pełni naładowany akumulator. Akumulator jest ładowany z reguły w dwóch etapach. W pierwszym etapie zaleca się ładowanie akumulatora prądem stałym IЗ = 0,25SAB. W tym przypadku akumulator otrzymuje większość energii, w granicach 95%. W drugim etapie akumulator ładowany jest stabilnym napięciem. Tryb ten nazywany jest zwykle trybem ładowania podtrzymującego i służy do kompensacji spadku pojemności akumulatora spowodowanego prądami samorozładowania.

Ładowarka wykonana jest w oparciu o przetwornicę napięcia stałego typu NPN step-down. Regulacja napięcia wyjściowego odbywa się poprzez zmianę względnego czasu trwania stanu otwartego tranzystora mocy przy zastosowaniu regulacji szerokości impulsu. Częstotliwość konwersji ładowarki fZU = 22 kHz.

Początkowymi danymi do obliczenia ładowarki są napięcie wejściowe, napięcie wyjściowe, prąd i charakterystyka akumulatora. Jako napięcie zasilania używamy wyprostowanego napięcia sieciowego. Akumulator można ładować tylko wtedy, gdy napięcie zasilania mieści się w dopuszczalnym zakresie.

W przypadku jednofazowej sieci zasilającej prądu przemiennego z wejściem beztransformatorowym dla SGEP wybierzemy obwód mostka prostowniczego z filtrem indukcyjno-pojemnościowym. Uwzględniając zakres zmian napięcia sieci zasilającej (odchylenie w dół od nominalnego o 10%), wartość napięcia na wyjściu filtra wejściowego nawet nie przekracza UВХmin = 1,41 Uсmin = 1,41·99 = 139 V na biegu jałowym (kondensator filtra wejściowego ładowany jest do napięcia równego amplitudzie napięcia zasilania). W trybie pracy UВХmin będzie jeszcze niższy o wielkość spadku napięcia na diodach prostowniczych. Ponieważ wejście prostownika jest beztransformatorowe, straty przełączania można pominąć i wartość wyprostowanego napięcia można obliczyć korzystając z zależności dla idealnego prostownika.

Największą wartość napięcia na wyjściu filtra wyznacza się z wyrażenia (stan jałowy – kondensator filtra ładowany jest do amplitudy napięcia wejściowego):

Parametry wyjściowe ładowarki są zdeterminowane parametrami akumulatora. Napięcie wyjściowe ładowarki do ładowania akumulatora typu FG20721 o napięciu znamionowym UAB = 12,3 = 36 V i pojemności SAB = 6,5 Ah, pracującego w trybie cyklicznym, określa się ze wzoru:

gdzie 2,45 V to maksymalne napięcie na elemencie akumulatora;

m = 6 - liczba elementów w przekroju;

n = 3 - liczba sekcji w akumulatorze.

Aby dobrać wartość prądu ładowania akumulatora, należy znać nie tylko pojemność akumulatora, ale także odstępy czasowe pomiędzy stanami awaryjnymi (czas przewidziany na przywrócenie wymaganej pojemności akumulatora). Dane statystyczne dotyczące przekroczenia dopuszczalnych wartości napięcia prądu przemiennego - 1-2 razy dziennie. W takim przypadku, aby przywrócić pojemność akumulatora, można wybrać prąd ładowania równy 0,2 SAB = 1,3A.

Aby obliczyć parametry i dobrać elementy obwodu mocy ładowarki, należy określić zakres zmian względnego czasu trwania stanu otwartego tranzystora ładowarki:

Aby dobrać wartość indukcyjności cewki indukcyjnej, oprócz wartości gmin, należy określić amplitudę tętnień prądu ładowania. Ponieważ akumulator nie ma specjalnych wymagań co do kształtu prądu ładowania, wartość tętnienia wybierzemy arbitralnie – powiedzmy 10%.

Określmy wartość indukcyjności za pomocą wyrażenia:

Połączmy równolegle trzy dławiki D17-2 o następujących parametrach: L = 2 mH; Ipod = 6,3 A; Rwind = 0,3 oma, gdy dwa uzwojenia cewki są połączone szeregowo.

Ponieważ Akumulator w SGEP jest stale podłączony, następnie kondensator wyjściowy ładowarki służy do tłumienia zakłóceń o wysokiej częstotliwości. Wybieramy kondensator C10 - K73-17 - 100 V - 1 µF ± 5%.

Obliczmy parametry tranzystora mocy ładowarki. Maksymalne napięcie przyłożone do tranzystora mocy VT1 w stanie zamkniętym jest określone przez najwyższe napięcie wyprostowane:

Prąd płynący przez tranzystor jest równy prądowi ładowania:

Wybieramy tranzystor MOSFET VT1 - IRF624 firmy International Rectifier o parametrach: UCImax = 250 V; ICmax = 4,4 A; RSI = 1,1 oma, tON = 20 ns, tOFF = 32 ns.

Straty statyczne w tranzystorze:

Stosując liniowe przybliżenie zależności czasowej prądu i napięcia w trybie przełączania tranzystora, określamy w nim straty dynamiczne za pomocą wyrażenia:

Całkowite straty mocy na tranzystorze:

nie wymagają montażu tranzystora na grzejniku.

