Пуско зарядное устройство 12 как сделать. Как сделать пусковое устройство для трактора из сварки. Материалы и оборудование

По неким причинам у меня в автомобиле уже третью зиму аккумулятор перестает крутить стартер большими морозами. Я решил облегчить жизнь аккумулятора и сделать пусковое устройство для автомобиля. Стоимость пускового устройства заводского исполнения довольно большая, да и выходные параметры оставляют желать лучшего. Для изготовления пускового устройства необходимо всего несколько деталей. Все они дорогостоящие, но достаточно распространенные. Мне удалось добыть их практически за бесценок, купил только сетевой и силовой провод.

Начнем с трансформатора. Мне удалось найти трансформатор с готовой первичной обмоткой на 220В и достаточной мощности. Удаляем вторичные обмотки. На данном трансформаторе первичная обмотка разбита на две части, которые соединены попутно. После удаления обмоток была следующая картина:

Далее наматываем 10 витков любого изолированного провада, я брал из старой автомобильной проводки. Включаем трансформатор в сеть. Измеряем напряжение на только что намотанной вторичной обмотке. Расчитываем напряжение одного витка. При напряжении 240В, это считается максимальное напряжение, напряжение вторичной обмотки должно быть 14,5В. При меньшем напряжении сети выходное напряжение соответственно должно быть ниже, величина расчитывается пропорцией из вышеприведенных величин. Расчитываем количество витков вторичной обмотки, для этого необходимо получившееся напряжение, согласно перещету, разделить на напряжение одного витка.

Следующим шагом по величине окна между катушками и количеству витков расчитываем максимальный диаметр провода. Следует учитывать, что катушки будут две. У меня диаметр получился 5мм. Провод взят был из кабеля АВВГ 5х10, с изоляцией его диаметр был 5мм. Длинну провода можно расчитать по длине одного витка. Уменя такой длины небыло, пришлосьскручивать. Наматываем две вторичные обмотки. Одна катушка наматывается на одной половине трансформатора, другая на другой. После намотки конец катушки откусывается с расчетом намотки еще нескольких витков. Намотанный трансформатор пускового устройства показан на изображении ниже:

Устанавливаем два мощных диода вместе с радиаторами на диэлектрическую поверхность. Хорошо подайдут диоды из сварочного аппарата. В качестве диэлектрической поверхности служит текстолит толщиной 4-5 мм.

Соединяем катушки и диоды согласно схемы. Переключатель ставится по желанию, я не ставил.

Далее производим контрольные замеры. Напряжение на каждой вторичной обмотке должно быть не более 14,5В, соответственномежду крайними выводами двух обмоток 29В. На выходе пускового устройства, за счет падения напряжения на диодах, напряжение будет чуть ниже, около 14В. Напомню эти параметры должны быть при 240В в сети. Если напряжение больше необходимо отмотать необходимое количество витков согласно напряжения одного витка. При меньшем напряжении доматываем, для этого мы и оставляли запас провода при намотке.

Провода от пускозарядного до аккумулятора были взяты от так называемого прикуривателя. Никому этого делать несоветую, через два пуска они расплавились, заменил на сварочные. После этого уменьшились потери в проводах и увеличилась полезная мощность.

Данное пусковое устройство заводит дизельный легковой автомобиль, грузовые не пробывал, но по скорости вращения сказал бы, что и грузовые, с полностью нулевым аккумулятором.

Все вопросы по рассчетам и сборке пускового устройства можно задать на .

Пуско зарядное устройство позволяет запустить двигатель автомобиля в зимний период. Так как для запуска двигателя внутреннего сгорания с подсевшим аккумулятором необходимо много сил и времени. Плотность электролита зимой ощутимо понижается, а протекающий внутри аккумулятора процесс сульфатации увеличивает его внутреннее сопротивление и уменьшает стартовый ток аккумулятора. К тому же, зимой увеличивается вязкость моторного масла, поэтому аккумулятору требуется больше стартовой мощности. Облегчить запуск двигателя зимой можно разогрев масло в картере авто, завести машину от другого аккумулятора, завести «с толкача» или применить пуско зарядное устройство для автомобиля.

