Мобильное пусковое устройство для автомобиля своими руками. Зарядно-пусковое устройство

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.

Такое устройство вам необходимо. Особенно, если у вашего авто постоянно возникают проблемы на старте и с аккумулятором, кто знает, где это случится в следующий раз? А в том случае, если вы приобретете, зарядное устройство для личного пользования, вы не только убережете себя от возможности застрять в каком-нибудь неприятном месте, но и сможете помочь человеку, который оказался в подобной ситуации, особенно в мороз, когда многие двигатели отказываются заводиться. К тому же, практически любое зарядное устройство может зарядить телефон, или планшет – в них давно включена такая функция, как дополнительные порты, специально для таких целей.

Пусковые зарядные блоки бывают нескольких видов, и перед тем, как приступать к их выбору следует ознакомиться с тем, какие преимущества дает каждое из них.

Импульсные . В основе работы импульсного устройства – импульсное преобразование напряжения. Под воздействием частоты электрического тока напряжение сначала повышается, а потом понижается и преобразовывается. Эти устройства, как правило, обладают небольшой мощностью и пригодны только для того, что бы подзарядить разрядившийся аккумулятор. А в том случае, если заряд очень низок и на улице мороз, зарядка с его помощью займет очень много времени. Среди преимуществ такого зарядного устройства – доступная цена, малый вес и небольшие габариты. Что же касается недостатков, это в первую очередь небольшая мощность и сложность ремонта. К тому же они очень чувствительны к нестабильному напряжению.

Трансформаторные . В основе работы такого устройства лежит трансформатор, который преобразовывает силу тока и напряжение. Они способны повысить зарядит любого аккумулятора, не зависимо от того, насколько он разряжен. К тому же, такие агрегаты абсолютно не зависят от стабильности сети и перепады в ней никак не влияют на их работу. Они работают в любом состоянии и в подавляющем большинстве случаев запустят двигатель, даже если заряд аккумулятора практически на нуле. Среди основных преимуществ: мощность и надежность, абсолютная неприхотливость. Недостатки, правда, тоже имеются. Это высокая цена изделий, большой вес и габариты.

Бустеры , или пусковые устройства аккумуляторного типа представляют собой переносные батареи. Они работаю по принципу переносного зарядного блока – сначала заряжается батарея, а уже от батареи запускается автомобиль, с низким зарядом аккумулятора. Как правило, они бывают двух типов – бытовые и профессиональные. Разница в объеме встроенных батарей и размерах. Бытовые пусковые устройства такого типа обычно имеют небольшую емкость, которой вполне достаточно для того, что бы запитать один автомобиль. Профессиональное аккумуляторное устройство представляет собой полноценное автономное зарядное устройство для автомобиля, и не одного, а нескольких. А благодаря чрезвычайно большой емкости, с их помощью можно запускать двигатели с разной бортовой сетью, как на 12В, так на 24В. Их преимущество в том, что они автономны и мобильны, но из-за веса и габаритов удобно перемещать реально только по ровной поверхности на колесах корпуса.

Конденсаторное пусковое устройство . Запуск двигателя и разрядка аккумулятора производится по достаточно сложной схеме, основная часть которой – мощные конденсаторы. Сначала заряжаются они, а затем отдают свой заряд для пуска двигателя. Благодаря тому, что она очень быстро заряжаются сами и также быстро запускают двигатель. Они не очень популярны в виду большой стоимости. К тому же, их использование приводит к быстрому износу аккумулятора автомобиля.

Автомобилистам и водителям знакома ситуация запуска автомобилей зимой, особенно если автомобильный аккумулятор "не первой свежести", и на улице далеко не плюсовая температура.
Если есть возможность к автомобилю "подвести" удлинителями сетевое напряжение, или ещё лучше, когда автомобиль находится в электрифицированном гараже, предлагается в помощь пусковое устройство.

В недавнем времени возникли проблемы с аккумуляторными батареями и нужно было придумать, как запускать автомобили своевременно и без проблем. Для этого необходимо было пусковое устройство.
Уже имеющиеся схемные решения оказались сложными и в отдалённом от Митинского радио рынка уголке, найти нужные радиоэлементы оказалось проблемно. Поэтому было разработано ниже приведённое устройство на радиоэлементах из старых советских бытовых приборов, ну конечно трансформаторы и тиристоры были из списанной военной техники.
Данное устройство рассчитывалось на эксплуатацию "высоко грамотными" специалистами, по этому часть элементов там в принципе лишние. Подобное устройство отработало в автомобильных боксах более 12 лет, и сжечь его "эксплуатационщикам" за это время не удалось.
Схема пускового устройства приведена ниже.

Принцип его работы заключается в следующем; - при подключении его к аккумулятору автомобиля оно "молчит". После того, как в момент запуска автомобиля, напряжение на аккумуляторе станет менее 10 вольт - открываются тиристоры и идёт подпитка от сети. Как только двигатель запустится, и напряжение на аккумуляторе становится выше 10 вольт, оно отключается.

