Пуско-зарядное устройство для автомобиля. Cамодельное пусковое устройство для автомобиля Самодельное пусковое устройство для автомобиля 12 вольт
Надежный запуск двигателя легкового автомобиля зимой иногда может превратиться в проблему. Особенно актуален этот вопрос для мощной автотракторной техники сельхозпредприятий, дорожно–коммунальных служб, которые эксплуатируют её в условиях безгаражного хранения. Этого не произойдёт, если под рукой будет электронный помощник, изготовить который может радиолюбитель средней квалификации.
Рис.1 Схема однофазного пускового устройства.
Scт = 27 см2, Scт = а? в (Scт – площадь сечения магнитопровода, см2)
Рис.3 Общий вид однофазного пускового устройства.
Изложенная методика расчета пускового устройства является универсальной и применима к двигателям любой мощности. Продемонстрируем это на примере стартера СТ–222 А, применяемого на тракторах Т–16, Т–25, Т–30 Владимирского тракторного завода.
Основные сведения о стартере СТ-222 А:
- номинальное напряжение – 12 В;
- номинальная мощность – 2,2 кВт;
- тип аккумуляторной батареи – 2 ?3СТ–150.
Значит:
Iр=3 · С20= 3 · 150 А = 450 А,
Мощность, подводимая к стартеру составит:
Рст = 10,5 В · 450 А = 4725 Вт.
Учитывая мощность потерь:
Рп = 1–1,3 кВт.
Мощность трансформатора пускового устройства:
Ртр = Рст + Рп = 6 кВт.
Сечение магнитопровода Scт = 46–50 см2. Плотность тока в обмотках берут равной:
j = 3 – 5 А/мм2.
Кратковременный режим работы пускового устройства (5–10 секунд) допускает его использование в однофазных сетях. Для более мощных стартеров трансформатор пускового устройства должен быть трёхфазным. Расскажем об особенностях его конструкции на примере пускового устройства для мощного дизельного трактора “Кировец” (К–700, К–701). Его стартер СТ–103А–01 имеет номинальную мощность 8,2 кВт при номинальном напряжении 24 В. Мощность трансформатора пускового устройства (с учётом потерь) составит:
Ртр = 16 – 20 кВт.
Упрощенный расчёт трёхфазного трансформатора производят с учётом рекомендаций, изложенных в . Если есть возможность, можно воспользоваться промышленными понижающими трансформаторами типа ТСПК–20А, ТМОБ–63 и др., подключаемыми к трёхфазной сети напряжением 380/220 В и вторичным напряжением 36 В. Такие трансформаторы применяются для электрообогрева полов, помещений в животноводстве, свиноводстве и т.д. Схема пускового устройства на трёхфазном трансформаторе выглядит следующим образом (см рис.4).
Рис.4 Пусковое устройство на трёхфазном трансформаторе.
МП – магнитный пускатель типа ПМЛ–4000, ПМА–4000 или подобные им для коммутации устройств мощностью 20 кВт. Пусковая кнопка SВ1 типа КУ–121–1, КУ–122–1М и т.д.
Здесь применён трёхфазный однополупериодный выпрямитель, позволяющий получить напряжение холостого хода 36 В. Его повышенное значение объясняется применением более длинных кабелей, соединяющих пусковое устройство со стартером (для крупногабаритной техники длина кабелей достигает 4 м). Применение трёхфазного трансформатора даёт более широкие возможности для получения требуемого напряжения пускового устройства. Его значение можно изменять, включая обмотки “звездой”, “треугольником”, применять однополупериодное или двухполупериодное (схема Ларионова) выпрямление.
В заключение несколько общих советов и рекомендаций:
– Применение тороидальных трансформаторов для однофазных пусковых уст-ройств не обязательно и продиктовано их лучшими массово-габаритными показателями. Вместе с тем, технология их изготовления наиболее трудоёмка.
