Аккумулятор – один из самых важных элементов в автомобиле, а потому большое значение имеет соблюдение правил его эксплуатации. Только постоянный контроль за правильным прохождением процесса зарядки и разрядки батареи, уровнем электролита и его плотностью позволит обеспечить его надёжную работу в любых погодных условиях.
Зарядное устройство является обязательным оборудованием для каждого уважающего себя автомобилиста. Но, как и любой другой прибор, зарядник иногда выходит из строя. Причём, как правило, происходит это в самый неподходящий момент – когда он нужен просто позарез. В таких ситуациях приходится заниматься его ремонтом самостоятельно. О том, как произвести ремонт зарядного устройства для автомобильного аккумулятора быстро и грамотно и пойдёт речь в данной статье.
Как устроено зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
Как правило, устройство аппарата для зарядки аккумуляторных батарей достаточно простое. В его комплектацию обязательно входят:
- силовой трансформатор, который, как правило, имеет большое количество выводов, позволяющих набрать необходимые диапазоны и требуемую величину напряжения;
- галетный выключатель, позволяющий производить плавную регулировку уровня напряжения в процессе зарядки аккумулятора;
- амперметр для осуществления контроля за показателем зарядного тока;
- диодный мостик, состоящий из четырёх диодов, чьим предназначением является преобразование переменного напряжения в постоянное посредством его выпрямления;
- предохранитель, предназначением которого является защита всех элементов зарядного устройства от выхода их из строя, что может быть спровоцировано возникновением короткого замыкания и наличием чрезвычайных перегрузок.
Простейшая схема устройства для зарядки автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:
Как отыскать неисправность в зарядном устройстве и устранить его
Приступая к выполнению этой работы, необходимо понимать, что она сопряжена с проведением таких специфических операций, как измерение напряжения, прозвонка электрических цепей в целом и каждого элемента в частности. Это требует наличия определённых навыков общения с электроизмерительными приборами и знания элементарных правил электробезопасности. Если отсутствует и то и другое, то самым правильным будет поручить эту работу специалистам.
Для ремонта зарядного устройства для автомобильного аккумулятора перед началом его разборки обязательно надо убедиться в том, что устройство не подключено к электрической цепи. Крышка прибора легко снимается, если открутить болты, которыми она прикреплена к корпусу.
Начинается проверка с замеров наличия входного питания, для чего зарядное устройство подключается к сети. Замеры производятся на входном разъёме и сначала на одной клемме предохранителя, а затем на другой. Если предохранитель исправный, то питание должно присутствовать на обеих клеммах. Далее проверяется наличие питания на клеммах первичной обмотки трансформатора. Если величина напряжения соответствует показателям электросети, то можно с уверенностью сказать, что цепь подачи питания, в которую входят электрическая вилка, предохранитель и провода, работает нормально.
Дальнейшие измерения производятся, начиная с выходных клемм трансформатора, на разъёмах галетного выключателя, а затем на входе в диодный мостик и на выходе с него. Если отсутствует напряжение на выходных клеммах трансформатора, то это означает, что он вышел из строя и его необходимо заменить. В том случае, когда имеется питание на выходе трансформатора, проверяем его присутствие на разъёмах галетного выключателя. Опять же, если на его входе питание есть, а на выходе нет – он подлежит замене. Замеры на галетном выключателе следует делать, передвигая его в разные положения.
При ремонте зарядного уствройства для автомобильного аккумулятора, обнаружив напряжение на выходных разъёмах галетного выключателя, измеряем его на входе диодного мостика, после чего переходим к замерам на выходе. Если входное напряжение присутствует, а выходное нет, то неисправность следует искать в самом диодном мостике. Монолитные мостики ремонту не подлежат, а значит, их следует просто заменить.
зарядка Наборный мостик можно отремонтировать. Для этого надо отключить от схемы все диоды и проверить каждый на наличие пробоя. Если диод рабочий, то прибор в режиме прозвонки в одну сторону будет показывать какую-то величину, а после того, как концы прибора меняются местами, показаний на нём не должно быть никаких. Диод, на котором показания будут присутствовать в обоих случаях, или в обоих случаях их не будет, неисправен, и его необходимо заменить.
