Устройства для подзарядки аккумуляторов: компенсация разрядки

Зарядка для автомобильного аккумулятора в домашних условиях

Если батарея не может провернуть стартер, а ЗУ нет, быстро собрать его нереально. В этом случае выручают простые приспособления. Они дают АКБ небольшой заряд, которого хватает, чтобы восполнить оставшуюся емкость.

Зарядка от блока питания ноутбука

Характеристики БП ноутбука (напряжение 19 В и сила тока 10 А) позволяют использовать его для подзарядки аккумулятора. Параметры даже чуть больше требуемых, поэтому прямое подключение не используют. В цепь последовательно включают сопротивление, роль которого исполняет автомобильная лампочка салонного освещения.

Ее подсоединяют к среднему плюсовому контакту блока питания. Второй контакт лампочки подключают к положительной клемме АКБ. Отрицательный выход на штекере БП соединяют с минусом батареи. Через несколько часов двигатель можно запускать.

От бытовой сети

Метод экстремальный, требует максимального соблюдения мер безопасности. Используют электрическую лампочку накаливания на 100 Вт, диод 1N4007. Подходящие характеристики у полупроводника от сгоревшей энергосберегающей лампочки. Подачу электричества в квартиру на время подключения самодельного устройства лучше прекратить.

В разрыв одного провода, идущего от розетки, последовательно включают лампочку, диод. Затем подключают к положительной клемме аккумулятора. Второй провод соединяют с отрицательным контактом.

Зарядный ток небольшой, всего 0,5 А, но его хватит, чтобы за 10 часов подзарядить АКБ. Можно параллельно подключить 2-3 лампочки, величина зарядного тока при этом возрастет, и процесс пойдет быстрее.

Вместо лампочки иногда используют электроплитку: для этого нужно включить ее на самую малую мощность. На заряд уходит меньше времени, но применять такой метод опасно: может пробить диод и замкнуть батарею.

Вопросы, связанные с методикой зарядки АКБ, и ответы на них

Далее мы разберём самые распространённые вопросы, связанные с обслуживанием автомобильных аккумуляторных батарей.

Можно ли заряжать батарею, не снимая её с автомобиля?

Правильно зарядить аккумулятор автомобиля можно и без демонтажа с ТС. Нужно лишь отсоединить обе клеммы от массы и плюсового провода автомобиля. В противном случае могут быть повреждены штатные электроприборы.

Что заряжает лучше — генератор или ЗУ (зарядное устройство)?

Если рассматривать полноту и качество зарядки, то в выигрыше будет зарядное устройство. Оно позволяет управлять параметрами процесса. С помощью ЗУ можно получить наилучшие результаты для АКБ разных типов, сроков эксплуатации и степеней разряда. Зарядным устройством можно зарядить батарею до 100 % её ёмкости, что в ряде случаев недостижимо для генератора.

Однако зарядка АКБ посредством ЗУ требует определённой трудоёмкости, особенно при её демонтаже. Далеко не все автолюбители готовы тратить своё время на такую операцию. По этим причинам наибольшая часть владельцев предпочитает зарядку источника от машинного генератора. Тем более что она осуществляется автоматически и не требует временных и трудовых затрат.

Можно ли заряжать АКБ на морозе?

Такая операция не рекомендуется. Если в электролите образовалась ледяная шуга, то АКБ заряжаться не будет. Ещё хуже, если электролит полностью замёрз. Такое изделие теряет ёмкость и даже после восстановления неспособно крутить стартер.

Зарядка на морозе возможна только в случае крайней необходимости при условии, что электролит находится в жидком (полужидком) состоянии. Зарядить АКБ удастся лишь частично, и процесс будет продолжаться достаточно долго. Сначала ток будет разогревать саму батарею, только потом начнётся её заряд.

Правильно зарядить аккумулятор зарядным устройством можно только в тёплом помещении (температура выше +20 ºС). При этом АКБ необходимо предварительно выдержать в тепле несколько часов, чтобы весь лёд растаял.

Можно ли «прикуривать» от другой машины?

