Трансформатор для пуско зарядного устройства своими руками

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.

Пуско-зарядное устройство 12 В для автомобиля своими руками

Завести машину при низкой температуре порой бывает достаточно проблематично, особенно если ваша батарея не первой молодости. Что делать, если выезжать надо немедленно и ждать, пока АКБ подзарядится от ЗУ, просто нет времени? Подобную неприятность можно избежать, если у вас имеется пуско-зарядное устройство. Оно продаётся в автомагазинах, однако стоимость изделия кусается. Поэтому многие автовладельцы, хоть немного знакомые с паяльником и знающие азы радиотехники, предпочитают собрать пуско-зарядное устройство своими руками.

Какими параметрами должно обладать пуско-зарядное устройство?

Чтобы силовой агрегат гарантированно завёлся, требуется рассчитывать параметры используемых компонентов конструкции. На выходе ПЗУ должно обеспечивать ток не менее 100 А, то есть мощность P = 1200 Вт. Но обязательно должен быть запас. Поэтому выдаваемое U = 14–16 В. Стоит отметить, что это минимальные параметры, с которыми возможен пуск мотора при условии, что АКБ хоть чуть-чуть, но ещё жива. Дело в том, что стартеру единовременно требуется энергия до 200 А, и некоторую её часть выдаёт батарея. Когда коленвал начинает проворачиваться, количество потребляемого тока падает примерно вдвое.

Выбор простой схемы на основе трансформатора

ПЗУ какого угодно типа выполняют одну и ту же задачу – помогают завести машину. Однако, собирая пуско-зарядное устройство для автомобиля своими руками или покупая его, стоит помнить, что по внутренней электронной начинке существует несколько разновидностей:

• работающие на трансформаторе;
• отдающие энергию от специального отдельного аккумулятора (бустеры);
• конденсаторного типа;
• импульсные.

Так как речь идёт о наиболее простых ПЗУ, которые можно собрать своими руками, то далее будут рассматриваться схемы первого типа из указанных выше.

Описание и принцип работы пуско-зарядного устройства

Здесь особо сложного ничего нет. Сетевое U = 220 В подаётся через выключатель на первичную обмотку трансформатора, а на вторичной происходит уменьшение переменного напряжения. Потом оно сглаживается двухполупериодным или мостовым выпрямителем, собранным на мощных диодах. Далее пульсирующее напряжение может быть отфильтровано посредством электролитических конденсаторов. При необходимости около выхода осуществляется увеличение напряжения, что делается с помощью усилителей, в которых основными компонентами являются транзисторы, тиристоры.

Из недостатков описываемого пуско-зарядного устройства можно отметить разве что солидный вес, что обусловлено установкой мощного и, как следствие, габаритного трансформатора. Ниже – схема двухполупериодного пуско-зарядного устройства своими руками:

В этой схеме задействован лабораторный трансформатор ЛАТР. Вместо двух диодов можно использовать и диодный мост типа КЦ405. Схема пуско-зарядного устройства для автомобиля с усилителем:

Как сделать пуско-зарядное устройство своими руками, чтобы оно наверняка заработало? Нужно соблюдать параметры деталей. Мощность указанных на картинке тиристоров – не менее 80 А (если будет использоваться диодный мост, то от 160 А). Диоды на ток – 100–200 А. Транзистор – КТ361 либо КТ 3102 (можно любой другой с такими же параметрами). Мощность используемых резисторов – от 1 Вт.

Собранное своими руками зарядно-пусковое устройство подключается через зажимы-крокодилы к АКБ в соответствии с полярностью. При нормально заряженной батарее с ПЗУ энергия поступать не будет. Если же АКБ не функционирует, тиристорный переход откроется, и зарядный ток пойдёт на батарею и стартер.

Расчёт обмоток трансформатора

Сначала нужно подобрать магнитопровод, сечение которого должно быть не меньше 37 кв. см. Чтобы рассчитать количество витков в первичной обмотке, необходимо воспользоваться формулами: Т = 30/S, где S – площадь магнитопровода и N = 220*Т, то есть W1 = 220*30/37 = 178 витков. Для обмотки необходимо использовать изолированный провод сечением не менее 2 кв. мм. Формула для вторичной обмотки: W2 = 16*Т = 16*30/37 = 13 витков. Здесь понадобится шина из алюминия площадью 36 кв. мм.

