Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками. Схема изготовления зарядного устройства для аккумулятора из трансформатора Сечение провода для вторичной обмотки зарядного устройства

Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов приведена на рисунке. В качестве силового трансформатора я обычно использовал сетевые трансформаторы от старых телевизоров, например ТС-180. С катушек трансформатора удаляются все вторичные обмотки, а в качестве первичной на 220 вольт, используются все витки первичной обмотки трансформатора.

Пример.

Трансформатор ТС-180 имеет полное количество витков первичной обмотки W1 = 866 = 375+58+375+58. Чем больше количество витков, тем меньше ток холостого хода трансформатора, тем менее ощутимы последствия бросков напряжения в первичной сети, поэтому я всегда использую максимально-возможное количество витков.
Далее находим количество витков на один вольт W1/220В = 866/220 = 4витка. Для получения 24В во вторичной обмотке трансформатора нам необходимо намотать W2 = 24×4 = 96 витков т.е. по 48 витков на каждой катушке и впоследствии соединить эти катушки синфазно последовательно. При этом диаметр провода вторичной обмотки равен В = 0,7 корней из тока обмотки трансформатора. Так как при однополупериодном выпрямлении во вторичной обмотке присутствует постоянная составляющая, которая дополнительно способствует разогреву трансформатора, то диаметр провода менее двух миллиметров выбирать не стоит. При отсутствии толстого провода, модно намотать каждую катушку по 96 витков и соединить их синфазно параллельно. При этом диаметр провода надо пересчитать.

Для вторичной обмотки мы выбрали провод диаметром 2мм. При этом площадь поперечного сечения его составит S₁ = π∙R² = π∙D²/4 = 3,14мм².
Находим площадь сечения нового провода S₂ = 3,14/2 = 1,57мм².
Вычисляем диаметр этого провода D ≈1,41мм.

Данные на другие сетевые трансформаторы от телевизоров можно узнать здесь

Резистор R2 — автомобильная лампочка на 21Вт. Она выполняет функцию нагрузки для разрядного тока между импульсами зарядного тока. Вместо лампочки можно применить резистор ПЭВ-25 сопротивлением примерно 30 Ом.
Диод в цепи управляющего электрода тиристора можно применить любой от выпрямителя старого телевизора. Переменный резистор — лучше бы проволочный.

Правильный заряд аккумуляторной батареи является одним из наиболее важных условий, позволяющих обеспечить длительный срок их службы. Важно правильно спроектировать зарядное устройство, чтобы обеспечить оптимальный режим заряда батареи для восстановления номинальной ёмкости, определяющей количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор. Заряд аккумуляторной батареи, как правило, осуществляется в две ступени. На первой ступени рекомендуется заряжать аккумулятор неизменным по значению током IЗ = 0,25САБ. При этом аккумулятор получает основную часть энергии, в пределах 95 %. Зарядка аккумулятора на второй ступени происходит при стабильном напряжении. Этот режим обычно называют режимом подзаряда и используют для компенсации уменьшения емкости аккумулятора, вызванного токами саморазряда.

Зарядное устройство выполнено на базе непосредственного преобразователя постоянного напряжения НПН понижающего типа. Регулирование выходного напряжения в нем осуществляется за счет изменения относительной длительности открытого состояния силового транзистора при использовании широтно-импульсного регулирования. Частота преобразования зарядного устройства fЗУ = 22 кГц.

Исходными данными для расчета зарядного устройства являются входное напряжение, выходное напряжение, ток и характеристики АБ. Используем в качестве питающего выпрямленное напряжение сети. Заряд аккумуляторной батареи может осуществляться только при условии, что напряжение питающей сети находится в допустимом диапазоне.

Для однофазной питающей сети переменного тока с бестрансформаторным входом для СГЭП выберем мостовую схему выпрямителя с индуктивно-ёмкостным фильтром . При учете диапазона изменения напряжения питающей сети (отклонение вниз от номинала на 10%) значение напряжения на выходе входного фильтра не превышает UВХmin = 1,41Uсmin = 1,41·99 = 139 В даже на холостом ходу (конденсатор входного фильтра заряжен до напряжения, равного амплитуде напряжения питающей сети). В рабочем режиме UВХmin будет еще ниже на величину падения напряжения на диодах выпрямителя. Так как вход выпрямителя бестрансформаторный, коммутационными потерями можно пренебречь и величину выпрямленного напряжения можно считать по соотношениям для идеального выпрямителя.