Maksymalne napięcie wsteczne przyłożone do diody VD4 zależy od najwyższego napięcia wyprostowanego:

Średni prąd płynący przez diodę wynosi:

Wybieramy diodę VD4 - MUR240 firmy ON Semiconductor, która ma następujące charakterystyki: UOBRmax = 400 V; IPR = 2 A; IMP = 25 A; UPR = 1,05 V; tRESET = 65 ns.

Aby ograniczyć prąd przepływający przez diodę, gdy tranzystor jest włączony podczas przywracania właściwości blokujących diody, zainstaluj dławik balastowy (ograniczający) L5, którego indukcyjność jest określona przez wyrażenie:

Wybierz cewkę D13-3 o parametrach: L = 5 µH; Ipod = 4 A; Rwind = 0,015 oma, gdy dwa uzwojenia cewki są połączone szeregowo.

Połączenie obwodu sterującego wyłącznika zasilania ładowarki z wyjściem obwodu sterującego (mikrokontrolerem) wymaga izolacji galwanicznej i dopasowania mocy sygnału sterującego. Aby to zrobić, użyjemy niskopoziomowego układu sterownika z ograniczeniem prądu DA1 - IR2121 firmy International Rectifier i transformatora TV1. Główne parametry sterownika przedstawiono w tabeli 2.1.

Wybierzmy kondensatory filtrujące wzdłuż obwodu zasilania układu sterownika C1, C2 - K10-79 - 25 V - 1 µF ± 20% H30.

Kondensator C5 jest niezbędny do wytworzenia napięć o różnej polaryzacji na transformatorze sterującym TV1:

Wybieramy kondensator C5 - K10-79 - 25 V - 2 µF ± 5%.

Tabela 2.1 - Główne parametry sterownika IR2121

Parametr	Oznaczający
	150 ns / 150 ns

Obliczmy transformator sterownika TV1. Dla tego transformatora wybierzemy typ konstrukcji - toroid, materiał rdzenia magnetycznego - prasowany ferromateriał klasy 2000NM.

Współczynnik transformacji k = 1.

Średnie wartości napięć na uzwojeniu pierwotnym i wtórnym transformatora U1 = U2 = 12 V.

Najwyższa średnia wartość prądu w uzwojeniu pierwotnym wynosi I1 = I2 = ID gmax = 0,5 A.

Obliczmy całkowitą moc transformatora:

Na podstawie znanych prądów i napięć uzwojeń oraz mocy całkowitej transformatora dobiera się rdzeń i określa parametry uzwojeń, natomiast liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego oblicza się na podstawie najwyższego przyłożonego do niego napięcia w celu wyeliminowania trybu nasycenia (namagnesowania) rdzenia transformatora.

gdzie SO jest powierzchnią okna rdzenia magnetycznego [cm2];

SC - przekrój rdzenia [cm2];

kf – współczynnik przebiegu napięcia (dla sygnału prostokątnego – kf = 1);

ks współczynnik wypełnienia rdzenia stalą (dla transformatorów wykonanych na rdzeniach z prasowanych ferromateriałów ks = 1);

d - gęstość prądu w uzwojeniach transformatora (średnia wartość dla transformatorów wielozwojowych wynosi 2,5 A/mm2);

y jest współczynnikiem wypełnienia okna rdzenia miedzią (dla drutów okrągłych w zakresie od 0,2 do 0,35), przyjmijmy y = 0,3;

Bm - indukcja w obwodzie magnetycznym (dla transformatorów wykonanych na rdzeniach z prasowanych ferromateriałów indukcja nie przekracza 0,2 Tesli).

Wybieramy rdzeń ze standardowej serii rdzeni magnetycznych K16x8x6, mający SOSC = 0,12 cm4, SO = 0,501 cm2, SC = 0,24 cm2.

Liczba zwojów w uzwojeniach transformatora:

Średnice drutu nawojowego:

do każdego uzwojenia PEV-1 dobieramy jeden drut o średnicy drutu bez izolacji równej 0,51 mm (średnica drutu z izolacją wynosi 0,56 mm).

Dioda VD2 służy do zapobiegania przepięciom napięcia wyjściowego układu sterownika poniżej poziomu gruntu podczas procesu wyłączania. Maksymalne napięcie wsteczne na diodzie wynosi UOBRmax = 12 V, maksymalny średni prąd diody wynosi IVDmax = 0,5 A. Wybieramy diodę VD2 - KD289A o parametrach: UOBRmax = 25 V; IVDmax = 1 A; fmaks. = 100 kHz.

Kondensator C6, a także dioda VD3 są niezbędne do przywrócenia kształtu i amplitudy sygnałów sterujących ze sterownika po transformatorze TV1. Kondensator C6 = C5 = 2 µF.

Maksymalne napięcie wsteczne na diodzie VD3 wynosi UOBRmax = 12 V, maksymalny średni prąd diody wynosi IVDmax = 0,5 A. Wybieramy diodę VD3 - KD289A (UOBRmax = 25 V; IVDmax = 1 A; fmax = 100 kHz) .