Добившись присутствия напряжения на выходе диодного мостика, следует убедиться в работоспособности амперметра. Сделать это можно очень просто – достаточно подключить прибор к плюсовому и минусовому проводам и включить прибор. Если напряжение будет отсутствовать, при предварительно проверенных всех остальных элементов схемы, следует обойти амперметр. Сделать это можно, соединив между собой его клеммы с помощью кусочка проволоки. Если при этом напряжение на выходе прибора появится, это значит, амперметр нуждается в замене.
Производя замеры в процессе обнаружения неисправности, необходимо помнить, что неисправность может скрываться и в проводах. Так что их прозвонку также следует производить в тех случаях, когда возникли какие-либо сомнения их работоспособности. Если по результатам проверки выявилось слишком большое количество элементов, подлежащих замене, то стоит произвести подсчёты и, возможно, купить новый прибор.
Аккумуляторами в электротехнике приято называть химические источники тока, которые могут пополнять, восстанавливать израсходованную энергию за счет приложения внешнего электрического поля.
Устройства, которыми подают электроэнергию на пластины аккумулятора, называют зарядными: они приводят источник тока в рабочее состояние, заряжают его. Чтобы правильно эксплуатировать АКБ, необходимо представлять принципы их работы и зарядного устройства.
Как работает аккумулятор
Химический рециркулируемый источник тока при эксплуатации может:
1. питать подключенную нагрузку, например, лампочку, двигатель, мобильный телефон и другие приборы, расходуя свой запас электрической энергии;
2. потреблять подключенную к нему внешнюю электроэнергию, расходуя ее на восстановление резерва своей емкости.
В первом случае аккумулятор разряжается, а во втором — получает заряд. Существует много конструкций аккумуляторов, но, принципы работы у них общие. Разберем этот вопрос на примере никель-кадмиевых пластин, помещенных в раствор электролита.
Разряд аккумулятора
Одновременно работают две электрические цепочки:
1. внешняя, приложенная на выходные клеммы;
При разряде на лампочку во внешней приложенной схеме из проводов и нити накала протекает ток, образованный движением электронов в металлах, а во внутренней части — перемещаются анионы и катионы через электролит.
Окислы никеля с добавлением графита составляют основу положительно заряженной пластины, а губчатый кадмий используется на отрицательном электроде.
При разряде аккумулятора часть активного кислорода окислов никеля перемещается в электролит и движется на пластину с кадмием, где окисляет его, снижая общую емкость.
Заряд аккумулятора
Нагрузку с выходных клемм для зарядки чаще всего снимают, хотя на практике используется метод при подключенной нагрузке, как на аккумуляторе движущегося автомобиля или поставленного на зарядку мобильного телефона, по которому ведется разговор.
На клеммы аккумулятора подводится напряжение от постороннего источника более высокой мощности. Оно имеет вид постоянной или сглаженной, пульсирующей формы, превышает разность потенциалов между электродами, однополярно с ними направлено.
Эта энергия заставляет течь ток во внутренней цепочке аккумулятора в направлении, противоположном разряду, когда частицы активного кислорода «выдавливаются» из губчатого кадмия и через электролит поступают на свое прежнее место. За счет этого происходит восстановление израсходованной емкости.
Во время заряда и разряда изменяется химический состав пластин, а электролит служит передаточной средой для прохождения анионов и катионов. Интенсивность проходящего во внутренней цепи электрического тока влияет на скорость восстановления свойств пластин при заряде и быстроту разряда.
Ускоренное протекание процессов ведет к бурному выделению газов, излишнему нагреву, способному деформировать конструкцию пластин, нарушить их механическое состояние.
Слишком маленькие токи при зарядке значительно удлиняют время восстановления израсходованной емкости. При частом применении замедленного заряда повышается сульфатация пластин, снижается емкость. Поэтому приложенную к аккумулятору нагрузку и мощность зарядного устройства всегда учитывают для создания оптимального режима.
Принципы работы литий ионных аккумумляторов расмотрены здесь: Химические источники тока
Как работает зарядное устройство
Современный ассортимент аккумуляторов доволен обширен. Для каждой модели подбираются оптимальные технологии, которые могут не подойти, быть вредными для других. Производители электронного и электротехнического оборудования опытным путем исследуют условия работы химических источников тока и создают под них собственные изделия, отличающиеся внешним видом, конструкцией, выходными электрическими характеристиками.
