Портативное пусковое устройство для легкового автомобиля своими руками

Одна из особенностей аккумулятора в том, что он не выходит из строя мгновенно: угасание АКБ происходит постепенно, и какое-то время ей ещё можно пользоваться. Но зимой начинается головная боль: батарея отказывается выдавать нужный ток, и старт двигателя становится невозможным. В такой ситуации достаточно завести машину, а в дальнейшем её генератор подзарядит АКБ, и он вновь станет работоспособным. Выручает пускозарядное устройство (ПЗУ). Его предназначение как раз и заключается в выдаче тока нужной силы при питании от обычной сети 220 В. Однако подобные вещи стоят дорого. О том, как сделать пусковое устройство для автомобиля своими руками, речь пойдёт ниже.

Расчёт параметров пускового устройства

Перед началом сборки необходимо просчитать технические характеристики, чтобы обеспечить нормальное функционирование ПЗУ. Для успешного старта мотору требуется ток от 100 ампер, а напряжение – не менее 14 вольт. В результате на выходе получается 1,4 кВт. Но даже и такое изделие не гарантирует успешный пуск силового агрегата. Изначально стартеру нужен ток в 200 ампер (может, и больше, всё зависит от марки автомобиля). Определённая доля мощности достаётся аккумулятору, который с ней справляется, даже если находится в разряженном состоянии.

Выбор схемы пускового устройства

Существует несколько типов ПЗУ, отличающихся удобством применения, сложностью сборки и массой конструкции:

• трансформаторные (обычные и тиристорные);
• импульсные;
• аккумуляторные;
• конденсаторные.

Пусковое устройство на основе трансформатора своими руками

Самодельное пусковое устройство для автомобиля обязательно включает в себя трансформатор – основополагающую часть схемы. Сечение его сердечника – от 36 кв. см. Для обмотки I применяется медный провод сечением от 2-х мм. При самостоятельном наматывании используйте провод c лаковой изоляцией. Витки (от 260 до 290) нужно располагать в три слоя, между которыми прокладывается изоляционный материал (например, бумага). После того как первичная обмотка будет готова, проконтролируйте холостой ход: требуемый ток – 200–380 мА (при этом трансформатор не должен греться). Наилучший вариант – использование заводского трансформатора. Но в этом случае вторичную обмотку всё равно придётся убрать. Её нужно намотать самостоятельно (сечение – 10 кв. мм, если используется провод с несколькими жилами – 6 кв. мм), напряжение – 13,8–13,9 В. Для его измерения используйте нагрузочный резистор на 5–10 Ом. Чтобы этого добиться, подойдёт метод «тыка»:

1. Намотайте 10 витков, включите трансформатор в сеть и измерьте напряжение. Полученное число разделите на 10 и в итоге поймёте, сколько вольт содержится в одном витке.
2. Домотайте необходимые витки, чтобы напряжение соответствовало 13,8–13,9В.

Суть работы пускозарядного устройства описываемого типа несложна: трансформатор понижает напряжение, которое диоды выпрямляют, преобразуя переменный ток в постоянный. Далее его пульсации сглаживаются фильтрующим конденсатором. В некоторых более сложных схемах дополнительно применяются тиристоры, транзисторы. Эти элементы, включаемые после диодного моста, окончательно выпрямляют ток. Ниже – схема пускового устройства для автомобиля своими руками:

Используемые здесь диоды обязаны пропускать большой обратный ток (от 250 А) и напряжение не менее 50 В. Как вариант можно использовать электронный компонент Д161-250 с индексом в конце обозначения от 3-х до 18-ти.

У трансформаторного ПЗУ всего лишь один недостаток – большая масса устройства. Однако этот минус вполне компенсируется множеством плюсов:

• высокая надёжность и мощность;
• возможность использования на машине, у которой АКБ совсем умерла;
• простота конструкции, позволяющая собрать её самостоятельно;
• возможность регулировки напряжения и силы тока.