В качестве трансформатора можно использовать любой подходящий, мощностью не менее 500 Ватт, и с сечением проводов вторичной обмотки не менее 2х7 кв.мм (7 кв.мм это провод диаметром 3 мм), или для мостовой схемы выпрямителя 14 кв.мм с выходным напряжением 15-18 вольт, оптимальное напряжение около 18 вольт.
Описывать порядок изготовления трансформатора не вижу смысла, нужно конкретное железо, а под него уже расчёты.
В качестве тиристоров, можно применить любые на ток не менее 80 ампер (Т-15-80, Т15-100,Т-80,Т-125, Т142-80, Т242-80,Т151-80, Т161-125 и другие), или не менее 160 ампер при мостовой схеме выпрямителя (Т15-160......Т15-250, Т16-250.....Т16-500, Т161-160, Т123-200....Т123-320,Т161-160, Т160, Т200, и другие). Диоды в мостовой схеме выпрямителя тоже должны быть рассчитаны на ток не менее чем 80 ампер (Д131-80, Д132-80, 2Д131-80,2ДЧ151-80, Д141-100, 2Д141-100,2Д151-125, В200,В7-200 и другие). Ориентироваться нужно на толстый провод торчащий из диода (в палец толщиной) или на вторую цифру в обозначении марки диода, обычно, но бывает и первая.
Вместо диодов КД105, можно применить любые выпрямительные с током не менее 0,3 А (Д226, Д237, КД209, КД208, КД202, из выпрямителя любого китайского адаптера, даже сетевые).
Стабилитрон Д814А, можно заменить на любой, но с напряжением стабилизации около 8 вольт, (Д808, 2С182,КС182, 2С482А, 2С411А, 2С180).
Транзисторы, в первом варианте вместо КТ3107 использовался КТ361 с h21э более 100, вместо КТ816 подойдет КТ814, и даже П214, также можно применить и КТ825, КТ973, КТ818. Резисторы (кроме управления тиристорами) любой мощности. Участки цепи выделенные на схеме жирными линиями должны выполняться проводниками сечением не менее 10 кв.мм., по ним будет протекать весь пусковой ток.
Вот вариант исполнения устройства на печатной плате нашим пользователем Serg_K

Данная схема с указанными номиналами и напряжениями рассчитана на 12-ти вольтовое оборудование, но она может быть использована и для 24-х вольтового, для этого необходим трансформатор с выходным напряжением 28-32 Вольт и стабилитрон Д814А необходимо заменить на два включённых последовательно Д814В, либо двух других напряжением стабилизации около 10-ти вольт (Д810,Д814В, 2С210А, 2С510А, КС510).

Проверить устройство можно так;

Подключаете на выход устройства автомобильную лампу, можно не очень мощную, напр. от габаритов, лучше поставить две последовательно или одну на 24 вольта.
Далее подключаете, соблюдая полярность, вместо АКБ к лампе - регулируемый блок питания желательно без электролитических конденсаторов на выходе.
Зарядное устройство с тиристорным регулятором в качестве регулируемого БП не подойдёт, так как оно выдаёт на выходе импульсы напряжения регулируемые по длительности, а нужно регулировать напряжение по амплитуде.
Далее включаете БП и выставляете напряжение 13в (лампа горит).
Далее включаете пусковое - ничего не должно измениться.
Далее плавно уменьшаете напряжение БП (накал лампы уменьшается) и по достижении напряжения БП в районе 10 вольт (плюс-минус вольт) - должно запуститься пусковое, т.е. накал лампы резко увеличится и на неё будет подаваться напряжение с пускового транса - 18 вольт (поэтому лампа лучше на 24В).
Дальше, если опять начать повышать напряжение БП - то пусковое должно отключиться (накал лампы уменьшиться).
Вот и вся настройка.

Из реальных конструкций, трансформатора мощностью 500 Ватт достаточно для запуска легкового автомобиля, 24-х вольтовом варианте с мощностью трансформатора 2 кВт свободно запускало седельный тягач MANN. Сетевые провода должны иметь сечение не менее 2,5 кв.мм.
Вроде всё написал.

Если возникнут какие то "непонятки" по статье, задавайте вопросы , помогу разобраться и отвечу на вопросы.

Зарядно-пусковое устройство представленное в этой статье позволяет запустить автомобиль в зимнее время. Как известно пуск в зимнее время двигателя внутреннего сгорания автомобиля с подсевшим аккумулятором требует много сил и времени.

Плотность электролита, вследствие продолжительного хранения, существенно понижается, а протекающий внутри аккумулятора процесс сульфатации увеличивает внутреннее сопротивление его, тем самым, уменьшая стартовый ток аккумулятора. Плюс ко всему, в зимнее время повышается вязкость моторного масла, что требует от автомобильного аккумулятора большей стартовой мощности.

Как известно, облегчить пуск автомобиля зимой можно несколькими способами:

• разогреть масло в картере авто;
• завести машину от другой машины с надежным аккумулятором;
• завести «с толкача»;
• применить зарядно-пусковое устройство (ЗПУ).