– Расчёт трансформатора пускового устройства имеет некоторые особенности. Например, расчёт количества витков на 1 В рабочего напряжения по формуле: Т=30/Sст, объясняется желанием “выдавить” из магнитопровода максимум возможного в ущерб экономичности. Это оправдано его кратковременным (5–10 секунд) режимом работы. Если габариты не играют решающей роли, можно использовать более щадящий режим, проведя расчёт по формуле: Т=35/Sст. Сечение магнитопровода берут на 25–30 % больше.
– Мощность, которую можно “снять” с имеющегося тороидального сердечника, примерно равна мощности трёхфазного асинхронного электродвигателя, из которого изготовлен этот сердечник. Если мощность двигателя не известна, то её можно приблизительно рассчитать по формуле:
Рдв = Ѕст? Ѕок,
где Рдв – мощность двигателя, Вт; Ѕст – площадь сечения магнитопровода, см2 Ѕст = а?в Ѕок – площадь окна магнитопровода, см2 (см рис.2)
Ѕок = 0,785 · D2
– Сердечник трансформатора к рамке-основанию крепится двумя П-образными скобами. С помощью изолирующих щайб необходимо избежать появления ко-роткозамкнутого витка, образованного скобой с рамкой.
– Учитывая, что напряжение холостого хода в трёхфазном пусковом устройстве выше 28 В, пуск двигателя производится в следующей последовательности:
- 1. Соединить клещи пускового устройства с выводами стартера.
- 2. Водитель включает стартер.
- 3. Помощник нажимает на пусковую кнопку ЅВ1 и после устойчивой работы двигателя сразу её отпускает.
– При использовании мощного пускового устройства в стационарном варианте по требованиям ТБ его необходимо заземлить. Рукоятки соединительных клещей должны быть в резиновой изоляции. Во избежание путаницы “плюсовую” клещ-ню желательно пометить, например, красной изолентой.
– При пуске аккумуляторную батарею можно и не отключать от стартера. В этом случае клещи присоединяют к соответствующим выводам аккумулятора. Чтобы избежать перезарядки аккумулятора, пусковое устройство после запуска двигате-ля отключают.
– Для уменьшения магнитного рассеяния, вторичные обмотки трансформатора лучше наматывать первыми на сердечник, а затем наматывают первичную обмотку.
Каждый автомобилист наверняка попадал в ситуации, когда его автомобиль не заводился в тот момент, когда нужно было куда-то срочно ехать. Особенно часто такое случается в зимнее время, когда на улице стоит минусовая температура. Купить современную модель пускозарядного устройства для машины в магазине может каждый, но проблема в том, что качественное и надежное устройство стоит очень дорого, а недорогие устройства быстро ломаются.
Самостоятельно изготовить пускозарядное устройство не так уж сложно. Главное купить все необходимые детали в любом магазине радиодеталей. При этом собираемое устройство для машины стоит гораздо дешевле и соответствует всем потребностям автомобилиста.
Выбираем схему устройства
Подобрать соответствующую схему для пускозарядного устройства вы можете на специализированных интернет-сайтах и форумах, где также вы найдете подробное описание всех функций. Если вы никогда раньше сами не собирали подобные приборы и у вас нет опыта, остановитесь на схемах попроще. При выборе схемы внимание следует обратить на наличие переключателя или другого устройства, отключающего амперметр при режиме пуска.
На разных сайтах предлагается своими руками сделать или собрать понижающий трансформатор, но это достаточно сложный процесс, требующий некоторых навыков. Таким образом. Лучше купите подходящий трансформатор в заводском исполнении – так вы сэкономите свое время и нервы. Понижающий трансформатор лежит в основе пускозарядного устройства для авто, поэтому на нем лучше не экономьте.
Материалы и инструменты
Для сборки пускозарядного устройства самостоятельно у себя дома или в гараже вам потребуются следующие инструменты, материалы и оборудование:
- паяльник достаточной мощности;
- текстолитовая пластина;
- оловянный припой;
- понижающий трансформатор;
- радиодетали;
- кулер или корпусной вентилятор;
- провода высокого напряжения сечением 2-2,5 квадрата;
- шуруповерт или дрель со сверлами;
- провода для подключения к АКБ сечением не меньше 10 квадратов по меди с зажимами;
- элементы крепежа.