Стоит заметить, что формулы не всегда могут выдавать точное число обмоток (особенно вторичной), поэтому можно применить метод подбора. Намотав первичную обмотку, накрутите несколько витков вторичной и измерьте получившееся напряжение, не обрезая шину. Таким образом нужно добиться на выходе значения 14–16 В.

Дело будет обстоять проще, если у вас имеется ЛАТР – лабораторный трансформатор. От него нужно взять сердечник. Количество витков первичной обмотки – 265–295. Используйте изолированный провод сечением 2 мм. Намотку производите в три слоя. Далее обязательно проверьте значение тока холостого хода (включите мультиметр в разрыв между сетью 220 В и одним из концов обмотки). Прибор должен показывать 210–390 мА. Если показания больше, число витков нужно увеличить, в противном случае, наоборот, уменьшить. Вторичная обмотка разделена на две секции, в каждой из которых 15–18 витков. Здесь понадобится провод сечением 10 кв. мм.

Расчёт выпрямителя

Далее рассмотрены параметры электронных компонентов (помимо указанных выше), применяемых в обеих схемах:

1. Диоды. Максимальный пропускаемый ток не должен быть менее 100 А. Это могут быть В200, Д141, 2Д141, 2Д151 и иные аналогичные детали. Вместо КД105 не возбраняется применять КД209 или даже Д226. Стабилитрон – Д808, 2С182 и т. п.
2. Тиристоры. I = 80 А и более: ТС185, Т15-80, Т15-100, Т161, Т125 и т. п. Если используется вариант выпрямления тока с диодным мостом, тиристоры будут мощнее вдвойне: Т15, Т160, Т250, Т16 и другие, аналогичные.
3. Транзисторы. Здесь важен коэффициент усиления h = 21э. Это КТ361 либо КТ3107 проводимостью n-p-n. Вместо КТ816 подойдёт и КТ814.
4. Резисторы. Желательно, чтобы их мощность была не менее 1 Вт.
5. Выключатель. Должен держать ток от 6 А.

Подбор сечения проводов

Подбирая выходные провода, которые будут присоединяться к аккумулятору, нужно помнить, что их диаметр не может быть меньше такого же параметра вторичной обмотки. Лучше использовать многожильный медный кабель, используемый в сварочных аппаратах, где каждый проводок имеет сечение 2,5 кв. мм. Такую же площадь должен иметь провод, посредством которого самодельный аппарат будет подключаться к сети. Не забудьте приобрести мощные зажимы-крокодилы для подключения к клеммам АКБ. Здесь тоже рекомендуется использовать изделия, применяемы при сварке («масса»).

Недостатки и преимущества простых самодельных пуско-зарядных устройств

Главные достоинства трансформаторного ПЗУ:

• простота сборки и высокая надёжность;
• мощность;
• возможность использования деталей б/у, что серьёзно удешевляет конструкцию;
• пуск двигателя с почти «мёртвым» аккумулятором;
• небольшая цена: даже если все элементы приобретать в магазине, стоимость самодельного ПЗУ будет в разы меньше заводского.

А что же с минусами? В первую очередь можно назвать большую массу. Впрочем, это некритично: вряд ли кто-то будет возить с собой данное устройство – его место в гараже, на «стационаре».

Есть и другая отрицательная сторона: в наиболее простых схемах пуско-зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов отсутствует какая-либо защита от короткого замыкания, перегрузок, переполюсовок, что чревато выходом из строя как самого ПЗУ, так и электроники автомобиля. Отсутствие контрольных приборов – амперметра, вольтметра тоже плохо сказывается на эксплуатации простейших ПЗУ.

Ещё один минус: более сложные схемы зарядно-пусковых устройств для автомобильных аккумуляторов по плечу человеку, знакомому с азами радиотехники. Также устройство не будет полноценно функционировать, если в сети значительно меньше 220 В, а это в сельской местности совсем не редкость. Решить проблему можно, используя стабилизатор.