Вариант с применением пускового устройства более удобен при хранении автомобиля в гараже либо на платной стоянке, где есть возможность подключить пусковое устройство к электросети. Помимо этого данное зарядно-пусковое устройство поможет не только завести авто с севшим аккумулятором, но и быстро восстановить и зарядить его.

В основном в промышленных образцах зарядно-пускового устройства, аккумулятор подзаряжается от источника питания средней мощности имеющий номинальный ток в пределах до 5А, которого, как правило, не хватает для непосредственного отбора тока стартером автомобиля. Несмотря на то что внутренняя емкость автомобильных аккумуляторных ПЗУ весьма велика (у некоторых моделях до 240 А/ч), но все же после нескольких заводов они, так или иначе «садятся», а быстро восстановить их заряд не получится.

Данное зарядно-пусковое устройство, отличается от промышленного прототипа незначительной массой и возможностью в автоматическом режиме поддерживать рабочее состояние аккумулятора ПЗУ, вне зависимости от срока хранения или эксплуатации. Даже если в ПЗУ нет внутреннего аккумулятора, он все равно может кратковременно выдать пусковой ток до 100А. Также существует неплохая с регулировкой тока заряда.

Для восстановления пластин аккумулятора и снижения температуры электролита во время зарядки, в зарядно-пусковом устройстве предусмотрен режим регенерации. В данном режиме происходит чередования импульсов зарядного тока и пауз.

Принципиальная схема

Схема пускового зарядного устройства содержит симисторный регулятор напряжения (VS1), силовой трансформатор (T1), выпрямитель на мощных диодах (VD3, VD4) и стартерный аккумулятор (GB1). Ток подзарядки выбирается регулятором тока на симисторе VS1, его ток регулируется переменным резистором R2 и зависит от емкости аккумулятора.

Входная и выходная цепи зарядки имеют фильтра, который уменьшает степень радиопомех при работе симисторного регулятора. Симистор VS1 обеспечивает регулировку тока зарядки при разбросе напряжения сети в пределах от 180 до 220 В.

Обвязка симистора состоит из R1-R2-C3 (RC цепь), VD2 и диодного моста VD1. Константа времени RC — цепи влияет на момент открытия динистора (отсчитывая от начало сетевого полупериода), который включен в диагональ выпрямительного моста через ограничительный резистор R4. Выпрямительный мост осуществляет синхронизацию включение симистора в обоих полупериодах сетевого напряжения. В режиме «Регенерация» применяется только один полупериод сетевого напряжения, что способствует отчистке пластин аккумулятора от имеющейся кристаллизации. Конденсаторы С1 и С2 уменьшают степень помех от симистора в сети до приемлемых уровней.

Детали

В зарядно-пусковом устройстве применен силовой от телевизора «Рубин». Возможно также использование трансформатора типа ТСА-270. Перед тем как перемотать вторичные обмотки (первичные остаются без изменений), каркасы отделяются от железа, все бывшие вторичные обмотки (до фольги экранов) удаляют, а на освободившееся место наматывают медным проводом сечением 1,8…2,0 мм2 в один слой (до заполнения) вторичные обмотки. В результате перемотки напряжение одной обмотки должно получиться примерно 15… 17 В.

Для визуального контроля зарядного и пускового тока в схему зарядно-пускового устройства введен амперметр с шунтирующим резистором. Сетевой выключатель SA1 должен быть рассчитан на максимальный ток 10 А. Сетевой переключатель SA2 (типа ТЗ или П1Т) позволяет выбрать максимальное напряжение на трансформаторе в соответствии с напряжением сети. Внутреннего аккумулятора марки 6СТ45 или 6СТ50 должно хватить на 3-5 одновременных пусков. Резисторы в ЗПУ можно применить типа МЛТ или СП, конденсаторы С1,С2 — КБГ-МП, C3 – МБГО, С4 — К50-12, К50-6. Диоды Д160 (без радиаторов) можно поменять на другие с допустимым током более 50 А, симистор — типа ТС. Подсоединение ЗПУ к аккумулятору автомобиля необходимо производить мощными зажимами «Крокодил» (на рабочий ток до 200 А). В устройстве важно применить заземление.

Настройка

При настройке к устройству подсоединяется (соблюдай полярность!) внутренний аккумулятор GB1, и испытывается регулировка зарядного тока резистором R2. Затем проверяется зарядный ток в режиме заряда, пуска и регенерации. Если ток не более 10…12А, то ЗПУ находится в рабочем состоянии. При подсоединении зарядно-пускового устройства к аккумулятору автомобиля, ток заряда вначале должен возрасти примерно 2-3 раза, а через 10 — 30 мин понизиться до первоначального значения. После этого переключатель SA3 щелкается в режим «Пуск», и происходит завод двигателя автомобиля. В случае неудачной попытки завести двигатель, производится дополнительная подзарядка в течение 10 — 30 мин, и попытка повторяется.