Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Напряжение автомобильного аккумулятора: нормы, правила измерения

12В из 5В либо иного пониженного напряжения

Далее рассказывается, как сделать, помимо прочего, из зарядника для любого девайса стабилизированное напряжение 12 вольт. 5В присутствует в разъемах USB, телефонных устройствах для зарядки, а также на разъемах литиевых аккумуляторов (в среднем около 4В).

Из такого напряжения получить стабилизированные 12В можно путем внесения изменений в электрическую схему БП или, купив повышающий преобразователь, в частности на базе микросхемы XL6009.

Первый вариант требует значительных познаний в электронике, второй же – намного проще.

Существуют модели с нерегулируемым выходным напряжением 12В, а также с возможностью регулировки напряжения (3,2-30 вольт). Максимальный выходной ток достигает 3А.

Источник питания с трансформатором 220В 50 Гц

Традиционная, прошедшая испытание временем схема, часто применяется для источника питания звукоусилительной аппаратуры и колонок.

Установив качественный конденсатор для фильтрации пульсаций, можно достигнуть требуемого уровня качества сигнала. Также рекомендуется установить любой двенадцативольтовый стабилизатор напряжения.

Если этим пренебречь, напряжение на выходных разъемах будет изменяться пропорционально входному напряжению — Uвых. = Uвх.* К трансформации.

После диодного моста выпрямленное напряжение должно стать на несколько вольт выше, по сравнению с напряжением БП 12В, вместе с тем, оно не должно превышать 30В, что отражается в техническом описании устройства.

На выходе понижающего трансформатора переменные 12-15 вольт. После выпрямления уровень напряжения должен повыситься, и по величине приблизится к амплитудной величине синусоиды на входе.

Рейтинг преобразователей напряжения 12в 220в

Согласно исследованиям и отзывам людей, которые уже испробовали данной аппарат можно отметить некоторые из них:

  1. «Порто Е 150» многие из покупателей уже оценили качество этого преобразователя. Главным преимуществом его является ценовая категория, которая значительно ниже других марок. Правда, небольшая мощность его не даст подключить к нему мощных потребителей. Хочется отметить также компактные размеры модели, и качественный штекер, позволяющий подключить его прямо от прикуривателя автомобиля. Однако в комплекте прилагаются и специальные зажимы к аккумулятору.
  2. «Тесла ПН 2200» Хорошая производительность этой модели основывается на качественной двух вентиляторной системе охлаждения. Имеет защиту от перегрузок в выходной цепи. В комплект входят различные разъёмы для подключения внешних потребителей электроэнергии. Корпус изготовлен из качественного алюминия, который служит дополнительным отводящим тепло материалом.

В чем состоит отличие ампер и киловатт

Фундаментальное отличие между единицами измерения параметров электрической сети, которые вынесены в заголовок этого раздела, состоит в том, что они представляют собой численную меру различных физических величин.

В данном случае:

  • амперы (сокращение А) показывают силу тока;
  • ватты и киловатты (сокращение Вт и кВт, соответственно) характеризуют активную (фактически полезную) мощность.

На практике используется также расширенное описание мощности с измерением ее в вольт-амперах и, соответственно киловольт-амперы, которые кратко обозначаются как ВА и кВА.

Они, в отличие от Вт и кВт, которыми описывается активная мощность, указывают на полную мощность.

В цепях постоянного тока полная и активная мощности совпадают. Аналогично, в сети переменного тока при небольшой мощности нагрузки на инженерном уровне строгости можно не учитывать различие между Вт (кВт) и ВА (кВА), т.е. работать только с двумя первыми единицами.

Для таких цепей действует следующее простое соотношение:

W = U*I, (1)

где W – (активная) мощность, задаваемая в Вт, U –напряжение, указываемое в вольтах, I – сила тока, измеряемая в амперах.

При увеличении мощности нагрузки до уровня тысяча ватт и выше для постоянного тока соотношение (1) не меняется, а для переменного тока его целесообразно записать как:

W = U*I*cosφ, (2)

где cosφ – так называемый коэффициент мощности ли просто “косинус фи”, показывающий эффективность преобразования электрического тока в активную мощность.

По физическому смыслу φ представляет собой угол между векторами переменного тока и напряжения или угол фазового сдвига между напряжением и током.

Хорошим критерием необходимость учета данной особенности являются те случаи, когда в паспортных данных и/или на корпусных табличках-шильдиках электроприборов, преимущественно мощных, потреблением более 1 кВт, вместо кВт указывают ВА или кВА.

Обычно для бытовых электрических устройств с мощными электродвигателями (стиральные и посудомоечные машины, насосы и аналогичные им) можно положить cosφ = 0,85.