Это вполне допустимо, но с соблюдением некоторых условий:

• двигатель машины-«донора» должен перед «прикуриванием» поработать пять минут на двух тысячах оборотов, чтобы подзарядить свой аккумулятор;
• один из проводов машины-«донора» нужно отсоединить от аккумулятора;
• соблюдая полярность, следует соединить специальными проводами с зажимами плюсовые и минусовые клеммы обоих аккумуляторов;
• недопустимо «прикуривание» без отсоединения аккумулятора «донора» от самой машины, тем более при работающем двигателе «донора».

Невыполнение указанных требований может привести к выходу из строя электроники «донорской» машины. При проведении операции нужно соизмерять энергетические возможности аккумулятора с характеристиками запускаемого им двигателя. В частности, не стоит пытаться заводить двигатель трёхлитрового внедорожника аккумулятором ёмкостью 45 А·ч.

Виды зарядных устройств

Разработано большое количество схем автомобильных зарядных устройств, использующих разные элементные базы и принципиальный подход. По принципу действия приборы заряда разделяются на две группы:

1. Пуско-зарядные, предназначенные для запуска двигателя при нерабочем аккумуляторе. Кратковременно подавая на клеммы аккумулятора ток большой величины, происходит включение стартера и запуск двигателя, а в дальнейшем заряд батареи происходит от генератора автомобиля. Они выпускаются только на определённое значение тока или с возможностью выставления его величины.
2. Предпусковые зарядные, к клеммам аккумуляторной батареи подключаются выводы с устройства и подаётся ток длительное время. Его значение не превышает десяти ампер, в течение этого времени происходит восстановление энергии батареи. В свою очередь, они разделяются: на постепенные (время зарядки от 14 до 24 часов), ускоренные (до трёх часов) и кондиционирующие (около часа).

По своей схемотехники выделяются импульсные и трансформаторные устройства. Первого вида используют в работе высокочастотный преобразователь сигнала, характеризуются малыми размерами и весом. Второго вида в качестве основы используют трансформатор с выпрямительным блоком, просты в изготовлении, но обладают большим весом и низким коэффициентом полезного действия (КПД).

Выполнено зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов своими руками или приобретено в торговой точке, требования, предъявляемые к нему одинаковы, а именно:

• стабильность выходного напряжения;
• высокое значение КПД;
• защита от короткого замыкания;
• индикатор контроля заряда.

Одной из главных характеристик прибора заряда является величина тока, которым заряжается батарея. Правильно зарядить аккумулятор и продлить его рабочие характеристики получится только при подборе нужного его значения. При этом важна и скорость заряда. Чем больше ток, тем выше и скорость, но высокое значение скорости приводит к быстрой деградации аккумулятора. Считается, что правильным значением тока будет величина равная десяти процентам от ёмкости батарейки. Ёмкость определяется как величина тока, отдаваемая АКБ за единицу времени, измеряется она в ампер-часах.

Каким напряжением и силой тока заряжать аккумулятор автомобиля

Основными параметрами при зарядке батареи является подаваемое напряжение и сила тока.

Причем один из этих параметров в существующих ЗУ является регулируемым, поэтому устройства делятся между собой по методу зарядки – постоянными, либо напряжением, либо силой тока.

Также недавно появились так называемые комбинированные ЗУ, которые используют оба этих метода.

Напряжение

Пройдемся по тому, каким напряжением следует заряжать батарею. Этот показатель в АКБ варьируется в диапазоне от 11,7 (минимальное значение, указывающее на полный разряд) до 12,7 (заряд – 100%).

Но чтобы ЗУ смогла «протолкнуть» электрический ток и аккумулятор его принял, напряжение должно быть выше чем у самого АКБ.

Оптимальным является показатель в 14,2-14,4 В (на такое напряжение настроен и регулятор генератора).

Это значение выбрано не просто, дело в том, что такое напряжение является порогом начала интенсивного газовыделения.

В устройствах, работающих по методу зарядки постоянным напряжением, тоже задается этот параметр на уровне 14,2-14,4 В.

А вот сила тока меняется, причем в зависимости от внутреннего сопротивления аккумулятора и степени его разрядки.