Rezystor w obwodzie bramki jest niezbędny do ograniczenia prądu sterującego tranzystora mocy pamięci. Weźmy maksymalną wartość prądu bramki tranzystora IЗmax = 1 A. Obliczmy rezystancję rezystora ograniczającego:

Moc rozpraszana przez rezystor:

Wybierz rezystor R3 - C2-33 - 0,125 - 12 omów ±5%.

Jednym z głównych narzędzi, którymi dysponuje radioamator, jest oczywiście zasilacz, a jak wiadomo podstawą większości zasilaczy jest transformator napięcia zasilającego. Czasami spotykamy doskonałe transformatory, ale po sprawdzeniu uzwojeń staje się jasne, że brakuje nam potrzebnego napięcia z powodu przepalenia uzwojenia pierwotnego lub wtórnego. Jest tylko jedno wyjście z tej sytuacji - przewinięcie transformatora i nawinięcie uzwojenia wtórnego własnymi rękami. W amatorskim sprzęcie radiowym do zasilania różnych urządzeń zwykle potrzebne jest napięcie od 0 do 24 woltów.

Ponieważ zasilacz będzie działał z sieci domowej o napięciu 220 woltów, podczas wykonywania małych obliczeń staje się jasne, że średnio co 4-5 zwojów uzwojenia wtórnego transformatora wytwarza napięcie 1 wolta.

Jak zrobić ładowarkę do akumulatora samochodowego własnymi rękami?

Oznacza to, że w przypadku zasilacza o maksymalnym napięciu 24 woltów uzwojenie wtórne powinno zawierać 5 * 24, co daje 115-120 zwojów. Aby uzyskać mocny zasilacz, należy również wybrać drut o wymaganym przekroju do przewinięcia; średnio średnica drutu wybranego dla zasilacza średniej mocy wynosi 1 milimetr (od 0,7 do 1,5 mm).

Aby stworzyć mocny zasilacz, musisz mieć pod ręką mocny transformator, transformator z czarno-białego telewizora wyprodukowanego w Związku Radzieckim jest idealny. Transformator należy zdemontować, wyjąć rdzenie (części) i rozwinąć wszystkie uzwojenia wtórne, pozostawiając jedynie uzwojenie sieciowe, cały proces trwa nie dłużej niż 30 minut.

Następnie bierzemy wskazany drut i nawijamy go na ramę transformatora, obliczając 5 zwojów 1 wolta. W ten sposób możesz samodzielnie złożyć na przykład ładowarkę do akumulatora samochodowego. Aby naładować akumulator samochodowy, uzwojenie wtórne musi zawierać 60-70 zwojów (napięcie ładowania musi wynosić co najmniej 14 woltów, prąd 3-. 10 amperów), wówczas potrzebny jest mocny mostek diodowy do prostowania prądu przemiennego i gotowe.

Aby jednak naładować akumulator samochodowy, należy wybrać drut uzwojenia wtórnego transformatora o średnicy co najmniej 1,5 milimetra (od 1,5 do 3 milimetrów, aby uzyskać prąd ładowania od 3 do 10 amperów). W ten sam sposób można zaprojektować spawarkę i inne urządzenia zasilające.

Ładowarka do akumulatorów 12V DIY

Zrobiłem tę ładowarkę do ładowania akumulatorów samochodowych, napięcie wyjściowe wynosi 14,5 V, maksymalny prąd ładowania wynosi 6 A. Ale może ona również ładować inne akumulatory, na przykład litowo-jonowe, ponieważ napięcie wyjściowe i prąd wyjściowy można regulować w zakresie szeroki zasięg. Główne podzespoły ładowarki zostały zakupione na stronie AliExpress.

Są to komponenty:

Będziesz także potrzebował kondensatora elektrolitycznego 2200 uF przy 50 V, transformatora do ładowarki TS-180-2 (jak lutować transformator TS-180-2 znajdziesz w tym artykule), przewodów, wtyczki zasilającej, bezpieczników, radiatora do mostka diodowego krokodyle. Możesz użyć innego transformatora o mocy co najmniej 150 W (dla prądu ładowania 6 A), uzwojenie wtórne musi być zaprojektowane na prąd 10 A i wytwarzać napięcie 15–20 woltów. Mostek diodowy można złożyć z pojedynczych diod przeznaczonych na prąd co najmniej 10A, na przykład D242A.

Przewody w ładowarce powinny być grube i krótkie.

Jak naładować akumulator samochodowy

Mostek diodowy należy zamontować na dużym grzejniku. Konieczne jest zwiększenie grzejników konwertera DC-DC lub użycie wentylatora do chłodzenia.

Schemat podłączenia ładowarki do akumulatora samochodowego

Zespół ładowarki

Podłącz przewód z wtyczką sieciową i bezpiecznikiem do uzwojenia pierwotnego transformatora TS-180-2, zamontuj mostek diodowy na grzejniku, połącz mostek diodowy z uzwojeniem wtórnym transformatora. Przylutuj kondensator do dodatnich i ujemnych zacisków mostka diodowego.

