Простейшие расчеты показывают, что, для того чтобы пусковое устройство эффективно работало при подключении его параллельно с аккумулятором, оно должно обеспечивать ток не менее 100 А при напряжении 10...14 В. При этом номинальная мощность используемого сетевого трансформатора Т1 (рис. 1) должна быть не менее 800 Вт. Как известно, номинальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения магнитопровода (железа) в месте расположения обмоток.

Сама схема пускового устройства довольно проста, но требует правильного изготовления сетевого трансформатора. Для него удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА - при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов автотрансформаторов он отличается).

Перед намоткой обмоток необходимо закруглить напильником острые края на гранях магнитопровода, после чего его обматываем лакотканью или стеклотканью.

Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260...290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5...2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200...380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь. Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше - домотать до получения указанной величины. При этом следует учитывать, что зависимость между индуктивным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом витков является квадратичной - даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки.

При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется выполнять заново.

Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным проводом сечением не менее 6 кв. мм (например типа ПВКВ с резиновой изоляцией) и содержит две обмотки по 15... 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одновременно (двумя проводами), что позволяет легко получить их симметричность - одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12...13,8 В при номинальном сетевом напряжении 220 В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключенном к клеммам Х2, ХЗ нагрузочном резисторе сопротивлением 5...10 Ом.

Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок ("плюс" диода соединен с крепежной гайкой).

Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соединительные провода должны быть изолированными и многожильными (лучше, если медные), с сечением не менее 10 кв. мм (не путать с диаметром). На концах провода, после облуживания, припаиваются соединительные наконечники.

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

Чтобы застраховаться от излишних хлопот, связанных с запуском двигателя автомобиля в холодный период года, я изготовил пусковое устройство своими руками.
Расчет его параметров производился по методике, указанной в списке литературы .

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.

Применение тороидальных трансформаторов для однофазных пусковых устройств не обязательно и продиктовано только их лучшими массово-габаритными показателями (масса около 13 кг). Вместе с тем технология изготовления пусковое устройство на их основе наиболее трудоемка.

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.

Привет всем читателям. Сегодня будет рассмотрен вариант построения мощного импульсного источника питания, который обеспечивает на выходе ток до 60 Ампер при напряжении 12 Вольт, но это далеко не предел, при желании можно выкачивать токи под 100 Ампер, этим получить отличное пуско-зарядное устройство.

Схема из себя представляет типичный двухтактный полумостовой сетевой, понижающий импульсный источник питания, это полное название нашего блока. в качестве задающего генератора наша с вами любимая микросхема IR2153 . Выход дополнен драйвером, по сути обычный повторитель на базе комплементарных пар BD139/140. Такой драйвер может управлять несколькими парами выходных ключей, что позволит снять большую мощность, но в нашем случае всего одна пара выходных транзисторов.

В моем случае применены мощны н-канальные полевые транзисторы типа 20N60 с током 20 Ампер, максимальное рабочее напряжение для указанных ключей составляет 600 вольт, можно заменить на 18N60, IRF740 или аналогичные, хотя 740 -ые я не особо люблю из за верхней границы напряжения всего в 400 вольт, но работать будут. Подойдут также более популярные IRFP460 , но плата разведена для ключей в корпусе TO-220.

В выходной части собран однополярный выпрямитель со средней точкой, вообще для экономии окна трансформатора советую обычный диодный мост поставить, но у меня мощных диодов не нашлось, в замен нашел сборки шоттки в корпусе TO-247 типа MBR 6045, с током 60 Ампер, их поставил, для увеличения тока через выпрямитель параллельно подключил три диода, таким образом наш выпрямитель спокойно может пропускать токи до 90 Ампер, возникает вполне нормальный вопрос – диодов ведь 3 , каждый по 60 Ампер, почему же 90 ? дело в том, что это сборки шоттки, в одном корпусе 2 диода по 30 ампер подключенные с общим катодом. Если кто не в курсе – эти диоды из того же семейства, что и выходные диоды в компьютерных бп, только токи у них куда выше.

Давайте Поверхностно рассмотрим принцип работы, хотя думаю для многих все итак понятно.

В момент подключения блока в сеть 220 Вольт через цепочку R1/R2/R3 и диодный мост, плавно заряжаются основные входные электролиты C4/C5, их емкость зависит от мощности бп, в идеале подбирается емкость в 1мкФ на 1 ватт мощности, но возможен некий разброс в ту или иную сторону, конденсаторы должны быть расчитаны на напряжение не меньше 400 Вольт.

Через резистор р5 поступает питание для генератора импульсов. Со временем напряжение на конденсаторах растет, растет также питающее напряжение для микросхемы ир2153 и как только оно дойдет до значения 10-15 Вольт микросхема запускается и начнет генерировать управляющие импульсы, которые усиливаются драйвером и подаются на затворы полевых транзисторов, последние будут срабатывать с заданной частотой, которая зависит от сопротивления резистора r6 и емкости конденсатора ц8.

Разумеется появляется напряжение на вторичных обмотках трансформатора, и как только оно будет достаточной величины, откроется составной транзистор KT973, по открытому переходу которого подается питание на обмотку реле, в следствии чего реле сработает и замкнет контакт S1 и сетевое напряжение уже поступит на схему не по резисторам R1,R2,R3 а по контактам реле..

