Практически каждый, кто интересовался самодельными зарядными устройствами (ЗУ), видел схему, которая позиционируется как «ОЧЕНЬ ПРОСТОЕ и НУЖНОЕ АВТОМОБИЛИСТАМ УСТРОЙСТВО Восстанавливающее и заряжающее АКБ» (орфография и пунктуация сохранены). Давайте познакомимся поближе с этой конструкцией и выясним, насколько она полезна и необходима каждому автомобилисту.
Схема и детали
Вполне очевидно, что все посты про это ЗУ – обычный перепост друг у друга неспециалистами ради букв, поэтому в качестве материала для разбора возьмем ролик, который, скорее всего, и является исходником для горе-копиратов. Вот этот ролик:
Кому лень смотреть пятнадцатиминутные пространные рассуждения, представим схему и краткое описание самоделки. Схема действительно очень простая и выглядит следующим образом:
Сетевое напряжение выпрямляется простейшим однополупериодным выпрямителем на диоде D1. Излишек этого напряжения гасится лампой La1, а его остаток подается на клеммы батареи с соблюдением полярности. О деталях, используемых в конструкции, автор ролика особо распространяться не стал.
По его словам подойдут вот такие лампочки (крупным планом горсть ламп на 220 В неизвестной мощности) и вот такой диод (советский диод в металлостеклянном корпусе, маркировки не видно). Его легко найти на старой плате. Можно взять даже не такой силовой диод. Подойдут любые другие, даже диоды Шоттки, диоды Кирилла, диоды Мефодия. И под занавес фраза: «Если хотите заряжать аккумулятор большим током, то используйте большой диод, если маленьким - маленький диод». Занавес.
Ну, мощность лампы выяснить несложно, мы это сделаем чуть позже. А вот с диодами у автора, который «скромно» называет себя профессионалом, явный затык. Аффтор, подойдет не большой или маленький, а:
- выдерживающий обратное напряжение не ниже 300 В;
- выдерживающий прямой ток, величиной которого будет заряжаться АКБ.
Зарядный ток будет зависеть от мощности лампы (следующий раздел), а с напряжением все понятно. Ни о каких Шоттки тут и речи быть не может – они все рассчитаны на обратное напряжение в несколько десятков вольт.
Высоковольтные диоды Шоттки существуют, но в магазине их не сыщешь, и уж тем более не выдерешь из бытовой аппаратуры.
Поэтому ограничимся обычным выпрямительным диодом Д245, рассчитанным на обратное напряжение 300 В и выдерживающим ток 10 А. А теперь посмотрим, что эта схема умеет.
Зарядка
Вернемся к нашим лампочкам. Судя по показаниям вольтметра, у автора ролика зарядка идет. Правда лампочка снова нонейм, но судя по внешнему виду ее мощность не более 60 Вт.
Пусть будет 60. Каким током заряжается АКБ? Поскольку лампа накаливания имеет лишь активное сопротивление, воспользуемся простейшей формулой:
I=P/U
где:
- I – ток через лампу;
- U – рабочее напряжение лампы;
- P – мощность лампы.
Достаем инженерный калькулятор, быстро пишем простенькую программу и считаем: 60/220=0.27 А или 270 мА. Диод обрезает одну полуволну, уменьшая среднее (действующее) напряжение на лампе вдвое. Значит, ток в цепи согласно формуле господина Ома (I=U/R) уменьшается вдвое и составляет 135 мА.
Фактически ток будет несколько выше, поскольку лампочка работает в полнакала и сопротивление ее спирали, имеющей положительный ТКС, при меньшей температуре меньше. Но в наших расчетах, учитывая малую погрешность, этим можно пренебречь.
Аккумулятор у автора имеет емкость 60 А-ч. То есть, чтобы зарядить такую батарею с нуля (а у автора АКБ разряжена в ноль, если не в минус один) до 100% такому ЗУ, понадобится 60/0.135=444 часа.
КПД любого аккумулятора не 100%, поэтому для полной зарядки понадобится больше энергии, чем его емкость а, значит, и времени. В нашем случае для полной зарядки АКБ таким током понадобится порядка 500 часов. Это 20 суток непрерывной зарядки!
