Содержание
Проблема плохого запуска двигателя знакома многим нашим соотечественникам, особенно часто с ней сталкиваются те, кто регулярно эксплуатирует свое авто зимой, в период морозов. Если двигатель отказывается запускаться, решить проблему можно несколькими способами, но одним из наиболее эффективных вариантов является использование пускового устройства (ПУ). Как правильно сделать пусковое устройство для автомобиля своими руками и в чем заключается его принцип работы, мы расскажем ниже.
Описание пускового устройства
Что представляет собой такая система запуска двигателя, как работает модуль и в чем заключается его предназначение? Рассмотрим вкратце эти вопросы.
Предназначение и функции
Предназначение автомобильного зарядного блока заключается в обеспечении более качественного запуска мотора. Такая необходимость может возникнуть в разных случаях, но как показывает практика, обычно с такой проблемой наши соотечественники сталкиваются именно в морозы. Кроме того, большая часть современных зарядных модулей позволяют также заряжать мобильные гаджеты — планшеты, смартфоны и прочие устройства. Для этого в них есть даже дополнительные порты.
Пусковой девайс Питатель 900
Устройство и принцип работы
Зарядные модули бывают нескольких типов:
- Импульсные блоки, в основе принципа функционирования которых лежит импульсное преобразование напряжения. В таком модуле напряжение сначала увеличивается под воздействие частоты тока, после чего снижается и преобразуется. Такие девайсы обычно характеризуются невысокой мощностью и, как правило, используются для подзарядки разряженной АКБ. Но если заряд аккумулятора очень низкий, при этом на улице мороз, то в данном случае подзарядка батареи может занять довольно длительное время.
Из основных достоинств таких блоков можно выделить низкую цену, небольшой вес, а также компактные размеры. Что касается минусов, то это низкая мощность модуля, а также сложность его ремонта, тем более, как показывает практика, они часто могут выходить из строя из-за нестабильного напряжения. - Трансформаторные блоки — в данном случае основным элементом девайса является трансформатор, использующийся для преобразования силы тока в напряжение. Такие зарядные модули позволяют увеличить заряд любого АКБ, невзирая на его разряд, даже если он будет практически полным. Кроме того, устройства такого типа невосприимчивы к перепадам напряжения, они могут функционировать в любом состоянии. Из основных плюсов следует выделить мощность модулей и их надежность, а также неприхотливость в плане эксплуатации. Что касается минусов, то это высокая стоимость, большие размеры и вес.
- Бустеры — еще один тип блоков. Бустер — это переносная батарея, функционирующая по принципу переносного блока — сначала бустер заряжает аккумулятор, а уже от АКБ запускается силовой агрегат. Бустеры могут быть бытовыми либо профессиональными, отличаются между собой они по объему и размерам. В бытовых бустерах емкость довольно низкая, но ее обычно хватает для запуска одного двигателя.
Профессиональные девайсы — это полноценные ЗУ, которые могут запустить несколько авто, причем бортовая сеть в таких машинах может быть как 12-вольтовой, так и на 24 В. Достоинство бустеров заключается в компактности и автономности, однако из-за размеров их можно установить только на ровную поверхность. - Конденсаторные модули. В данном случае процедура запуска мотора осуществляется по довольно сложному принципу, в основе схемы таких девайсов лежат мощные конденсаторные устройства. В первую очередь производится их зарядка, после чего конденсаторы передают заряд для запуска мотора. Конденсаторы заряжаются довольно быстро и также быстро они отдают свой заряд для пуска ДВС. В результате того, что стоимость таких модулей достаточно высокая, они не так популярны. Тем более, что на практике их частая эксплуатация может привести к ускоренному износу АКБ (автор видео — канал carpow carpow).
Параметры выбора
Выбор пускового устройства осуществляется на основе напряжения используемой в авто АКБ. В легковых машинах обычно используются 12-вольтные аккумуляторы, в тягачах — АКБ на 24 вольта. Если вы сомневаетесь в том, какая у вас стоит АКБ, то необходимо обратить внимание на маркировку девайса — на ней должны быть указаны цифры 12 или 24. Чтобы обеспечить нормальный запуск силового агрегата, можно приобрести обычное бытовое ПУ, но если вы ездите на тягаче, то для такого ДВС нужно покупать устройство с большим током.
Тем не менее, основной параметр, на который нужно обратить внимание — это пусковой ток. Ток может быть разным, здесь все зависит от конкретной АКБ, поэтому вам в любом случае надо будет изучить маркировку. Нужно также учитывать, что показатель пускового тока может быть разным, особенно, если батарея разряжена, а на улице мороз.