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.

Зарядное устройство на трансформаторе своими руками

Всем привет, сегодня опять речь пойдёт о зарядных устройствах и поскольку многим надоели всякие импульсные схемы источников питания, покажу я вам довольно универсальную, простую и мега надежную схему зарядного устройства, которую собирали еще наши деды.

Схемка сейчас перед вами

Суровый железный трансформатор, пара мощных тиристоров и узел регулировки. Кстати метод регулировки тут фаза-импульсный, а не линейный. За счет этого кпд схемы довольно высокая.

Тиристоры являются регулирующим звеном и одновременно выпрямителем, поэтому тут нет дополнительного диодного выпрямителя, а это большой плюс.

Схемы подобного класса практически резиновые, взял более мощный трансформатор, поставил тиристоры помощнее и всё, готово пуско-зарядное устройство.

Ну а теперь по традиции давайте посмотрим как это работает…

Линейный и ШИМ метод регулировки мощности вам прекрасно известен, но в случае тиристоров не все так просто, тут нужен совсем иной принцип регулировки.

В случае линейного метода регулировки, который не применим к тиристорам, мощность регулируется за счет того, что регулирующий элемент, как правило транзистор. В зависимости от величины управляющего сигнала изменяет сопротивление открытого перехода линейно от 1 до 100%, чем больше приоткрыт транзистор, тем меньше сопротивление его перехода, а следовательно больше тока он пропускает и больше мощности будет на выходе.

В случаи с ШИМ метода регулировки транзистор либо полностью открыт,

когда на его управляющий вывод подаётся высокий уровень сигнала, либо полностью закрыт,

если на управляющий вывод подается низкий уровень.

Притом регулировка мощности осуществляется за счет времени нахождения транзистора в одном из двух состояний, чем больше времени транзистор открыт, тем больше мощность и наоборот.

Этот метод самый экономичный, так как транзистор работает в ключевом режиме, когда в открытом состоянии сопротивление его перехода ну или канала — минимально, поэтому нагрев на нём практически отсутствует. Отсюда и очень высокий КПД.

В случаи тиристоров не всё так просто… Тиристор это не транзистор и указанные два метода к нему можно сказать не применимы.

Тиристор без проблем можно открыть подавая сигнал на управляющий электрод, но закрыть его принудительно практически невозможно, закроется он только тогда, когда с силовых выводов снимается напряжение.

В цепи переменного тока это происходит автоматически, когда напряжение, проходит через нулевую точку.

Наиболее популярный метод управления тиристором фазо-импульсный принцип регулировки с помощью так называемых релаксационных генераторов.

Генератор может находиться в двух состояниях, на его выходе, либо есть управляющий импульс, либо его нет, величина этого импульса и длительность не меняется. Можно изменять только количество импульсов за единицу времени или чистоту.

В нашей схеме релаксационный генератор построен на базе двух транзисторов и по сути является аналогом однопереходного транзистора, ну или динистор.

Время срабатываний задается номиналами указанных резисторов и конденсатора, работает все это дело простым образом.

Через маломощный диодный выпрямитель от силовой обмотки трансформатора, либо от дополнительной маломощной, переменное напряжение выпрямляется в постоянку и поступает на схему генератора. В цепи питания имеется стабилитрон для стабилизации питающего напряжения генератора, через цепочку резисторов заряжается конденсатор и как только напряжение на нём доходит до некоторого значения, генератор сработает, на его выходе образуется отпирающее для тиристора напряжение. Конденсатор разряжается, импульс пропадает и дальше процесс повторяется заново.

Переменным резистором мы можем уменьшить или увеличить время заряда конденсатора, а следовательно и количество управляющих импульсов за единицу времени, а если попроще, просто меняем частоту импульсов.

Управляются тиристоры через разделительный трансформатор,

на самом деле есть много способов управления, через диоды или транзисторы, но в моем случае задействован именно трансформатор, так как в дальнейшем я собираюсь поэкспериментировать регулировку на в ходе по высоковольтной части, а трансформатор обеспечивает гальваническую развязку, вы же можете воспользоваться другими способами управления.