Podłącz transformator do sieci 220 V i zmierz napięcia za pomocą multimetru. Otrzymałem następujące wyniki:

1. Napięcie przemienne na zaciskach uzwojenia wtórnego wynosi 14,3 woltów (napięcie sieciowe 228 woltów).
2. Stałe napięcie za mostkiem diodowym i kondensatorem wynosi 18,4 V (bez obciążenia).

Kierując się schematem, podłącz przetwornicę obniżającą napięcie i woltomierz do mostka diodowego DC-DC.

Ustawianie napięcia wyjściowego i prądu ładowania

Na płytce przetwornicy DC-DC zamontowane są dwa rezystory dostrajające, jeden pozwala na ustawienie maksymalnego napięcia wyjściowego, drugi pozwala na ustawienie maksymalnego prądu ładowania.

Podłącz ładowarkę (do przewodów wyjściowych nic nie jest podłączone), wskaźnik pokaże napięcie na wyjściu urządzenia, a prąd będzie zerowy. Za pomocą potencjometru napięcia ustawić napięcie wyjściowe na 5 woltów. Złączyć ze sobą przewody wyjściowe, za pomocą potencjometru prądowego ustawić prąd zwarcia na 6 A. Następnie wyeliminować zwarcie odłączając przewody wyjściowe i za pomocą potencjometru napięcia ustawić napięcie wyjściowe na 14,5 V.

Zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją

Ta ładowarka nie boi się zwarcia na wyjściu, ale jeśli polaryzacja zostanie odwrócona, może zawieść. Aby zabezpieczyć się przed odwróceniem polaryzacji, w szczelinie przewodu dodatniego prowadzącego do akumulatora można zainstalować mocną diodę Schottky'ego. Diody takie mają niski spadek napięcia przy bezpośrednim podłączeniu. Przy takim zabezpieczeniu, jeśli podczas podłączania akumulatora zostanie odwrócona polaryzacja, prąd nie będzie płynął. To prawda, że ​​\u200b\u200bta dioda będzie musiała zostać zainstalowana na grzejniku, ponieważ podczas ładowania przepłynie przez nią duży prąd.

Odpowiednie zespoły diod są stosowane w zasilaczach komputerowych. Zespół ten zawiera dwie diody Schottky'ego ze wspólną katodą; należy je połączyć równolegle. Do naszej ładowarki odpowiednie są diody o prądzie co najmniej 15 A.

Należy wziąć pod uwagę, że w takich zespołach katoda jest połączona z obudową, dlatego diody te należy zamontować na grzejniku przez uszczelkę izolacyjną.

Należy ponownie wyregulować górną granicę napięcia, biorąc pod uwagę spadek napięcia na diodach zabezpieczających. W tym celu należy za pomocą potencjometru napięcia na płytce przetwornika DC-DC ustawić napięcie 14,5 V zmierzone multimetrem bezpośrednio na zaciskach wyjściowych ładowarki.

Jak naładować akumulator

Przetrzyj akumulator ściereczką nasączoną roztworem sody, a następnie osusz. Wykręć korki i sprawdź poziom elektrolitu, jeśli to konieczne, dolej wody destylowanej. Podczas ładowania wtyczki muszą być wyłączone. Do wnętrza akumulatora nie powinny przedostać się żadne zanieczyszczenia ani brud. Pomieszczenie, w którym ładowany jest akumulator, musi być dobrze wentylowane.

Podłącz akumulator do ładowarki i podłącz urządzenie. Podczas ładowania napięcie będzie stopniowo wzrastać do 14,5 V, prąd z czasem będzie się zmniejszał. Akumulator można warunkowo uznać za naładowany, gdy prąd ładowania spadnie do 0,6 - 0,7 A.

Przetwornica buck DC-DC TC43200 - link do produktu.

Recenzja przetwornicy Buck DC-DC CC CV TC43200.

Urządzenie może służyć do ładowania akumulatorów samochodowych o pojemności do 100 Ah, ładowania akumulatorów motocyklowych w trybie zbliżonym do optymalnego, a także (po prostych modyfikacjach) jako zasilacz laboratoryjny.

Ładowarka wykonana jest w oparciu o tranzystorowy przetwornik napięcia typu push-pull ze sprzęgłem autotransformatorowym i może pracować w dwóch trybach – źródło prądowe i źródło napięciowe. Gdy prąd wyjściowy jest mniejszy od określonej wartości granicznej, działa normalnie - w trybie źródła napięcia. Jeśli spróbujesz zwiększyć prąd obciążenia powyżej tej wartości, napięcie wyjściowe gwałtownie spadnie - urządzenie przełączy się w tryb źródła prądu.

Ładowarki samochodowe do samodzielnego montażu

Tryb źródła prądu (który ma wysoką rezystancję wewnętrzną) jest zapewniony poprzez włączenie kondensatora balastowego do obwodu pierwotnego przetwornicy.

Schemat ideowy ładowarki pokazano na rys. 2,94.

Ryż. 2,94.Schemat ideowy ładowarki z kondensatorem gaszącym w obwodzie pierwotnym.