Пуско зарядное устройство для автомобиля состоит из трансформатора и мощных выпрямительных диодов. Для нормальной работы пускового устройства требуется на выходе ток не менее 90 ампер, а напряжение 14 вольт, поэтому трансформатор должен быть достаточно мощным не менее 800 Вт.

Для изготовления трансформатора легче всего использовать сердечник от любого ЛАТРа. Первичная обмотка должна быть от 265 до 295 витков провода диаметром не менее 1,5мм, лучше 2,0мм. Намотку нужно осуществлять в три слоя. Между слоями хорошая изоляция.

После наматывания первичной обмотки проводим ее испытания подключая к сети и замеряют ток холостого хода. Он должен находится в пределах 210 - 390 мА. Если будет меньше, то отмотайте несколько витков, а если больше то наоборот.

Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух обмоток и содержит по 15:18 витков многожильного провода сечением 6 мм. Намотка обмоток происходит одновременно. Напряжение на выходе обмоток должно быть около 13 вольт.

Провода соединяющие устройство с аккумулятором необходимо использовать многожильные, с сечением не менее 10 мм. Выключатель должен выдерживать ток не менее 6 Ампер.

Схема пуско зарядного устройства для автомобиля содержит симисторный регулятор напряжения, силовой трансформатор, выпрямитель на мощных диодах и стартерный аккумулятор. Ток подзарядки устанавливается регулятором тока на симисторе и регулируется переменным сопротивлением R2 и зависит от емкости аккумуляторной батареи. Входная и выходная цепи зарядки содержат фильтровочные конденсаторы, которые уменьшают степень радиопомех при работе симисторного регулятора. Симистор правильно работает при напряжения сети в от 180 до 230 В.

Выпрямительный мост синхронизирует включение симистора в обоих полупериодах сетевого напряжения. В режиме «Регенерация» используется только положительный полупериод сетевого напряжения, что очищает пластины аккумуляторной батареи от имеющейся кристаллизации.

Силовой трансформатор позаимствован от телевизора «Рубин». Можно также взять трансформатор ТСА-270. Первичные обмотки оставляем без изменений, а вот вторичные переделаем. Для этого каркасы отделим от сердечника, вторичные обмотки до фольги экранов разматывают, а на их место наматывают медным проводом сечением 2,0 мм в один слой до заполнения вторичные обмотки. В результате перемотки должно выйти примерно 15… 17 В

При регулировки к пуско зарядному устройству подключается внутренний аккумулятор, и испытывается регулировка зарядного тока сопротивлением R2. Затем проверяем зарядный ток в режиме заряда, пуска и регенерации. Если он не более 10…12 ампер, то устройство находится в рабочем состоянии. При подсоединении устройства к аккумуляторной батареи автомобиля, ток заряда в первоначальный момент возрастает примерно в 2-3 раза, а через 10 - 30 мин снижается. После этого переключатель SA3 переключают в режим «Пуск», и осуществляется старт двигателя автомобиля. В случае неудачной попытки, дополнительно подзаряжаем в течение 10 - 30 мин, и пытаемся опять.

Схема содержит: стабилизированный источник питания (диоды VD1-VD4, VD9, VD10, конденсаторы С1, СЗ, резистор R7 и транзистор VT2)

узел синхронизации (транзистор VT1, резисторы R1/R3/R6, конденсатор С4 и элементы D1.3 и D1.4, выполненные на микросхеме К561ТЛ1);

генератор импульсов (элементы D1.1, D1.2, резисторы R2, R4, R5 и конденсатор С2);

счетчик импульсов (микросхема D2К561ИЕ16);

усилитель мощности (транзистор VT3, резисторы R8 и R9);

силовой узел (оптронные тиристорные модули VS1 MTO-80, VS2, силовые диоды В-50 VD5-VD8, шунт R10, приборы - амперметр и вольтметр);

узел определения короткого замыкания (транзистор VT4, резисторы R11-R14).

