Как собрать пуско зарядное устройство. Пуско-зарядное устройство своими руками. Схема пуско-зарядного устройства. Конденсаторное пусковое устройство для автомобиля
Зима, мороз, машина не заводится, пока пробовали завести, аккумулятор разрядился в конец, чешем “репу”, думаем, как решить проблему… Знакомая ситуация? Думаю, те кто живет в северных районах нашей необъятной, не раз сталкивались с проблемным заводом своего авто в холодное время года. И вот тогда возникает такой случай, начинаем думать, а неплохо было бы иметь под руками пусковое устройство, предназначенное именно для таких целей.
Естественно покупать такой девайс промышленного производства не есть дешевое удовольствие, поэтому целью данной статьи является предоставить вам информацию, каким образом пусковое устройство можно сделать своими руками с минимальными затратами.
Схема пускового устройства, которую мы хотим вам предложить, простая, но надежная, смотри рисунок 1.
Это устройство предназначено для пуска двигателя транспортного средства с 12 вольтовой бортовой сетью. Основным элементом схемы является мощный понижающий трансформатор. Жирными линиями на схеме обозначены силовые цепи, идущие от пускового устройства на клеммы аккумулятора.
По выходу вторичной обмотки трансформатора стоят два тиристора, которые управляются узлом контроля напряжения. Узел контроля собран на трех транзисторах, порог срабатывания определяется номиналом стабилитрона и двумя резисторами, образующими делитель напряжения.
Работает устройство следующим образом. После подключения силовых проводов к клеммам аккумулятора и включении сети, никакого напряжения на батарею не подается. Начинаем заводить двигатель, и если U аккумулятора упадет ниже порога срабатывания узла контроля напряжения (это ниже 10 вольт), оно подаст сигнал на открытие тиристоров, аккумулятор получит подпитку от пускового устройства.
При достижении напряжения на клеммах выше 10 вольт, пусковое устройство запрет тиристоры, подпитка батареи прекратится. Как говорит автор данной конструкции, такой метод позволяет не наносить вред автомобильному аккумулятору.
Трансформатор для пускового устройства.
Для того чтобы прикинуть, какой мощности нужен трансформатор для пускового устройства, нужно учесть, что в момент пуска стартера, он потребляет ток порядка 200 ампер, а когда раскрутится – ампер 80-100 (напряжение 12 – 14 вольт). Так как пусковое устройство подсоединяется непосредственно к клеммам аккумулятора, то в момент завода автомобиля какая-то часть электроэнергии будет отдаваться самим аккумулятором, а какая-то часть будет идти от пускового устройства. Умножаем ток на напряжение (100 х 14), получаем мощность 1400 ватт. Хотя автор вышеприведенной схемы утверждает, что и 500 ваттного трансформатора достаточно для завода автомобиля с бортовой сетью 12 вольт.
На всякий случай напомним формулу соотношения диаметра провода к площади поперечного сечения, это диаметр в квадрате умноженный на 0,7854. То есть два провода диаметром 3 мм дадут (3*3*0,7854*2) 14,1372 кв. мм.
Приводить конкретные данные по трансформатору в этой статье особого смысла не имеет, ведь для начала необходимо как минимум иметь более-менее подходящее трансформаторное железо, ну а потом, опираясь на фактические размеры, произвести расчет намоточных данных именно для него.
Остальные элементы схемы.
Тиристоры: при двухполупериодной схеме – на ток от 80А и выше. Например: ТС80, Т15-80, Т151-80, Т242-80, Т15-100, ТС125, Т161-125 и т.д. При реализации второго варианта с использованием мостового выпрямителя (смотри схему выше), тиристоры должны быть раза в 2 мощнее. Например: Т15-160, Т161-160, ТС161-160, Т160, Т123-200, Т200, Т15-250, Т16-250 и им подобные.
Диоды: для моста выбирайте такие, чтобы держали ток порядка 100 ампер. Например: Д141-100, 2Д141-100, 2Д151-125, В200 и подобные. Как правило анод у таких диодов выполнен в виде толстого жгута с наконечником.
Диоды КД105 можно заменить на КД209, Д226, КД202, подойдут любые на ток не меньше 0,3 ампера.