Наибольшее значение напряжения на выходе фильтра определится из выражения (холостой ход - конденсатор фильтра заряжен до амплитуды входного напряжения):

Выходные параметры зарядного устройства определяются параметрами АБ. Выходное напряжение зарядного устройства для заряда АБ типа FG20721 c номинальным напряжением UАБ = 12·3 = 36 В и емкостью САБ = 6,5 Ач, работающей в цикличном режиме, определяется по выражению:

где 2,45 В - максимальное напряжение на элементе АБ;

m = 6 - количество элементов в секции;

n = 3 - количество секций в батарее.

Для выбора величины тока заряда АБ необходимо знать не только емкость АБ, но и интервалы времени между аварийными режимами (время, предоставленное для восстановления необходимой емкости АБ). Статистические данные выхода напряжения сети переменного тока за допустимые пределы - 1-2 раза в сутки. В этом случае для восстановления емкости АБ зарядный ток можно выбрать равным 0,2 САБ = 1,3А.

Для расчета параметров и выбора элементов силовой цепи зарядного устройства необходимо определить диапазон изменения относительной длительности открытого состояния транзистора зарядного устройства:

Для выбора величины индуктивности дросселя, кроме величины гmin, необходимо определиться с амплитудой пульсаций зарядного тока. Так как АБ не предъявляет особых требований к форме зарядного тока, то выберем величину пульсаций произвольно - допустим 10%.

Определим величину индуктивности по выражению:

Соединим параллельно три дросселя Д17-2 с параметрами: L = 2 мГн; Iподм = 6,3 А; Rобм = 0,3 Ом при последовательном соединении двух обмоток дросселя.

Т.к. АБ в СГЭП подключена постоянно, то выходной конденсатор ЗУ применяется для подавления высокочастотных помех. Выбираем конденсатор С10 - К73-17 - 100В - 1 мкФ±5%.

Рассчитаем параметры силового транзистора зарядного устройства. Максимальное напряжение, прикладываемое к силовому транзистору VT1 в закрытом состоянии определяется наибольшим выпрямленным напряжением:

Ток, протекающий через транзистор, равен току заряда:

Выбираем MOSFET-транзистор VT1 - IRF624 фирмы International Rectifier с параметрами: UСИmax = 250 В; IСmax = 4,4 А; RСИ = 1,1 Ом, tВКЛ = 20 нс, tВЫКЛ = 32 нс.

Статические потери в транзисторе:

Используя линейную аппроксимацию временной зависимости тока и напряжения в режиме переключения транзистора, определим динамические потери в нем по выражению:

Суммарные потери мощности на транзисторе:

не требуют установки транзистора на радиатор.

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду VD4 определяется наибольшим выпрямленным напряжением:

Среднее значение тока, протекающего по диоду, равно:

Выбираем диод VD4 - MUR240 фирмы ON Semiconductor, имеющий характеристики: UОБРmax = 400 В; IПР = 2 А; IИМП = 25 А; UПР = 1,05 В; tВОССТ = 65 нс.

Для ограничения сквозного тока, протекающего через диод при включении транзистора за время восстановления запирающих свойств диода, устанавливают балластный (ограничительный) дроссель L5, индуктивность которого определяют по выражению:

Выбираем дроссель Д13-3 с параметрами: L = 5 мкГн; Iподм = 4 А; Rобм = 0,015 Ом при последовательном соединении двух обмоток дросселя.

Сопряжение цепи управления силовым ключом зарядного устройства с выходом схемы управления (микроконтроллером) требует обеспечения гальванической развязки и согласования управляющего сигнала по мощности. Для этого воспользуемся микросхемой драйвера нижнего уровня с ограничением тока DA1 - IR2121 фирмы International Rectifier и трансформатором TV1. Основные параметры драйвера приведены в таблице 2.1 .

Выберем фильтрующие конденсаторы по цепи питания микросхемы драйвера C1, C2 - К10-79 - 25В - 1 мкФ±20% Н30.

Конденсатор C5 необходим для создания напряжения разной полярности на трансформаторе драйвера TV1:

Выбираем конденсатор C5 - К10-79 - 25В - 2 мкФ±5%.

Таблица 2.1 - Основные параметры драйвера IR2121

Параметр	Значение
	150 нс / 150 нс

Рассчитаем трансформатор драйвера TV1. Для данного трансформатора выберем тип конструкции - тороид, магнитный материал сердечника - прессованный ферроматериал марки 2000НМ.

Коэффициент трансформации k = 1.

Средние значения напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора U1 = U2 = 12 В.

