Конденсаторное пусковое устройство для автомобиля своими руками

Конденсаторный пускач своими руками

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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:

1. Для начала вам потребуется трансформаторное устройство, его параметр минимальной мощности должен составлять 500 ватт.
2. В первичной обмотке сечение кабеля должно быть не менее полутора мм2, что касается вторичной обмотки, то ее следует удалить.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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).

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.

Конденсаторная шумиха будоражит автопром уже лет тридцать. У нас это когда-то началось с журнала «Изобретатель и рационализатор», который однажды вышел в свет с громким слоганом «Следующий шаг — снимаем аккумулятор!». С тех пор конденсаторы переживают одну реинкарнацию за другой, но все еще остаются на ролях «певца за сценой». Восстановить статус-кво взялся конденсаторный пускач Berkut Specialist JSC-300.

Berkut Specialist JSC-300

Появление в редакции устройства Berkut Specialist JSC-300 могло остаться незамеченным. Подумаешь, очередной «пускач» с литий-какими-то аккумуляторами, о которых мы сейчас пишем регулярно. Да и коробка выглядит вполне банально. И только внимательное вчитывание в буковки на донышке и на коробке вдруг заставляет тормознуть на одном слове — «конденсаторное».

Внутри этого пускача нет никаких аккумуляторов вообще!

Первым делом, пока никто не видит, приборчик развинтили: инженер обязан быть любопытным. Да, и впрямь конденсаторы: пять цилиндриков. Стало быть, обещание работоспособности на —40 0 С может оказаться правдивым. Мороз, конечно, не любит никто, но литиевым батареям при этом настолько плохо, что толку от них практически нет, а вот конденсаторы, в принципе, могут сдюжить.

Berkut Specialist JSC-300

Как такие устройства работают, мы рассказывали ранее. Даже разряженный аккумулятор, при котором стартер не дает даже одиночного «вжика», легко может подзарядить конденсатор примерно до 12 В, благо большой ток при этом не нужен. Это как водопроводный кран, из которого капает по капельке вода: ведро все равно наполнится. Остается использовать это ведро по назначению. В данном случае — крутануть стартер. Сопротивление конденсатора невелико, так что выдать солидный ток ему ничего не стоит.

Нам в руки попалось самое слабое устройство с заявленным током в 300 А — более мощные модификации обещают 450 А и 800 А. К нему на первых порах был только один вопрос: работает или нет? Полноценные сравнительные испытания проведем, когда раздобудем подобные изделия от нескольких фирм — тогда и в морозильник положим, и токи попробуем померить. А пока что делаем просто: разряжаем штатную батарею первой попавшейся легковушки так, что вольтметр нагрузочной вилки показывает менее 6 В, а стартер на попытку пуска вообще не отзывается. Затем подсоединяем прямо под капотом наш пускач — цепляем его непосредственно на клеммы батареи. Светодиодики оживают и вскоре доползают до отметки 12 В. Ну, не 14, конечно, но где ж их взять-то у разряженного штатного аккумулятора?

Теперь пробуем пустить мотор. Сработало — завелся с ходу!

Преимущества перед литиевыми собратьями:

• Его не обязательно хранить заряженным (хотя хуже от этого не будет).
• Он не должен взрываться, как это в последнее время иногда делают несознательные батареи.
• Он должен легче переносить низкие температуры.
• Он дешевле…

Стоп! Это мы так подумали, но сильно ошиблись. Потому что первый же клик в Сети выдал совсем неаппетитную цену китайского приборчика — около 11 тыс. руб. Так что не будем спешить с заявлениями о том, кто и в какую очередь выстроится за подобными девайсами. Впрочем, как мы уже сказали, это было лишь первое знакомство. Подождем хотя бы до осени — тогда и оценим состояние рынка.

В качестве бонуса предлагаем ознакомиться с зарубежными прогнозами касательно стоимости литий-ионных батарей. Проблемы-то общие…

Источник