Napięcie sieciowe dostarczane jest przez kondensator balastowy C1 do mostka prostowniczego VD1. Kondensator C2 wygładza tętnienia, a dioda Zenera VD2 stabilizuje wyprostowane napięcie. Dioda Zenera VD2 chroni jednocześnie tranzystory przetwornicy przed przepięciem na biegu jałowym, a także w przypadku zwarcia wyjścia urządzenia, gdy wzrasta napięcie na wyjściu mostka VD1. To ostatnie wynika z faktu, że zamknięcie obwodu wyjściowego może spowodować zakłócenie generacji przetwornicy, podczas gdy prąd obciążenia prostownika maleje, a jego napięcie wyjściowe wzrasta. W takich przypadkach dioda Zenera VD2 ogranicza napięcie na wyjściu mostka VD1.

Przetwornik napięcia jest montowany za pomocą tranzystorów VT1, VT2 i transformatora T1. Przetwornik pracuje w częstotliwości 5 ÷ 10 kHz.

Mostek diodowy VD3 prostuje napięcie pobierane z uzwojenia wtórnego transformatora. Kondensator C3 jest kondensatorem wygładzającym.

Zmierzoną eksperymentalnie charakterystykę obciążenia ładowarki pokazano na rys. 2,95. Gdy prąd obciążenia wzrasta do 0,35 ÷ 0,4 A, napięcie wyjściowe nieznacznie się zmienia, a wraz z dalszym wzrostem prądu gwałtownie maleje. Jeśli do wyjścia urządzenia zostanie podłączony niedoładowany akumulator, napięcie na wyjściu mostka VD1 maleje, dioda Zenera VD2 opuszcza tryb stabilizacji, a ponieważ w obwodzie wejściowym znajduje się kondensator C1 o wysokiej reaktancji, urządzenie działa w bieżącym trybie źródła.

Jeżeli prąd ładowania maleje, urządzenie płynnie przechodzi w tryb źródła napięcia. Dzięki temu istnieje możliwość wykorzystania ładowarki jako zasilacza laboratoryjnego małej mocy. Gdy prąd obciążenia jest mniejszy niż 0,3 A, poziom tętnienia przy częstotliwości roboczej przetwornika nie przekracza 16 mV, a rezystancja wyjściowa źródła spada do kilku omów. Zależność rezystancji wyjściowej od prądu obciążenia pokazano na rys. 2,95.

Ryż. 2,95. Charakterystyka obciążenia ładowarki z kondensatorem gaszącym w obwodzie pierwotnym.

Konfiguracja ładowarki z kondensatorem gaszącym w obwodzie pierwotnym

Montaż rozpoczynamy od sprawdzenia poprawności montażu. Następnie upewniają się, że urządzenie działa, gdy obwód wyjściowy jest zamknięty. Prąd obwodu musi wynosić co najmniej 0,45-0,46 A. W przeciwnym razie należy wybrać rezystory R1, R2, aby zapewnić niezawodne nasycenie tranzystorów VT1, VT2. Wyższy prąd zwarcia odpowiada niższej rezystancji rezystorów.

W przypadku konieczności zastosowania urządzenia do ładowania akumulatorów małogabarytowych o pojemności do kilku amperogodzin i regeneracji ogniw galwanicznych, zaleca się regulację prądu ładowania. W tym celu zamiast jednego kondensatora C1 należy zastosować zestaw mniejszych kondensatorów, przełączanych przełącznikiem. Z wystarczającą dokładnością do praktyki maksymalny prąd ładowania - prąd zamknięcia obwodu wyjściowego - jest proporcjonalny do pojemności kondensatora balastowego (przy 4 μF prąd wynosi 0,46 A).

W przypadku potrzeby obniżenia napięcia wyjściowego zasilacza laboratoryjnego wystarczy wymienić diodę Zenera VD2 na inną o niższym napięciu stabilizacji.

Transformator T1 nawinięty jest na pierścieniowy rdzeń magnetyczny o standardowych wymiarach K40x25x11 wykonany z ferrytu 1500NM1. Uzwojenie pierwotne zawiera 2×160 zwojów drutu PEV-2 0,49, uzwojenie wtórne zawiera 72 zwoje drutu PEV-2 0,8. Uzwojenia izolowane są od siebie dwiema warstwami lakierowanej tkaniny.

Zainstaluj diodę Zenera VD2 na radiatorze o powierzchni użytkowej 25 cm 2

Tranzystory konwertera nie wymagają dodatkowych radiatorów, ponieważ działają w trybie przełączania.

Kondensator C1 to papier, zaprojektowany na napięcie znamionowe co najmniej 400 V.

Każdy miłośnik motoryzacji marzy o tym, aby mieć do dyspozycji prostownik do ładowania akumulatora. Bez wątpienia jest to rzecz bardzo potrzebna i wygodna. Spróbujmy obliczyć i wykonać prostownik do ładowania akumulatora 12 V.
Typowy akumulator samochodowy ma następujące parametry:

• Normalne napięcie wynosi 12 woltów;
• Pojemność baterii 35 - 60 amperogodzin.

Odpowiednio prąd ładowania wynosi 0,1 pojemności akumulatora, czyli 3,5–6 amperów.
Obwód prostownika do ładowania akumulatora pokazano na rysunku.