Это означает, что 85% потребляемой энергии является полезной, а 15% образует так называемую реактивную мощность, которая непрерывно переходит из сети в нагрузку и обратно до тех пор, пока в процессе этих переходов она не рассеется в виде тепла.

При этом сама сеть должна быть рассчитана именно на полную мощность, а не на полезную. Для указания этого факта ее указывают не в ваттах, а в вольт-амперах.

Как единица измерения ватт (воль-ампер) иногда оказывается слишком маленьким, что приводит к сложным для визуального восприятия числам с большим количеством знаков. С учетом этой особенности в ряде случаев мощность указывают в киловаттах и киловольт-амперах.

Для этих единиц справедливо:

1000 Вт = 1 кВт и 1000 ВА = 1кВА. (3).

Ремонт преобразователя напряжения 12 220

Ремонт 12 вольтовых аппаратов чаще всего сводится к замене силовых выходных транзисторов. Так как они являются самыми уязвимыми элементами этого устройства. Если конструктивно он выполнен с блоков, то стоит попробовать заменить весь блок, перед этим, конечно, проверив предохранители на входе и выходе, если такие имеются. Остальной мелкий ремонт нецелесообразен. Если ремонтируется простейшие инверторы, то в них применяются чаще всего простые радиодетали которые проверяются с помощью омметра.

В итоге хотелось бы снова напомнить о безопасности работы с электрооборудованием, так как 12 Вольт считается безопасным напряжением, а вот выходное может существенно навредить здоровью даже физически крепкого человека. Поэтому перед выполнением подключения рекомендуется сразу подключить потребителя, а уж потом подавать входное напряжение 12 Вольт. Если, конечно, аппарат не оборудован стандартными диэлектрическими розетками.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

Снижение напряжение в зимнее время

Часто автовладельцы жалуются, что в зимнее время при сильных морозах в аккумуляторе падают основные его параметры, в результате чего машина не заводиться. Поэтому некоторые водители забирают на ночь батарею в тепло.

Но на самом деле все обстоит не совсем так. При отрицательных температурах изменяется плотность электролита, что, как уже отмечалось, влияет на уровень напряжения. Но при достаточном заряде АКБ плотность электролита в морозы возрастает, вследствие этого возрастает и второе из самых важных свойств. Поэтому достаточно заряженной батарее даже в сильный мороз ничего не грозит. Если же оставить ее в мороз разряженной, плотность электролита будет снижаться, в результате чего и возникнут проблемы с пуском двигателя авто, возможно даже замерзание.

Проблемы с использованием и запуском силового агрегата транспортного средства в зимнее время связаны не со снижением основных параметров его АКБ, а с тем, что основные химические процессы внутри него при отрицательных температурах проходят медленнее, чем в обычное время.

Поэтому, при нормальном заряде уровень плотности и напряжения аккумулятора будут достаточными для того, чтобы запустить мотор машины даже в зимние морозы.

Сейчас небольшое видео.

На этом заканчиваю статью, думаю было познавательно, читайте наш АВТОБЛОГ.

Электробезопасность

Вторая причина, по которой аккумуляторы имеют напряжение 12В — это электрическая безопасность. Действительно, от 12В очень сложно получить сильный удар током. Также такая мощность проще «переваривается» мелкой электроникой, работающей на низком напряжении.

Лампочки, электронные платы, прочая электрика в авто работает как слаботочная система. Для неё не нужно толстых проводов или кабелей питания, а также преобразователей напряжения.

Генератору автомобиля проще зарядить аккумулятор ёмкостью 12В. Увеличение мощности батареи привело бы к изменению строения самого генератора. Его бы пришлось видоизменять, дополнительно защищать, и, возможно, увеличивать в размере. А это сказалось бы на размещении его в подкапотном пространстве. Что было бы невыгодно и неэффективно.

Общие моменты

Электродвижущая сила отвечает за нормальное прохождение тока по цепочке, дает запрограммированную разность выводных частей источника питания – то есть АКБ. Искомая величина рассчитываться будет как разница потенциалов.

Электродвижущая сила равна расходуемой на перенос заряда между выводами энергии. Значения токовых сил, напряжений связаны друг с другом неразрывным образом. Когда внутри батареи данная сила не возникает, отсутствует ток и на выводящих частях.

Также важно понимать, что при ЭДС вольты есть и без прохождений тока по цепи.

Когда цепные связи размыкаются, ток отсутствует, но в аккумуляторе начинает возбуждаться электродвижущая сила, в зоне выводов появляется движение.

Для измерения обеих величин используются вольты. Электродвижущая общая сила в автоаккумуляторе развивается в результате электрических и химических процессов, протекающих внутри него. ЭДС всегда больше на величину, равную падению внутреннего напряжения.