Трансформатор имеет две вторичные обмотки, именно они управляют тиристорами, при наличии управляющего импульса тиристор сработает, закроется он только при прохождении тока через нулевую точку.

Мы можем открыть тиристор в любой точке полуволны, если мы его открыли в начале полуволны, то естественно через него будет проходить больше тока, если в середине меньше, если в конце то еще меньше.

Фактически тиристор будет обрезать синусоиду пропуская на выход только её части, чем меньше кусок синусоиды, тем меньше мощность на выходе, это если предельно простым и понятным языком надеюсь принцип понятен.

Ну а теперь переходим к компонентом , в принципе с генератором думаю проблем не возникнут, номиналы компонентов не критичны, можно отклонять в ту или иную сторону процентов на 30.

Собран генератор на компактной, печатной плате и её можно скачать в конце статьи.

Трансформатор в моём случае намотан на жёлто-белом колечке от фильтра групповой стабилизации компьютерного блока питания, размеры трансформатора сейчас перед вами

Вначале я намотал вторичные обмотки, 2 по 90 витков проводом 0,31 миллиметр, стараемся мотать аккуратно без перехлёстов, равномерно растягивая витки по всему кольцу, поверх мотаем еще 90 витков — это у нас первичная обмотка.

В моём случае, управляющие или вторичные обмотки, залил эпоксидной смолой, затем только намотал первичную. Это сделано для безопасности, поскольку, как уже сказал ранее мой трансформатор экспериментальной и в дальнейшем будет управлять тиристорами, которые работают непосредственно в сетевой части.

Тут замечу, что в итоге управляющие обмотки этого трансформатора я всё таки спалил вместе с менее мощными тиристорами на 10 ампер во время погони за большим выходным током, так что жадность фраера всё же губит, поэтому процедуру намотки трансформатора пришлось повторить заново. Сердечник из того же материала но размеры чуть меньше.

Для заливки трансформатора я применяю китайскую, эпоксидную смолу, сохнет полностью где-то за 20 минут.

За это время нужно будет повертеть трансформатор в руках для равномерного распределения смолы по всему сердечнику, тут главное не перестараться, смолы не должно быть слишком много, иначе получится неаккуратно.

Можно использовать смолу любого цвета, трансформаторы залитые таким образом получаются предельно надежными и очень красивыми.

После намотки первичной обмотки, всё дополнительно покрыл лаком, но это делать необязательно.

Ещё пару слов об управляющих обмотках, полностью равноценные и мотаются разом, они должны обеспечить достаточное напряжение и ток для отпирания тиристоров, напряжение можно посмотреть осциллографом.

Важно не перепутать начала обмоток, на схеме они указаны точками.

Что касается характеристик схемы , именно мой вариант может обеспечить зарядный ток до 12-13 ампер, но можно получить хоть 200, хоть 500 ампер, если силовые компоненты, тиристоры и трансформатор, позволят этому.

Несколько слов о компонентах, недавно в очередной раз посещал местную барахолку и просто не мог, не купить этих зеленых монстров, это довольно мощные, силовые тиристоры напоминающие о былом величии советского союза, да уж не жалели тогда материала.

Тиристоры всего на 25 ампер, но посмотрите на сечении силового провода, он и сотню ампер пропустит и не шелохнется, естественно для этого тиристора 25 ампер далеко не предел. Тиристоров нужно два штуки.

Теперь о трансформаторе , в моём случае вот такой — это накальный трансформатор с мощностью около 200 ватт, но и он способен на большее.

Вторичных обмоток 4, обмотки по 6,3 вольта с током 8-9 ампер, правда ток одной из обмоток чуть поменьше, чем у остальных, но ничего прорвёмся.

Из-за особенностей такого типа выпрямителя, трансформатор нужен с двумя одинаковыми обмотками, которые соединяются со средней точкой, при том итоговое выходное напряжение или напряжение заряда, будет не больше напряжения одного из плеч, минус потеря на тиристоре.