Przede wszystkim należy określić parametry urządzenia prostowniczego.
Uzwojenie wtórne prostownika do ładowania akumulatora musi być zaprojektowane na napięcie:
U2 = Uak + Uo + Ud gdzie:
— U2 — napięcie na uzwojeniu wtórnym w woltach;
— Uak — napięcie akumulatora wynosi 12 woltów;
— Uo — spadek napięcia na uzwojeniach pod obciążeniem wynosi około 1,5 wolta;
— Ud — spadek napięcia na diodach pod obciążeniem wynosi około 2 woltów.

Całkowite napięcie: U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 woltów.

Przyjmijmy z marginesem wahań napięcia w sieci: U2 = 17 woltów.

Przyjmijmy prąd ładowania akumulatora I2 = 5 amperów.

Maksymalna moc w obwodzie wtórnym będzie wynosić:
P2 = I2 x U2 = 5 amperów x 17 woltów = 85 watów.
Moc transformatora w obwodzie pierwotnym (moc, która będzie pobierana z sieci), biorąc pod uwagę sprawność transformatora, będzie wynosić:
P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 watów. Gdzie:
— P1 — moc w obwodzie pierwotnym;
— P2 — moc w obwodzie wtórnym;
-η = 0,9 - sprawność transformatora, sprawność.

Weźmy P1 = 100 watów.

Obliczmy stalowy rdzeń obwodu magnetycznego w kształcie Ø, przesyłana moc zależy od pola przekroju poprzecznego.
S = 1,2√ P gdzie:
— S pole przekroju poprzecznego rdzenia w cm2;
— P = 100 watów mocy obwodu pierwotnego transformatora.
S = 1,2√ P = 1,2 x √100 = 1,2 x 10 = 12 cm2
Przekrój środkowego pręta, na którym będzie umieszczona rama z uzwojeniem S = 12 cm2.

Określmy liczbę zwojów na 1 wolt w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym, korzystając ze wzoru:
n = 50 / S = 50 / 12 = 4,17 zwojów.

Przyjmijmy n = 4,2 obrotu na 1 wolt.

Następnie liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym będzie wynosić:
n1 = U1 · n = 220 woltów · 4,2 = 924 zwoje.

Liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym:
n2 = U2 · n = 17 woltów · 4,2 = 71,4 zwojów.

Weźmy 72 tury.

Określmy prąd w uzwojeniu pierwotnym:
I1 = P1 / U1 = 100 watów / 220 woltów = 0,45 ampera.

Prąd w uzwojeniu wtórnym:
I2 = P2 / U2 = 85 / 17 = 5 amperów.

Średnicę drutu określa się według wzoru:
d = 0,8 √I.

Średnica drutu w uzwojeniu pierwotnym:
d1=0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 mm.

Średnica drutu w uzwojeniu wtórnym:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8 5 = 0,8 2,25 = 1,8 mm.

Uzwojenie wtórne jest nawinięte za pomocą zaczepów.
Pierwsza wypłata jest dokonywana z 52 tury, potem z 56 tur, z 61, z 66 i ostatnie 72 tury.

Wniosek jest dokonywany w pętli bez przecinania przewodów. następnie izolacja jest ściągana z pętli i przylutowywany jest do niej przewód wyjściowy.

Regulacja prądu ładowania prostownika następuje poprzez przełączanie zaczepów uzwojenia wtórnego. Wybrano przełącznik z mocnymi stykami.

Jeśli nie ma takiego przełącznika, możesz użyć dwóch przełączników dwustabilnych z trzema pozycjami zaprojektowanych dla prądu do 10 amperów (sprzedawanych w sklepie samochodowym).
Przełączając je, można sekwencyjnie wyprowadzać napięcie 12–17 woltów na wyjście prostownika.

Położenie przełączników dwustabilnych dla napięć wyjściowych 12 - 13 - 14,5 - 16 - 17 woltów.

Diody muszą być zaprojektowane z marginesem na prąd 10 amperów i każdą należy umieścić na osobnym grzejniku, a wszystkie grzejniki są od siebie odizolowane.

Może być jeden grzejnik, a diody są na nim instalowane przez izolowane uszczelki.

Powierzchnia promiennika dla jednej diody wynosi około 20 cm2, jeśli jest jeden promiennik, to jego powierzchnia wynosi 80 - 100 cm2.
Prąd ładowania prostownika można kontrolować za pomocą wbudowanego amperomierza dla prądu do 5-8 amperów.

Możesz użyć tego transformatora jako transformatora obniżającego napięcie do zasilania 12-woltowej lampy awaryjnej z 52-obrotowego kranu. (patrz schemat).
Jeśli chcesz zasilić żarówkę napięciem 24 lub 36 woltów, wykonuje się dodatkowe uzwojenie na podstawie Na każdy 1 wolt przypada 4,2 zwoju.

To dodatkowe uzwojenie jest połączone szeregowo z uzwojeniem głównym (patrz górny schemat). Konieczne jest jedynie przesunięcie fazowe uzwojenia głównego i dodatkowego (początek - koniec), aby sumować się napięcie całkowite. Pomiędzy punktami: (0 – 1) - 12 woltów; (0 -2) - 24 wolty; pomiędzy (0 – 3) - 36 woltów.
Na przykład. Aby uzyskać całkowite napięcie 24 woltów, należy dodać 28 zwojów do uzwojenia głównego, a przy całkowitym napięciu 36 woltów kolejne 48 zwojów drutu o średnicy 1,0 milimetra.

