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.

Выбираем пуско-зарядное устройство

Зачем нужно пуско-зарядное устройство?

Бытует мнение, что исправный аккумулятор на исправном автомобиле не требует специальной зарядки, что заряд, потраченный на запуск двигателя, с лихвой восполняется работой генератора во время поездки. В нормальных условиях эксплуатации это действительно так. Но если на улице – зима, дальности поездки – небольшие, то времени работы генератора будет не хватать на восполнение увеличившегося с холодами разряда аккумулятора. Опять же, почти каждый автолюбитель хоть раз да забывал выключить на ночь габариты или ближний свет – в нынешние времена это особенно легко сделать – ведь ближний свет по правилам должен быть включен и днем. И в солнечный день, выйдя из машины, вы можете и не заметить, что фары остались включенными.

Что же делать, когда в ответ на поворот ключа, вместо бодрого урчания, из-под капота раздается затихающее «вжк… вжк… вжк»?

Если у вас есть время, поставить аккумулятор на зарядку. Если времени нет – придется воспользоваться пусковым устройством или проводами для «прикуривания». Впрочем, на последние надеяться не стоит – вследствие устойчивого мифа о безусловной вредности «прикуривания» для современных автомобилей, сегодня найти «донора» вам будет непросто. Вот и выходит, что без пускового или зарядного устройства в такой ситуации – никак.

Да и вообще – не стоит ждать, пока аккумулятор сядет настолько, что уже не сможет провернуть стартер. Аккумулятору вредно долгое время пребывать недозаряженным – это приводит к снижению его емкости и срока службы. Поэтому в период повышенной нагрузки на аккумулятор будет целесообразным периодически ставить его на зарядку – хотя бы раз в месяц – эти вы значительно продлите его «жизнь».

Виды пуско-зарядных устройств.

Как уже упоминалось ранее, разделяют пусковые и зарядные устройства. Также существуют пуско-зарядные устройства, объединяющие возможности и тех и других. Назначение этих устройств понятно из названия: пусковые предназначены для пуска двигателя на машине с севшим аккумулятором (подзарядку его предполагается в этом случае производить уже генератором), а зарядные – для зарядки севшего аккумулятора. Ни в коем случае нельзя путать эти устройства: у зарядного устройства не хватит тока для пуска двигателя, а высокий ток пускового устройства может безвозвратно повредить аккумулятор. Более того, при использовании пускового устройства рекомендуется отключить аккумулятор во избежание его повреждения. При использовании же пуско-зарядного устройства, если у него есть переключатель режимов, нужно внимательно следить за тем, какой режим выставлен.

Пусковые устройства бывают автономными и питающимися от сети. Автономное пусковое устройство (оно же пусковой аккумулятор) содержит 12В аккумулятор небольшой емкости, способный давать ток, достаточный для запуска двигателя. Подзаряжаться аккумулятор такого пускового устройства может либо от бортовой сети автомобиля (12В) либо от сети 220В. Подобное устройство может оказаться весьма кстати, если вы посадите аккумулятор своей машины в каком-нибудь безлюдном месте. Да и в городе такие пусковые устройства будут удобны тем, кто не имеет собственного гаража: легкое и компактное автономное пусковое устройство куда проще поднять домой для зарядки, чем тяжелый аккумулятор автомобиля. Другое дело, что в сильный мороз автономный «пусковик» со своей задачей может и не справиться: все-таки его пусковой ток ниже, чем у стандартного аккумулятора, не говоря уже о его емкости. Если вы перед разрядом аккумулятора минут пять безуспешно крутили стартер – надеяться на автономное пусковое устройство не стоит.

Зарядные устройства подразделяются на автоматические и неавтоматические. В автоматических напряжение, ток и время заряда контролируются процессором. В неавтоматических какие-то параметры придется выставлять вручную. На первый взгляд, автоматические зарядные устройства удобнее. Но здесь есть свои тонкости: дешевые «автоматы» зачастую не снабжены контрольными приборами, и следить за процессом заряда предлагается по паре светодиодов. Каким током и напряжением идет зарядка – можно только догадываться. В худшем случае такой прибор может даже повредить аккумулятор. Поэтому, покупая «автомат», желательно не скупиться на устройство, оснащенное цифровым дисплеем или амперметром – чтобы иметь возможность контролировать хотя бы ток зарядки.

Основной плюс автоматических зарядных устройств – возможность автоматического проведения сложных режимов зарядки или профилактических работ по восстановлению сульфатированных аккумуляторов. Хороший «автомат» действительно может «оживить» аккумуляторную батарею, которая уже почти совсем потеряла емкость. Однако перед использованием таких режимов обязательно следует выяснить – допустимы ли они на заряжаемом аккумуляторе. Так, контрольно-тренировочный цикл (КТЦ) – популярный способ восстановления старых сурьмянистых аккумуляторов – способен быстро вывести из строя современный кальциевый аккумулятор. КТЦ предполагает серию полных разрядов и последующих зарядов аккумулятора, а кальциевым АКБ полный разряд полностью противопоказан.