Схема работает следующим образом. При подаче напряжения на выходе моста (диоды VD1-VD4) появляется однополупериодное напряжение (график 1 на рис.2), которое после прохождения цепи VT1-D1.3.-D1.4, преобразуется в импульсы положительной полярности (график 2 на рис.2). Эти импульсы для счетчика D2 являются сигналом сброса в нулевое состояние. После исчезновения импульса сброса импульсы генератора (D1.1, D1.2) суммируются в счетчике D2 и при достижении числа 64 на выходе счетчика (вывод 6) появляется импульс длительностью не менее 10 периодов импульса генератора (график 3 рис.2). Этот импульс открывает тиристор VS1 и на выходе ПЗУ (график 4 на рис.2) появляется напряжение. Для иллюстрации пределов регулирования напряжения на графике 5 рис.2 показан случай задания практически полного выходного напряжения.

При параметрах частотозадающей цепи (резисторы R2, R4, R5 и конденсатор С2 на рис.1) угол открывания тиристора VS1 лежит в пределах 17 (f=70 кГц)- 160(f=7 кГц) электрических градусов, что дает нижний предел выходного напряжения порядка 0,1 величины входного. Частоту выходных сигналов генератора определяет выражение

f=450/(R 4 +R 5)С 2

где размерность f - кГц; R - кОм; С - нФ.При необходимости ПЗУ можно использовать для регулирования только напряжения переменного тока. Для этого из схемы (рис.1) следует исключитьмост на диодах VD5-VD8, а тиристоры включить встречно-параллельно (на рис.1 это показано штриховой линией).

В этом случае с помощью схемы (рис.1) можно регулировать выходное напряжение от 20 до 200 В, но следует помнить, что выходное напряжение далеко не синусоидально, т.е. в качестве потребителя могут служить лишь электронагревательные приборы или лампы накаливания. В последнем случае мож- но резко увеличить срок служб ламп, так как их включение можно начинать плавно, изменяя напряжение с 20 до 200 В резистором R5. Наладка ПЗУ сводится к отстройке уровня срабатывания защиты от токов короткого замыкания. Для этого убираем перемычки между точками А и В (рис.1) и в т. В временно подаем напряжение +Uп. Изменением положения движка резистора R14 определяем уровень напряжения (т. С на рис.1), при котором открывается транзистор VT4. Уровень срабатывания защиты в амперах можно определить по формуле I>k /R10, где k=Uп/Uт.c., Uп - напряжение питания; Uт.с. - напряжение в точке С, при котором срабатывает VT4; R10 - сопротивление шунта.

В заключение можно рекомендовать порядок включения ПЗУ в работу и сообщить возможные замены комплектующих, допуски и особенности изготовления: микросхему D1 можно заменить микросхемой К561ЛА7; микросхему D2 - микросхемой К561ИЕ10, соединив последовательно оба счетчика; все резисторы в схеме типа МЛТ- 0,125 Вт, за исключением резистора R8, который должен быть не менее 1 Вт; допуски на все резисторы, за исключением резистора R8, и на все конденсаторы +30 %; шунт (R10) можно изготовить из ни- хрома общим сечением не менее 6 мм (общий диаметр около 3 мм, длина 1,3- 1,5 мм). Включать ПЗУ в работу только в следующей последовательности: отключить нагрузку, выставить резистором R5 требуемое напряжение, выключить ПЗУ, подключить нагрузку и при необходимости увеличить резистором R5 напряжение до требуемой величины.

Для решения проблемы запуска двигателя зимой применим электропускатель который позволит автолюбителям, заводить холодный двигатель даже при неполностью заряженном аккумуляторе и тем самым продлить ему жизнь.

Расчет. Проведение точного расчета магнитопровода трансформатора нецелесообразно, так как он находится под нагрузкой короткое время, тем более неизвестны ни марка, ни технология прокатки электротехнической стали магнитопровода. Находим требуемую мощность трансформатора. Основным критерием служит рабочий ток электропускателя Iпуск , который находится в пределах 70 - 100 А. Мощность электропускателя (Вт) Рэп = 15 Iпуск . Определяем сечение магнитопровода (см 2) S = 0,017 x Рэп = 18...25,5 см2 . Схема электропускателя очень проста, надо всего лишь правильно выполнить монтаж обмоток трансформатора. Для этого можно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА или от электродвигателя. Для электропускателя я применил трансформаторное железо асинхронного электродвигателя, который выбрал с учетом поперечного сечения. Параметры S = ав должны быть не меньше расчетных.