О сборке устройства
Собирать пускозарядное устройство для машины нужно на листе текстолита соответствующих размеров. Начинать надо с понижающего трансформатора, так как это самая громоздкая деталь в собираемом вами устройстве. Для крепления деталей и прохождения проводов в текстолитовой пластине высверливают отверстия подходящего диаметра. Для выпрямительных диодов нужно предусмотреть надежную систему охлаждения. Для этого требуются особые металлические рубашки охлаждения. Иногда этого может быть недостаточно, поэтому следует продумать дополнительное принудительное охлаждение с помощью корпусного вентилятора от компьютера.Для отвода тепла предусмотрите теплоотводящие жалюзи в корпусе, которые можно сделать самостоятельно.
Некоторые автомобилисты считают, что собранное пускозарядное устройство можно не заключать в корпус, но он обеспечивает защиту оборудования от внешних воздействий, а также защищает владельца от ударов электротоком. В качестве ограждения пускозарядного устройства хорошо подходит корпус от старого персонального компьютера. Выполнив некоторые доработки, вы можете придать устройству завершенный вид. На передней панели корпуса можно встроить индикаторы, переключатели и все элементы управления.
Многих интересует вопрос, как выбрать зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Связано это с тем, что запустить двигатель в зимнюю пору для водителя довольно проблематично. В сложившейся ситуации некоторые могут подумать, что можно разогреть масло в картере. Также, как вариант, есть возможность воспользоваться помощью друга и перебросить провода с его аккумулятора. При этом некоторые обращаются за помощью к прохожим, чтобы они толкнули автомобиль.
В данном случае запуск двигателя осуществляется с толкача. В то же время на рынке имеется множество производителей, которые готовы предложить покупателям устройства зарядные и пусковые для автомобиля. По своим параметрам они довольно сильно отличаются. Во многом это связано с мощностью трансформаторов. Стоит в среднем пусковое зарядное устройство для автомобиля (цена рыночная) в районе 3 тыс. руб. Однако сделать его можно самостоятельно.
Схема обычного зарядного устройства
Схема зарядно-пускового устройства для автомобиля включается в себя блок питания, трансформатор, резисторы, стабилитроны и диоды. Электрическая катушка в нем подбирается в среднем на 5 В. При этом трансформаторы используются самые разнообразные. Наиболее распространенным типом принято считать нарастающие модификации.
Некоторые зарядные устройства дополнительно оборудуются регуляторами. При этом мощность электронной катушки можно будет переключать. Для того чтобы зарядные и пуско-зарядные устройства для аккумуляторов нормально работали, резисторы используются чаще всего полевого типа. Диоды применяются, как правило, высокочастотные.
Устройство на 6 В
Сделать зарядно-пусковое устройство для автомобиля своими руками на 6 В можно довольно просто. Для этого трансформаторы чаще всего подбирают разделительного типа. В данном случае электрическая катушка устанавливается на его верхнюю часть. Для того чтобы ее обмотка не повредилась во время эксплуатации, необходимо заранее соорудить основу для прибора. Сделать ее можно из металла либо дерева.
Если рассматривать первый вариант, то придется воспользоваться сварочным аппаратом. При этом особое внимание важно будет уделить изоляции устройства. Если рассматривать деревянную основу, то есть возможность сразу подобрать коробку необходимой величины. Верхняя часть прибора при этом должна быть съемной. Если требуется установить регулятор мощности, то лучше всего это делать в верхней части конструкции.
Как сделать зарядное на 10 В?
Электрическую катушку в данном случае следует подбирать низкочастотную. Дополнительно необходимо устанавливать в устройство стабилитрон. Во многом он поможет снизить пороговое напряжение в системе. Если во время эксплуатации зарядного устройства появляется запах гари, значит, трансформатор следует использовать более мощный. В некоторых случаях проблема может возникать из-за банального нарушения изоляции проводов.