Для замеров применяются вольтметры с мультиметрами. В аккумуляторе для авто размеры ЭДС будут зависеть от плотности, температурных значений электролита.

В случае роста плотности электролитного вещества растет и показатель тока, ЭДС.

Точных сведений по вопросу того, какое значение для батареи питания идеальное, нет

Специалисты во внимание принимают оптимальные показатели пуска для старта моторного механизма. Если АКБ новый, заряженный, данное значение должно быть 12,6–12,7 вольта

Если напряжение заряженного аккумулятора автомобиля без нагрузки выше, это еще не указывает на наличие проблемы.

Например, сразу после зарядки АКБ ее ток при замерах будет выше на 0,5 вольта реального, и при итоговых подсчетах это нужно учитывать. 13,0–13,2 вольта – цифра, которая превышает допустимые значения напряжения, но для некоторых моделей батарей она является нормальной.

Близкие к рекомендованным значениям данные батарея показывает спустя пару часов после зарядки.

Критическим для АКБ считается 12 вольт и менее. Если значение меньше этой цифры, нужна срочная зарядка. Использовать элемент питания на ресурсном пределе нельзя, поскольку в данном случае запустится процесс сульфатации пластин. В будущем от последствий сульфатации избавиться проблематично, и придется покупать новую батарею.

При этом 12,1 вольта достаточно для старта мотора, проблемы возникают на 11,6 вольта и ниже. Это все цифры, о которых нужно знать и учитывать их во время работы. В большинстве случаев значение напряжения заряженного аккумулятора автомобиля находится на отметке в 12,2–12,5 вольта.

Таблица заряда

Чтобы не упустить момент, когда заряд батареи упадет до предельно критического уровня, используйте таблицу заряда АКБ. Если измерить U на клеммах, можно рассчитать общий заряд.

Также в таблице вы найдете значения плотности электролита, температурных значений, при которых он может замерзать зимой. Ознакомиться с основными значениями можно в таблице заряда аккумулятора автомобиля по напряжению.

Исторически сложившаяся традиция

В мире глобального автопроизводства есть такое понятие как «унификация». Оно обозначает, что большая часть расходных деталей и компонентов в машине должны легко и просто заменяться. Но это не должно сказываться на работе всего автомобиля. Напряжение в 12 вольт как раз и является одним из принципов унификации в автомобиле. Этот параметр тесно связан с аккумуляторной батареей автомобиля.

Аккумуляторные батареи появились в конце 19 века. Одним из первых авто с системой зажигания, работающей от аккумулятора и свечи, стала машина Benz Patent-Motorwagen. Её придумал и сконструировал Карл Бенц. Тогда на моторы ставили батареи мощностью 6В. Такого напряжения хватало, чтобы обеспечить работу малосильного двигателя.

Но всё изменилось с ходом Второй мировой войны. Военные требовали более мощных моторов, которые не могли полноценно работать на 6В. Так и была повышена мощность до 12В. До сих пор этой мощности хватает для пуска ДВС, а также работы всех внутренних приборов автомобиля. Аккумуляторы мощностью 6В сегодня можно встретить, только на старой мотоциклетной технике.

Предотвращение ускоренной электрической эрозии

Немаловажный момент — строение самого аккумулятора. Если его разобрать, то можно увидеть 6 отдельно взятых батарей, каждая из которых выдаёт мощность в 2В. Все эти батареи соединены параллельно. В результате и получается нужные нам 12В. Напоминаем, что менее мощные аккумуляторы просто не смогут прокрутить современный мотор, поэтому уход в меньшую мощность мы не рассматриваем.

Но почему именно 12В, а не, допустим, 15В или 50В. Такое решение связано с предотвращением ускоренной электрической эрозии, которая может возникнуть вследствие увеличения мощности заряда. Перезаряд батареи может привести к быстрому испарению электролита. Так на напряжении 14.5В его уровень может значительно понизиться буквально за несколько дней. При повышении напряжения до 15В и выше, может произойти оголение верхних краёв сепараторов и пластин, что часто приводит к взрыву батареи.

То есть, данное решение продиктовано из соображений безопасности, а также из-за химических и физических особенностей строения аккумулятора.

Пару слов об электролите

Главный параметр, который определяет уровень напряжения в аккумуляторной батарее – это плотность электролита, что есть внутри этого устройства.

При разрядке АКБ расходуется кислота, доля которой в этом составе равна 35 — 36%. В результате этого снижается уровень плотности этой жидкости. В процессе зарядки осуществляет обратный процесс: расход воды приводит к образованию кислоты — результатом чего является возрастание плотности электролитического состава.

В стандартном состоянии при 12,7 В плотность данной жидкости в батарее равна 1,27 г/см3. В случае уменьшения любого из этих параметров снижается и другой.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации