Пусковое устройство для автомобиля своими руками: 4 работающие схемы ПЗУ

Ни один автомобилист не застрахован от проблем, связанных с разрядившимся аккумулятором. Завести транспортное средство бывает проблематично зимой. Для этих целей и служит пусковое устройство. В интернете очень много схем различных модификаций. Если есть знания в области радиотехники, то можно собрать из подручных радиодеталей пусковое устройство для автомобиля своими руками с функцией зарядки аккумуляторной батареи.

Общие сведения

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).

Не знаете, как сделать лебедку из стартера своими руками? Обязательно прочитайте подробный и очень интересный материал нашего эксперта.

Также советуем прочитать статью нашего специалиста, в которой подробно рассказывается о том, как производить ремонт стартера своими руками.

Классификация пуско-зарядных устройств

Несмотря на похожие функции по запуску ДВС, ПЗУ бывают нескольких видов по исполнению и механизму.

• 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.

Трансформаторный тип

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:

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.

Бустеры и конденсаторные

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.

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.

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:

1. Работа осуществляется вместе со штатной АКБ.
2. Для запуска нужно подзаряжать АКБ в течение 12 — 25 секунд.
3. 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:

1. T = 30/S_тр.
2. Для I обмотки: n₁ = 220 * T = 220 * 30/27 = 244. Мотается проводом диаметра 2,21 мм.
3. Для II: W₂ = W₃ = 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.

Вывод

Таким образом, существует множество моделей пусковых устройств для автомобилей. Оптимальным является конденсаторный тип, однако его цена высока и позволить его себе может не каждый автолюбитель. Изготовить пуско-зарядное своими руками несложно благодаря простой схеме исполнения. Среди четырёх видов нужно обратить внимание на трансформаторные модели, так как именно они способны выдавать токи с высокими номиналами.

Основные критерии выбора, какой трансформатор нужен для пускового устройства АКБ

Если автомобиль все время в эксплуатации, то его аккумулятор заряжен. Но при длительном простое из-за саморазряда напряжение на АКБ падает ниже уровня необходимого для запуска.

Еще одной причиной пониженного тока аккумулятора является мороз. В холодном аккумуляторе повышенное сопротивление электролита и замедленные химические реакции, в результате которых батарея вырабатывает электрическое напряжение. Кроме того, холодный двигатель стартеру труднее провернуть из-за загустевшей смазки.

В этих ситуациях необходимо подать на стартер дополнительное питание. Чтобы сделать такой аппарат самостоятельно необходимо знать, какой трансформатор нужен для пускового устройства АКБ.

Пусковые и зарядные устройства

Для запуска автомобиля и зарядки АКБ используются различные приспособления:

• Зарядные. Имеют мощность до 150Вт, более сложную схему и возможность регулировки выходного тока и напряжения.
• Пусковые. Мощность таких аппаратов более 1,5кВт при выходном напряжении 12В, конструкция не предусматривает регулировок выходных параметров.
• Пуско-зарядные. Фактически это аппараты для зарядки, только большой мощности.

Выходные параметры пускового устройства

Ток, потребляемый стартером легкового автомобиля во время вращения коленвала, зависит от марки машины и составляет 80-100А при напряжении 12В. Однако для того, чтобы привести его в движение, стартер кратковременно потребляет ток до 200А. Поэтому в ремонтных мастерских используются для запуска двигателей легковых автомобилей устройства мощностью Р=12Вх200А=2400Вт. Необходимые параметры для пуска грузовых машин зависят от конкретной модели автомобиля.

В домашних условиях аппарат подключается параллельно АКБ. Мощность его достаточно выбрать 1500 Вт при токе 125А и определяется тем, какую мощность имеет трансформатор пуско-зарядного устройства. Схема намотки может быть простой или со средней точкой.

Информация! Некоторые магазинные аппараты имеют мощность всего 700Вт и ток 60А.

Устройство пусковой установки

Пусковая аппаратура состоит из трех частей:

• понижающий трансформатор 220/12В;
• диодный мост;
• соединительные кабеля с клеммами.

Совет! Для подключения аппарата к АКБ допускается применение проводов “прикуривателя”.

Изготовление понижающего трансформатора

Самой сложной в изготовлении частью этого аппарата является трансформатор для пуско-зарядного устройства. Наибольшее распространение получили самодельные схемы пуско-зарядных на трансформаторе 1500 ватт.

Конструкция трансформатора

В качестве него используется любой трансформатор с сечением магнитопровода не менее 36мм². Этого достаточно для мощности аппарата в 1,5 кВт.

Первичная обмотка трансформатора для пускового устройства используется готовая, если она рассчитана на напряжение 220 В или мотается заново, медным проводом сечением 1,5-2мм². При ее отсутствии необходимое число витков определяется по таблицам или при помощи онлайн-калькуляторов.

Вторичная обмотка удаляется и мотается заново нужная, медной шиной. Ее сечение зависит от используемой схемы выпрямления:

• в обычной, с четырьмя диодами – 20 мм²;
• в схеме из двух диодов и двух катушек со средней точкой 10 мм².

При выборе алюминиевых намоточных проводов их сечение увеличивается вдвое.

Важно! Если взять магнитопровод большего сечения, то это увеличит мощность аппарата, но приведет к пропорциональному увеличению сечения обмоточных проводов и уменьшению количества витков в катушках.

Расчет вторичной обмотки

Для намотки вторичной обмотки пускового трансформатора для автомобиля своими руками необходимо определить количество витков. Оно зависит от числа витков в первичной обмотке Nперв. Если оно известно, то необходимое количество определяется по формуле Nвтор=(Nперв/220)*12. При неизвестных параметрах число витков определяется опытным путем:

• намотать временную вторичную катушку проводом любого сечения из 10 витков;
• измерить выходное напряжение;
• определить необходимое количество витков для вторичной обмотки Nвтор=(Nврем/Uврем)*12;
• удалить временную обмотку и намотать постоянную проводом или шиной необходимого сечения.

Совет! Для упрощения работы можно намотать несколько лишних витков, а после сборки аппарата и измерения выходного напряжения их отмотать.

Схема с двумя диодами

Классическая схема выпрямления однофазного напряжения состоит из четырех диодов. Но в некоторых случаях при отсутствии нужного количества диодов или провода необходимого сечения применяют схему, в которой два диода:

• используются две одинаковых обмотки, включенных согласно – конец первой подключается к началу второй;
• к началу первой катушки и концу второй подключаются включенные встречно-последовательно диоды, обычно установленные на общем радиаторе;
• постоянное напряжение снимается с мест соединения диодов и соединения обмоток.

Эта схема применима также при наличии двух одинаковых аппаратов 220/12 мощностью от 700Вт. Такое пусковое зарядное из двух трансформаторов в работе не отличается от обычного аппарата.

Пусковой аппарат из сварочного

Трансформатор для пуско-зарядного устройства своими руками можно сделать также из катушечного сварочника – определить необходимое число витков и намотать дополнительную катушку. Диоды допускается использовать уже установленные, но для пуска автомобиля они переключаются на пусковую обмотку перемычками или перекидным рубильником.

Диоды и соединительные кабеля

Кроме трансформатора, в устройстве используются диоды, выпрямляющие переменное напряжение, и кабеля, по которым к аппарату поступает переменное напряжение 220В и к автомобилю постоянное 12В.

Устройство выпрямителя

В выпрямителе используются диоды с номинальным напряжением от 25В. Это связано с тем, что 12В – это действующее значение напряжения на клеммах вторичной обмотки. Максимальное значение в √3 выше и составляет больше 20В.

Номинальный ток диодов нужен не меньше, чем 1/2 тока устройства. Это связано с тем, что через каждый из диодов проходит только одна полуволна переменного напряжения, а вторая идет через другой диод. В пусковых агрегатах мощностью 1500 Ватт ток диодов составляет от 60А. Таких не существует, поэтому берутся более мощные элементы 100А. Для лучшего охлаждения они устанавливаются на радиаторах.

Информация! Некоторые автомобилисты для лучшего охлаждения устанавливают аппарат без корпуса. При его наличии делается перфорация для циркуляции воздуха.

Соединительные кабеля

Питание 220В подается по трехжильному кабелю, например, ПВС 3*1. Ток при запуске составляет 7-10А, поэтому этого сечения провода достаточно, третья жила необходима для заземления металлических частей. Подключать его допускается при помощи обычной вилки и розетки.

Питание к машине подается двумя проводами или двухжильным кабелем с клеммами ПВС 2*16. При использовании проводов от “прикуривателя” на корпусе аппарата устанавливаются клеммы от старого аккумулятора.

Знание того, как сделать пусковое для машины из трансформатора избавит от необходимости приобретать дорогое магазинное устройство.