Наибольшее среднее значение тока в первичной обмотке I1 = I2 = IД гmax = 0,5 А.

Рассчитаем габаритную мощность трансформатора:

По известным токам и напряжениям обмоток и габаритной мощности трансформатора выбирается сердечник и определяются параметры обмоток, при этом число витков первичной обмотки рассчитывается исходя из наибольшего напряжения, прикладываемого к ней, чтобы исключить режим насыщения (замагничивания) сердечника трансформатора.

где SО - площадь окна сердечника магнитопровода [см2];

SС - поперечное сечение сердечника [см2];

kф - коэффициент формы напряжения (для прямоугольного сигнала - kф = 1);

kс - коэффициент заполнения сердечника сталью (для трансформаторов, выполненных на сердечниках из прессованных ферроматериалов kс = 1);

д - плотность тока в обмотках трансформатора (среднее значение для многовитковых трансформаторов равно 2,5 А/мм2);

у - коэффициент заполнения окна сердечника медью (для проводов круглого сечения в пределах от 0,2 до 0,35), примем у = 0,3;

Bм - индукция в магнитопроводе (для трансформаторов, выполненных на сердечниках из прессованных ферроматериалов индукция не превышает 0,2 Тл).

Выбираем сердечник из стандартного ряда магнитопроводов К16х8х6, имеющий SОSС = 0,12 см4, SО = 0,501 см2, SС = 0,24 см2.

Число витков в обмотках трансформаторов:

Диаметры проводов обмоток:

выбираем по одному проводу для каждой обмотки ПЭВ-1 с диаметром провода без изоляции равным 0,51 мм (диаметр провода с изоляцией равен 0,56 мм).

Диод VD2 служит для предотвращения появления на выходе микросхемы драйвера выбросов выходного напряжения ниже уровня земли во время процесса выключения. Максимальное обратное напряжение на диоде UОБРmax = 12 В, максимальный средний ток диода равен IVDmax = 0,5 А. Выбираем диод VD2 - КД289А с параметрами: UОБРmax = 25 В; IVDmax = 1 А; fmax = 100 кГц.

Конденсатор C6, а также диод VD3 необходимы для восстановления формы и амплитуды управляющих сигналов с драйвера после трансформатора TV1. Конденсатор C6 = C5 = 2 мкФ.

Максимальное обратное напряжение на диоде VD3 UОБРmax = 12 В, максимальный средний ток диода равен IVDmax = 0,5 А.Выбираем диод VD3 - КД289А (UОБРmax = 25 В; IVDmax = 1 А; fmax = 100 кГц).

Резистор в цепи затвора необходим для ограничения тока управления силовым транзистором ЗУ. Примем максимальное значение тока затвора транзистора IЗmax = 1 А. Рассчитаем сопротивление ограничивающего резистора:

Мощность, рассеиваемая на резисторе:

Выбираем резистор R3 - С2-33 - 0,125 - 12 Ом ±5%.

Одно из главных подручных средств в лаборатории радиолюбителя — это конечно же блок питания, а как известно, основа большинства блоков питания — силовой трансформатор напряжения. Иногда в руки попадаются отличные трансформаторы, но после проверки обмоток становится ясно, что нужное нам напряжение отсутствует по причине перегорания первички или вторички. Выход из такой ситуации один — перемотать трансформатор и мотать вторичную обмотку своими руками. В радиолюбительской технике обычно нужно иметь напряжение от 0 до 24 вольт, для питания разнообразный устройств.

Поскольку блок питания будет работать от бытовой сети 220 вольт, то при проведении небольших расчетов становится ясно, что в среднем каждые 4-5 витков во вторичной обмотке трансформатора дают напряжение 1 вольт.

Как сделать зарядное устройство для автомобильного аккумулятора своими руками?

Это значит, для блока питания с максимальным напряжением 24 вольт, вторичная обмотка должна содержать 5*24 итого получаем 115-120 витков. Для мощного блока питания также нужно подобрать для перемотки провод нужного сечения, в среднем диаметр провода выбирают для блока питания средней мощности составляет 1 миллиметр (от 0,7 до 1,5 мм).

Для создания мощного блока питания под рукой нужно иметь мощный трансформатор, отлично подойдет трансформатор от черно-белого телевизора производства советского союза. Трансформатор нужно разобрать, вынуть сердечек (железки) и отмотать все вторичные обмотки оставляя только сетевую, весь процесс занимает не более 30 минут.