Если с пусковым током вы определились, то обратите внимание на объем ПУ. Выбор объема зависит от того, в каких условиях ПУ будет использоваться. К примеру, для легкового транспортного средства наиболее оптимальным вариантом будет выбор более компактного девайса, запас батареи которого будет невысоким. Что касается тех же тягачей или внедорожников, то в данном случае лучше отдать предпочтение ПУ с большим запасом. Причем чем выше будет этот показатель — тем лучше (автор видео — канал Сделано в гараже).
Инструкция по изготовлению своими руками
Если вы решили соорудить ПУ для своего авто, то как минимум у вас должен быть какой-никакой опыт в электротехнике. Разумеется, вы сможете сэкономить значительную сумму при самостоятельной сборке девайса, однако на составляющие его элементы все равно нужно будет потратиться.
Вкратце рассмотрим процесс изготовления ПУ в домашних условиях:
- Для начала вам потребуется трансформаторное устройство, его параметр минимальной мощности должен составлять 500 ватт.
- В первичной обмотке сечение кабеля должно быть не менее полутора мм2, что касается вторичной обмотки, то ее следует удалить.
- Удалив вторичную обмотку, производится установка новой, при этом вам придется самостоятельно намотать на нее провод. Число витков на обмотке может варьироваться — в данном случае выбор осуществляется практическим путем. К примеру, вы намотаете десять витков провода с любым сечением, после чем вам нужно будет подключить трансформаторное устройство и произвести замер показателя напряжения. Полученный результат в итоге делится на десять — таким образом, вы сможете вычислить напряжение на одном витке. Затем 12 вольт следует поделить на полученное в результате измерения число — так вы получите число витков одного плеча.
- После того, как будут произведены манипуляции по вычислению, следует убрать вторичную обмотку и вместо нее поставить другую, при этом наматывать обмотку нужно проводом с сечением 10 мм2.
- Следующим этапом будет подключение диодных элементов. Как вариант, можно использовать диоды, снятые со сварочного оборудования. В конечном итоге уровень напряжения на холостом ходу должен составлять не более 12 вольт. Если в результате данный показатель будет выше или ниже, то необходимо будет либо домотать, либо отмотать определенное количество витков.
- Когда напряжение будет в норме, можно приступать к конечному этапу завершения сборки. Если учесть тот факт, что на выходе девайса параметр тока будет варьироваться в районе 100 ампер, в качестве выходных кабелей можно использовать провода от того же сварочного оборудования.
Цена вопроса
Видео «Как сделать предпусковой подогреватель своими руками?»
Подробная и наглядная инструкция на тему, как соорудить предпусковой подогреватель своими руками в гаражных условиях представлена на видео ниже (автор ролика — Сергей Калинов).
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.
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»:
- мультиметр, лучше цифровой, поскольку его отличает точность измерений;
- полая стеклянная трубочка длиной 20-25 см – она потребуется для измерения уровня электролита;
- для проверки плотности потребуется ареометр.
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.
Пусковое устройство такого типа было изготовлено по рекомендациям, описанным в статье «Пусковое устройство» (И.П. Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы. Книга 1. М.: «Солон» 1998 г. с.95 – 96). Первые испытания показали, что называть его пусковым устройством можно с известной долей условности. Оно способно работать лишь в режиме «прикуривателя», т.е. совместно с аккумуляторной батареей автомобиля, а потому правильнее было бы называть его зарядно–пусковым устройством. При низких температурах окружающего воздуха, запуск двигателя приходилось осуществлять в два этапа:
— подзарядка аккумуляторной батареи в течение 10-20 секунд;
— совместная «раскрутка» двигателя.
Приемлемая частота вращения стартера сохранялась 3-5 секунд, а затем резко снижалась. Если двигатель не завелся с первой попытки, приходилось повторять всё сначала. Итак, несколько раз. Эта процедура не только утомительна, но и не желательна по двум причинам:
—-ведёт к перегреву стартера и его повышенному износу;
—-снижает срок службы аккумулятора (зимой стартерные токи легковых автомобилей достигают 250 А. Они вызывают деформацию аккумуляторных пластин, отслоение активного вещества и т.д.).
И дело здесь не только в том, что аккумуляторная батарея «не первой свежести». Как известно из литературы (Н.М. Ильин, Ю.Л. Тимофеев, В.Я. Ваняев. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1982 г.), разрядная ёмкость зависит не только от срока службы аккумуляторов, но и температуры электролита. Номинальная ёмкость гарантируется ТУ при температуре электролита +25°С. С понижением температуры увеличивается вязкость электролита, что приводит к уменьшению разрядной ёмкости примерно на 1% на каждый градус понижения температуры. Таким образом, даже новая аккумуляторная батарея зимой значительно теряет свои «пусковые» возможности.