Поэтому если зарядку делаете для АКБ легкового автомобиля, желательно использовать обмотки по 20 вольт. Для этого трансформатор единственное, логичное подключение обмоток с учётом ситуации показано на рисунке

все обмотки последовательно с отводом от средней точки, но загвоздка в том, что итоговое выходное напряжение будет около 12,6 вольт, этого не достаточно для зарядки аккумуляторов, но транс рассчитан для работы в сетях 220 вольт, а у нас в розетке уже давно 230-240 вольт, то есть и выходное напряжение будет побольше, а если точнее 28 вольт суммарно или около 14 вольт в плече.

Чуть меньше, чем нужно.

Тиристоры удобно установить на общий радиатор, так как их аноды по схеме общие.

Силовые провода стоит использовать с приличным сечением. Не забываем изолировать все соединения.

В конце я нашёл стрелочную, измерительную головку от древнего мультиметра и подумал использовать её в качестве амперметра, шунты также были в наличии, мне тут сказочно повезло, потому что не пришлось ничего рассчитывать и настраивать.

С применением шунта 50 ампер, 75 милливольт самая нижняя шкала очень точно показывает ток до 30 ампер.

Притащил из подвала всеми любимый мультиметр))),

он будет показывать нам напряжение на выходе зарядного устройства, вся шкала 15 вольт.

Чуть не забыл все замеры делаются под нагрузкой, иначе мультиметры сойдут с ума.

Теперь к делу, первый запуск схемы, как всегда делаем через страховочную ограничительную лампу, если все заработает как надо, не забываем установить предохранители по входу и выходу. Всё готово, нагрузка у нас лампа накаливания соответствующего периода.

Пробуем и видим, как ток регулируется и регулируется довольно плавно, 12,13 ампер с такого транса снять можно, можно естественно и больше, но будут просадки и возможен перегрев.

Тиристорам такие токи по барабану, они почти не греются, короткие замыкания при малых и средних токах схема терпит без проблем, мощность ограничивается, при запредельных туках трансформатору придётся несладко, поэтому предохранители обязательно ставить.

Минимальный выходной ток около 4 ампер, теперь проверим стабильность выходного напряжения в зависимости от изменений сетевого, выход зарядного устройства нагружен мало мощными лампами.

Об этом ранее указал и вот подтверждение, цифровой мультиметр показывает сетевое напряжение, стрелочный прибор выходной с зарядного устройства, изменение сетевого напряжения приводит к изменениям выходного и на практике вам нужно контролировать ток заряда.

Это пожалуй основной недостаток таких зарядных устройств, а в целом все работает неплохо.

Недостатки.. . Современное, зарядное устройство заряжает аккумулятор стабильным током и напряжением, но в те времена никто не заморачивался с этим, нужно понимать, что это дубовое зарядное устройство, которое не будет контролировать напряжение на аккумуляторе и отключать питание при полном заряде АКБ.

Тут пользователь сам решает, каким током и в течение какого времени заряжать аккумулятор. Из-за указанного недостатка советую дополнить устройство узлом автоотключение аккумулятора при полном заряде. Схема подобного узла есть на сайте.

Так же нужно понимать, что отсутствуют всякие узлы защиты помимо предохранителей.

Достоинства.. . Сверх надежная штука, чтобы спалить такую зарядку нужно очень постараться, схема некапризна, регулировка довольно плавная, высокая повторяемость, очень простая конструкция и низкая себестоимость, почти все комплектующие можно найти в старых запасах.

Довольно высокий КПД за счёт можно сказать импульсного принципа регулировки.

Немаловажный момент… Нет необходимости в дополнительном выпрямителе, сами тиристоры являются и регулирующим органам, и выпрямителем.

Совместно с надежным железным трансформатором, такая схема будет служить десятилетиями, а самое главное она универсальна и может быть использована для зарядки самых разных аккумуляторов.

Ещё один момент, который я честно сказать не определился отнести к достоинствам или недостаткам, аккумулятор будет заряжаться пульсирующим током, многие говорят, что это даже полезно для аккумулятора, лично ничего сказать по этому поводу не могу.

Автор; АКА КАСЬЯН

Подписывайтесь на канал, будет много интересных статей. Ставьте палец вверх.