Запуск зимой — как летом

Запуск зимой — как летом

Запуск двигателя внутреннего сгорания кроме того автомобиля зимний период, к тому же по окончании долгой стоянки обычно есть громадной проблемой. В еще большей степени данный вопрос актуален для замечательных грузовиков и автотракторной техники, коих много уже в частном пользовании — так как эксплуатируются они по большей части в условиях безгаражного хранения.

И обстоятельство затрудненного пуска не всегда в том, что аккумуляторная батарея «не первой юности».

Ее емкость зависит не только от срока работы, но и от вязкости электролита, что, как мы знаем, густеет с понижением температуры. А это ведет к замедлению химической реакции с его участием и уменьшению тока батареи в стартерном режиме (приблизительно на 1% на любой градус понижения температуры). Так, кроме того новая батарея зимний период существенно теряет собственные пусковые возможности.

Дабы застраховаться от излишних хлопот, которые связаны с запуском двигателя автомобиля в холодный период года, я изготовил пусковое устройство (ПУ).

Расчет его параметров производился по методике, упомянутой в перечне литературы [1].

Рабочий ток аккумуляторной батареи в стартерном режиме образовывает: Iр = 3 х С (А),

где С — номинальная емкость батареи в А·ч.

Как мы знаем, рабочее напряжение на каждом аккумуляторе («банке») должно быть не ниже 1,75 В, другими словами для батареи, складывающейся из шести «банок», минимальное рабочее напряжение аккумуляторной батареи Uр составит 10,5 В.

Мощность, подводимая к стартеру: Рст = Up х Ip (Вт).

К примеру, в случае если на автомобиль установлена аккумуляторная батарея 6 СТ-60 (С = 60А (4), Рст составит 1890 Вт.

Такому пусковому устройству под силу завести и трактор в самый лютый холод

Рис. 1. Неспециализированный вид пускового устройства с однофазным трансформатором:

1 — первичная обмотка (бронзовый провод ПЭТВ O2, 12); 2 — вторичная обмотка (алюминиевая шина Sceч = 36 мм2); 3 — рукоятка с древесной ручкой (металлическая полоса 20×3); 4 — неспециализированный вывод вторичной обмотки; 5 — плюсовая клемма (болт М10); 6 — скобы крепления трансформатора к основанию (металлической пруток O7, обернутый стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой, 2 шт.); 7 — сетевой выключатель с встроенной тепловой защитой (типа АЕ-1031); 8 — сетевой шнур с вилкой; 9— сетевые вводы первичной обмотки; 10 — выводы вторичной обмотки; 11 —основание (металлической пруток 07); 12 — минусовая клемма (болт М10); 13 — выпрямительные диоды (типа Д161 — Д250); 14 — подводящий провод (многожильный бронзовый провод O12 в резиновой изоляции, 2 шт.); 15 — зажим с рукояткой (клещи, 2 шт.); 16 — соединение скобы с основанием (проволочная скрутка, 4 шт.)

Рис. 2. Магнитопровод (тороидальный сердечник) — доработанный статор асинхронного электродвигателя (зубцы срубить по кругу)

Пусковые устройства с тороидальными трансформаторами:

справа — с трехфазным, слева — с однофазным

В соответствии с этому расчету по схеме, приведенной в [2], было произведено ПУ соответствующей мощности.

Но его эксплуатация продемонстрировала, что назвать прибор пусковым устройством возможно было лишь с известной долей условности. Прибор был способен трудиться только в режиме «прикуривателя», тоесть совместно с аккумуляторной батареей автомобиля.

При низких температурах наружного воздуха запуск двигателя с его помощью приходилось осуществлять в два этапа:

— подзарядка аккумуляторной батареи в течение 10 — 20 секунд;

— совместная (устройства и батареи) раскрутка двигателя.

Приемлемая частота вращения стартера сохранялась в течение 3 — 5 секунд, а после этого быстро понижалась, и в случае если сейчас двигатель не заводился, приходилось повторять все сперва, время от времени пара раз.

Таковой процесс не только изнурителен, но и нежелателен по двум обстоятельствам:

— во-первых, ведет к перегреву стартера и повышенному его износу;

— во-вторых, снижает срок работы аккумуляторной батареи.

Стало ясно, что избежать указанных отрицательных явлений возможно только тогда, в то время, когда мощность ПУ будет достаточной для запуска холодного двигателя автомобиля без помощи аккумулятора.

Исходя из этого было решено изготовить второй прибор, удовлетворяющий указанному требованию.

Но сейчас расчет производился с учетом утрат в выпрямительном блоке, подводящих проводах а также на контактных поверхностях соединений при вероятном их окислении. Кроме этого принято во внимание еще одно событие. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора при запуске двигателя может быть около значений 18 — 20 А, приводя к падению напряжения в подводящих проводах осветительной сети на 15 — 20 В. Так, к первичной обмотке трансформатора будет приложено не 220, а лишь 200 В.

В соответствии с новому расчету по методике, упомянутой в [3], беря во внимание все утраты мощности (около 1,5 кВт), для нового ПУ потребовался понижающий трансформатор мощностью 4 кВт, другими словами уже практически в четыре раза большей, чем мощность стартера. (Соответствующие расчеты были произведены для изготовления аналогичных устройств, предназначенных для пуска двигателей разных автомобилей, как карбюраторных, так и дизельных, а также с бортовой сетью напряжением 24 В. Их результаты сведены в таблицу.)