В статоре электродвигателя имеются выступающие пазы, которые использовались для укладки обмоток. При расчете поперечного сечения их не учитывать. Удалять их нужно простым или специальным зубилом, но можно и не удалять (я не удалял). Это влияет только на расход электропровода первичной и вторичной обмоток и на массу электропускателя. Наружный диаметр магнитопровода в пределах 18 - 28 см. Если поперечное сечение статора электродвигателя больше расчетного, придется его расчленить на несколько частей. Ножовкой по металлу распиливаем наружные стяжки в пазах и отделяем тор необходимого поперечного сечения. Напильником удаляем острые углы и выступы. На готовом магнитопроводе проводим изоляционные работы лакотканью или изоляционной лентой на тканевой основе.

Теперь приступаем к первичной обмотке, количество витков которой определяем по формуле: n1 = 45 U1/S , где U1 - напряжение первичной обмотки, обычно U1 = 220 В; S - площадь сечения магнитопровода.

Для нее берем медный провод ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. Предварительно рассчитываем общую длину первичной обмотки L1. L1 = (2а + 2в) Ку , где Ку - коэффициент укладки, который равен 1,15 - 1,25; а и в - геометрические размеры магнитопровода (рис.2).

Затем наматываем провод на челнок и производим монтаж обмотки в навал. Подключив выводы к первичной обмотке, обрабатываем ее электротехническим лаком, высушиваем и производим изоляционные работы. Количество витков вторичной обмотки n2 = n1 U2/U1 , где n2 и n1 - количество витков соответственно первичной и вторичной обмоток; U1 и U2 - напряжение первичной и вторичной обмоток (U2 = 15 В).

Обмотку выполняем изолированным многожильным проводом с поперечным сечением не менее 5,5 мм2. Применение шинопровода предпочтительней. Внутри провод располагаем виток к витку, а с внешней стороны с небольшим зазором - для равномерного расположения. Его длину определяем с учетом размеров первичной обмотки. Готовый трансформатор размещаем между двумя квадратными гетинаксовыми пластинами толщиной 1 см и шириной на 2 см больше, чем диаметр намотанного трансформатора, предварительно просверлив по углам отверстия для крепления стяжными болтами. На верхней пластине размещаем выводы первичной (изолируем) и вторичной обмоток, диодный мостик и ручку для транспортировки. Выводы вторичной обмотки подключаем к диодному мостику, а выходы последнего оборудуем гайками-барашками М8 и маркируем "+", "-". Пусковой ток легкового автомобиля составляет 120 - 140 А. Но так как аккумулятор и электропускатель работают в параллельном режиме в расчет принимаем максимальный ток электропускателя 100 А. Диоды VD1 - VD4 типа В50 на допустимый ток 50 А. Хотя время запуска двигателя небольшое, диоды желательно разместить на радиаторах. Выключатель S1 устанавливаем любой на допустимый ток 10 А. Соединительные провода между электропускателем и двигателем многожильные, диаметром не менее 5,5 мм разных цветов и концы выводных наконечников оборудуем зажимами типа "крокодил".

По схеме пуско-зарядного устройства хорошо видно, что тиристоры управляются токовыми импульсами цепи емкость C4 - транзисторы VT5, VT6, VT7 - диоды VD4, VD5. Фаза отпирания тиристоров и протекание тока в силовой цепи зависят от скорости увеличения напряжения на емкости конденсатора C4, то есть от тока через сопротивления регулятора тока R23-R25 и через биполярный транзистор пуска VT3. VT3 включается в режиме "пуск", если напряжение на акумуляторе снижается ниже уровня 11 В. Ключевой транзистор VT4 включает цепь управления при правильном подсоединении к батареии и защищает её при превышении тока и перегреве обмоток. Для надежной работы этой цепи требуются максимально одинаковые половинки вторичной обмотки, обычно их делают навивкой в два провода или разделением концов "косички" надвое. Ток протекающий в обмотке измеряется по разности напряжений на нагруженной и свободной половинах, т.к - они нагружаются по очереди.