Избежать указанных недостатков можно только в том случае, если мощность пускового устройства будет достаточной для самостоятельного (без помощи аккумулятора) запуска холодного автомобиля. Это позволит также существенно продлить активный срок службы аккумуляторной батареи.
Попробуем, примерно, оценить параметры такого пускового устройства. Как известно из литературы [1], в стартерном режиме рабочий ток аккумулятора:
Iр = 3 ? С20, А,
где С20 — номинальная ёмкость батареи (А·ч). Напряжение в стартерном режиме на каждом аккумуляторе должно быть не ниже 1,75 В. Т.о. для 12- вольтовой батареи:
Uр = 6 ? 1, 75 В = 10,5 В,
где Uр – минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи в стартерном режиме, В.
Отсюда мощность, подводимая к стартеру:
Рст = Uр ? Iр, Вт.
Например, если на легковом автомобиле установлена аккумуляторная батарея 6 СТ–60, то мощность, подводимая к стартеру, составит:
Рст = 10,5 · 3 · 60= 1890 (Вт).
Исключением из этого правила является аккумуляторная батарея 6 СТ–55, стартерный ток которой составляет: Iр = 255 А, а мощность подводимая к стартеру может составить:
Рст = 10,5 В · 255 А=2677,5 Вт.
Используя данные таблицы 1, можно рассчитать мощность, подводимую к стартеру любого автомобиля. При этой мощности 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.
Таблица № 1
| N/N | Тип стартера | Номин. мощность, кВт | Номин. напряж,В | Тип двиг. | Тип АКБ | Мощность, кВт |
| 1 | СТ 230А, СТ 230Б, СТ230К. |
1,03 | 12 | Автомобили «Волга», ГАЗ-53, ГАЗ-66, ЗИЛ-130 |
6СТ-60 6СТ-75 6СТ-75 6СТ-90 |
4 4,5 4,5 5 |
| 2 | СТ 221 | 1,25 | 12 | «ВАЗ» | 6СТ-55 | 4 |
| 3 | СТ 117А | 1,18 | 12 | «Москвич» | 6СТ-55 | 4 |
| 4 | СТ 222А | 2,2 | 12 | Тракторы Т-16, Т-25, Т-30 |
2?6СТ-150 | 6 |
| 5 | СТ 142 | 7,73 | 24 | Автомобили «КАМАЗ», «МАЗ», «КРАЗ», «ЗИЛ-133 ГЯ» |
2?6СТ-190 | 16-20 |
| 6 | СТ103А-01 | 8,2 | 24 | Тракторы «Кировец», (К-700, К-701) |
2?6СТ-190 | 16-20 |
Сопоставляя данные таблицы № 1 и расчеты, приведённые выше, можно сделать несколько выводов:
— для большинства легковых автомобилей, реальная мощность, подводимая к стартеру, превышает его номинальную (паспортную) мощность в 2-2,5 раза и составляет:
1900 ? Рст ? 2700 [Вт];
— для грузовых автомобилей с карбюраторными двигателями этот показатель может быть ещё выше:
2400 ? Рст ? 3310 [Вт];
— для автомобилей с дизельным двигателем:
Рст = 2 · 10,5 · 570 = 11970 [Вт],
(у них две батареи 6 СТ — 190 включены последовательно).
При расчете понижающего трансформатора пускового устройства необходимо учесть потери на выпрямительном блоке, подводящих проводах, окисленных контактных поверхностях соединительных клещен и выводах стартера. Как показал опыт, мощность понижающего трансформатора пускового устройства для легкового автомобиля должна быть не менее Ртр = 4 кВт.
За основу была взята схема, приведённая в [2], но с более мощным трансформатором Т1. (см рис. 1).
Рис.1 Схема однофазного пускового устройства.
В авторском варианте понижающий трансформатор был изготовлен на тороидальном сердечнике от статора сгоревшего асинхронного электродвигателя мощностью 5 кВт. Его данные выглядят следующим образом:
Scт = 27 см2, Scт = а ? в (Scт – площадь сечения магнитопровода, см2)
Рис.2 а,б Магнитопровод
Количество витков на 1 В рабочего напряжения рассчитывалось по формуле:
Т = 30/Sст
Число витков первичной обмотки трансформатора составило:
W1=220 · Т=220 · 30/27 = 244;
W2 = W3 = 16 · Т= 16 · 30/27 = 18.
