Випрямляч для зарядки акумулятора, електрознайка

Кожен автолюбитель мріє мати в своєму розпорядженні випрямляч для зарядки акумулятора. Без сумніву, це дуже потрібна і зручна річ. Спробуємо розрахувати і виготовити випрямляч для зарядки акумулятора на 12 вольт.
Звичайний акумулятор для легкової автомашини має параметри:

• напруга в звичайному стані 12 вольт;
• ємність акумулятора 35 - 60 ампер годин.

Відповідно струм заряду становить 0,1 від ємності акумулятора, або 3,5 - 6 ампер.
Схема випрямляча для зарядки акумулятора зображена на малюнку.

Перш за все потрібно визначити параметри випрямного пристрою.
Вторинна обмотка випрямляча для зарядки акумулятора повинна бути розрахована на напругу:
U2 = Uак + Uo + Uд де:
- U2 - напруга на вторинній обмотці в вольтах;
- Uак - напруга акумулятора дорівнює 12 вольт;
- Uo - падіння напруги на обмотках під навантаженням одно близько 1,5 вольт;
- Uд - падіння напруги на діодах під навантаженням одно близько 2 вольт.

Всього напруга: U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 вольт.

Приймемо з запасом на коливання напруги в мережі: U2 = 17 вольт.

Струм заряду акумулятора приймемо I2 = 5 ампер.

Максимальна потужність у вторинному ланцюзі складе:
P2 = I2 х U2 = 5 ампер х 17 вольт = 85 ват.
Потужність трансформатора в первинному ланцюзі (потужність, яка буде споживатися від мережі) з урахуванням ККД трансформатора, складе:
P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 ват. де:
- Р1 - потужність в первинному ланцюзі;
- Р2 - потужність у вторинному ланцюзі;
-η = 0,9 - коефіцієнт корисної дії трансформатора, ККД.

Розрахуємо сталевий сердечник Ш - образного магнітопровода, від площі поперечного перерізу якого залежить передана потужність.
S = 1,2√ P де:
- S площа перетину сердечника в см.кв .;
- Р = 100 ват потужність первинної ланцюга трансформатора.
S = 1,2√ P = 1,2 х √100 = 1,2 х 10 = 12 см.кв.
Перетин центрального стрижня, на якому буде розташовуватися каркас з обмоткою S = 12 см.кв.

Визначимо кількість витків, що припадають на 1 один вольт, в первинної та вторинної обмотках, за формулою:
n = 50 / S = 50/12 = 4,17 витка.

Візьмемо n = 4,2 витка на 1 вольт.

Тоді кількість витків в первинній обмотці буде:
n1 = U1 · n = 220 вольт · 4,2 = 924 витка.

Кількість витків у вторинній обмотці:
n2 = U2 · n = 17 вольт · 4,2 = 71,4 витка.

Визначимо струм в первинній обмотці:
I1 = P1 / U1 = 100 ват / 220 вольт = 0,45 ампер.

Струм у вторинній обмотці:
I2 = P2 / U2 = 85/17 = 5 ампер.

Діаметр дроту визначимо за формулою:
d = 0,8 √I.

Діаметр проводу в первинній обмотці:
d1 = 0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 мм.

Діаметр проводу у вторинній обмотці:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8 5 = 0,8 · 2,25 = 1,8 мм.

Провід вторинної обмотки може бути як з емалевої, так і з бавовняної ізоляцією.
Спочатку на каркас намотується первинна обмотка. Потім два шари лакоткани або міткалеві стрічки. Потім намотується вторинна обмотка.
Приклад намотування каркаса трансформатора можна подивитися в статті: «Як намотати трансформатор на Ш - подібному сердечнику»

Вторинна обмотка намотується з відводами.

Перший відведення робиться від 52 витка, потім від 56 витка, від 61, від 66 і останній 72 виток.

Висновок робиться петелькою, не розрізаючи проводу. потім з петельки счищается ізоляція і до неї припаюється відвідний провід.

Регулювання зарядного струму випрямляча виробляється поступово, перемиканням відводів від вторинної обмотки. Вибирається перемикач з потужними контактами.

Якщо такого перемикача немає, то можна застосувати два тумблера на три положення розрахованих на струм до 10 ампер (продаються в авто-магазині).
Перемикаючи їх, можна послідовно видавати на вихід випрямляча, напруга 12 - 17 вольт.

Положення перемикачів на вихідні напруги 12 - 13 - 14,5 - 16 - 17 вольт.

Діоди повинні бути розраховані, з запасом, на ток 10 ампер і стояти кожен на окремому радіаторі, а все радіатори ізольовані один від одного.

Радіатор може бути один, а діоди встановлені на ньому через ізольовані прокладки.

Площа радіатора на один діод близько 20 см.кв. якщо один радіатор, то його площа 80 - 100 см.кв.
Зарядний струм випрямляча можна контролювати вбудованим амперметром на струм до 5 -8 ампер.

Можна використовувати даний трансформатор, як понижуючий, для харчування аварійної лампи на 12 вольт від відводу 52 витка. (Дивіться схему).
Якщо потрібно живити лампочку на 24 або на 36 вольт, то робиться додаткова обмотка, з розрахунку на кожен 1 вольт 4,2 витка.

Ця додаткова обмотка включається послідовно з основною (дивитися верхню схему). Потрібно тільки сфазіровать основну і додаткову обмотки (початок - кінець), щоб загальну напругу склалося. Між точками: (0 - 1) - 12 вольт; (0 -2) - 24 вольта; між (0 - 3) - 36 вольт.
Наприклад. Для загальної напруги в 24 вольта потрібно до основної обмотці додати 28 витків, а для загального напруги 36 вольт, ще 48 витків дроту діаметром 1,0 міліметр.

Можливий варіант зовнішнього вигляду корпусу випрямляча для зарядки акумулятора, зображений на малюнку.