Так, в самом начале подзарядки подаваемая сила тока очень высокая – порядка 40-50 А. Но поскольку такие значения могут нанести вред АКБ, то силу тока ограничивают (обычно на уровне 20-25 А).

По мере заряда напряжение в аккумуляторе повышается, что приводит к снижению подаваемого тока.

При выравнивании напряжения на клеммах батареи и выводах ЗУ, сила тока падает практически до нуля и это является сигналом восстановления заряда.

Сила тока

При вышеописанном методе этот параметр является неконтролируемым и его задает само ЗУ, основываясь на сопротивлении АКБ.

В устройствах же использующих метод постоянного тока, этот параметр приходится задавать вручную, напряжение же регулироваться будет самостоятельно.

Как уже отмечалось выше, оптимальным по скорости заряда считается ток, равный 1/10 от номинальной емкости аккумулятора (для АКБ на 55 Ач – это 5,5 А, на 60 Ач – 6,0 А и т. д.). При такой силе тока у полностью разряженной батареи заряд восстановиться за 10 часов.

Но зачастую зарядке подвергается частично разряженный аккумулятор. И в таком случае следует рассчитать время зарядки. Сделать это можно по напряжению на клеммах батареи.

Как отмечено, диапазон напряжения АКБ от степени разряда варьируется в диапазоне 11,7-12,7 В. То есть, разница в напряжении у разряженного и заряженного аккумулятора всего 1,0 В.

Если, к примеру, вольтметр показывает напряжение 12,2 В, то это означает, что аккумулятор потерял половину своего заряда. Полностью разряженный АКБ током в 1/10 от емкости заряжается 10 часов, а в нашем случае он разряжен только на 50%, поэтому для восстановления полного заряда потребуется 5 часов.

Получается, что такой силой тока за 1 час удается восстановить 0,1 В, поэтому зная напряжение, легко можно высчитать время подзарядки.

По мере зарядки интенсивность химических процессов, сопровождающихся газовыделением и повышением температуры, будет увеличиваться.

Чтобы их снизить, на последнем этапе зарядки силу тока следует понизить вдвое. При надобности через определенное время ее можно снизить еще раз. Сигналом полной зарядки является не меняющееся в течение 1-2 часов напряжение на клеммах.

Отметим, что ток в 1/10 от емкости – оптимальное значение для обеспечения сравнительно качественной и скоростной зарядки АКБ без негативных последствий.

Если подать ток большего значения аккумулятор подзарядиться быстрее, но такая интенсивность будет не на пользу. А вот токи малых значений – 5% от емкости обеспечивает качественный заряд, но времени на получение 100%-го заполнения энергией АКБ уйдет вдвое больше.

Бывает так, что батарея полностью расходовала свою энергию. Обычно это происходит по невнимательности (водитель забыл выключить на ночь какой-то из потребителей).

В таком случае восстановить заряд можно только используя токи малых значений (5% от емкости), при этом заряжать необходимо не менее 1 суток.

Использование интенсивной зарядки не рекомендуется, чтобы не возникло негативных последствий.

Стоит отметить, что даже зарядка малыми токами не обеспечит 100%-го восстановления емкости, поскольку глубокий разряд становиться причиной необратимых процессов внутри АКБ.

В дальнейшем за такой батареей нужно следить более тщательно, поскольку повторный глубокий разряд может полностью ее вывести из строя.

Как заряжать необслуживаемую АКБ

Подавляющее большинство современных аккумуляторов для авто выполнено необслуживаемыми и на них нет возможности проверить уровень и плотность электролита. Процесс сильно не отличается от той же процедуры с другими типами батарей. Заряжаются как постоянным током, так и постоянным напряжением, использовать лучше программируемое зарядное, это облегчит Вам задачу.

Однако при использовании зарядных устройств с ручным управлением, очень важно рассчитать время. Для начала потребуется узнать степень разряженности

У полностью заряженного аккумулятора показатель напряжения на клеммах равен 12.7 Вольт. 11.7 В и ниже говорит о том, что АКБ полностью посажена.