Первичная обмотка намотана проводом ПЭТВ ? 2,12 мм, вторичная – алюминиевая шина сечением 36 мм2. Выключатель SА1 типа АЕ – 1031 (с встроенной тепловой защитой) на ток 25 А. Диоды VD1, VD2 типа Д161–250.
Амплитуда магнитной индукции в сердечнике трансформатора Вм = 1,7 Тл. Ток холостого хода при таких значениях Вм достигает значений Iхх = 3,5 А, что снижает КПД трансформатора. Однако здесь необходимо принять во внимание следующее обстоятельство. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора I1 в момент запуска 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 В, а 200 В. Это снижает величину Вм и ток холостого хода, что увеличивает КПД трансформатора в момент пуска.
Для желающих самостоятельно рассчитать параметры понижающего трансформатора можно воспользоваться методиками, изложенными в [2], [3].
Несколько советов о подготовке тороидального сердечника. Статор, вышедшего из строя электродвигателя освобождают от остатков обмотки. С помощью остро заточенного зубила и молотка вырубывают зубцы статора. Сделать это не сложно, т.к. железо мягкое, но нужно воспользоваться защитными очками и рукавицами.
Затем из металлического прутка ? 7–8 мм готовят две П–образные скобы, которыми сердечник трансформатора будет крепиться к рамке–основанию. На обоих концах скоб нарезают резьбу под гайки М6. Из металлической ленты, толщиной 3–4 мм и шириной 18–20 мм, согнутой П–образно, готовят рукоятку трансформатора. Края П–образной пластины дополнительно изгибают навстречу друг другу, получая «язычки» длинной 5–8 см, к которым будет крепиться деревянная рукоятка.
С этой целью в «язычках» просверливают отверстия ? 7 мм. Две скобы и металлическую часть рукоятки обматывают слоем ткани, пропитанной эпоксидной смолой и приклеивают к внутренней части тороида: рукоятку вверху, скобы внизу на некото-ром расстоянии друг от друга. Весь сердечник также покрывают одним–двумя слоями ткани, пропитанной эпоксидной смолой. После высыхания эпоксидной смолы, приступают к намотке обмоток.
Первичную обмотку мотают первой, равномерно распределяя по всему периметру. После выполнения первичной обмотки, трансформатор включают в сеть и замеряют ток холостого хода, который не должен превышать 3,5 А. Необходимо помнить, что при Вм = 1,7 Тл сердечник близок к насыщению, а потому, даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока Iхх первичной обмотки.
Перед намоткой вторичной обмотки в металлической части рукоятки сбоку сверлят отверстие под болт с резьбой М12, который будет служить выводом от средней точки обмотки и одновременно «плюсовой» клеммой. Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы рамки- основания пускового устройства не только для крепления диодов, но и качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок.
Выводы вторичных полуобмоток соединят с «плюсовой» клеммой, витки равномерно распределяют по всему периметру сердечника. При укладке используют деревянный молоток.
Далее с помощью сварки готовят рамку–основание. Для этого используют металлические прутки ? 10–12 мм. С одной стороны рамки на алюминиевой или медной пластине толщиной 3–4 мм крепят выпрямительные диоды. Здесь же сверлят отверстие под болт М12, который будет служить «минусом» устройства. На другой стороне рамки приваривают отрезок угольника и крепят к нему выключатель SА1.
Теперь о проводах, соединяющих пусковое устройство со стартером. Любая небрежность в их изготовлении может «свести на нет» все ваши усилия. Покажем это на конкретном примере. Пусть сопротивление Rпр всего соединительного тракта от выпрямителя до стартера будет равно: Rпр=0,01 Ом, тогда при токе Iр=250 А падение напряжения на проводах составит:
Uпр=Iр · Rпр = 250 А = 0,01 Ом = 2,5 В;
мощность потерь на проводах:
Рпр=Uпр · Iр = 625 Вт.
В результате к стартеру в рабочем режиме будет подведено напряжение не 14 В, а 11,5 В, что, конечно же, нежелательно. Следовательно, длина соединительных проводов должна быть как можно меньше ( l ? 1,5 м ), а площадь поперечного сечения, как можно больше (Sп ? 100 мм2). Провода должны быть многожильными медными в резиновой изоляции. Для удобства, соединение со стартером делается разъёмным с помощью клещен или мощных зажимов, применяемых в качестве держателей электродов для бытовых сварочных аппаратов. Общий вид однофазного пускового устройства показан на рис.3.
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 [3]. 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.