Особенность схем на тиристорах – работа в автоматическом режиме. Когда двигатель заглушен, а ПЗУ подключено к выводам аккумулятора, на него напряжение не поступает. В момент старта, когда на клеммах АКБ менее 10 В, устройство вступает в работу и подпитывает батарею, обеспечивая проворачивание коленчатого вала. Как только напряжение перевалит за 10 В, ПЗУ, благодаря запиранию тиристоров, перестанет помогать АКБ. Основной плюс этой схемы: отсутствие вреда, наносимого аккумулятору. Предлагаемое портативное пусковое устройство для автомобиля своими руками можно сделать, применяя одну из двух схем.

Это двухполупериодный вариант. Здесь используемые тиристоры пропускают I = 80 А. Например, это могут быть ТС80, Т15-100, Т161-125 и т. п.

Далее – пусковое устройство для автомобиля своими руками (схема – мостовая).

В этом случае понадобятся более мощные электронные изделия, пропускающие ток от 160 А. Т15-160, Т200, Т16-250 и т. п. Диоды рассчитаны на ток от 100 А. Это 2Д151-125, В200, Д141-100 и иные. Стабилитрон – с напряжением 8 В (2С181, Д808 и т. д.). Диод КД105 взаимозаменяемый с КД202, Д226: здесь главное, чтобы максимальный пропускаемый ток был не менее 0,3 А. Транзисторы: КТ361, КТ3107, КТ814, КТ816. Резисторы, используемые для управления тиристорами, рассчитаны на мощность от 1 Вт. Для других данный параметр не важен.

Если предполагается применять автономное пусковое устройство, сделанное своими руками, для пуска силовой установки автомобиля со штатным напряжением в 24 вольта, придётся изменить число витков трансформатора в обмотке II так, чтобы на выходе получилось 28–32 В. Вместо единичного стабилитрона Д814А поставьте пару последовательно соединённых Д810.

Самодельное импульсное пусковое устройство для автомобиля

Это совсем не простые электронные системы, собираемые на контроллерах, микропроцессорах. Основная особенность таких ПЗУ – постоянный контроль за состоянием аккумулятора в ходе его зарядки. Большой мощностью импульсные устройства не обладают, поэтому запустить с их помощью двигателя в зимний период при серьёзно разряженной батарее вряд ли получится. Зато они мало весят, имеют компактные размеры.

Как работает подобное устройство? Частота воздействует на электрический ток, в итоге напряжение увеличивается, потом уменьшается и на последнем этапе трансформируется. Импульсная схема генерирует токи до 100 А (при условии использования более мощной элементной базы это значение может быть и больше). Ниже – импульсное пусковое устройство для автомобиля (схема):

Здесь ПЗУ – источник питания, сделанный на базе микросхемы IR2153. Также применяются ключи-транзисторы 20N60, обеспечивающие напряжение 600 В и выдающие ток в 90 А. При включении ПЗУ в сеть 220 В сначала через диодный мост VD1-VD4 заряжаются конденсаторы. Когда напряжение на выводах IR2153 достигнет 12–13 В, устройство начинается вырабатывать импульсы, управляющие транзисторами. Далее на вторичной обмотке трансформатора 1.1 формируется напряжение, подающееся на контакты реле, срабатывающее и запускающее в работу стартер. Использование в схеме маломощного тиристора и резисторов обусловлено необходимостью защиты от короткого замыкания. Если оно присутствует, загорается светодиод. После решения проблемы он гаснет.

Собрать импульсное пусковое устройство для автомобиля своими руками нельзя без трансформатора мощностью меньше 4000 Вт. Она обеспечивает частоту вращения коленвала:

• до 55 об./мин для инжекторных или карбюраторных двигателей;
• до 135 об./мин для силовых агрегатов, работающих на солярке.