Далее берем указанный провод и мотаем на каркас трансформатора с расчетом 5 витков 1 вольт. Таким образом можно своими руками собрать например зарядное устройство для автомобильного аккумулятора, для зарядки автомобильного аккумулятора вторичная обмотка должна содержать 60-70 витков (напряжение зарядки должно быть не менее 14 вольт, сила тока 3-10 ампер), потом нужен мощный диодный мост для выпрямления переменного тока и все готово.

Но для зарядки автомобильного аккумулятора провод вторичной обмотки трансформатора нужно подобрать с диаметром не менее 1,5 миллиметров (от 1,5 до 3 миллиметров, чтобы иметь зарядный ток от 3 до 10 ампер). Таким же образом можно спроектировать сварочный аппарат и другие силовые приборы.

Зарядное устройство 12в аккумулятора своими руками

Это зарядное устройство я сделал для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14.5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но им можно заряжать и другие аккумуляторы, например литий-ионные, так как выходное напряжение и выходной ток можно регулировать в широких пределах. Основные компоненты зарядного устройства были куплены на сайте АлиЭкспресс.

Вот эти компоненты:

Еще потребуется электролитический конденсатор 2200 мкФ на 50 В, трансформатор для зарядного устройства ТС-180-2 (как распаивать трансформатор ТС-180-2 посмотрите в этой статье), провода, сетевая вилка, предохранители, радиатор для диодного моста, крокодилы. Трансформатор можно использовать другой, мощностью не менее 150 Вт (для зарядного тока 6 А), вторичная обмотка должна быть рассчитана на ток 10 А и выдавать напряжение 15 – 20 вольт. Диодный мост можно набрать из отдельных диодов, рассчитанных на ток не менее 10А, например Д242А.

Провода в зарядном устройстве должны быть толстые и короткие.

Как сделать зарядку для автомобильного аккумулятора

Диодный мост нужно закрепить на большой радиатор. Необходимо нарастить радиаторы DC-DC преобразователя, или использовать для охлаждения вентилятор.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Сборка зарядного устройства

Подсоедините шнур с сетевой вилкой и предохранителем к первичной обмотке трансформатора ТС-180-2, установите диодный мост на радиатор, соедините диодный мост и вторичную обмотку трансформатора. Припаяйте конденсатор к плюсовому и минусовому выводам диодного моста.

Подключите трансформатор к сети 220 вольт и произведите замеры напряжений мультиметром. У меня получились такие результаты:

1. Переменное напряжение на выводах вторичной обмотки 14.3 вольта (напряжение в сети 228 вольт).
2. Постоянное напряжение после диодного моста и конденсатора 18.4 вольта (без нагрузки).

Руководствуясь схемой, соедините с диодным мостом DC-DC понижающий преобразователь и вольтамперметр.

Настройка выходного напряжения и зарядного тока

На плате DC-DC преобразователя установлены два подстроечных резистора, один позволяет установить максимальное выходное напряжение, другим можно выставить максимальный зарядный ток.

Включите зарядное устройство в сеть (к выходным проводам ничего не подсоединено), индикатор будет показывать напряжение на выходе устройства, и ток равный нулю. Потенциометром напряжения установите на выходе 5 вольт. Замкните между собой выходные провода, потенциометром тока установите ток короткого замыкания 6 А. Затем устраните короткое замыкание, разъединив выходные провода и потенциометром напряжения, установите на выходе 14.5 вольт.

Защита от переполюсовки

Данное зарядное устройство не боится короткого замыкания на выходе, но при переполюсовке может выйти из строя. Для защиты от переполюсовки, в разрыв плюсового провода идущего к аккумулятору можно установить мощный диод Шоттки. Такие диоды имеют малое падение напряжения при прямом включении. С такой защитой, если перепутать полярность при подключении аккумулятора, ток протекать не будет. Правда этот диод нужно будет установить на радиатор, так как через него при заряде будет протекать большой ток.

Подходящие диодные сборки применяются в компьютерных блоках питания. В такой сборке находятся два диода Шоттки с общим катодом, их нужно будет запараллелить. Для нашего зарядного устройства подойдут диоды с током не менее 15 А.

Нужно учитывать, что в таких сборках катод соединен с корпусом, поэтому эти диоды нужно устанавливать на радиатор через изолирующую прокладку.

Необходимо еще раз отрегулировать верхний предел напряжения, с учетом падения напряжения на диодах защиты. Для этого, потенциометром напряжения на плате DC-DC преобразователя нужно выставить 14.5 вольт измеряемых мультиметром непосредственно на выходных клеммах зарядного устройства.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

DC-DC понижающий преобразователь TC43200 — ссылка на товар.