Получается это зарядное устройство – хлопушка? С такой лампочкой – практически да. Если АКБ глубоко разряжена, то придется набраться терпения или увеличить ток, взяв лампу помощнее. Снова берем в руки калькулятор и рассчитываем мощность лампы, исходя из тока хотя бы в 3 А (половина величины номинального зарядного тока для свинцовой АКБ емкостью 60 А-ч). Ток в 3 А может обеспечить «лампочка» мощностью 220*3= 660 Вт. Теперь учтем диод, уменьшающий действующее напряжение вдвое. Соответственно мощность лампы нужно увеличить ещё вдвое - 660*2=1 300 Вт. Почти полтора киловатта. Неслабое зарядное устройство! Тем не менее, оно заряжает, хотя КПД его составляет порядка 10%.
Восстановление АКБ
Как известно, для восстановления слегка засульфатированой АКБ используют зарядку ассиметричным током. То есть сперва идет короткий цикл зарядки, а затем разрядки током меньшим, чем зарядный. По словам автора ролика его ЗУ умеет восстанавливать засульфатированый аккумулятор. Выходит оно заряжает ассиметричным током? Именно так, а объяснение сего чуда самое фантастическое. Автор утверждает, что в один полупериод батарея заряжается, в следующий разряжается, внимание, НА САМУ СЕБЯ и дополнительно обратным током через диод!
В одном автор прав - все диоды имеют обратный ток. Но какой? Дорогой товарищ автор, обратный ток кремниевых диодов составляет доли миллиампера. Что значит «разряжаться на саму себя» мы выяснять вообще не будем.
Для диода Д245 обратный ток составляет 3 милиампера. О какой тренировке и о каком ассиметричном токе может быть речь? Итак, конструкция не восстанавливает АКБ, а просто заряжает ее пульсирующим током.
Контроль заряда
Тут автор ролика превзошел сам себя. Оказывается, контролировать процесс заряда можно по… лампочке! Как потухнет, так зарядился. Автор, она потухнет только тогда, когда напряжение на батарее сравняется с сетевым (с учетом диода). Вот зарядится АКБ до 110 В и лампочка потухнет. А та пара вольт, которую наберет АКБ в процессе зарядки, практически не повлияет на яркость лампы.
Но и это еще не все! Оказывается, это устройство самостоятельно прекращает зарядку, как только батарея полностью зарядится. Тут в ход пошли ну железные аргументы и факты.
- Аккумулятор сам уменьшает ток зарядки в процессе зарядки (простите за каламбур).
- При уменьшении тока через лампочку, нить остывает, и сопротивление ее уменьшается.
Первый пункт обсуждать смысла нет – это полная ерунда. Второй вообще непонятно к чему был приведен. Как положительный ТКС лампы поможет окончить зарядку известно только автору ролика. Элемент с такой характеристикой – это, по сути, стабилизатор тока.
Безопасность
Тут автор не только не внес ясность, но и умудрился как следует запутать зрителя. Сначала предупредил: «Если вы не уверены в себе, никогда так не делайте – может ударить током». Но затем вывалил: «Сейчас схема почти безопасна – на аккумуляторе 12 В, на лампочке 90 В, на диоде 1.5 В». А затем снова предупреждает «Ни туда, ни туда, ни сюда пальцы не суем».
Так опасна или не опасна? Автор, определись. Ну а для читателей заметим, что конструкция чрезвычайно опасна и все эти бла-бла про 12, 1.5 и 90 В никакого отношения к поражению электрическим током не имеют.
Все элементы конструкции находятся под опасным для жизни напряжением. Куда бы мы ни сунули палец, получим по полной программе и хорошо, если все ограничится лишь искрами из глаз.
Подведем итоги
Итак, мы выяснили, что конструкция:
- заряжает (при соответствующей мощности лампы);
- не восстанавливает;
- не снимает АКБ с зарядки самостоятельно;
- для контроля заряда нужен вольтметр, ориентироваться по яркости лампы нельзя;
- чрезвычайно опасно в плане поражения электрическим током;
- простое по конструкции.
Вот и все, никакого волшебства. По сути, полезно оно будет в одном случае – поможет «толкнуть» подсевший аккумулятор, если нормального зарядного устройства нет, но край надо ехать. Правда, не в каждом гараже найдется киловаттная лампочка, но если свинтить все что есть и соединить в гирлянду параллельно, то выкрутиться можно. Диод? А диод нужно носить в кармане вместе с диэлектрическими перчатками.