Двухфазные устройства
Двухфазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля на сегодняшний день является самым распространенным. Трансформаторы для него, как правило, подбираются разделительного типа. При этом электрическая катушка устанавливается непосредственно на него. В данном случае мощность трансформатора рассчитывается исходя из показателя предельного напряжения.
Блоки питания для цепи подходят на 20 В. Чтобы сделать разъем под силовой кабель, многие специалисты советуют использовать конвекционные конденсаторы. При этом зажимы можно подобрать отдельно. Стабилизаторы в данном случае целесообразнее устанавливать многоканальные. Если электронная катушка куплена качественная, то фильтры для прибора можно не подбирать.
Трехфазные модели
Сделать трехфазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля можно, только используя трансформаторы понижающего типа. Блоки в данном случае следует подбирать как минимум на 40 В. Для повышения частоты пропускания, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. По габаритам данные зарядные устройства являются довольно громоздкими.
Учитывая это, необходимо много времени уделить на сооружение каркаса для них. В данном случае его лучше всего делать из металла. При этом стенки могут быть деревянными. Для того чтобы надежно закрепить трансформатор в устройстве, многие подкладывают под него резиновую прокладку.
Применение импульсного трансформатора РР20
Импульсные трансформаторы данной серии найти в магазине не проблема. С его помощью можно изготовить только однофазное зарядно-пусковое устройство для автомобиля. Все это позволит в конечном счете обслуживать аккумуляторы емкостью до 40 А. Стабилитроны для данного трансформатора лучше подбирать аналогового типа. При этом диоды необходимо устанавливать только в парном порядке. Все это позволит стабилизировать выходное напряжение в устройстве.
В некоторых случаях модель не работает из-за того, что в электронной катушке скапливается много отрицательного заряда. Вследствие этого запуск устройства не происходит. Решить данную проблему можно, просто заменив старую катушку на новую. В этом случае необходимо сразу проверить целостность ее обмотки. Блок питания для зарядного устройства многие специалисты советуют подбирать на 20 В.
Использование трансформаторов РР22
Трансформаторы данной серии в зарядных устройствах используются только на пару с фильтрами. При этом стабилитрон устанавливается непосредственно возле электронной катушки. Для того чтобы изолировать все провода, необходимо использовать изоленту. Корпус в данном случае можно заранее изготовить из досок. Некоторые при этом оборудуют ящик ручкой. В таком случае устройство можно будет легко транспортировать. Отдельное внимание при этом необходимо уделять выходному отверстию для силового кабеля.
Подключаться он обязан в устройстве к боку питания. Для этого следует заранее предусмотреть место. Крепиться он должен довольно жестко. Выход под соединительные кабели можно делать с другой стороны. При этом зажимы для устройства нужно приобрести в магазине. Некоторые специалисты оборудуют зарядные модели переключателем. Учитывая мощность трансформатора, максимум можно будет выставлять около 12 В. Все это в конечном счете позволит обслуживать автомобильные аккумуляторы емкостью до 50 А в час.
Зарядное оборудование с трансформатором РР30
Трансформатор указанного типа работать способен только вместе в низкочастотной катушкой индуктивности. Устанавливать ее можно в верхней части. В первую очередь следует заняться каркасом для устройства. После этого подкладывается прокладка для трансформатора. Таким образом случаи пробоев тока можно минимизировать. Затем необходимо заняться подсоединением стабилитрона. В данном случае многие специалисты советуют его выбирать среди одноканальных моделей. Однако если планируется получить однофазную модификацию, можно отдать предпочтение аналоговым устройствам.
Систему фильтрации в зарядную модель устанавливать не обязательно. Однако если в сети наблюдаются резкие скачки напряжения, ее лучше все же вмонтировать. В последнюю очередь устанавливается блок вместе с силовым кабелем. На этом этапе необходимо оценить длину до источника питания. При этом зажимы для подсоединения к автомобильному аккумулятору следует приобрести отдельно.