Зарядные конструкции для мобильных электронных приборов
Габариты зарядных устройств для мобильных изделий разной мощности значительно отличаются друг от друга. Они создают специальные условия работы каждой модели.
Даже для однотипных аккумуляторов типоразмеров АА или ААА разной емкости рекомендуется использовать свое время зарядки, зависящее от емкости и характеристик источника тока. Его величины указываются в сопроводительной технической документации.
Определенная часть зарядных устройств и аккумуляторов для мобильников снабжаются автоматической защитой, отключающей питание по завершении процесса. Но, контроль за их работой все же следует осуществлять визуально.
Зарядные конструкции для автомобильных АКБ
Особенно точно соблюдать технологию зарядки следует при эксплуатации автомобильных аккумуляторов, призванных работать в сложных условиях. Например, зимой в мороз с их помощью необходимо раскрутить через промежуточный электродвигатель — стартер холодный ротор двигателя внутреннего сгорания с загустевшей смазкой.
Разряженные либо неправильно подготовленные аккумуляторы с этой задачей обычно не справляются.
Эмпирическими методами выявлена взаимосвязь тока зарядки для свинцовых кислотных и щелочных аккумуляторов. Принято считать оптимальным значением заряда (амперы) в 0,1 величину емкости (амперчасы) для первого вида и 0,25 — для второго.
Например, АКБ имеет емкость 25 ампер часов. Если он кислотный, то его необходимо заряжать током 0,1∙25=2,5 А, а для щелочного — 0,25∙25=6,25 А. Чтобы создавать такие условия потребуется использовать разные приборы или применить один универсальный с большим количеством функций.
Современное зарядное устройство для кислотных свинцовых батарей должно поддерживать ряд задач:
контролировать и стабилизировать ток заряда;
учитывать температуру электролита и не допускать его нагрева более 45 градусов прекращением питания.
Возможность проведения контрольно-тренировочного цикла для кислотной батареи автомобиля с помощью зарядного устройства является необходимой функцией, включающей три этапа:
1. полный заряд аккумулятора до набора максимальной емкости;
2. десятичасовой разряд током 9÷10% от номинальной емкости (эмпирическая зависимость);
3. повторный заряд разряженного аккумулятора.
При проведении КТЦ контролируют изменение плотности электролита и время завершения второго этапа. По его величине судят о степени износа пластин, длительности оставшегося ресурса.
Зарядные устройства для щелочных батарей можно применять менее сложных конструкций, ибо такие источники тока не так чувствительны к режимам недостаточной зарядки и перезаряда.
График оптимального заряда кислотно-щелочных аккумуляторов для автомобилей показывает зависимость набора емкости от формы изменения тока во внутренней цепи.
В начале технологического процесса зарядки рекомендуется поддерживать ток на максимально допустимом значении, а затем снижать его величину до минимальной для окончательного завершения физико-химических реакций, осуществляющих восстановление емкости.
Даже в этом случае требуется контролировать температуру электролита, вводить поправки на окружающую среду.
Полное завершение цикла зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов контролируют по:
восстановлению напряжения на каждой банке 2,5÷2,6 вольта;
достижению максимальной плотности электролита, которая перестает изменяться;
образованию бурного газовыделения, когда электролит начинает «закипать»;
достижению емкости батареи, превышающей на 15÷20% величины, отданной при разряде.
Формы токов зарядных устройств для аккумуляторов
Условие зарядки аккумулятора состоит в том, что на его пластины должно подводиться напряжение, создающее ток во внутренней цепи определенного направления. Он может:
1. иметь постоянную величину;
2. или изменяться во времени по определенному закону.
В первом случае физико-химические процессы внутренней цепи идут неизменно, а во втором — по предлагаемым алгоритмам с цикличным нарастанием и затуханием, создающим колебательные воздействия на анионы и катионы. Последний вариант технологии применяется для борьбы с сульфатацией пластин.
Часть временны́х зависимостей тока заряда иллюстрируется графиками.