Możliwy wygląd obudowy prostownika do ładowania akumulatora pokazano na rysunku.

Jak obliczyć transformator 220/36 V.

W gospodarstwie domowym może zaistnieć konieczność wyposażenia oświetlenia w wilgotnych pomieszczeniach: piwnicy lub piwnicy itp. W tych pomieszczeniach występuje zwiększone ryzyko porażenia prądem.
W takich przypadkach należy używać sprzętu elektrycznego przeznaczonego na obniżone napięcie zasilania, nie więcej niż 42 wolty.
Możesz użyć latarki zasilanej bateryjnie lub użyć transformatora obniżającego napięcie od 220 woltów do 36 woltów.
Obliczymy i wyprodukujemy jednofazowy transformator mocy 220/36 woltów o napięciu wyjściowym 36 woltów, zasilany z sieci elektrycznej prądu przemiennego o napięciu 220 woltów.

Do oświetlenia takich pomieszczeń Żarówka elektryczna będzie OK przy napięciu 36 V i mocy 25–60 W. Takie żarówki z trzonkiem na zwykłe gniazdko elektryczne sprzedawane są w sklepach z artykułami elektrycznymi.
Jeśli znajdziesz żarówkę o innej mocy, na przykład 40 watów, nie ma się czym martwić - wystarczy. Tyle, że transformator będzie wykonany z rezerwą mocy.

Dokonajmy uproszczonego obliczenia transformatora 220/36 V.

Moc w obwodzie wtórnym: P_2 = U_2 I_2 = 60 watów

Gdzie:
P_2 – moc na wyjściu transformatora, ustawiamy 60 W;
U _2 - napięcie na wyjściu transformatora, ustawiamy 36 woltów;
I _2 - prąd w obwodzie wtórnym, w obciążeniu.

Sprawność transformatora o mocy do 100 watów wynosi zwykle nie więcej niż η = 0,8.
Sprawność określa, jaka część energii pobieranej z sieci trafia do obciążenia. Pozostała część przeznaczona jest na ogrzewanie drutów i rdzenia. Ta moc zostaje bezpowrotnie utracona.
Określmy moc pobieraną przez transformator z sieci, biorąc pod uwagę straty:

P_1 = P_2 / η = 60 / 0,8 = 75 watów.

Moc jest przenoszona z uzwojenia pierwotnego do uzwojenia wtórnego poprzez strumień magnetyczny w rdzeniu magnetycznym.
Dlatego od wartości P_1, moc pobierane z sieci 220 V, zależy od pola przekroju obwodu magnetycznego S.

Rdzeń magnetyczny to rdzeń w kształcie litery W lub O wykonany z blachy stali transformatorowej. Rdzeń będzie zawierał uzwojenia pierwotne i wtórne drutu.

Pole przekroju obwodu magnetycznego oblicza się ze wzoru:

S = 1,2 · √P_1.

Gdzie:
S to powierzchnia w centymetrach kwadratowych,
P_1 to moc sieci podstawowej w watach.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 cm².

Wartość S służy do określenia liczby zwojów w na wolt za pomocą wzoru:

w = 50/S

W naszym przypadku pole przekroju rdzenia wynosi S = 10,4 cm2.

w = 50/10,4 = 4,8 zwojów na 1 wolt.

Obliczmy liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym.

Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego przy napięciu 220 woltów:

W1 = U_1 · w = 220 · 4,8 = 1056 zwojów.

Liczba zwojów uzwojenia wtórnego przy 36 woltach:

W2 = U_2 w = 36 4,8 = 172,8 zwojów,

zaokrąglić do 173 obrotów.

W trybie obciążenia może nastąpić zauważalna utrata części napięcia na rezystancji czynnej drutu uzwojenia wtórnego. Dlatego dla nich zaleca się przyjęcie liczby zwojów o 5-10% większej niż obliczona. Przyjmijmy, że W2 = 180 obrotów.

Wielkość prądu w uzwojeniu pierwotnym transformatora:

I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ampera.

Prąd w uzwojeniu wtórnym transformatora:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ampera.

Średnice drutów uzwojenia pierwotnego i wtórnego są określone przez wartości prądów w nich w oparciu o dopuszczalną gęstość prądu, liczbę amperów na 1 milimetr kwadratowy powierzchni przewodu. W przypadku transformatorów gęstość prądu, do drutu miedzianego, Akceptowane jest 2 A/mm².

Przy tej gęstości prądu średnicę drutu bez izolacji w milimetrach określa się według wzoru: d = 0,8√I.

W przypadku uzwojenia pierwotnego średnica drutu będzie wynosić:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 mm. Weźmy 0,5 mm.

Średnica drutu dla uzwojenia wtórnego:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 mm. Weźmy 1,1 mm.