Применение разделительных трансформаторов
Разделительные трансформаторы являются довольно громоздкими, и это следует учитывать. Для них необходимо подготавливать каркас, который способен выдержать как минимум 20 кг. Дополнительно следует позаботиться о выборе качественного резистора. В данном случае многие отдают предпочтение именно биполярным моделям. Однако полоса пропускания у них не сильно высокая. В результате устройство можно будет подключить к аккумулятору максимум на 30 А в час.
Чтобы решить эту проблему, лучше всего воспользоваться резисторами полевого типа. Стоят они на рынке довольно дорого, но оно этого стоит. Стабилитроны для модели необходимо подбирать, исходя из показателя входного напряжения. Если на обмотке трансформатора оно составляет порядком 20 В, то стабилитроны как минимуму должны быть рассчитаны на 25 В. Все это позволит избежать нежелательных сбоев. В противном случае проработать долго зарядное устройство не сможет.
Модель с трансформатором КУ2
Трансформатор данного типа отлично поможет в обслуживании автомобильных аккумуляторов емкостью до 40 А в час. В данном случае необходимо только подобать соответствующую электрическую катушку и блок питания. Транзисторы для устройства можно устанавливать аналогового типа. Чтобы исключить проблемы с перегревом обмотки, следует задуматься над приобретением фильтра. Основу для трансформатора важно делать П-образную.
При этом места она занимает не так много, да и нагрузка будет распределяться равномерно. Электрическую катушку для устройства многие подбирают высокочастотную. При этом блок питания обязан быть рассчитан как минимум на 25 В. Чтобы повысить потенциал устройства можно установить дополнительный стабилитрон непосредственно у электронной катушки. Вместе с этим, естественно, возрастет и масса агрегата.
Зарядное оборудование с трансформатором КУ5
Зарядно-пусковое устройство для автомобиля с трансформатором данного типа подходит машинам, в которых аккумулятор установлен с емкостью 60 А в час. Для того чтобы следить за работой модели, необходимо сделать в первую очередь панель, на которой будут установлены диоды. При этом за уровнем предельного напряжения можно следить путем использования измерительных устройств. Платформу для трансформатора следует делать прямоугольную.
Дополнительно важно рассчитать, что на нем будет находиться катушка индуктивности. В то время как стабилитрон можно разместить в стороне. Для того чтобы защитить внешнюю обмотку трансформатора, надо позаботиться о надежном корпусе. Деревянный ящик с толщиной досок более 2 см данную нагрузку способен выдержать.
Запустить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в холодную пору года является большой проблемой. Кроме того, летом при севшем аккумуляторе это является достаточно сложной задачей. Причиной является аккумуляторная батарея. Ёмкость её зависит от срока службы и вязкости электролита. Состояние или консистенция электролита зависит от температуры окружающей среды.
При низкой температуре он густеет и замедляются химические реакции, необходимые для питания стартера (ток уменьшается). АКБ очень часто выходят из строя зимой, так как автомобилю очень тяжело запуститься, при этом расходуется больше тока, чем в летний период. Для решения этой проблемы применяются автомобильные пуско-зарядные устройства (ПЗУ).
Классификация пуско-зарядных устройств
Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму.
Виды ПЗУ:
- трансформаторные;
- аккумуляторные;
- конденсаторные;
- импульсные.
Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.
На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).
Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.
Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:
- надёжность;
- высокая мощность;
- запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
- простое устройство;
- регулирование значений U и силы тока (I).
Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).
Схема 1 - Самодельное пусковое устройство для автомобиля.
Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:
- мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
- U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
- ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
- площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
- диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
- количество витков II обмотки подбирается при расчете.
Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).
Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).
Схема 2 - Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.
Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:
- двуполупериодная;
- мостовая.
При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.
ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.
Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.
Если сравнивать аккумуляторное и конденсаторное ПЗУ, то нужно учитывать особенности использования в конкретной ситуации. Например, при поездках по городу подойдёт аккумуляторный тип. В том случае, если происходят дальние поездки, то следует выбирать автономный тип ПЗУ, а именно конденсаторный.