На нижней правой картинке видно явное отличие формы выходного тока зарядного устройства, использующего тиристорное управление для ограничения момента открытия полупериода синусоиды. За счет этого регулируется нагрузка на электрическую схему.
Естественно, что многочисленные современные зарядные устройства могут создавать и другие формы токов, не показанные на этой диаграмме.
Принципы создания схем для зарядных устройств
Для питания оборудования зарядных устройств обычно используется однофазная сеть 220 вольт. Это напряжение преобразуется в безопасное пониженное, которое прикладывается на входные клеммы аккумулятора через различные электронные и полупроводниковые детали.
Существует три схемы преобразования промышленного синусоидального напряжения в зарядных устройствах за счет:
1. использования электромеханических трансформаторов напряжения, работающих по принципу электромагнитной индукции;
2. применения электронных трансформаторов;
3. без использования трансформаторных устройств, основанных на делителях напряжения.
Технически возможно инверторное преобразование напряжения, которое стало широко применяться для инверторных сварочных аппаратов, частотных преобразователей, осуществляющих управление электродвигателями. Но, для зарядки аккумуляторов это довольно дорогое оборудование.
Схемы зарядных устройств с трансформаторным разделением
Электромагнитный принцип передачи электрической энергии из первичной обмотки 220 вольт во вторичную полностью обеспечивает отделение потенциалов питающей цепи от потребляемой, исключает попадание ее на аккумулятор и повреждение при возникновении неисправностей изоляции. Этот метод наиболее безопасен.
Схемы силовых частей устройств с трансформатором имеют много разных разработок. На картинке ниже показаны три принципа создания разных токов силовой части от зарядных устройств за счет использования:
1. диодного моста со сглаживающим пульсации конденсатором;
2. диодного моста без сглаживания пульсаций;
3. одиночного диода, срезающего отрицательную полуволну.
Каждая из этих схем может применяться самостоятельно, но, обычно одна из них является основой, базой для создания другой, более удобной для эксплуатации и управления по величине выходного тока.
Применение комплектов силовых транзисторов с цепочками управления в верхней части картинки на схеме позволяет уменьшать выходное напряжение на контактах вывода цепи зарядного устройства, что обеспечивает регулировку величин постоянных токов, пропускаемых через подключенные аккумуляторы.
Один из вариантов подобной конструкции зарядного устройства с регулированием тока показан на рисунке ниже.
Такие же подключения во второй схеме позволяют регулировать амплитуду пульсаций, ограничивать ее на разных этапах зарядки.
Эффективно работает эта же средняя схема при замене в диодном мосту двух противоположных диодов тиристорами, одинаково регулирующими силу тока в каждом чередующемся полупериоде. А устранение отрицательных полугармоник возложено на оставшиеся силовые диоды.
Замена единичного диода на нижней картинке полупроводниковым тиристором с отдельной электронной схемой для управляющего электрода, позволяет уменьшать импульсы тока за счет более позднего их открытия, что тоже используется для различных способов зарядки аккумуляторов.
Один из вариантов подобной реализации схемы показан на рисунке ниже.
Сборка ее своими руками не составляет особого труда. Она может быть выполнена самостоятельно из доступных деталей, позволяет заряжать аккумуляторы токами до 10 ампер.
Промышленный вариант схемы трансформаторного зарядного устройства «Электрон-6» выполнен на базе двух тиристоров КУ-202Н. Для регулирования циклами открытия полугармоник для каждого управляющего электрода создана своя схема из нескольких транзисторов.
Среди автолюбителей пользуются популярностью устройства, позволяющие не только заряжать аккумуляторы, но еще и использовать энергию питающей сети 220 вольт для параллельного подключения ее к запуску двигателя автомобиля. Их называют пусковыми или пускозарядными. Они обладают еще более сложной электронной и силовой схемой.
Схемы с электронным трансформатором
Такие устройства выпускаются производителями для питания галогенных ламп напряжением 24 или 12 вольт. Они стоят относительно дёшево. Отдельные энтузиасты пытаются подключить их для зарядки маломощных аккумуляторов. Однако, эта технология широко не отработана, имеет существенные недостатки.
Схемы зарядных устройств без трансформаторного разделения
При последовательном подключении нескольких нагрузок к источнику тока общее напряжение входа делится по составным участкам. За счет этого способа работают делители, создающие понижение напряжения до определённой величины на рабочем элементе.