Обзор понижающего преобразователя DC-DC CC CV TC43200.

Устройство можно использовать для дозарядки автомобильных аккумуляторных батарей емкостью до 100 Ач, для зарядки в режиме, близком к оптимальному, мотоциклетных батарей, а также (при несложной доработке) в качестве лабораторного блока питания.

Зарядное устройство выполнено на основе двухтактного транзисторного преобразователя напряжения с автотрансформаторной связью и может работать в двух режимах — источника тока и источника напряжения. При выходном токе, меньшем некоторого предельного значения, оно работает как обычно — в режиме источника напряжения. Если пoпытaтьcя увеличить ток нагрузки сверх этого значения, выходное напряжение будет резко уменьшаться — устройство перейдет в режим источника тока.

Зарядные устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

Режим источника тока (обладающего большим внутренним сопротивлением) обеспечен включением балластного конденсатора в первичную цепь преобразователя.

Принципиальная схема зарядного устройства представлена на рис. 2.94.

Рис. 2.94. Принципиальная схема зарядного устройства с гасящим конденсатором в первичной цепи.

Сетевое напряжение через балластный конденсатор С1 поступает на выпрямительный мост VD1. Конденсатор С2 сглаживает пульсации, а стабилитрон VD2 стабилизирует выпрямленное напряжение. Стабилитрон VD2 одновременно защищает от перегрузки по напряжению транзисторы преобразователя на холостом ходе, а также при замыкании выхода устройства, когда напряжение на выходе моста VD1 повышается. Последнее связано с тем, что при замыкании выходной цепи генерация преобразователя может срываться, при этом ток нагрузки выпрямителя уменьшается, а его выходное напряжение увеличивается. В таких случаях стабилитрон VD2 ограничивает напряжение на выходе моста VD1.

Преобразователь напряжения собран на транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1. Преобразователь работает на частоте 5 ÷ 10 кГц.

Диодный мост VD3 выпрямляет напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора. Конденсатор С3 — сглаживающий.

Экспериментально снятая нагрузочная характеристика зарядного устройства изображена на рис. 2.95. При увеличении тока нагрузки до 0,35 ÷ 0,4 А выходное напряжение изменяется незначительно, а при дальнейшем увеличении тока резко уменьшается. Если к выходу устройства подключить недозаряженную батарею аккумуляторов, напряжение на выходе моста VD1 уменьшается, стабилитрон VD2 выходит из режима стабилизации и, поскольку во входной цепи включен конденсатор С1 с большим реактивным сопротивлением, устройство работает в режиме источника тока.

Если зарядный ток уменьшился, то устройство плавно переходит в режим источника напряжения. Это дает возможность использовать зарядное устройство в качестве маломощного лабораторного блока питания. При токе нагрузки менее 0,3 А уровень пульсаций на рабочей частоте преобразователя не превышает 16 мВ, а выходное сопротивление источника уменьшается до нескольких Ом. Зависимость выходного сопротивления от тока нагрузки показана на рис. 2.95.

Рис. 2.95. Нагрузочная характеристика зарядного устройства с гасящим конденсатором в первичной цепи.

Настройка зарядного устройства с гасящим конденсатором в первичной цепи

Налаживание начинают с проверки правильности монтажа. Затем убеждаются в работоспособности устройства при замыкании выходной цепи. Ток замыкания должен быть не менее 0,45 0,46 А. В противном случае следует подобрать резисторы R1, R2 с целью обеспечения надежного насыщения транзисторов VT1, VT2. Больший ток замыкания соответствует меньшему сопротивлению резисторов.

При необходимости использования устройства для зарядки малогабаритных аккумуляторов емкостью до единиц ампер-часов и регенерации гальванических элементов целесообразно обеспечить регулировку тока зарядки. Для этого вместо одного конденсатора С1 следует предусмотреть набор конденсаторов меньшей емкости, коммутируемых переключателем. С достаточной для практики точностью максимальный ток зарядки — ток замыкания выходной цепи — пропорционален ёмкости балластного конденсатора (при 4 мкФ ток равен 0,46 А).

Если нужно уменьшить выходное напряжение лабораторного источника питания, достаточно стабилитрон VD2 заменить другим, с меньшим напряжением стабилизации.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К40х25х11 из феррита 1500НМ1. Первичная обмотка содержит 2×160 витков провода ПЭВ-2 0,49, вторичная — 72 витка провода ПЭВ-2 0,8. Обмотки изолированы между собой двумя слоями лакоткани.