Устройства на основе импульсных БП
Ещё одним вариантом является ПЗУ импульсного типа (схема 3). Это устройство способно генерировать токи до 100 и более ампер (зависит от элементарной базы). ПЗУ представляет импульсный источник питания с задающим генератором на микросхеме IR2153, выход которого выполнен в виде обыкновенного повторителя на базе BD139/140 или его аналога. В импульсном БП (далее ИБП) применяются мощные транзисторные ключи типа 20N60 с током 90 А и максимальным U = 600 В. В схеме присутствует также выпрямитель однополярного типа с мощными диодами.
Схема 3 - Пусковое устройство для автомобиля портативное своими руками с возможностью зарядки аккумулятора.
При подключении в сеть через цепь «R1 — R2 — R3 — диодный мост» происходит зарядка электролитических конденсаторов C1 и C2 , ёмкость которых прямо пропорционально зависит от мощности ИБП (2 мк на 1 Вт). Они должны быть рассчитаны на U = 400 В. Через R5 поступает напряжение для генератора импульсов, которое растёт с течением времени на конденсаторах и U на микросхеме. Если оно доходит до 11 — 13 В, то микросхема начинает генерировать импульсы для управления транзисторами. При этом появляется U на II обмотках трансформатора и открывается составной транзистор, подается питание на обмотку реле, которое плавно запустит стартер. Время срабатывания реле подбирается конденсатором.
Это ПЗУ снабжено защитой от токов короткого замыкания (КЗ) при помощи резисторов, выполняющих роль предохранителей. Они открывают при КЗ маломощный тиристор, который коротит соответствующие выводы микросхемы (она прекращает свою работу). Об исчезновении КЗ свидетельствует светодиод, который будет гореть. Если КЗ нет, то он гореть не будет.
Пример расчёта
Для грамотного изготовления ПЗУ нужно произвести его расчёт. За основу берётся трансформаторный тип устройства. Ток АКБ в режиме запуска составляет I ст = 3 * С б (С б — ёмкость АКБ в А*ч). Рабочее U на «банке» составляет 1,74 — 1,77 В, следовательно, для 6 банок: U б = 6 * 1,76 = 10,56 В. Для расчёта мощности, потребляемой стартером, например, для 6СТ-60 с ёмкостью в 60 А: Р с = U б * I = U б * 3 * С = 10,56 * 3 * 60 = 1 900,8 Вт. Если собрать устройство по этим параметрам, то получится следующее:
- Работа осуществляется вместе со штатной АКБ.
- Для запуска нужно подзаряжать АКБ в течение 12 — 25 секунд.
- Стартер крутится с этим устройством 4 — 6 секунд. Если запустить не получилось, то придётся повторять процедуру заново. Этот процесс оказывает отрицательное воздействие на стартер (значительно нагреваются обмотки) и срок службы АКБ.
Устройство должно быть намного мощнее (рисунок 1), так как ток трансформатора находится в диапазоне 17 — 22 А. При таком потреблении происходит падение U на 13 — 25 В, следовательно, сетевое U = 200 В, а не 220 В.
Рисунок 2 - Схематическое изображение ПЗУ.
Принципиальная электрическая схема состоит из мощного трансформатора и выпрямителя.
Исходя из новых расчётов для ПЗУ необходим трансформатор, мощность которого составляет около 4 кВт. При такой мощности обеспечивается частота вращения коленвала:
- карбюраторные: 35 — 55 оборотов в минуту;
- дизельные: 75 — 135 об/мин.
Для изготовления понижающего трансформатора желательно использовать тороидальный сердечник от старого мощного электродвигателя большой мощности. Плотность тока в трансформаторных обмотках составляет примерно 4 — 6 А/кв. мм. Площадь сердечника (железняка) рассчитывается по формуле: S тр = a * b = 20 * 135 = 2 700 кв. мм. Если за основу взят другой магнитопровод, то нужно найти в интернете примеры расчёта трансформатора с этой формой железняка. Для расчёта количества витков:
- T = 30/S тр.
- Для I обмотки: n 1 = 220 * T = 220 * 30/27 = 244. Мотается проводом диаметра 2,21 мм.