С тем, что аккумуляторная батарея для любого автомобиля является крайне важным элементом никто не спорит. Но то, что любой батарее, вне зависимости от ее стоимости, новизны и бренда, требуется периодическое обслуживание, знает не каждый автовладелец. Кроме самого аккумулятора, постоянного внимания требует и генератор, осуществляющий постоянный заряд АКБ в процессе эксплуатации автомобиля. В итоге достаточно часто можно сталкиваться с тем, что аккумулятор оказывается недостаточно заряженным для того, чтобы без проблем запустить двигатель.

Особенно остро такая проблема вырисовывается в зимнее время, когда без посторонней помощи завести авто получается далеко не у каждого автовладельца. Это может быть связано с такими проблемами, как:

• недозаряд АКБ в результате сбоев в работе авто генератора или иного устройства;
• недостаток электролита, объем которого нужно периодически восполнять;
• некорректная плотность электролита;
• деструктивные процессы в АКБ, препятствующие нормальному процессу заряда.

Все вышеперечисленное не является «приговором» для батареи, и легко устраняется регулярным обслуживанием.

Пуско-зарядное устройство - нужно ли иметь его в гараже

Как правило, большинство автомобилистов периодически сталкиваются с проблемой трудного пуска или его полной невозможности. С наступлением холодов ситуация резко усугубляется. Путей решения уже возникшего затруднения не так много, и завести двигатель, когда сел собственный аккумулятор можно следующим образом:

• с «толкача»;
• путем буксировки;
• прикурить аккумулятор от другого автомобиля;
• быстро зарядить аккумулятор током большой силы - используется специальное устройство.

Все эти способы далеки от идеала, и невозможны в некоторых случаях. К примеру, буксировать автомобиль с АКПП невозможно, а с инжектором нежелательно. Чтобы не искать донора для прикуривания, на что крайне неохотно идут владельцы автомобилей, полезно иметь в гараже зарядно пусковое устройство для аккумулятора, которое позволяет быстро и безопасно запустить двигатель в любой мороз и при любом состоянии родной батареи.

Зарядно пусковое устройство для автомобильного аккумулятора обладает компактными размерами и высокой эффективностью, поэтому при любых проблемах с аккумулятором становится наилучшим вариантом пуска двигателя. Для его работы потребуется всего лишь электрическая розетка. Использовать портативное зарядно пусковое устройство для автомобильного аккумулятора легко - достаточно подключить плюсовой провод на соответствующую клемму аккумулятора, а минусовой на массу, поближе к стартеру. После включения ПЗУ можно легко завести двигатель, даже если аккумулятор весьма «слаб».

ПЗУ - покупать или сделать самому

При всех достоинствах устройств заводского изготовления, они все же обладают некоторыми недостатками. К их числу относится, прежде всего, высокая стоимость мощных приборов, а те, что подешевле, часто обладают слишком малой мощностью, и для зимней эксплуатации подходят мало. В качестве выхода из такого затруднения можно рассмотреть вариант собственноручного изготовления пуско-зарядного устройства для аккумулятора, для чего не потребуются особые знания в области радиоэлектроники.

Конечно, имеется и очевидный плюс - это совмещенность пускового и зарядного прибора в едином корпусе. Но при наличии отдельного «зарядника» для АКБ изготовить зарядно-пусковое устройство для аккумулятора своими руками вполне целесообразно. Для изготовления простейшего, но достаточно мощного пускового устройства потребуется один трансформатор и пару диодов. Расчетная мощность создаваемого прибора обязана составлять не менее 1,4 кВт - такого хватит для пуска мотора практически с нулевым зарядом аккумулятора. Схема ПЗУ предельно проста, но из года в год приборы, собранные таким образом, серьезно выручают множество автолюбителей.

Перед сборкой данного пускового устройства следует приготовить достаточной длины питающий кабель.

Совет! Для него оптимально использовать медный провод 2х2,5 - меньшее сечение нежелательно.

Для обеспечения удобства использования можно монтировать выключатель S1, но он должен выдерживать нагрузку не менее 10А.