Чтобы сделать самому трансформатор, лучше всего взять тороидальный сердечник. Он встречается в отслужившем своё электродвигателе высокой мощности. Площадь сердечника – не менее 2700 кв. мм. Обмотка I, рассчитанная на напряжение 220 В, формируется проводом диаметром 2,21 мм, количество витков – 244. Обмотка II состоит из алюминиевой шины поперечной площадью 36 кв. мм: всего 18 витков. Холостой ход трансформатора составляет не менее 3,2 А. Если значение больше, с первичной обмотки уберите или добавьте некоторое количество витков, подбираемое опытным путём. При этом вторичная обмотка остаётся такой, какая есть, иначе упадёт КПД трансформатора. При монтаже старайтесь использовать медные провода с несколькими жилами и минимальной длиной, чтобы не было потерь напряжения (до 2–3-х вольт).

Собранную электронную схему, а также мощные элементы – диоды, тиристоры, лучше всего размещать на текстолитовом листе. Сначала закрепите наиболее громоздкую деталь – трансформатор. Выпрямительные диоды и силовые тиристоры устанавливаются на алюминиевых охлаждающих радиаторах. Бывает и так, что их способностей понижать температуру недостаточно. Тогда стоит предусмотреть установку вентилятора – например, от старого компьютера. От него же можно использовать и корпус, доработав его по размерам.

При работе ПЗУ включается на время не более 10 сек. Если на авто установлен стартер мощностью более 2000 Вт, понадобится трёхфазная сеть. То есть в таком случае придётся переделывать ПЗУ.

Другие виды пусковых устройств

Это аккумуляторные (бустеры) и конденсаторные системы. Первая из них представляет собой отдельную переносную батарею, которая при необходимости просто дополняет севший аккумулятор. При этом можно выбирать внутреннюю АКБ, которая может быть как обычной, необслуживаемой кислотной, так и более современной – литий-полимерной (PowerBank). При выборе такого пускового устройства важно, чтобы его ёмкость, а также пусковой ток соответствовали таким же параметрам вашей батареи. Бытовые бустеры рассчитаны на ёмкость не менее 18 А/ч. Но есть и профессиональные устройства, у которых эта характеристика доходит до 200 А/ч.

Конденсаторные пусковые устройства функционируют благодаря разрядке таких элементов. Это достаточно мобильные устройства, но стоят дорого и поэтому используются редко. К тому же конденсаторы выдают нерегулируемые токи, которые могут повредить аккумулятор или уменьшить его эксплуатационный ресурс.

Предпусковые системы

Ещё один вариант устройств, помогающих завести мотор при сильно подсевшем аккумуляторе. Обеспечить полноценный старт без АКБ они не смогут. Их особенность заключается в возможности подачи более высокого тока зарядки по сравнению с обычными ЗУ. Например, в штатном режиме для восстановления работоспособности батареи ёмкостью 60 А/ч понадобится не менее 6 часов и изначальный зарядный ток в 6 А. Применение зарядно-предпускового устройства позволяет сократить сроки зарядки (менее одного часа) путём увеличения тока на выходе примерно до 20 А. В итоге вы относительно быстро разгоните аккумулятор и заведёте мотор. Но стоит отметить: постоянное использование подобных устройств ведёт к более быстрому сокращению эксплуатационного ресурса самого аккумулятора.

Подбор сечения выводных проводов и клемм

При самостоятельном изготовлении ПЗУ любого типа рекомендуется для подключения устройства к контактам аккумулятора использовать сварочные провода с соответствующими зажимами типа «крокодил». Они как раз рассчитаны на большой ток и поэтому как нельзя лучше подходят для пускозарядной системы. Особое внимание обратите на плотность крепления проводов к клеммам ПЗУ: используйте болты (шпильки) диаметром не менее 6 мм с соответствующими гайками. Не рекомендуется закреплять кабель, идущий к аккумулятору, намертво. Лучше сделать провода быстросъёмными. Также не забудьте пометить «плюс» и «минус». Сделать это можно посредством разноцветной изоленты.

Из всего вышесказанного стоит сделать вывод. Запуск двигателя автомобиля можно осуществить с помощью любого из перечисленных устройств. Однако на практике наиболее надёжным и недорогим оказалось трансформаторное пускозарядное устройство, в том числе и то, что собрано самостоятельно. Его главный плюс – возможность многократных попыток старта двигателя, но что не способны более компактные, но дорогие бустеры и конденсаторные пусковые устройства.

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.