- Для II: W 2 = W 3 = 16 * T = 16 * 30/27 = 18 витков из алюминиевой шины с S = 36 кв. мм.
После намотки трансформатора необходимо включить его и измерить ток холостой работы. Его значение должно быть менее 3,2 А. При намотке нужно равномерно распределять витки по площади каркаса катушки. Если ток холостого хода выше нужного значения, то убирают или доматывают витки на I обмотке. Внимание: II обмотку трогать нельзя, так как это приведёт к снижению коэффициента полезного действия (КПД) трансформатора.
Выключатель следует выбирать со встроенной теплозащитой, использовать только диоды, рассчитанные на ток 25 — 50 А. Все соединения и провода укладываются аккуратно. Провода следует использовать минимальной длины и многожильные медные с сечением свыше 100 кв. мм. Длина провода имеет значение, так как на нём могут быть потери U около 2 — 3 В при запуске стартера. Соединитель со стартером сделать быстросъёмным. Кроме того, чтобы не перепутать полярность, нужно наметить провода («+» - красная изоляционная лента, а «-» - синяя).
ПЗУ должно запускаться на 5 — 10 секунд. Если используются мощные стартеры (свыше 2 кВт), то питание однофазной сети не подойдёт. В этом случае нужно переделать ПЗУ под трёхфазный вариант. Кроме того, возможно применение уже готовых трансформаторов, но они должны быть довольно мощными. Подробный расчёт трёхфазного трансформатора можно найти в справочной литературе или интернете.
Аккумулятор - верный друг и помощник в самых сложных ситуациях, но он, к сожалению, не вечен. Ещё бы ничего, если бы АКБ умирала мгновенно, без надежды на восстановление. Но она теряет характеристики постепенно, поэтому часто оказывается, что стартер прокрутить просто невозможно. Пик выхода АКБ из строя приходится на зиму, когда технике особенно тяжело запускаться в мороз. И тогда на помощь приходит либо сосед по гаражу с проводами для прикуривания, или запасная батарея. Или хорошее пусковое устройство, которое есть у каждого запасливого автолюбителя.
Виды пусковых устройств
Имея некоторые навыки в радиоэлектронике, собираем пусковое устройство для автомобиля своими руками. Чертежи и фото мы покажем, но для начала определимся с его типом, поскольку они бывают разными. Независимо от типа, нам, как пользователям, важно, чтобы ПУ могло работать без помощи аккумулятора и запускало двигатель не на пределе возможностей, краснея и дымясь, а работая стабильно даже в сильный мороз. Это самое важное условие при выборе готового зарядно-пускового аппарата или сборке своими силами.
Особого разносола тут нет. Механизм бывает одного из четырёх типов:
- импульсный;
- трансформаторный;
- аккумуляторный;
- конденсаторный.
Суть работы каждого из них в конечном итоге сводится к тому, чтобы отдать бортовой электросети ток нужного номинала и напряжения, 12 или 24 вольта, в зависимости от типа электрооборудования на борту.
Трансформаторное ПУ, параметры
Популярны среди самодельщиков трансформаторные ПУ. Принцип их работы объяснять, пожалуй, не нужно - это трансформатор, который преобразует сетевое электричество до нужных параметров. Минус у этих устройств один - громадные размеры и вес. Зато они надёжны и изменяют выходные параметры по напряжению и силе тока так, как это необходимо. Достаточно мощные и запускают двигатель даже с мёртвым аккумулятором. Простейший чертёж для пускателя на основе трансформатора показан ниже.
Как подобрать трансформатор
Чтобы сделать прибор самостоятельно, достаточно найти подходящий трансформатор, а для уверенного пуска он должен выдавать не менее 100 А и напряжение 12 В, если мы говорим о легковушке. Если попросить пятиклассника, то он сможет рассчитать мощность. В нашем случае - это 1,2, а лучше 1,4 кВт. Без АКБ запустить мотор таким током едва ли удастся, потому что стартеру нужно минимум 200 А. Штатный АКБ поможет раскрутить коленвал, а вращаясь, стартер стартер потребляет не более 100 А, что и выдаст наш прибор.
