Зарядные устройства. Виды и особенности. Методы заряда

Зарядные устройства – это корректирующие электрический ток приспособления, меняющие его параметры под оптимальные для зарядки аккумуляторов, от внешних источников питания. Чаще всего они применяются для конвертации электроэнергии от сети переменного тока 220 или 380В в постоянный ток. Их применяют для зарядки аккумуляторных батарей автомобилей и спецтехники, ноутбуков, телефонов, планшетов, электроинструмента.

Из чего состоит зарядное устройство

Схема работы зарядных устройств может существенно отличаться в зависимости от их назначения, а также фактических параметров напряжения, которые нужно получить для конкретного аккумулятора.

В классической схеме прибора присутствуют:

• Преобразователь напряжения.
• Выпрямитель.
• Стабилизатор тока.
• Контроллер заряда.
• Световой индикатор.

Преобразователь напряжения отвечает за изменение величины входного напряжения. В его качестве может применяться понижающий трансформатор. После преобразователя в зарядном устройстве стоит выпрямитель, задача которого заключается в преобразовании переменного тока в постоянный, являющийся оптимальным для зарядки аккумулятора. Далее в системе выполняется стабилизация тока.

В зарядном устройстве имеется контроллер зарядки. Он определяет степень зарядки аккумулятора, и после его заполнения отключает питание. Для определения режима, в котором работает зарядное устройство в текущее время, используется световой индикатор. Обычно в его качестве ставятся светодиоды. При подаче питания от зарядного устройства на аккумулятор индикатор светится красным светом. После окончания зарядки загорается зеленый светодиод.

Принцип работы подавляющего большинства зарядных устройств одинаковый. Поступающее в прибор электричество корректируется под необходимый уровень силы тока и напряжения, рассчитанных под конкретный тип аккумулятора. Именно поэтому не допускается использование одного зарядного устройства для разных по емкости и прочим параметрам АКБ.

Почему происходит заряд аккумулятора

Зарядное устройство подает на клеммы аккумулятора более мощное напряжение, чем у него. Оно значительно превышает фактическую разность потенциалов между встроенным катодом и анодом батареи. Кроме этого напряжение направлено с ними однополярно. В результате воздействия, направление тока в аккумуляторной батареи меняется. Происходит его движение от положительного электрода к отрицательному. Как следствие внутри аккумулятора наблюдается восстановительная реакция, следствием которой выступает накопление заряженных электронов.

Отличия зарядных устройств по методу заряда

Зарядные устройства аккумуляторных батарей разделяются по методу заряда на три категории:

• С постоянным током.
• С постоянным напряжением.
• Со смешанным типом.

Устройства, заряжающие аккумуляторные батареи постоянным током наиболее быстрые в плане восстановления заряда. Однако применение данной технологии накопления заряженных электронов приводит к более быстрому изнашиванию аккумуляторов. Устройства такого типа обеспечивают постоянную силу тока. При этом сила тока не должна превышать десятую часть номинальной емкости аккумулятора. Чтобы обеспечить такую постоянную силу тока на одном уровне такие ЗУ оборудованы регуляторами.

Зарядные устройства, работающие по принципу постоянного напряжения, заряжают АКБ существенно дольше. Степень заряженности АКБ при применении этого метода зависит от величины заданного напряжения. В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах аккумулятора приближается к напряжению ЗУ. В связи с этим прибор технически не может восстановить заряд батареи на все 100%.

Зарядные устройства со смешанным методом заряда автоматически отключаются после того как АКБ будет полностью заряжен. Для автолюбителей это особенно удобно, поскольку за такими ЗУ не надо следить. Такие ЗУ используют пульсирующий или ассиметричный ток для зарядки. Это уменьшает сульфатацию пластин и продлевает срок работы батареи, а также увеличивает ее емкость.

Какие бывают зарядные устройства

Приборы для подзарядки аккумуляторной батареи разделяются в зависимости от способа их применения. По этому критерию они бывают:

• Внешние.
• Встроенные.

Внешние устройства это отдельные приборы, осуществляющие интерфейс между источником энергии и аккумулятором. Встроенные устройства располагаются непосредственно в корпусе питаемого прибора. В таком случае для подключения к внешним источникам энергии применяется простой сетевой кабель. Часто встроенные зарядки можно встретить в аккумуляторных фонариках, бюджетных машинках для стрижки волос.

Кроме этого прибор для подзарядки батарей можно классифицировать по функциональным особенностям. К примеру, по наличию индикатора заряда, функции предварительного разряда для восстановления емкости АКБ.

В зависимости от совместимого источника энергии зарядные устройства также классифицируются на следующие виды:

• Сетевые.
• Аккумуляторные.
• Автомобильные.
• Беспроводные.
• Универсальные.