Это называется системой мягкого старта, точнее задержка при включеии, к стати время срабатывания реле можно подстроить путем подбора конденсатора C20, чем больше емкость, тем дольше задержка.

К стати в момент срабатывания первого реле срабатывает и второе, до его срабатывания один и концов сетевой обмотки трансформатора подключалась массе основного питания через резистор R13.

Теперь устройство уже работает в штатном режиме, и блок можно разгонять на полную мощность.
Слаботочный выход 12 Вольт помимо питания схемы плавного пуска может питать кулер, для охлаждения схемы.
Система снабжена функцией защиты от кз на выходе рассмотрим принцип ее работы.

R11/R12 в роли датчика тока, при кз или перегрузке на них образуется падение напряжения достаточной величины для открывания маломощного тиристора T1, открываясь, он коротит плюс питания для микросхемы генератора на массу, таким образом на микросхему не поступает питающее напряжение и она прекращает работу. Питание на тиристор поступает не напрямую, а через светодиод, последний будет гореть когда тиристор открыт свидетельствуя о наличии кз.

В архиве печатная плата чуть иная, предназначена для получения двухполярного напряжения, но я думаю переделать выходную часть под однополярку не составит труда.

Архив к статье; скачать…
На этом все, с вами как всегда был – Ака Касьян ,

Представляю Вашему вниманию мощное пуско-зарядное устройство для заряда автомобильных аккумуляторных батарей напряжением 12 и 24 вольт, а так же запуска двигателей легковых и грузовых автомобилей с соответственными напряжениями.

Его электрическая принципиальная схема:

Источником питания для пуско-зарядного устройства служит 220 вольт промышленной частоты. Мощность, потребляемая от источника может составлять от десятков ватт в режиме заряда (когда аккумуляторы почти заряжены и имеют напряжение 13.8 - 14.4 вольта или 27.6 - 28.8 вольта для пары, соединённой последовательно) до нескольких киловатт в режиме запуска стартера двигателя авто.

На вводе устройства стоит двухполюсный автоматический выключатель на ток Іном=25 А. Использование именно двухполюсного обусловлено надежностью отключения как фазы так и ноля, так как при подключении через стандартную евровилку (с заземляющим контактом) нет уверенности что однополюсный автоматический выключатель выключит именно фазу и тем самым произойдет обесточивание всего прибора в целом. Данный автоматический выключатель (в моем варианте) установлен в стандартном боксе для установки в стену. Частое включение питания этим выключателем не имеет смысла, а посему и не ставил его на передней (лицевой) панели.

И в режиме «Пуск» и в режиме «Заряд» силовой трансформатор включается одним и тем же магнитным пускателем КМ1, у которого напряжение катушки составляет 220 вольт, а ток, коммутируемый контактами порядка 20-25 ампер.

Самая главная часть пуско-зарядного устройства - силовой трансформатор. Моточных данных силового трансформатора давать не буду, так как не думаю что все бросятся копировать один в один, скажу лишь на что следует, на мой взгляд, обратить внимание. Как уже заметили из схемы - трансформатор имеет вторичную обмотку с ответвлением от средины. Здесь, при расчетах, а потом и на практике необходимо установить напряжение на выходе устройства (зажимах на аккумуляторах - проще крокодилах), учитывая и падение напряжения на диодах (в моем варианте Д161-250) в рамках 13.8-14.4 вольта для режима 12 вольт и 27.6-28.8 для 24 вольтового режима, при токе нагрузки до 30 ампер. Крокодилы использовал от массы сварочного аппарата, соответсвенно плюсовую покрасил в красный цвет.

Режим 12/24 вольта устанавливается контакторами КМ2, КМ3, силовые контакты которых, рассчитанные на 80 ампер, соединены параллельно, что в сумме дает 240 ампер.

В цепи по стороне 12/24 вольта установлен шунт, а в разрыв цепи амперметра - контакты магнитного пускателя режима « Заряд ». Данный амперметр должен измерять ток заряда. Граница шкалы в моем варианте составляют 0…30 А. Цепь замыкается в режиме заряда.

Отдельно хотелось бы поговорить о режиме « Заряд ». Как Вы уже заметили здесь нет схемы управления тока заряда, а он, можно сказать, идет максимальный. Ошибка? Думаю нет. давайте обратимся к электрооборудованию среднестатистического автомобиля. Так вот, там реле регулятор регулирует не ток заряда, а... вгоняет генератор в параметры бортовой сети автомобили, те же 13.8-14.4 вольта, соответственно, если Вы правильно намотаете трансформатор, с учётом падения напряжения на силовых диодах, то уподобите данную схему генератору автомобиля, и, по мере заряда аккумулятора, ток будет только падать.

И, не забывайте, в диодном мосте необходимо учитывать что два диода работают последовательно, то есть падение напряжение необходимо умножить на два.

Из недостатков данной схемы могу выделить лишь зависимость напряжения сети к току заряда. Так как мой вариант будет использоваться на СТО, где мало изменяется напряжение сети и основная его задача запуск грузовых автомобилей с напряжением 24 вольта, то не вижу необходимости в усложнении конструкции. Но решением проблемы может служить установке автотрансформатора, через свободные контакты магнитного пускателя КМ4, параллельно КМ1. С уважением, AZhila.

Похожие статьи