Стабилитрон VD2 установить на теплоотводе с полезной площадью 25 см 2

Транзисторы преобразователя в дополнительных теплоотводах не нуждаются, так как работают в ключевом режиме.

Конденсатор С1 — бумажный, рассчитанный на номинальное напряжение не менее 400 В.

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.

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.

Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электичческим током.
В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт.
Рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт, с выходным напряжением 36 вольт с питанием от электрической сети переменного тока напряжением 220 вольт.

Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под обыкновенный электропатрон продаются в магазинах электротоваров.
Если вы найдете лампочку на другую мощнось, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

Сделаем упрощенный расчет трансформатора 220/36 вольт.

Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ватт

Где:
Р_2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U _2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I _2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт .

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.
Поэтому от значения Р_1 , мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S .

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 · √P_1.

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P _1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

w = 50/S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50/10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков ,

округляем до 173 витка .

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

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

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I .

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм .

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0,8 · d².

где : d — диаметр провода .

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм. равна:

s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм² .

Округлим до 1,0 мм².

Из выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм . и площадью по 0,5 мм² .

Или два провода:
- первый диаметром 1,0 мм . и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм . и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.

Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Смотрите статьи:

Существует достаточно много старых ламповых телевизоров с исправными силовыми трансформаторами. Их с некоторой доработкой можно использовать в зарядных устройствах (ЗУ).

На сайте радиочипи рассмотрим пример расчета данного метода. Наибольший интерес для этой цели представляют телевизоры с размером экрана 61 см (59 см) черно-белого и цветного изображения, в которых применены трансформаторы типов: ТС-160, ТС-180, ТС-200, ТСА- 270 и т.п. Конструктивно они выполнены из двух стянутых болтовым соединением U-образных половинок опрессованной электротехнической стали.

Демонтаж трансформаторов следует вести аккуратно, чтобы не повредить первичные обмотки Подводимые к ним провода предварительно откусываются или отпаиваются. Болтовое соединение разбирается и снимается. Затем снимаются половинки сердечника. В случае затруднений при их разъединении из-за склеивания внутри, рекомендуется слегка постучать по их выступающим закруглениям. С каркаса (каждую в отдельности) сматывают вторичные обмотки до экрана, выполненного в виде незамкнутой полоски фольги или однорядной обмотки с одним отводом. Расчет диаметра провода вторичной обмотки для зарядного устройства производят по формуле:

Где I – номинальный ток обмотки, A; Nпр - количество параллельных проводов (при отсутствии одного провода расчетного диаметра); j - плотность тока, А/мм² (при мощности трансформатора 100…500ВА - 2,5…3,5А/мм²). Например, для трансформатора ТС-180 можно принять j=2,7 А/мм². Количество витков зависит от необходимого напряжения и отношения виток/В (w/U), определяемого типом трансформатора. Для аккумулятора на 12 В, в зависимости от схемы зарядки, напряжение обмотки составляет 16…18 В.

Отношение w/U можно определить экспериментально, намотав для этого на любом из каркасов катушек трансформатора, например, 10 витков провода произвольного диаметра. Затем трансформатор собирается, на первичную обмотку подается напряжение и измеряется напряжение на вспомогательной обмотке, которое делится на число витков. Число витков на вольт можно определить и подсчитав количество витков вторичной обмотки при ее разматывании (предварительно нужно измерить напряжение на ней у целого трансформатора).

В простых часто делают отводы от вторичной обмотки, чтобы легче регулировать зарядный ток. Их переключение производится с помощью галетного переключателя. Потребляемый вторичной обмоткой ток не должен превышать габаритной мощности трансформатора, т.е. для ТС-180 при напряжении 18В ток - не более 10А.

Диоды для выпрямителя по мостовой схеме выбирают исходя из допустимого тока, равного половине наибольшего зарядного. В качестве индикаторов режима зарядки используют амперметр и вольтметр. Можно обойтись и одним миллиамперметром, коммутируя его дополнительным переключателем (переключатель при этом должен выдерживать зарядный ток).

В качестве измерительных приборов можно применить индикаторы уровня записи от старых магнитофонов (типов М370, М476 и т.п.) с токами полного отклонения 200…250 мкА, снабдив их соответствующими шунтами. Вместо измерительных головок подойдут и светодиоды с подобранными балластными резисторами. Контроль режима осуществляется по яркости их свечения.