Наиболее распространенными выступают сетевые устройства. Они предназначены для подключения к стандартным сетям 220В или 380В. Приборы преобразуют переменный электрический ток под оптимальные параметры, необходимые для накопления энергии аккумуляторной батареи. Это простые в применении устройства. Однако для обеспечения их работы требуется доступ к электрической сети.

Аккумуляторные приборы имеют в своем корпусе собственный накопитель энергии. Благодаря этому они способны зарядить стороннюю батарею вдали от сети, передав ей собственный запас энергии. Это мобильные устройства, в первую очередь предназначенные для применения в дороге. Их также используют в качестве резервного накопителя, позволяющего подзаряжать различное оборудование при отсутствии доступа к электрической сети.

Автомобильные зарядные устройства предназначены для подключения через прикуриватель к бортовой сети автомобиля или другой спецтехники. Прибор перерабатывает постоянное напряжение 12 или 24 В от бортовой сети в необходимое для конкретного аккумулятора. Чаще всего их применяют для подзарядки мобильных телефонов, планшетов, ноутбуков, фотоаппаратов, видеокамер. В качестве источника энергии они могут использовать заряд АКБ автомобиля или электроэнергию вырабатываемую генератором.

Беспроводные устройства отличаются отсутствием связывающего кабеля между аккумулятором и самим прибором. Они представляют собой платформу, оснащенную индукционной катушкой. На нее укладывается сверху совместимый прибор, который принимает передаваемую энергии беспроводным способом. Таким образом, отсутствует непосредственный физический видимый контакт между аккумуляторной батареей и источником.

Также в отдельную группу можно выделить универсальные устройства для подзарядки. Они могут быть сетевыми, аккумуляторными или автомобильными. Вне зависимости от источника применяемой энергии, их объединяющей особенностью является наличие набора различных разъемов для подключения широкого круга аккумуляторной техники. Благодаря этому подобное устройство может применяться для питания практически любого мобильного телефона, планшета, ноутбука. Прибор оснащается одним зарядным кабелем с разъемом, к которому подключаются переходники под ту или иную технику. Нередко универсальные зарядки позволяют проводить регулировку параметров исходящего напряжения, что расширяет перечень совместимой с ними техники.

Что такое импульсные и трансформаторные зарядные устройства

При выборе мощного устройства для зарядки, к примеру, для АКБ автомобиля или электроинструмента, важным параметром является принцип его работы. Это напрямую влияет на скорость зарядки и безопасность самого аккумулятора.

Обычные трансформаторные ЗУ – это устройства со сравнительно большой массой и габаритами. Трансформатор в таких устройствах дополнен диодным мостом для выпрямления электрического тока. Трансформаторные ЗУ в эксплуатации не такие удобные в отличии от импульсных. Также их КПД меньше, чем у импульсных, но тем не менее они достаточно эффективны. В автомобильной сфере импульсный вариант активно вытесняет трансформаторные приборы, но в промышленности трансформаторные ЗУ еще актуальны.

В импульсных ЗУ трансформатор обладает меньшими габаритами, что позволяет облегчить и уменьшить всю конструкцию. Они оборудованы автоматикой и множеством защитных механизмов. Входное переменное напряжение в таких устройствах преобразуется в постоянное с ограничением амплитуды пульсаций. Импульсное ЗУ при перенагрузке может сгореть, тогда как трансформаторное остается в строю. Импульсными устройствами для зарядки автомобильных АКБ намного проще пользоваться, устройство показывает правильно ли присоединены клеммы и т.д. Также такое ЗУ экономнее с точки зрения расходования электроэнергии и отличается своей меньшей ценой в сравнении с трансформаторными аналогами.

Что такое пуско-зарядное устройство

При разрядке аккумуляторной батареи автомобиля его стартер не может запустить двигатель, пока в АКБ не накопится достаточно энергии. При традиционной зарядке на это может уйти несколько часов. Для решения данной проблемы разработаны пуско-зарядные устройства. Это габаритные и мощные приборы, позволяющие в момент дать достаточно энергии для срабатывания стартера. То есть, при разряженном аккумуляторе не нужно его сначала зарядить, чтобы запустить двигатель.

Кроме функции запуска двигателя, данные устройства отличаются высокой скоростью зарядки. Большинство из них подзаряжают автомобильную батарею всего за 3 часа, что против 10-12 часов у обычных зарядок. Главный недостаток такого оборудования в высокой стоимости.

Похожие темы:

• Солнечные зарядные устройства. Виды и работа. Применение
• Контроллеры для солнечных батарей. Работа и особенности