Для нормального заряда достаточно 10 % (или 1/10) от емкости аккумулятора. Берем наш пример аккумулятора на 70 А•ч. Снимаем показания вольтметром и получаем значение на клеммах 12.2 В, оно говорит о том, что батарея посаженная на 50 %. То есть нам необходимо восполнить 35 А недостающего тока. Делим 35 на ток заряда (7 А) получаем 5 часов. Это и есть требуемое время для полного заряда батареи в приведенном примере.

Главное не забывайте, что любому типу аккумуляторов перезаряд наносит вред. И если вместо 5 часов из примера выше, оставить аккумулятор на зарядке 10 часов, то в таком случае уровень напряжение выше не станет и емкость не увеличится. А вот электролит прекрасно вскипит и станет испаряться. И в случае обслуживаемых потерю электролита можно восполнить простой доливкой, то в необслуживаемых это сделать невозможно. Такой тип аккумуляторов при кипении не взрывается, как считаю некоторые автолюбители, на нем предусмотрен предохранительно-спусковой клапан на такие случаи. Однако часть рабочей поверхности пластин непокрытая электролитом уменьшит рабочую емкость аккумулятора и снизит общий срок его службы. Производители не рекомендуют перезаряжать дольше чем на 30 минут.

Какие ещё имеются варианты ЗУ для АКБ

Рассмотрим ещё несколько вариантов самостоятельных зарядных устройств для аккумуляторов.

Использование зарядки от ноутбука для АКБ

Один из самых простых и быстрых способов оживления севшего аккумулятора. Для реализации схемы оживления АКБ с помощью зарядки от ноутбука понадобятся:

1. Зарядное устройство от любого ноутбука. Параметры зарядных устройств составляют 19 В и ток около 5 А.
2. Лампа галогеновая мощностью 90 Вт.
3. Соединительные провода с зажимами.

Переходим к реализации схемы. Лампочка используется для того, чтобы ограничить ток до оптимального значения. Вместо лампочки можно использовать резистор.

Зарядку для ноутбука также возможно использовать для «оживления» автомобильного аккумулятора

Собрать такую схему не составляет большого труда. Если зарядку от ноутбука не планируется использовать по назначению, то штекер можно отрезать, после чего подключить к проводам зажимы. Предварительно при помощи мультиметра следует определить полярность. Лампочка включается в цепь, которая идёт на плюсовую клемму аккумулятора. Минусовая клемма от АКБ подключается напрямую. Только после подключения устройства к АКБ можно осуществлять подачу напряжения на блок питания.

ЗУ своими руками из микроволновой печи или аналогичных приборов

С помощью трансформаторного блока, который имеется внутри микроволновки, можно сделать ЗУ для АКБ.

Пошаговая инструкция изготовления самодельного зарядного устройства из трансформаторного блока от микроволновки представлена ниже.

1. С микроволновки нужно снять трансформаторный блок.
2. Удалить вторичную обмотку, после чего заменить её на изолированный провод сечением свыше 2 мм2 .

3. Определиться с необходимым количеством витков, которые нужно сделать при помощи изолированного провода. Выяснить необходимое значение можно экспериментальным путём. Для этого необходимо намотать 10 витков, после чего измерить выходное напряжение. К примеру, если его значение будет составлять 2 В, то для достижения 14,5 В понадобится сделать около 70 витков. Выходное напряжение будет зависеть от сечения используемого провода.

4. Для реализации схемы понадобится диодный мост и мощный конденсатор.
5. По желанию в цепь можно включить амперметр, который будет показывать ток.

Схема подключения трансформаторного блока, диодного моста и конденсатора к автомобильному аккумулятору

Сборку устройства можно осуществлять на любом основании

При этом важно, чтобы все конструкционные элементы были надёжно защищены. При необходимости схему можно дополнить выключателем, а также вольтметром

Бестрансформаторное зарядное устройство

Если поиски трансформатора завели в тупик, то можно воспользоваться простейшей схемой без понижающих устройств. Ниже представлена такая схема, которая позволяет реализовать ЗУ для аккумулятора без использования трансформаторов напряжения.