У стабилитрона U стабилизации должно быть порядка 8-ми вольт, можно ставить 2С182, 2С482А, КС182, Д808.
Транзисторы: КТ3107 можно заменить на КТ361 с коэффициентом усиления (h21э) больше 100, КТ816 можно заменить на КТ814.
Резисторы: в цепи управляющего электрода тиристора ставим резисторы мощностью 1 ватт, остальные – не критично.
Если вы решите сделать силовые провода съемными, предусмотрите, чтобы разъем подключения мог выдерживать пусковые токи. Как вариант, можно применить разъемы от сварочного трансформатора или инвертора.
Сечение соединительных проводов, идущих от трансформатора и тиристоров до клемм, должно быть не меньше сечения провода, которым намотана вторичная обмотка трансформатора. Провод подсоединения пускового устройства к сети 220 вольт желательно поставить с сечением жил 2,5 кв. мм.
Чтобы данное пусковое устройство работало с автомобилями, у которых бортовая сеть имеет напряжение 24 вольта, вторичная обмотка понижающего трансформатора должна быть рассчитана на напряжение 28…32 вольта. Так же подлежит замене стабилитрон в узле контроля напряжения, т.е. Д814А нужно заменить двумя последовательно соединенными Д814В или Д810. Подойдут и другие стабилитроны, например, КС510, 2С510А или 2С210А.
Аккумулятор - верный друг и помощник в самых сложных ситуациях, но он, к сожалению, не вечен. Ещё бы ничего, если бы АКБ умирала мгновенно, без надежды на восстановление. Но она теряет характеристики постепенно, поэтому часто оказывается, что стартер прокрутить просто невозможно. Пик выхода АКБ из строя приходится на зиму, когда технике особенно тяжело запускаться в мороз. И тогда на помощь приходит либо сосед по гаражу с проводами для прикуривания, или запасная батарея. Или хорошее пусковое устройство, которое есть у каждого запасливого автолюбителя.
Виды пусковых устройств
Имея некоторые навыки в радиоэлектронике, собираем пусковое устройство для автомобиля своими руками. Чертежи и фото мы покажем, но для начала определимся с его типом, поскольку они бывают разными. Независимо от типа, нам, как пользователям, важно, чтобы ПУ могло работать без помощи аккумулятора и запускало двигатель не на пределе возможностей, краснея и дымясь, а работая стабильно даже в сильный мороз. Это самое важное условие при выборе готового зарядно-пускового аппарата или сборке своими силами.
Особого разносола тут нет. Механизм бывает одного из четырёх типов:
- импульсный;
- трансформаторный;
- аккумуляторный;
- конденсаторный.
Суть работы каждого из них в конечном итоге сводится к тому, чтобы отдать бортовой электросети ток нужного номинала и напряжения, 12 или 24 вольта, в зависимости от типа электрооборудования на борту.
Трансформаторное ПУ, параметры
Популярны среди самодельщиков трансформаторные ПУ. Принцип их работы объяснять, пожалуй, не нужно - это трансформатор, который преобразует сетевое электричество до нужных параметров. Минус у этих устройств один - громадные размеры и вес. Зато они надёжны и изменяют выходные параметры по напряжению и силе тока так, как это необходимо. Достаточно мощные и запускают двигатель даже с мёртвым аккумулятором. Простейший чертёж для пускателя на основе трансформатора показан ниже.
Как подобрать трансформатор
Чтобы сделать прибор самостоятельно, достаточно найти подходящий трансформатор, а для уверенного пуска он должен выдавать не менее 100 А и напряжение 12 В, если мы говорим о легковушке. Если попросить пятиклассника, то он сможет рассчитать мощность. В нашем случае - это 1,2, а лучше 1,4 кВт. Без АКБ запустить мотор таким током едва ли удастся, потому что стартеру нужно минимум 200 А. Штатный АКБ поможет раскрутить коленвал, а вращаясь, стартер стартер потребляет не более 100 А, что и выдаст наш прибор.
Площадь сердечника не может быть меньше 37 см², а провод первичной обмотки - минимум 2 мм². Вторичка наматывается медным проводом сечением 10 квадратов, а количество витков подбирается опытным путём так, чтобы напряжение холостого хода было не больше 13,9В.