Выходные параметры - важные показатели для надежной работы

Вышеприведенная схема зарядно-пускового устройства для автомобильного аккумулятора отличается своей достаточной простотой, но для создания эффективного устройства необходимо тщательно рассчитать выходные параметры - это позволит обеспечить легкий запуск и не повредит самому аккумулятору. Двигатель при попытке пуска "съедает" достаточно много энергии - не меньше 100 А, с напряжением до 14 В. Соответственно, мощность трансформатора обязана составлять не меньше 1400 Вт. Зарядно-пусковое устройство для аккумулятора автомобиля такой мощности легко запустит двигатель и вовсе без аккумулятора.

Конечно, портативное зарядно-пусковое устройство для аккумулятора, даже такой мощности не заменяет аккумулятор, который при пуске все же необходим. Стартер может потреблять при запуске до 200 А, и часть этой мощности как раз и будет обеспечиваться АКБ, пусть даже и не полностью заряженной. После удачной раскрутки коленвала энергопотребление стартера падает практически вдвое, и с этой задачей пусковое устройство вполне справиться уже самостоятельно. К слову сказать, пуско-зарядные устройства, купленные в магазине, обеспечивают не более половины этой мощности, и при сильно разряженном аккумуляторе с задачей пуска двигателя просто не справятся.

Сечение сердечника, используемого в этой конструкции составляет 36 см 2 . Провод, который используется для первичной обмотки должен иметь сечение не меньше 2 мм 2 . Будет отлично, если трансформатор с такими характеристиками будет заводского изготовления. Родная вторичная обмотка подлежит удалению, и меняется на самостоятельно намотанную. В этом случае используется банальный метод подбора. После того как наматывается, к примеру, 10 витков, трансформатор включается в сеть, и замеряется полученное напряжение.

Его необходимо разделить на число уже сделанных самостоятельно витков, т. е. 10 - получается напряжение на каждом витке. Затем необходимо 12 разделить на полученное напряжение, в результате получается требуемое количество витков каждого плеча. Для вторичной намотки подойдет медный провод в качественной изоляции с сечением не меньше 10 мм 2 . После окончания работ по созданию вторичной обмотки подключаются диоды, которые можно взять, к примеру, со старого сварочного аппарата. Если все работы выполнены правильно, контрольный замер тока в самодельном ПЗУ не превысит 13,8 В.

Как не допустить критичного разряда АКБ

Несмотря на то, что схемы зарядно-пускового устройства для АКБ не отличаются сложностью для самостоятельной сборки, использования пуско-зарядных лучше постараться все же избежать. Для этого любой аккумулятор, с момента ввода его в эксплуатацию, требует постоянного технического обслуживания. Стоит отметить, что все проводимые процедуры не отличаются сложностью и вполне могут выполняться самостоятельно:

• не менее 6 раз в год следует замерять напряжение на АКБ мультиметром;
• 3-4 раза в год проводить контроль уровня электролита;
• подвергать батарею полной зарядке на специальном зарядном устройстве;
• контролировать плотность электролита - важнейший показатель, во многом определяющий работоспособность аккумулятора.

Все эти мероприятия должны носить регулярный характер, что позволит всегда быть уверенным в собственной батарее. Для проведения тестов потребуется минимальное количество «оборудования»:

Чтобы своевременно корректировать уровень потребуется еще дистиллированная вода, которая добавляется в банки при недостатке раствора, и концентрированный электролит, применяемый при падении плотности ниже расчетной для конкретного региона.

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.

Запуск двигателя внутреннего сгорания даже легкового автомобиля зимой, да еще после длительной стоянки зачастую является большой проблемой. В еще большей степени этот вопрос актуален для мощных грузовиков и автотракторной техники, коих немало уже в частном пользовании - ведь эксплуатируются они в основном в условиях безгаражного хранения.

И причина затрудненного пуска не всегда в том, что аккумуляторная батарея «не первой молодости». Ее емкость зависит не только от срока службы, но и от вязкости электролита, который, как известно, густеет с понижением температуры. А это приводит к замедлению химической реакции с его участием и уменьшению тока батареи в стартерном режиме (примерно на 1% на каждый градус понижения температуры). Таким образом, даже новая батарея зимой значительно теряет свои пусковые возможности.