Площадь сердечника не может быть меньше 37 см², а провод первичной обмотки - минимум 2 мм². Вторичка наматывается медным проводом сечением 10 квадратов, а количество витков подбирается опытным путём так, чтобы напряжение холостого хода было не больше 13,9В.
Схема и тонкости сборки ПУ
Вычислить параметры трансформатора - это далеко не все. Устройство работает так. Подключаем силовые провода прямо к клеммам АКБ, при этом никакого напряжения на выходе из ПУ нет до тех пор, пока напряжение аккумулятора не упадёт ниже порога срабатывания тиристоров, которые указаны на схеме. Как только напряжение на клеммах АКБ падает, тиристоры открывают вход и только тогда электрооборудование запитается от прибора. Как только напряжение на клеммах АКБ вырастет до 12 В, тиристоры закрываются и устройство автоматически отключается. Это позволяет сберечь батарею от перегрузок.
Тиристорный вариант может быть собран по двум методикам - по двухполупериодной схеме и по мостовой. Если выпрямитель мостовой, тогда тиристоры надо подбирать вдвое мощнее. То есть по первой схеме тиристоры рассчитываются минимум на 80 А, а при мостовой - минимум 160 А. Диоды рассчитываются на ток не менее 100 А. Эти элементы легко узнать по плетёному выходному наконечнику. Транзистор KT3107 можно заменить на 361-й. К сопротивлениям в управляющей цепи только одно требование - мощность их должна быть не меньше одного Ватта.
Выходные провода, естественно, должны соответствовать току и как правило, для этого берут аналог от сварочного аппарата. Естественно, они не тоньше провода вторички. Провод, который подсоединяет сеть, имеет сечение каждой из жил минимум 2,5 квадратных миллиметров. Простая и надёжная сборка, которая запустит двигатель в любой мороз. Тем не менее, существуют и другие варианты, которые можно купить в магазине.
Импульсное зарядно пусковое устройство
Импульсный прибор - отличный вариант, когда нужно постоянно следить за аккумулятором и поддерживать его в рабочем состоянии. Такие конструкции работают по принципу импульсного преобразования тока, и они собраны на микропроцессорах и контроллерах. Он не может показать большую мощность, поэтому для пуска, особенно при сильных минусовых температурах, может не подойти, но для зарядки АКБ подходят отлично.
Они компактны, на них невысокие цены, весят очень мало и симпатично выглядят. Но малая мощность, точнее небольшой пусковой ток, который они выдают, не позволят запустить машину при сильно разряженных банках в холод. К тому же точная электроника не терпит перепадов напряжения и скачков частоты тока, что в наших сетях не редкость, а отремонтировать в случае чего такой прибор сможет даже не каждая мастерская.
Мобильные ПУ
Ещё один вид ПУ, точнее сразу два, похожих по принципу действия - аккумуляторное и конденсаторное. Конденсаторный прибор работает за счёт разрядки заряженных конденсаторов по команде. Особенно сложным их состав назвать нельзя, но сами конденсаторы таких номиналов довольно дороги и не восстанавливаются после повреждений или пересыхания. Используют их очень редко, хотя они довольно мобильны, но из-за высоких нерегулируемых токов есть риск нанести вред АКБ.
Бустеры, или аккумуляторные пускачи, работают ещё проще. По большому счёту, это просто дополнительная батарея в автономном корпусе. Именно автономность принесла им популярность. Их можно использовать хоть в степи, где нет электричества. Предварительно заряженный аккумулятор подключается к бортовой электросети и спокойно запускает двигатель. При этом важно выбрать ёмкость бустера и его пусковой ток. Он не может быть меньше, чем у стандартной батареи. Бытовые автономные установки имеют ёмкость от 18 А/ч, а более дорогие и громоздкие, профессиональные приборы, могут иметь ёмкость порядка 200 А/ч.
Любое из этих помощников водителя поможет запустить двигатель, но надёжнее и дешевле трансформаторного ПУ, собранного своими руками, пока нет. Удачной всем работы и быстрого пуска!