В неавтоматических зарядных устройствах ток, а иногда и напряжение заряда выставляется вручную. Перед выставлением напряжения нелишне будет ознакомиться с руководством по эксплуатации заряжаемой АКБ – если старые сурмянистые аккумуляторы обычно заряжаются напряжением 13,2-14В (именно такое напряжение выдают стандартные зарядные устройства без регулировки), то современные кальциевые аккумуляторы заряжаются напряжением 13,5-14,4В. В конечном счете все зависит от конкретной батареи, но повышенное напряжение заряда хоть и не так вредно, как повышенный ток заряда, но тоже может сократить срок службы батареи.

Ток заряда рекомендуется ни в коем случае не выставлять выше 10% от номинальной емкости, а лучше – не выше 5%. Это увеличит время заряда, но предотвратит аккумулятор от «закипания», которое современным кальциевым АКБ вредит намного больше, чем сурьмянистым или гибридным.

Перед покупкой пуско-зарядного устройства обязательно определите, какой тип аккумулятора установлен на вашем автомобиле и не нарушайте рекомендаций по его зарядке.

Также выделяется отдельный тип предпусковых зарядных устройств, способных производить зарядку высоким (до 18В) напряжением. Что же, высокое напряжение действительно может в разы ускорить заряд – когда нужно быстро зарядить севший аккумулятор, это может оказаться полезным. Но такой режим заряда может сократить службы вашего аккумулятора.

Характеристики пуско-зарядных устройств.

Напряжение заряда выбирается из свойств аккумулятора, который предполагается заряжать. Если предполагается заряжать разные аккумуляторы, нелишне будет задуматься о приобретении устройства с регулируемым напряжением заряда.

Напряжение питания устройств обычно составляет 220В. Исключение составляют автономные пусковые устройства, заряжающиеся от бортовой сети автомобиля.

Тип индикации. Наличие шкалы или дисплея на зарядном устройстве очень желательно – это даст возможность контролировать ток заряда и не дать ему превысить рекомендованный производителем АКБ предел. Особенно это актуально на автоматических зарядных устройствах.

Максимальный пусковой ток пускового устройства. Главный параметр этих устройств, показывающий, сможет ли оно вообще справиться со своей задачей. Какой выбрать максимальный ток – зависит от вашего автомобиля. В среднем для пуска холодного двигателя легкового автомобиля летом требуется максимальный ток в 200-250А, для дизельных двигателей – больше. Для запуска двигателя на морозе ток потребуется выше на 30 и более процентов – зависит от температуры. Двигатели грузовиков пускаются током от 300 и выше ампер.

Максимальный и минимальный ток заряда выбирают исходя из свойств заряжаемых батарей. Зарядное устройство должно обеспечивать ток заряда в 5-10% емкости аккумулятора.

Наличие регулировки тока заряда увеличит ваши возможности по контролю зарядки и предотвратит вредные для вашего аккумулятора режимы зарядки. Если же вы приобретаете зарядное устройство без регулятора тока, то нелишне, чтобы оно было снабжено дисплеем или амперметром.

Некоторые из зарядных устройств оснащены дополнительными разъемами для зарядки различных устройств по USB-кабелю, телефонов или ноутбуков. Возможно, такой функционал окажется для вас нелишним.

Варианты выбора.

Если вам нужно пусковое устройство на случай внезапно севшего «в чистом поле» аккумулятора, обратите внимание на автономные пусковые устройства. Выбирайте те, что обеспечивают пусковой ток хотя бы 250А. Такие устройства стоят от 4000 рублей и смогут вас однажды очень сильно выручить – если вы не забудете держать его заряженным.

В случае сильного мороза автономные устройства уже не помогут. Если вы опасаетесь «встать» в минус 30 градусов, берите пуско-зарядное устройство с питанием от сети, способное выдавать 200-300А. Оно обойдется вам в 2000-7000 рублей.

Если вы не хотите утруждать себя выбором режимов и токов, а желаете иметь простое в обращении устройство для зарядки аккумулятора – берите автоматическое зарядное устройство. Лучше выбирать из тех, на которых можно видеть, каким током сейчас идет зарядка. Они стоят 1600-4000 рублей.

Если же в вашем распоряжении имеется солидный автопарк легковых и грузовых автомобилей, вам следует выбирать из мощных зарядно-пусковых устройств, выдающих от 300А. Цена на них находится в диапазоне 9000-14000 рублей.