Пусковое устройство для автомобиля своими руками

Рабочий ток аккумуляторной батареи в стартерном режиме составляет: I = 3 х С (А), где С - номинальная емкость батареи в Ач.
Как известно, рабочее напряжение на каждом аккумуляторе («банке») должно быть не ниже 1,75 В, то есть для батареи, состоящей из шести «банок», минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи Up составит 10,5 В.
Мощность, подводимая к стартеру:Р ст = Uр х I р (Вт)

К примеру, если на легковом автомобиле установлена аккумуляторная батарея 6 СТ-60 (С = 60А (4), Рст составит 1890 Вт.
Согласно этому расчету по схеме, приведенной в , было изготовлено ПУ соответствующей мощности.
Однако его эксплуатация показала, что назвать прибор пусковым устройством можно было только с известной долей условности. Прибор был способен работать лишь в режиме «прикуривателя», то есть совместно с аккумуляторной батареей автомобиля.

При низких температурах наружного воздуха запуск двигателя с его помощью приходилось осуществлять в два этапа:
- подзарядка аккумуляторной батареи в течение 10 - 20 секунд;
- совместная (батареи и устройства) раскрутка двигателя.

Приемлемая частота вращения стартера сохранялась в течение 3 - 5 секунд, а затем резко снижалась, и если в это время двигатель не заводился, приходилось повторять все сначала, иногда несколько раз. Такой процесс не только утомителен, но и нежелателен по двум причинам:
- во-первых, ведет к перегреву стартера и повышенному его износу;
- во-вторых, снижает срок службы аккумуляторной батареи.

Стало ясно, что избежать указанных отрицательных явлений можно лишь тогда, когда мощность ПУ будет достаточной для запуска холодного двигателя автомобиля без помощи аккумулятора.

Поэтому было решено изготовить другой прибор, удовлетворяющий указанному требованию. Но теперь расчет производился с учетом потерь в выпрямительном блоке, подводящих проводах и даже на контактных поверхностях соединений при возможном их окислении. Также принято во внимание еще одно обстоятельство. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора при запуске двигателя может достигать значений 18 - 20 А, вызывая падение напряжения в подводящих проводах осветительной сети на 15 - 20 В. Таким образом, к первичной обмотке трансформатора будет приложено не 220, а только 200 В.

Схемы и чертежи для запуска двигателя

Согласно новому расчету по методике, указанной в , беря во внимание все потери мощности (около 1,5 кВт), для нового пусковое устройство потребовался понижающий трансформатор мощностью 4 кВт, то есть уже почти в четыре раза большей, чем мощность стартера. (Соответствующие расчеты были произведены для изготовления подобных приборов, предназначенных для пуска двигателей различных машин, как карбюраторных, так и дизельных, и даже с бортовой сетью напряжением 24 В. Их результаты сведены в таблицу.)

При этих мощностях обеспечивается такая частота вращения коленчатого вала (40 - 50 об/мин-для карбюраторных двигателей и 80 - 120 об/мин - для дизельных), которая гарантирует надежный запуск двигателя.

Понижающий трансформатор был изготовлен на тороидальном сердечнике, взятом от статора сгоревшего асинхронного электродвигателя мощностью 5 кВт. Площадь сечения магнитопровода S,T = а х b = 20 х 135 = 2700 (мм2) (см. рис.2)!

Несколько слов о подготовке тороидального сердечника. Статор электродвигателя освобождают от остатков обмотки и с помощью остро заточенного зубила и молотка вырубают его зубцы. Сделать это не сложно, так как железо мягкое, но нужно воспользоваться защитными очками и рукавицами.

Материал и конструкция рукоятки и основания пусковое устройство не критичны, лишь бы они выполняли свои функции. У меня рукоятка сделана из стальной полосы сечением 20x3 мм, с деревянной ручкой. Полоса обмотана стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой. На рукоятке смонтирована клемма, к которой подсоединяются потом ввод первичной обмотки и плюсовой провод пускового устройства.