На этом принципе создаются многочисленные зарядные устройства с резистивно-емкостными сопротивлениями для маломощных аккумуляторов. Благодаря маленьким габаритам составных деталей их встраивают непосредственно внутрь фонарика.
Внутренняя электрическая схема полностью помещена в заводской изолированный корпус, исключающий контакт человека с потенциалом сети при зарядке.
Этот же принцип пытаются реализовать многочисленные экспериментаторы для зарядки автомобильных аккумуляторов, предлагая схему подключения от бытовой сети через конденсаторную сборку или лампочку накаливания мощностью в 150 ватт и силовой диод, пропускающий импульсы тока одной полярности.
Подобные конструкции можно встретить на сайтах мастеров «сделай сам», расхваливающих простоту схемы, дешевизну деталей, возможность восстановления емкости разряженного аккумулятора.
Но, они молчат о том, что:
открытая проводка 220 представляет опасность для жизни человека;
нить накала лампы под напряжением нагревается, меняет свое сопротивление по закону, неблагоприятному для прохождения оптимальных токов через аккумулятор.
При включении под нагрузку через холодную нить и всю последовательно подключенную цепочку проходят очень большие токи. Кроме того, завершать зарядку следует маленькими токами, что тоже не выполняется. Поэтому аккумулятор, подвергшийся нескольким сериям подобных циклов, быстро теряет свою емкость и работоспособность.
Наш совет: не пользуйтесь этим методом!
Зарядные устройства создаются для работы с определёнными типами аккумуляторов, учитывают их характеристики и условия восстановления емкости. При использовании универсальных, многофункциональных приборов следует выбирать тот режим заряда, который оптимально подходит конкретному аккумулятору.
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Вступайте в наши группы в социальных сетях:
В некоторых случаях автолюбители начинают задаваться вопросом, как проверить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Ведь заряжать батарею приходится не так уж и редко, особенно зимой. Скорость и надежность этой работы в первую очередь зависит от эффективности зарядного устройства. Проверка его работоспособности займет у вас не так много времени. Нужно также отметить, что разные типы устройств показывают разную эффективность. Причиной этому являются различные настройки зарядных аппаратов. Для правильной проверки вам просто необходимо знать, как работает устройство.
Как проверить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора? Для этого просто необходимо понять, как оно работает. Ведь без этого не только невозможно проверить прибор, но и правильно использовать, в случае с ручным управлением.
Если рассматривать устройство зарядника, то состоит он из трансформатора и выпрямителя. На выходе образуется напряжение 14,4 В. Многих автолюбителей этот показатель удивит. Ведь свое напряжение аккумулятора 12 В, зачем для зарядки использовать большее напряжение. Дело в том, что разряженный аккумулятор не пропускает через себя напряжение 12 В или ниже. Для зарядки следует использовать только более высокий ток по уровню напряжения. В таком случае, он будет проходить через электролит, и заряжать его.
Путем многолетних экспериментов было установлено, что наиболее оптимальным вариантом является напряжение в 14,4 Вольт. Оно с максимальной эффективностью позволяет заряжать батарею, и не повреждает ее. Больший ток довольно опасен, и может привести к быстрому выходу из строя аккумулятора.
При подключении батареи к источнику питания, начинается процесс восстановления ее емкости. В процессе этого изменяется внутреннее сопротивление. Поэтому, по мере повышения уровня заряда, снижается сила зарядного тока. По идее, при полном заряде сила тока должна упасть на 0, а напряжение батареи вырасти до 13 В. Учитывая некоторые особенности аккумуляторов, заряжать их следует током, не превышающим 10% от общей емкости.
Рассчитывается это так: если аккумулятор имеет емкость 70 Ач, то максимальный ток заряда составляет 7 А. При этом, время зарядки составит 10 часов.
В процессе работы сила тока будет постоянно снижаться. На автоматических приборах это происходит без участия человека. На моделях с ручным управлением придется производить корректировку самостоятельно.
Некоторые водители, с целью ускорения процесса зарядки, увеличивают зарядный ток.