Схема и тонкости сборки ПУ
Вычислить параметры трансформатора - это далеко не все. Устройство работает так. Подключаем силовые провода прямо к клеммам АКБ, при этом никакого напряжения на выходе из ПУ нет до тех пор, пока напряжение аккумулятора не упадёт ниже порога срабатывания тиристоров, которые указаны на схеме. Как только напряжение на клеммах АКБ падает, тиристоры открывают вход и только тогда электрооборудование запитается от прибора. Как только напряжение на клеммах АКБ вырастет до 12 В, тиристоры закрываются и устройство автоматически отключается. Это позволяет сберечь батарею от перегрузок.
Тиристорный вариант может быть собран по двум методикам - по двухполупериодной схеме и по мостовой. Если выпрямитель мостовой, тогда тиристоры надо подбирать вдвое мощнее. То есть по первой схеме тиристоры рассчитываются минимум на 80 А, а при мостовой - минимум 160 А. Диоды рассчитываются на ток не менее 100 А. Эти элементы легко узнать по плетёному выходному наконечнику. Транзистор KT3107 можно заменить на 361-й. К сопротивлениям в управляющей цепи только одно требование - мощность их должна быть не меньше одного Ватта.
Выходные провода, естественно, должны соответствовать току и как правило, для этого берут аналог от сварочного аппарата. Естественно, они не тоньше провода вторички. Провод, который подсоединяет сеть, имеет сечение каждой из жил минимум 2,5 квадратных миллиметров. Простая и надёжная сборка, которая запустит двигатель в любой мороз. Тем не менее, существуют и другие варианты, которые можно купить в магазине.
Импульсное зарядно пусковое устройство
Импульсный прибор - отличный вариант, когда нужно постоянно следить за аккумулятором и поддерживать его в рабочем состоянии. Такие конструкции работают по принципу импульсного преобразования тока, и они собраны на микропроцессорах и контроллерах. Он не может показать большую мощность, поэтому для пуска, особенно при сильных минусовых температурах, может не подойти, но для зарядки АКБ подходят отлично.
Они компактны, на них невысокие цены, весят очень мало и симпатично выглядят. Но малая мощность, точнее небольшой пусковой ток, который они выдают, не позволят запустить машину при сильно разряженных банках в холод. К тому же точная электроника не терпит перепадов напряжения и скачков частоты тока, что в наших сетях не редкость, а отремонтировать в случае чего такой прибор сможет даже не каждая мастерская.
Мобильные ПУ
Ещё один вид ПУ, точнее сразу два, похожих по принципу действия - аккумуляторное и конденсаторное. Конденсаторный прибор работает за счёт разрядки заряженных конденсаторов по команде. Особенно сложным их состав назвать нельзя, но сами конденсаторы таких номиналов довольно дороги и не восстанавливаются после повреждений или пересыхания. Используют их очень редко, хотя они довольно мобильны, но из-за высоких нерегулируемых токов есть риск нанести вред АКБ.
Бустеры, или аккумуляторные пускачи, работают ещё проще. По большому счёту, это просто дополнительная батарея в автономном корпусе. Именно автономность принесла им популярность. Их можно использовать хоть в степи, где нет электричества. Предварительно заряженный аккумулятор подключается к бортовой электросети и спокойно запускает двигатель. При этом важно выбрать ёмкость бустера и его пусковой ток. Он не может быть меньше, чем у стандартной батареи. Бытовые автономные установки имеют ёмкость от 18 А/ч, а более дорогие и громоздкие, профессиональные приборы, могут иметь ёмкость порядка 200 А/ч.
Любое из этих помощников водителя поможет запустить двигатель, но надёжнее и дешевле трансформаторного ПУ, собранного своими руками, пока нет. Удачной всем работы и быстрого пуска!
Для автомобилистов настоящей проблемой может стать севший аккумулятор. Также следует учитывать, что в зимнюю пору заводить машину довольно сложно. В связи с этим часто возникает потребность в использовании пуско-зарядного устройства. На сегодняшний день многие производители готовы предложить данный товар. По характеристикам зарядные устройства довольно сильно различаются. Однако сделать модель данного типа можно абсолютно самостоятельно. С этой целью необходимо ознакомиться с устройством прибора, а также узнать основные его конфигурации.
Схема обычного зарядного устройства
Включает в себя пороговый трансформатор и серию резисторов. Катушка для приборов чаще всего используется на 20 В. Также следует отметить, что в моделях имеется демпфер. Предназначен он для резонансных колебаний. Расширители в зарядных устройствах чаще всего устанавливаются динамического типа. Транзисторные блоки используются самые разнообразные. Для подключения модели к аккумулятору применяются зажимы, которые по форме могут довольно сильно различаться.
Устройство на 6 В
Схема пуско-зарядного устройства данного типа трансформатор предполагает использовать пороговый. Однако в первую очередь следует сделать прочный корпус для модели. Изготовить его самостоятельно довольно просто. С этой целью листы стали важно подбирать толщиною около 2.3 мм. При этом основу необходимо дополнительно укрепить. Чтобы это сделать, многие специалисты рекомендуют при помощи соорудить основу. После этого укладывается трансформатор. Катушка при этом должна находиться рядом с ним. В данном случае демпфер лучше всего подбирать низкочастотный.
Выходное напряжение обязано находиться на уровне 5 В. Также следует отметить, что расширители на ПЗУ для автомобиля данного типа подходят только динамические. Конденсаторы используются полевые. Для их установки в первую очередь зачищаются все контакты. Непосредственно пайка элементов происходит при помощи паяльной лампы. В конце работы для аккумулятора подбираются соответствующие зажимы.
Как сделать зарядное на 10 В?
Сделать такое пуско-зарядное устройство своими руками довольно просто. В этом случае необходимо в первую очередь заняться корпусом модели. Некоторые делают ее из досок. Однако в данной ситуации многое зависит от габаритов трансформатора. Если рассматривать пороговые аналоги, то они весят много. Таким образом, основа у устройства должна быть прочной.
Также важно сделать модель транспортабельной. Для этого в верхней части необходимо зафиксировать ручки для переноса прибора. Трансформатор в данном случае лучше устанавливать по центру основы. После этого укладывается демпфер. Если рассматривать линейные резонансные аналоги, то минимум выходное напряжение они обязаны выдерживать на уровне 10 В. При этом векторная частота должна колебаться в районе 44 Гц.
Далее, чтобы собрать устройство данного типа, необходимо взять расширитель. Многие в данной ситуации отдают предпочтение безконденсаторным модификациям. Однако в этом случае нагрузка на транзисторы будет оказываться довольно большая. Фиксаторы на автономное пуско-зарядное устройство целесообразнее подбирать алюминиевого типа. Коррозии они практически не подвержены.
Модели на 12 В
Собрать данного типа пуско-зарядное устройство своими руками можно при помощи электростатических конденсаторов. В наше время их достать довольно просто. Для данного устройства в корпусе необходимо сделать площадку. Перед установкой трансформатора на нее нужно уложить уплотнитель. Только после этого появится возможность заняться катушкой индуктивности.
Подбирается она чаще всего с первичной обмоткой. При этом конденсаторы для модели больше подходят открытого типа. Выходное напряжение они максимум способны выдерживать на уровне 20 В. Также следует отметить, что расширители в данном случае необходимо устанавливать в последнюю очередь. Перед этим важно закрепить демпфер. В некоторых ситуациях также используются регуляторы для контроля мощности.
В таком случае требуется хороший блок питания. Также следует отметить, что устанавливать его можно только со стабилитроном. Для того чтобы зафиксировать зажимы на устройстве, можно воспользоваться сварочным аппаратом. В конце работы останется только закрепить демпфер прибора. Устанавливается он, как правило, возле трансформатора. Как гласит инструкция, пуско-зарядное устройство перед запуском должно проверяться на заземление.
Однофазные модификации
Чтобы сделать данного типа пуско-зарядное устройство своими руками, потребуется интегрированный трансформатор. В наше время эти модификации являются довольно востребованными среди мотоциклистов. В первую очередь при сборке прибора рекомендуют заранее заготовить весь необходимый инструмент. В частности, для самостоятельного изготовления подбираются качественный и вместе с набором ключей. На пуско-зарядное устройство 12-24В корпус делается из листов металла толщиной не менее 1.4 мм.