Основание-каркас сделано из стального прутка диаметром 7 мм в виде усеченной пирамиды, ребрами которой они и являются. Устройство притягивается затем к основанию двумя П-образными скобами, которые тоже обмотаны стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой.

К одной боковой стороне основания прикреплен сетевой выключатель, к другой - медная пластина выпрямительного блока (два диода). На пластине смонтирована клемма «минус». Одновременно пластина служит и радиатором.

Выключатель - типа АЕ-1031, с встроенной тепловой защитой, рассчитанный на ток 25 А. Диоды - типа Д161 - Д250.

Предполагаемая плотность тока в обмотках 3 - 5 А/мм2. Количество витков на 1 В рабочего напряжения рассчитывалось по формуле: Т = 30/Sct. Число витков первичной обмотки трансформатора составило: W1 = 220 х Т = 220 х 30/27 = 244; вторичной обмотки: W2 = W3 = 16 х Т = 16x30/27 = 18.
Первичная обмотка - из провода ПЭТВ диаметром 2,12 мм, вторичная - из алюминиевой шины площадью сечения 36 мм2.

Сначала была намотана первичная обмотка с равномерным распределением витков по всему периметру. После этого через сетевой шнур ее включают и замеряют ток холостого хода, который не должен превышать 3,5А. Необходимо помнить, что даже незначительное уменьшение числа витков будет приводить к существенному увеличению тока холостого хода и, соответственно, к падению мощности трансформатора и пускового устройства. Увеличение числа витков также нежелательно - оно уменьшает кпд трансформатора.

Витки вторичной обмотки тоже равномерно распределяют по всему периметру сердечника. При укладке используют деревянный молоток. Выводы затем подсоединяют к диодам, а диоды - к минусовой клемме на панели. Средний общий вывод вторичной обмотки соединяют с «плюсовой» клеммой, расположенной на рукоятке.

Теперь о проводах, соединяющих пусковое устройство со стартером. Любая небрежность в их изготовлении может свести на нет все усилия. Покажем это на конкретном примере. Пусть сопротивление Rnp всего соединительного тракта от выпрямителя до стартера будет равно 0,01 Ом. Тогда при токе I = 250 А падение напряжения на проводах составит: U пр = I р х Rпр = 250 А х 0,01 Ом = 2,5 В; при этом мощность потерь на проводах будет весьма значительной: Р пр = Uпр х Iр = 625 Вт.

В результате к стартеру в рабочем режиме будет подведено напряжение не 14, а 11,5 В, что, конечно же, нежелательно. Поэтому длина соединительных проводов должна быть как можно меньше (1_п 100 мм2). Провода надо подобрать многожильные медные, в резиновой изоляции. Соединение со стартером для удобства делается быстроразъ-емным, с помощью клещей или мощных зажимов, например, тех, что применяют в качестве держателей электродов для бытовых сварочных аппаратов. Чтобы не перепутать полярность, ручка клещей плюсового провода обмотана красной изолентой, минусового - черной.
Кратковременный режим работы пускового устройства (5 - 10 секунд) допускает его использование в однофазных сетях. Для более мощных стартеров (свыше 2,5 кВт) трансформатор ПУ должен быть трехфазным.

Упрощенный расчет трехфазного трансформатора для его изготовления можно произвести по рекомендациям, изложенным в , или воспользоваться готовыми промышленными понижающими трансформаторами типа ТСПК - 20 А, ТМОБ - 63 и др., подключаемыми к трехфазной сети напряжением 380 В и выдающими вторичное напряжение 36 В.

Расчет трансформатора пускового устройства имеет некоторые особенности. Например, расчет количества витков на 1 В рабочего напряжения, произведенный по формуле: Т = 30/Sct (где Sct - площадь поперечного сечения магнитопровода), объясняется желанием «выдавить» из манитопровода 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 расчет по формуле: Т = 35/Sct. Магнитопровод берут тогда сечением на 25 - 30% больше.
Мощность, которую можно «снять» с изготовленного ПУ, примерно равна мощности трехфазного асинхронного электродвигателя, из которого изготовлен сердечник трансформатора.

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» их часть 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 двигателя сразу отключают.