Этого делать не рекомендуется. При большой силе тока риск повреждения пластин аккумулятора значительно выше. Но, в редких случаях можно незначительно превышать уровень тока. Это позволяет снизить время зарядки на треть. Но, при этом следует быть максимально осторожным. При первых признаках закипания электролита, следует сразу снизить уровень силы тока. Способ зарядки повышенным током не может использоваться на автоматических ЗУ.
Проверка
Стоит обращать внимание на технические характеристики зарядных устройств, так можно понять принцип его проверки. Некоторые автолюбители полагаются на показания приборов, которые установлены на зарядниках. Только это не дает никаких гарантий, они вполне могут быть «сбиты», и выдавать ошибочные показания. Поэтому, желательно периодически тестировать зарядное устройство на предмет работоспособности.
Первой проверкой станет замер напряжения. Для этого подключают зарядку к аккумулятору. При этом, проверяется напряжение на крокодилах. Оно должно равняться 14,4 В, и ни в коем случае не колебаться. Любые отклонения считаются признаком неисправности. Если напряжение ниже, но не сильно. Например – 14 В, то вполне возможно использовать это устройство дальше. Только, учитывайте эту особенность, и не пытайтесь заряжать полностью разряженные батареи.
При напряжении ниже 13 В, использовать зарядное устройство нецелесообразно. Также при повышении напряжения, свыше нормального показателя, использовать ЗУ, не рекомендуется. Это может привести к поломкам
Следующим этапом является проверка силы тока. Для этого потребуется амперметр или мультиметр, позволяющий замерять силу тока. Включают его в одно из плеч зарядного устройства, проще говоря, ток на одну из клемм подают через амперметр.
Существует несколько способов замера подаваемой силы тока, и контроля работы зарядного устройства. Чаще всего, проверяют совпадение показаний встроенных приборов и реальную силу тока. Для этого просто включают ЗУ в сеть, с присоединенным к нему амперметром. И сравнивают показания приборов. Также можно контролировать ход зарядки, как на простых устройствах с ручным управлением, так и на автоматах.
Проверка правильности работы автоматических зарядных устройств, производится следующим образом. Берется полностью разряженный аккумулятор. К нему подключается зарядное, через мультиметр. Проверяется сила тока, подаваемого на батарею. Она должна равняться 10% от емкости АБ. При любых отклонениях прибор считается неисправным.
Ремонт
Если вы выявили отклонения от нормы, то следует заняться устранением неисправности. Для этого нужно разобрать устройство, и проверить его компоненты по отдельности. Не забудьте отключить прибор от сети перед началом работы.
В первую очередь проверяют диодный мост. Для этого подают напряжение на ЗУ. Ток должен присутствовать, как на выводах выключателя, так и после мостика. Если этого не происходит или показания отличаются от нормы, нужно проверить все диоды моста по отдельности. Исправные должны показывать с одной стороны небольшое сопротивление, с другой стороны сопротивление должно стремиться к бесконечности. Замените все неисправные диоды.
На автоматических зарядных устройствах имеется дополнительная плата, регулирующая работу прибора. Ее проверяют достаточно просто. Просто замеряют напряжение на выходе. Если оно отсутствует, либо значительно ниже нормы, то проверяют компоненты по отдельности или заменяют плату целиком. Причиной нестабильного напряжения является пробой конденсатора.
Чаще всего отказывает трансформатор. Его проверяют путем прозвона первичной обмотки. Исправный трансформатор должен иметь сопротивление 20-30 Ом. При поломке обычно этот показатель стремится к бесконечности. При его неисправности восстанавливать зарядное устройство нецелесообразно. Стоимость нового трансформатора обычно равняется покупке другого ЗУ. Если вы имеете большой опыт в электротехнике, то можете попробовать восстановить обмотку. Для этого придется удалить старую обмотку и намотать новую. Но, учтите, что далеко не всегда перемотка помогает.
Заключение. Как правило, среднестатистический автолюбитель за зиму несколько раз сталкивается с необходимостью заряжать автомобильный аккумулятор. Для этого просто необходимо иметь хорошее зарядное. Но, часто возникает вопрос, как проверить зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Ведь этот электротехнический прибор работает не всегда идеально. Поэтому, желательно периодически проверять правильность его работы.
Источник: