Пуско зарядное устройство позволяет запустить двигатель автомобиля в зимний период. Так как для запуска двигателя внутреннего сгорания с подсевшим аккумулятором необходимо много сил и времени. Плотность электролита зимой ощутимо понижается, а протекающий внутри аккумулятора процесс сульфатации увеличивает его внутреннее сопротивление и уменьшает стартовый ток аккумулятора. К тому же, зимой увеличивается вязкость моторного масла, поэтому аккумулятору требуется больше стартовой мощности. Облегчить запуск двигателя зимой можно разогрев масло в картере авто, завести машину от другого аккумулятора, завести «с толкача» или применить пуско зарядное устройство для автомобиля.
Пуско зарядное устройство для автомобиля состоит из трансформатора и мощных выпрямительных диодов. Для нормальной работы пускового устройства требуется на выходе ток не менее 90 ампер, а напряжение 14 вольт, поэтому трансформатор должен быть достаточно мощным не менее 800 Вт.
Для изготовления трансформатора легче всего использовать сердечник от любого ЛАТРа. Первичная обмотка должна быть от 265 до 295 витков провода диаметром не менее 1,5мм, лучше 2,0мм. Намотку нужно осуществлять в три слоя. Между слоями хорошая изоляция.
После наматывания первичной обмотки проводим ее испытания подключая к сети и замеряют ток холостого хода. Он должен находится в пределах 210 - 390 мА. Если будет меньше, то отмотайте несколько витков, а если больше то наоборот.
Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух обмоток и содержит по 15:18 витков многожильного провода сечением 6 мм. Намотка обмоток происходит одновременно. Напряжение на выходе обмоток должно быть около 13 вольт.
Провода соединяющие устройство с аккумулятором необходимо использовать многожильные, с сечением не менее 10 мм. Выключатель должен выдерживать ток не менее 6 Ампер.
Схема пуско зарядного устройства для автомобиля содержит симисторный регулятор напряжения, силовой трансформатор, выпрямитель на мощных диодах и стартерный аккумулятор. Ток подзарядки устанавливается регулятором тока на симисторе и регулируется переменным сопротивлением R2 и зависит от емкости аккумуляторной батареи. Входная и выходная цепи зарядки содержат фильтровочные конденсаторы, которые уменьшают степень радиопомех при работе симисторного регулятора. Симистор правильно работает при напряжения сети в от 180 до 230 В.
Выпрямительный мост синхронизирует включение симистора в обоих полупериодах сетевого напряжения. В режиме «Регенерация» используется только положительный полупериод сетевого напряжения, что очищает пластины аккумуляторной батареи от имеющейся кристаллизации.
Силовой трансформатор позаимствован от телевизора «Рубин». Можно также взять трансформатор ТСА-270. Первичные обмотки оставляем без изменений, а вот вторичные переделаем. Для этого каркасы отделим от сердечника, вторичные обмотки до фольги экранов разматывают, а на их место наматывают медным проводом сечением 2,0 мм в один слой до заполнения вторичные обмотки. В результате перемотки должно выйти примерно 15… 17 В
При регулировки к пуско зарядному устройству подключается внутренний аккумулятор, и испытывается регулировка зарядного тока сопротивлением R2. Затем проверяем зарядный ток в режиме заряда, пуска и регенерации. Если он не более 10…12 ампер, то устройство находится в рабочем состоянии. При подсоединении устройства к аккумуляторной батареи автомобиля, ток заряда в первоначальный момент возрастает примерно в 2-3 раза, а через 10 - 30 мин снижается. После этого переключатель SA3 переключают в режим «Пуск», и осуществляется старт двигателя автомобиля. В случае неудачной попытки, дополнительно подзаряжаем в течение 10 - 30 мин, и пытаемся опять.
Схема содержит: стабилизированный источник питания (диоды VD1-VD4, VD9, VD10, конденсаторы С1, СЗ, резистор R7 и транзистор VT2)
узел синхронизации (транзистор VT1, резисторы R1/R3/R6, конденсатор С4 и элементы D1.3 и D1.4, выполненные на микросхеме К561ТЛ1);
генератор импульсов (элементы D1.1, D1.2, резисторы R2, R4, R5 и конденсатор С2);
счетчик импульсов (микросхема D2К561ИЕ16);
усилитель мощности (транзистор VT3, резисторы R8 и R9);
силовой узел (оптронные тиристорные модули VS1 MTO-80, VS2, силовые диоды В-50 VD5-VD8, шунт R10, приборы - амперметр и вольтметр);
узел определения короткого замыкания (транзистор VT4, резисторы R11-R14).
Схема работает следующим образом. При подаче напряжения на выходе моста (диоды VD1-VD4) появляется однополупериодное напряжение (график 1 на рис.2), которое после прохождения цепи VT1-D1.3.-D1.4, преобразуется в импульсы положительной полярности (график 2 на рис.2). Эти импульсы для счетчика D2 являются сигналом сброса в нулевое состояние. После исчезновения импульса сброса импульсы генератора (D1.1, D1.2) суммируются в счетчике D2 и при достижении числа 64 на выходе счетчика (вывод 6) появляется импульс длительностью не менее 10 периодов импульса генератора (график 3 рис.2). Этот импульс открывает тиристор VS1 и на выходе ПЗУ (график 4 на рис.2) появляется напряжение. Для иллюстрации пределов регулирования напряжения на графике 5 рис.2 показан случай задания практически полного выходного напряжения.
При параметрах частотозадающей цепи (резисторы R2, R4, R5 и конденсатор С2 на рис.1) угол открывания тиристора VS1 лежит в пределах 17 (f=70 кГц)- 160(f=7 кГц) электрических градусов, что дает нижний предел выходного напряжения порядка 0,1 величины входного. Частоту выходных сигналов генератора определяет выражение
f=450/(R 4 +R 5)С 2
,где размерность f - кГц; R - кОм; С - нФ.При необходимости ПЗУ можно использовать для регулирования только напряжения переменного тока. Для этого из схемы (рис.1) следует исключитьмост на диодах VD5-VD8, а тиристоры включить встречно-параллельно (на рис.1 это показано штриховой линией).
В этом случае с помощью схемы (рис.1) можно регулировать выходное напряжение от 20 до 200 В, но следует помнить, что выходное напряжение далеко не синусоидально, т.е. в качестве потребителя могут служить лишь электронагревательные приборы или лампы накаливания. В последнем случае мож- но резко увеличить срок служб ламп, так как их включение можно начинать плавно, изменяя напряжение с 20 до 200 В резистором R5. Наладка ПЗУ сводится к отстройке уровня срабатывания защиты от токов короткого замыкания. Для этого убираем перемычки между точками А и В (рис.1) и в т. В временно подаем напряжение +Uп. Изменением положения движка резистора R14 определяем уровень напряжения (т. С на рис.1), при котором открывается транзистор VT4. Уровень срабатывания защиты в амперах можно определить по формуле I>k /R10, где k=Uп/Uт.c., Uп - напряжение питания; Uт.с. - напряжение в точке С, при котором срабатывает VT4; R10 - сопротивление шунта.
В заключение можно рекомендовать порядок включения ПЗУ в работу и сообщить возможные замены комплектующих, допуски и особенности изготовления: микросхему D1 можно заменить микросхемой К561ЛА7; микросхему D2 - микросхемой К561ИЕ10, соединив последовательно оба счетчика; все резисторы в схеме типа МЛТ- 0,125 Вт, за исключением резистора R8, который должен быть не менее 1 Вт; допуски на все резисторы, за исключением резистора R8, и на все конденсаторы +30 %; шунт (R10) можно изготовить из ни- хрома общим сечением не менее 6 мм (общий диаметр около 3 мм, длина 1,3- 1,5 мм). Включать ПЗУ в работу только в следующей последовательности: отключить нагрузку, выставить резистором R5 требуемое напряжение, выключить ПЗУ, подключить нагрузку и при необходимости увеличить резистором R5 напряжение до требуемой величины.
Для решения проблемы запуска двигателя зимой применим электропускатель который позволит автолюбителям, заводить холодный двигатель даже при неполностью заряженном аккумуляторе и тем самым продлить ему жизнь.
Расчет. Проведение точного расчета магнитопровода трансформатора нецелесообразно, так как он находится под нагрузкой короткое время, тем более неизвестны ни марка, ни технология прокатки электротехнической стали магнитопровода. Находим требуемую мощность трансформатора. Основным критерием служит рабочий ток электропускателя Iпуск , который находится в пределах 70 - 100 А. Мощность электропускателя (Вт) Рэп = 15 Iпуск . Определяем сечение магнитопровода (см 2) S = 0,017 x Рэп = 18...25,5 см2 . Схема электропускателя очень проста, надо всего лишь правильно выполнить монтаж обмоток трансформатора. Для этого можно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА или от электродвигателя. Для электропускателя я применил трансформаторное железо асинхронного электродвигателя, который выбрал с учетом поперечного сечения. Параметры S = ав должны быть не меньше расчетных.
В статоре электродвигателя имеются выступающие пазы, которые использовались для укладки обмоток. При расчете поперечного сечения их не учитывать. Удалять их нужно простым или специальным зубилом, но можно и не удалять (я не удалял). Это влияет только на расход электропровода первичной и вторичной обмоток и на массу электропускателя. Наружный диаметр магнитопровода в пределах 18 - 28 см. Если поперечное сечение статора электродвигателя больше расчетного, придется его расчленить на несколько частей. Ножовкой по металлу распиливаем наружные стяжки в пазах и отделяем тор необходимого поперечного сечения. Напильником удаляем острые углы и выступы. На готовом магнитопроводе проводим изоляционные работы лакотканью или изоляционной лентой на тканевой основе.
Теперь приступаем к первичной обмотке, количество витков которой определяем по формуле: n1 = 45 U1/S , где U1 - напряжение первичной обмотки, обычно U1 = 220 В; S - площадь сечения магнитопровода.
Для нее берем медный провод ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм. Предварительно рассчитываем общую длину первичной обмотки L1. L1 = (2а + 2в) Ку , где Ку - коэффициент укладки, который равен 1,15 - 1,25; а и в - геометрические размеры магнитопровода (рис.2).
Затем наматываем провод на челнок и производим монтаж обмотки в навал. Подключив выводы к первичной обмотке, обрабатываем ее электротехническим лаком, высушиваем и производим изоляционные работы. Количество витков вторичной обмотки n2 = n1 U2/U1 , где n2 и n1 - количество витков соответственно первичной и вторичной обмоток; U1 и U2 - напряжение первичной и вторичной обмоток (U2 = 15 В).
Обмотку выполняем изолированным многожильным проводом с поперечным сечением не менее 5,5 мм2. Применение шинопровода предпочтительней. Внутри провод располагаем виток к витку, а с внешней стороны с небольшим зазором - для равномерного расположения. Его длину определяем с учетом размеров первичной обмотки. Готовый трансформатор размещаем между двумя квадратными гетинаксовыми пластинами толщиной 1 см и шириной на 2 см больше, чем диаметр намотанного трансформатора, предварительно просверлив по углам отверстия для крепления стяжными болтами. На верхней пластине размещаем выводы первичной (изолируем) и вторичной обмоток, диодный мостик и ручку для транспортировки. Выводы вторичной обмотки подключаем к диодному мостику, а выходы последнего оборудуем гайками-барашками М8 и маркируем "+", "-". Пусковой ток легкового автомобиля составляет 120 - 140 А. Но так как аккумулятор и электропускатель работают в параллельном режиме в расчет принимаем максимальный ток электропускателя 100 А. Диоды VD1 - VD4 типа В50 на допустимый ток 50 А. Хотя время запуска двигателя небольшое, диоды желательно разместить на радиаторах. Выключатель S1 устанавливаем любой на допустимый ток 10 А. Соединительные провода между электропускателем и двигателем многожильные, диаметром не менее 5,5 мм разных цветов и концы выводных наконечников оборудуем зажимами типа "крокодил".
Пуско-зарядное устройство ПЗУ-14-100 |
По схеме пуско-зарядного устройства хорошо видно, что тиристоры управляются токовыми импульсами цепи емкость C4 - транзисторы VT5, VT6, VT7 - диоды VD4, VD5. Фаза отпирания тиристоров и протекание тока в силовой цепи зависят от скорости увеличения напряжения на емкости конденсатора C4, то есть от тока через сопротивления регулятора тока R23-R25 и через биполярный транзистор пуска VT3. VT3 включается в режиме "пуск", если напряжение на акумуляторе снижается ниже уровня 11 В. Ключевой транзистор VT4 включает цепь управления при правильном подсоединении к батареии и защищает её при превышении тока и перегреве обмоток. Для надежной работы этой цепи требуются максимально одинаковые половинки вторичной обмотки, обычно их делают навивкой в два провода или разделением концов "косички" надвое. Ток протекающий в обмотке измеряется по разности напряжений на нагруженной и свободной половинах, т.к - они нагружаются по очереди.
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.
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 когда 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.
По расчету трансформаторов у нас на сайте есть отдельная статья, там все подробно и доступно описано. Для перехода на эту страницу можете кликнуть по этой ссылке:
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.
Запустить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в холодную пору года является большой проблемой. Кроме того, летом при севшем аккумуляторе это является достаточно сложной задачей. Причиной является аккумуляторная батарея. Ёмкость её зависит от срока службы и вязкости электролита. Состояние или консистенция электролита зависит от температуры окружающей среды.
При низкой температуре он густеет и замедляются химические реакции, необходимые для питания стартера (ток уменьшается). АКБ очень часто выходят из строя зимой, так как автомобилю очень тяжело запуститься, при этом расходуется больше тока, чем в летний период. Для решения этой проблемы применяются автомобильные пуско-зарядные устройства (ПЗУ).
Классификация пуско-зарядных устройств
Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму.
Виды ПЗУ:
- трансформаторные;
- аккумуляторные;
- конденсаторные;
- импульсные.
Существуют также и заводские модели, среди которых нужно выбрать ПЗУ, запускающиеся без аккумулятора и работающего стабильно даже при сильном морозе.
На выходе каждого из них получается ток определённого значения и напряжение (U) 12 или 24 В (зависит от модели устройства).
Наиболее популярны трансформаторные ПЗУ, благодаря своей надёжности и ремонтоспособности. Однако и среди других видов есть достойные модели.
Принцип работы трансформаторных ПЗУ очень прост. Трансформатор преобразует сетевое U в пониженное переменное, которое выпрямляется диодным мостом. После диодного моста постоянный ток с пульсирующими амплитудными составляющими сглаживается конденсаторным фильтром. После фильтра происходит увеличение номинала тока при помощи различного рода усилителей, выполненных на транзисторах, тиристорах и других элементах. Основными преимуществами ПЗУ трансформаторного типа являются следующие:
- надёжность;
- высокая мощность;
- запуск авто в случае, если аккумулятор является «мёртвым»;
- простое устройство;
- регулирование значений U и силы тока (I).
Недостатками являются его габариты и вес. Если нет возможности купить, то нужно собрать пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками. Трансформаторный тип имеет достаточно простое устройство (схема 1).
Схема 1 - Самодельное пусковое устройство для автомобиля.
Для изготовления пуско-зарядного устройства своими руками, схема которого включает в себя трансформатор и выпрямитель, нужно найти радиодетали или приобрести в специализированном магазине. Основные требования к трансформатору:
- мощность (P): 1,3−1,6 кВт;
- U = 12−24 В (зависит от транспортного средства);
- ток II обмотки: 100−200 А (стартер при вращении коленвала потребляет около 100 А);
- площадь (S) магнитопровода: 37 кв. см;
- диаметры провода I и II обмоток: 2 и 10 кв. мм;
- количество витков II обмотки подбирается при расчете.
Диоды подбираются согласно справочной литературе. Они должны быть рассчитаны на большой I и обратное U > 50 В (Д161-Д250).
Если нет возможности найти мощный трансформатор, то схему простого пуско-зарядного автомобильного устройства придется усложнить добавлением каскада усилителя на тиристоре и транзисторах (схема 2).
Схема 2 - Пуско-зарядное своими руками с усилителем мощности.
Принцип работы ПЗУ с усилителем достаточно прост. Его нужно подсоединить к клеммам аккумулятора. Если заряд АКБ нормальный, то U не поступает с ПЗУ. Однако если АКБ разряжен, то открывается переход тиристора и электрооборудование питается от ПЗУ. Если U увеличивается до 12/24 В, то тиристоры закрываются (устройство отключается). Существует два вида тиристорных трансформаторных ПЗУ:
- двуполупериодная;
- мостовая.
При двуполупериодной схеме изготовления нужно выбирать тиристор около 80 А, а при мостовой от 160 и выше. Диоды нужно выбирать с учётом тока от 100 до 200 А. Транзистор КТ3107 возможно заменить на КТ361 или другой аналог с такими же характеристиками (можно и мощнее). Резисторы, находящиеся в управляющей цепи тиристора, должны быть мощностью не менее 1 Вт.
ПЗУ аккумуляторного типа называются бустерами и представляют переносные АКБ, работающие по принципу блока переносного зарядного устройства. Они бывают бытовыми и профессиональными. Основное отличие в количестве встроенных элементов питания. Бытовые имеют ёмкость, достаточную для запуска авто с севшим аккумулятором. Им можно запитать только одну единицу техники. Профессиональные обладают большой ёмкостью и служат для запуска не одного авто, а нескольких.
Конденсаторные имеют очень сложную схему исполнения, и, следовательно, их невыгодно делать самостоятельно. Основная часть схемы является конденсаторным блоком. Стоят такие модели дорого, но являются портативным ПЗУ, способными запустить стартер даже со «сдохшим» аккумулятором. Частое использование приводит к очень быстрому износу аккумулятора, если он новый. Наибольшую популярность среди всех моделей получили Berkut (рисунок 1) с пусковыми токами 300, 360, 820 А. Принцип работы устройства заключается в быстрой разрядке конденсаторного блока и этого времени хватает для запуска ДВС.
Если сравнивать аккумуляторное и конденсаторное ПЗУ, то нужно учитывать особенности использования в конкретной ситуации. Например, при поездках по городу подойдёт аккумуляторный тип. В том случае, если происходят дальние поездки, то следует выбирать автономный тип ПЗУ, а именно конденсаторный.
Устройства на основе импульсных БП
Ещё одним вариантом является ПЗУ импульсного типа (схема 3). Это устройство способно генерировать токи до 100 и более ампер (зависит от элементарной базы). ПЗУ представляет импульсный источник питания с задающим генератором на микросхеме IR2153, выход которого выполнен в виде обыкновенного повторителя на базе BD139/140 или его аналога. В импульсном БП (далее ИБП) применяются мощные транзисторные ключи типа 20N60 с током 90 А и максимальным U = 600 В. В схеме присутствует также выпрямитель однополярного типа с мощными диодами.
Схема 3 - Пусковое устройство для автомобиля портативное своими руками с возможностью зарядки аккумулятора.
При подключении в сеть через цепь «R1 — R2 — R3 — диодный мост» происходит зарядка электролитических конденсаторов C1 и C2 , ёмкость которых прямо пропорционально зависит от мощности ИБП (2 мк на 1 Вт). Они должны быть рассчитаны на U = 400 В. Через R5 поступает напряжение для генератора импульсов, которое растёт с течением времени на конденсаторах и U на микросхеме. Если оно доходит до 11 — 13 В, то микросхема начинает генерировать импульсы для управления транзисторами. При этом появляется U на II обмотках трансформатора и открывается составной транзистор, подается питание на обмотку реле, которое плавно запустит стартер. Время срабатывания реле подбирается конденсатором.
Это ПЗУ снабжено защитой от токов короткого замыкания (КЗ) при помощи резисторов, выполняющих роль предохранителей. Они открывают при КЗ маломощный тиристор, который коротит соответствующие выводы микросхемы (она прекращает свою работу). Об исчезновении КЗ свидетельствует светодиод, который будет гореть. Если КЗ нет, то он гореть не будет.
Пример расчёта
Для грамотного изготовления ПЗУ нужно произвести его расчёт. За основу берётся трансформаторный тип устройства. Ток АКБ в режиме запуска составляет I ст = 3 * С б (С б — ёмкость АКБ в А*ч). Рабочее U на «банке» составляет 1,74 — 1,77 В, следовательно, для 6 банок: U б = 6 * 1,76 = 10,56 В. Для расчёта мощности, потребляемой стартером, например, для 6СТ-60 с ёмкостью в 60 А: Р с = U б * I = U б * 3 * С = 10,56 * 3 * 60 = 1 900,8 Вт. Если собрать устройство по этим параметрам, то получится следующее:
- Работа осуществляется вместе со штатной АКБ.
- Для запуска нужно подзаряжать АКБ в течение 12 — 25 секунд.
- Стартер крутится с этим устройством 4 — 6 секунд. Если запустить не получилось, то придётся повторять процедуру заново. Этот процесс оказывает отрицательное воздействие на стартер (значительно нагреваются обмотки) и срок службы АКБ.
Устройство должно быть намного мощнее (рисунок 1), так как ток трансформатора находится в диапазоне 17 — 22 А. При таком потреблении происходит падение U на 13 — 25 В, следовательно, сетевое U = 200 В, а не 220 В.
Рисунок 2 - Схематическое изображение ПЗУ.
Принципиальная электрическая схема состоит из мощного трансформатора и выпрямителя.
Исходя из новых расчётов для ПЗУ необходим трансформатор, мощность которого составляет около 4 кВт. При такой мощности обеспечивается частота вращения коленвала:
- карбюраторные: 35 — 55 оборотов в минуту;
- дизельные: 75 — 135 об/мин.
Для изготовления понижающего трансформатора желательно использовать тороидальный сердечник от старого мощного электродвигателя большой мощности. Плотность тока в трансформаторных обмотках составляет примерно 4 — 6 А/кв. мм. Площадь сердечника (железняка) рассчитывается по формуле: S тр = a * b = 20 * 135 = 2 700 кв. мм. Если за основу взят другой магнитопровод, то нужно найти в интернете примеры расчёта трансформатора с этой формой железняка. Для расчёта количества витков:
- T = 30/S тр.
- Для I обмотки: n 1 = 220 * T = 220 * 30/27 = 244. Мотается проводом диаметра 2,21 мм.
- Для II: W 2 = W 3 = 16 * T = 16 * 30/27 = 18 витков из алюминиевой шины с S = 36 кв. мм.
После намотки трансформатора необходимо включить его и измерить ток холостой работы. Его значение должно быть менее 3,2 А. При намотке нужно равномерно распределять витки по площади каркаса катушки. Если ток холостого хода выше нужного значения, то убирают или доматывают витки на I обмотке. Внимание: II обмотку трогать нельзя, так как это приведёт к снижению коэффициента полезного действия (КПД) трансформатора.
Выключатель следует выбирать со встроенной теплозащитой, использовать только диоды, рассчитанные на ток 25 — 50 А. Все соединения и провода укладываются аккуратно. Провода следует использовать минимальной длины и многожильные медные с сечением свыше 100 кв. мм. Длина провода имеет значение, так как на нём могут быть потери U около 2 — 3 В при запуске стартера. Соединитель со стартером сделать быстросъёмным. Кроме того, чтобы не перепутать полярность, нужно наметить провода («+» - красная изоляционная лента, а «-» - синяя).
ПЗУ должно запускаться на 5 — 10 секунд. Если используются мощные стартеры (свыше 2 кВт), то питание однофазной сети не подойдёт. В этом случае нужно переделать ПЗУ под трёхфазный вариант. Кроме того, возможно применение уже готовых трансформаторов, но они должны быть довольно мощными. Подробный расчёт трёхфазного трансформатора можно найти в справочной литературе или интернете.
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
,