Электрическая схема ЗУ без использования трансформатора напряжения

Роль трансформаторов выполняют конденсаторы, которые рассчитаны на напряжение величиной 250В. В схему следует включить минимум 4 конденсатора, расположив их параллельно. Параллельно конденсаторам в цепь включается резистор и светодиод. Роль резистора заключается в гашении остаточного напряжения после отключения устрйоства от сети.

В цепь также включается диодный мост, рассчитанный на работу с токами до 6А. В схему мост включается после конденсаторов, а к его выводам подключаются провода, идущие на АКБ для зарядки.

Как определить, что АКБ нуждается в зарядке?

Обычно после установки новой батареи владелец автомобиля забывает о ней. Если АКБ необслуживаемая, то при правильной эксплуатации её хватит на несколько лет исправной работы.

Если не возникает проблем с электропитанием, заряжать АКБ практически не требуется. Если по какой-то причине она разрядится (длительное питание потребителей тока без зарядки, сульфатация пластин от старости и т. п.), то это моментально обернётся невозможностью завести машину.

При более глубоком разряде не будут нормально работать и другие приборы. В этой ситуации нужно, прежде всего, определить степень разряда. Чтобы уметь быстро устанавливать причину, следует запомнить несколько чисел:

• 100% заряду батареи соответствует напряжение 12,7 В;
• при 50 % заряде эта величина составляет 12,2 В;
• о нулевом заряде свидетельствует напряжение ниже 11,7 В.

Ещё точнее можно установить степень разряженности АКБ по уровню плотности электролита, которую определяют ареометром. Правда, этот замер можно сделать только на обслуживаемых моделях, имеющих пробки. Простейшая таблица соответствия, которую можно запомнить, выглядит так:

• 100 % заряду соответствует плотность электролита выше 1,27 г/см³
• 50 % — 1, 20 г/см³
• 0 % — 1,00 г/см³.

С обслуживаемой АКБ нужно обращаться более внимательно. Необходимо периодически (летом — не реже одного раза в неделю) проверять уровень электролита, пополнять банки дистиллированной водой, нейтрализовать щелочным раствором (соды, например) верхнюю панель батареи для предотвращения саморазряда.

Чтобы АКБ любого типа прослужила дольше, нужно контролировать степень разряда и вовремя подзаряжать её

Особое внимание следует уделять кальциевым батареям, плохо переносящим глубокий разряд

Зарядка необслуживаемых АКБ

Они заряжаются так же, как и обслуживаемые, однако, в отличие от последних, в них невозможно отследить уровень электролита. Необслуживаемые АКБ нельзя перезаряжать, поскольку при этом начинается интенсивное газовыделение. Пары электролита сбрасываются через предохранительный клапан, уровень жидкости в банках понижается. Со временем могут обнажиться пластины, что уменьшит ёмкость АКБ.

Чтобы не допустить перезаряда и правильно заряжать новый аккумулятор необслуживаемого типа, нужно уметь точно рассчитывать и соблюдать время заряда. Так, если напряжение на АКБ ёмкостью 60 А·ч перед зарядкой составляет 12,2 В, значит она заряжена на 50 %. Для полного заряда нужно передать ей 30 А·ч ёмкости. Это означает, что током в 6 А её нужно заряжать не более пяти часов.

Технически грамотное обслуживание и правильно выполняемая зарядка аккумуляторной батареи — залог того, что водитель никогда не попадёт в дорожную ситуацию с неработающим двигателем машины, который сложно или невозможно завести.

Как заряжать кальциевые батареи

Пластины кальциевых моделей также состоят из свинца, но в него добавляют до 0,1 % кальция. Это делается для снижения электролиза воды, повышения коррозийной стойкости и прочности пластин. Результат — увеличение долговечности АКБ, отдача более высокой мощности.

Сегодня наибольшее распространение у автомобилистов получили именно кальциевые батареи. Их относят к типу «поставил и забыл», производители анонсируют их срок службы не менее пяти лет. Однако, как обстоит дело в реальности, нужно исследовать дополнительно.

Для кальциевых батарей характерен один существенный недостаток, о котором производители не забывают информировать покупателей. Он заключается в том, что кальциевые модели не переносят глубокого разряда. При падении ЭДС до уровня 11,7 В и ниже они полностью разряжаются. Даже после заряда батареи до нормального напряжения часть её ёмкости утрачивается безвозвратно.

Считается, что 2-3 цикла глубокого разряда могут полностью вывести её из эксплуатации. Изготовители рекомендуют раз в месяц проверять напряжение (ЭДС) на клеммах и при необходимости подзаряжать её. Если этого не делать, то срабатывает схема — чем меньше времени уделять батарее, тем чаще её приходится менять.

Мнения специалистов разделяются насчёт того, как правильно заряжать кальциевые батареи. Наиболее крупные поставщики таких АКБ в России — словенские бренды TAB и Topla — констатируют, что напряжение заряда кальциевых батарей не должно превышать 14,8 В. При зарядке от ЗУ нужно устанавливать ток, численно равный десятой части от значения ёмкости (например, 5 А для АКБ ёмкостью 50 А·ч.). Именно 14,8 В (максимум) выдаёт с генератора на батарею регулятор напряжения любого авто.

Напряжением 14,8 В кальциевая батарея заряжается только до 50 % ёмкости. Полную зарядку даёт напряжение 16,1 В, которое на втором этапе нужно подавать на клеммы до тех пор, пока ток не упадёт до величины 0,5 А. С этого момента рекомендуют, не изменяя напряжения, продолжить зарядку в течение двух часов, затем её прекратить. АКБ будет заряжена на 100 % ёмкости.

Аккумулятор также можно считать полностью заряженным, если напряжение на клеммах составляет 12,7 В через 8-12 часов после прекращения зарядки.

Ещё проще заряжать кальциевый аккумулятор специально предназначенным для этого типа АКБ зарядным устройством с программируемыми режимами. В конце цикла устройство попеременно подаёт на батарею напряжение в 16,1 В и в 13,2 В. По мере зарядки длительность импульсов напряжения меняется, результатом становится более быстрое получение 100 % заряда.

Требования к помещениям для зарядки батарей

Как правило, о том, где заряжать емкость не задумываются. А следует делать это в проветриваемом помещении. Меньше всего для зарядки подходит квартира. Ведь заряжаясь, аккумулятор выделяет стибин и арсин (водород сурьмянистый, мышьяковистый).

Помимо этого выделяются: хлористый водород, сернистый газ и прочие токсические вещества. Их высокое скопление опасно для здоровья. К тому же, скопившись на одежде, коврах, мебели, они еще долго оказывают негативное действие.

Совет профессионалов: лучшим ЗУ является то, которое имеет амперметр и вольтметр. Чтобы батарею не перезарядить, не используйте напряжение свыше 14.4 Вольта. Примерно время заряда для АКБ — 65 А/ч можно просчитать так: ток составляет 10%, значит, равен 6,5А. А время 10 часов (65: 6,5). Но это условно, поэтому за уровнем и нагревом электролита необходимо следить.

Соблюдение техники безопасности

Прежде всего, нужно понять, что аккумуляторная батарея — это источник повышенной опасности. Содержит ядовитые и агрессивные вещества: свинец, серная кислота, а выделяет мышьяк и водород.

Поэтому при проведении, каких либо манипуляций, в том числе зарядка батареи, необходимо соблюдать элементарные правила техники безопасности:

• все работы с аккумуляторами проводятся в проветриваемом нежилом помещении;
• оптимальной температура воздуха в помещении должна быть в пределах +18С — +25С;
• работать только в средствах индивидуальной защиты: резиновые перчатки, защитные очки, удобная спецодежда, закрывающая все части тела;

нельзя курить, пользоваться открытым огнем, неисправными искрящими электроприборами;

• для зарядки использовать специальное зарядное устройство, отвечающее всем требованиям;
• сначала нужно закрепить клеммы на батареи, потом включать зарядное устройство;
• аккумуляторная батарея должна стоять на ровной, устойчивой, сухой поверхности;

перед зарядкой из АКБ необходимо выпустить скопившиеся газы, почистив газоотводы или выкрутив пробки из банок;

после окончания работ необходимо тщательно вымыть руки теплой водой с мылом.