При этом скрутить их можно просто при помощи винтов. После этого важно простелить резиновый уплотнитель на дно корпуса. Далее появится возможность непосредственно установить трансформатор. Для его фиксации многие специалисты рекомендуют делать специальную вставку. Представляет она собой П-образной формы упор. Для этого необходимо взять доски шириной около 3.5 см. Чтобы правильно их скрепить, нужно в первую очередь провести замеры корпуса. Следующим шагом на пуско-зарядное устройство 12-24В устанавливается демпфер.
В данном случае его можно использовать резонансного типа. Выходное напряжение указанный компонент обязан выдерживать на уровне 20 В. Также следует отметить, что конденсаторы для модели покупают только открытого типа. Минимум частоту они способны поддерживать на отметке в 45 Гц. В конце работы останется лишь зафиксировать блок питания и припаять провода для фиксации на аккумуляторе.
Двухфазные устройства
Чтобы собрать данного типа пуско-зарядное устройство своими руками, потребуется использовать мощный трансформатор. При этом катушка его максимум выходное напряжение обязана выдерживать на уровне 20 В. Демпферы для устройства подходят самые разнообразные. В данном случае многое зависит от типа конденсаторов. Некоторые специалисты в этой ситуации отдают предпочтение открытым модификациям. Прослужить они способны довольно много.
Резисторы для прибора подходят только интегральные. Найти их в магазине просто, однако стоят они немало. Далее, чтобы собрать устройство, потребуется использовать мощный расширитель. Модификации динамического типа в данном случае не подходят. Индукционные модели считаются более стабильными. Для того чтобы зафиксировать зажимы, необходимо использовать кабель диаметром около 0.4 мм.
Трехфазные модели
Схемы данного типа предполагают применение мощных транзисторных блоков. Для того чтобы их установить, необходимо в первую очередь заготовить для них площадку. При этом корпус можно соорудить открытого типа без верха. В данном случае транспортировать автомобильное пуско-зарядное устройство можно на колесиках. Транзисторы в этой ситуации подбираются сетевого типа. Минимум выходное напряжение они способы выдерживать около 15 В.
Параметр частоты у данных элементов в среднем не превышает 40 Гц. Трансформатор для модели подбирается стандартно порогового типа. При этом катушка должна быть рассчитана на низкие частоты. Демпфер на автомобильное пуско-зарядное устройство данного типа подбирается резонансный. Устанавливать его необходимо только на уплотнитель. Некоторые специалисты дополнительно для трехфазных модификаций инсталлируют системы индикации. Необходимы они для того, чтобы смотреть на панели за уровнем выходного напряжения.
Применение импульсного трансформатора РР20
Схемы устройств включают в себя трансформаторы серии РР20, а также демпферы резонансного типа. Конденсаторы для указанной модели подходят только электростатического типа. Начинать сборку устройства необходимо со сварки основы. Для этого листы металла заготавливаются с толщиною около 2.2 мм. Катушки с первичной обмоткой в данном случае используются довольно часто.
При этом системы индикации подходят самые разнообразные. В целом вышеуказанный трансформатор выходное напряжение способен выдерживать на уровне 15 В. Стабилитроны используются только магнитные. В качестве фиксаторов могут успешно применяться алюминиевые зажимы. Проводимость у них довольно хорошая, однако по форме они различаются. В данном случае лучше отдавать предпочтение малогабаритным модификациям.
Использование трансформаторов РР22
Трансформаторы типа РР22 на сегодняшний день встречаются очень часто. Катушки в данном случае используются с медной обмоткой. Плотность у них довольно высокая, и прослужить они способны долго. Однако недостатки у таких устройств все же имеются. В первую очередь следует отметить, что модели с указанным трансформатором страдают от повышенного выходного напряжения. Таким образом, резкие скачки в сети могут привести к полному перегреву конденсаторов.
Также из строя часто выходят резисторы. Если в устройстве установлена система индикации, то от перенапряжения диоды сгорают. Устанавливать трансформаторы на модели необходимо только с уплотнителями. При этом тумблер для них подходит серии П2. В свою очередь, индикаторы часто используются класса ИН3.
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.