JEŚLI NIE MA DRUTU O WYMAGANEJ ŚREDNICY, wtedy możesz wziąć kilka cieńszych przewodów połączonych równolegle. Ich całkowite pole przekroju poprzecznego nie może być mniejsze niż odpowiadające obliczonemu jednemu przewodowi.

Pole przekroju drutu określa się według wzoru:

s = 0,8 d².

gdzie: d - średnica drutu.

Przykładowo: nie znaleźliśmy drutu do uzwojenia wtórnego o średnicy 1,1 mm.

Pole przekroju poprzecznego drutu ma średnicę 1,1 mm. jest równe:

s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 mm².

Zaokrąglijmy w górę do 1,0 mm².

Zwybieramy średnice dwóch drutów, suma ich pól przekroju poprzecznego wynosi 1,0 mm².

Są to na przykład dwa druty o średnicy 0,8 mm. i powierzchnię 0,5 mm².

Lub dwa przewody:
- pierwszy o średnicy 1,0 mm. i powierzchnia przekroju 0,79 mm²,
- drugi o średnicy 0,5 mm. i pole przekroju poprzecznego 0,196 mm².
co daje w sumie: 0,79 + 0,196 = 0,986 mm².

Cewka jest nawinięta dwoma drutami jednocześnie, przy czym ściśle przestrzegana jest równa liczba zwojów obu drutów. Początki tych przewodów są ze sobą połączone. Końce tych przewodów są również połączone.

Okazuje się, że jest to jeden drut o całkowitym przekroju dwóch drutów.

Zobacz artykuły:

Jest sporo starych telewizorów lampowych z działającymi transformatorami mocy. Po pewnych modyfikacjach można je stosować w ładowarkach (ładowarkach).

Na stronie internetowej radiochipa rozważymy przykład obliczeń tą metodą. Największym zainteresowaniem w tym celu cieszą się telewizory o przekątnej ekranu 61 cm (59 cm) z obrazem czarno-białym i kolorowym, które wykorzystują transformatory typu: TS-160, TS-180, TS-200, TSA-270 itp. Konstrukcyjnie składają się z dwóch połówek w kształcie litery U z tłoczonej stali elektrotechnicznej, skręconych ze sobą.

Demontaż transformatorów należy przeprowadzać ostrożnie, aby nie uszkodzić uzwojeń pierwotnych. Dostarczone do nich przewody są najpierw odgryzane lub lutowane. Połączenie śrubowe jest demontowane i usuwane. Następnie usuwa się połówki rdzenia. Jeżeli ze względu na sklejenie od wewnątrz trudno je rozdzielić, zaleca się lekkie opukanie w wystające zagięcia. Uzwojenia wtórne nawinięte są z ramy (każde osobno) na ekran wykonany w postaci otwartego paska folii lub uzwojenia jednorzędowego za pomocą jednego odczepu. Średnicę drutu uzwojenia wtórnego ładowarki oblicza się ze wzoru:

Gdzie I jest prądem znamionowym uzwojenia, A; Npr - liczba równoległych drutów (w przypadku braku jednego drutu o obliczonej średnicy); j - gęstość prądu, A/mm² (przy mocy transformatora 100...500VA - 2,5...3,5A/mm²). Przykładowo dla transformatora TS-180 można przyjąć j=2,7 A/mm². Liczba zwojów zależy od wymaganego napięcia i stosunku zwojów/V (w/U) określonego przez typ transformatora. Dla akumulatora 12 V, w zależności od obwodu ładowania, napięcie uzwojenia wynosi 16…18 V.

Stosunek w/U można wyznaczyć doświadczalnie, nawijając na przykład 10 zwojów drutu o dowolnej średnicy na dowolną ramę cewki transformatora. Następnie składa się transformator, przykłada napięcie do uzwojenia pierwotnego i mierzy napięcie na uzwojeniu pomocniczym, które dzieli się przez liczbę zwojów. Liczbę zwojów na wolt można również określić, licząc liczbę zwojów uzwojenia wtórnego podczas jego rozwijania (należy najpierw zmierzyć napięcie na nim dla całego transformatora).

W prostych kranach często wykonuje się z uzwojenia wtórnego, aby ułatwić regulację prądu ładowania. Przełącza się je za pomocą przełącznika suwakowego. Prąd pobierany przez uzwojenie wtórne nie powinien przekraczać całkowitej mocy transformatora, tj. dla TS-180 przy napięciu 18 V prąd nie przekracza 10 A.

Diody do prostownika mostkowego dobiera się na podstawie dopuszczalnego prądu równego połowie maksymalnego prądu ładowania. Amperomierz i woltomierz służą jako wskaźniki trybu ładowania. Można obejść się jednym miliamperomierzem, przełączając go dodatkowym wyłącznikiem (przełącznik musi wytrzymywać prąd ładowania).

Jako przyrządy pomiarowe można zastosować wskaźniki poziomu zapisu ze starych magnetofonów (typu M370, M476, itp.) o sumarycznych prądach odchylających 200...250 µA, zapewniając im odpowiednie boczniki. Zamiast głowic pomiarowych odpowiednie są również diody LED z wybranymi rezystorami balastowymi. Tryb jest kontrolowany przez jasność ich blasku.