При этих мощностях обеспечивается такая частота вращения коленчатого вала (40 — 50 об/мин—для карбюраторных двигателей и 80 — 120 об/мин — для дизельных), которая гарантирует надежный запуск двигателя.

Понижающий трансформатор был изготовлен на тороидальном сердечнике, забранном от статора сгоревшего асинхронного электродвигателя мощностью 5 кВт. Площадь сечения магнитопровода Sст = а х b = 20 х 135 = 2700 (мм2) (см. рис.2).

Пара слов о подготовке тороидального сердечника.

Статор электродвигателя освобождают от остатков обмотки и посредством остро заточенного молотка и зубила вырубают его зубцы.

Сделать это не сложно, поскольку железо мягкое, но необходимо воспользоваться рукавицами и защитными очками.

Материал и основания и конструкция рукоятки ПУ не критичны, только бы они делали собственные функции. У меня рукоятка сделана из металлической полосы сечением 20 х 3 мм, с древесной ручкой.

Полоса обмотана стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой.

На рукоятке смонтирована клемма, к которой подсоединяются позже ввод первичной плюсовой провод и обмотки пускового устройства.

Основание-каркас сделано из металлического прутка диаметром 7 мм в виде усеченной пирамиды, ребрами которой они и являются. Устройство притягивается после этого к основанию двумя П-образными скобами, каковые также обмотаны стеклотканью, пропитанной эпоксидной смолой.

К одной боковой стороне основания прикреплен сетевой выключатель, к второй — бронзовая пластина выпрямительного блока (два диода). На пластине смонтирована клемма «минус». В один момент пластина помогает и радиатором.

Выключатель — типа АЕ-1031, с встроенной тепловой защитой, рассчитанный на ток 25 А. Диоды — типа Д161 —Д250.

Предполагаемая плотность тока в обмотках 3 — 5 А/мм2.

Количество витков на 1 В рабочего напряжения рассчитывалось по формуле: Т = 30/Sст. Число витков первичной обмотки трансформатора составило: W1 = 220 х Т = 220 х 30/27 = 244; вторичной обмотки: W2 = W3 = 16 х Т = 16×30/27 = 18.

Первичная обмотка — из провода ПЭТВ диаметром 2,12 мм, вторичная — из алюминиевой шины площадью сечения 36 мм2.

Сперва была намотана первичная обмотка с равномерным распределением витков по всему периметру.

Затем через сетевой шнур ее включают и замеряют ток холостого хода, что не должен быть больше 3,5А. Нужно не забывать, что кроме того незначительное уменьшение числа витков будет приводить к значительному повышению тока холостого хода и к падению мощности трансформатора и ПУ. Повышение числа витков кроме этого нежелательно — оно сокращает кпд трансформатора.

Витки вторичной обмотки также равномерно распределяют по всему периметру сердечника.

При укладке применяют древесный молоток. Выводы после этого подсоединяют к диодам, а диоды — к минусовой клемме на панели. Средний неспециализированный вывод вторичной обмотки соединяют с «плюсовой» клеммой, расположенной на рукоятке.

Сейчас о проводах, соединяющих пусковое устройство со стартером. Каждая неосторожность в их изготовлении может свести на нет все усилия. Продемонстрируем это на конкретном примере.

Пускай сопротивление Rпр всего соединительного тракта от выпрямителя до стартера будет равняется 0,01 Ом. Тогда при токе Ip = 250 А падение напряжения на проводах составит: Uпр = Iр х Rпр = 250 А х 0,01 Ом = 2,5 В; наряду с этим мощность утрат на проводах будет очень большой: Рпр = Uпр х Iр = 625 Вт.

В следствии к стартеру в рабочем режиме будет подведено напряжение не 14, а 11,5 В, что, конечно же, нежелательно.

Исходя из этого протяженность соединительных проводов должна быть как возможно меньше (Lп1,5 м), а площадь их поперечного сечения — как возможно больше (Sn 100 мм2). Провода нужно подобрать многожильные бронзовые, в резиновой изоляции. Соединение со стартером для удобства делается быстроразъемным, посредством клещей либо замечательных зажимов, к примеру, тех, что используют в качестве держателей электродов для бытовых сварочных аппаратов.

Дабы не перепутать полярность, ручка клещей плюсового провода обмотана красной изолентой, минусового — тёмной.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема пускового устройства с однофазным трансформатором

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема пускового устройства с трехфазным трансформатором:

SB1 — кнопочный выключатель (типов КУ-121-1, КУ-122-1М); К1 — магнитный пускатель (типов ПМЛ-4000, ПМА-4000); VD1, VD2, VD3 — выпрямительные диоды типов Д161 —Д250; Т1 —трехфазный трансформатор 380/36В; К1.1, К1.2, К1.3 — нормально-разомкнутые контакты трехполюсного выключателя

Короткий режим работы пускового устройства (5 — 10 секунд) допускает его применение в однофазных сетях. Для более замечательных стартеров (более чем 2.5 кВт) трансформатор ПУ должен быть трехфазным.

Упрощенный расчет трехфазного трансформатора для его изготовления возможно произвести по рекомендациям, изложенным в [3], либо воспользоваться готовыми промышленными понижающими трансформаторами типа ТСПК — 20 А, ТМОБ — 63 и др., подключаемыми к трехфазной сети напряжением 380 В и выдающими вторичное напряжение 36 В.

Напоследок пара рекомендаций и общих советов.

Использование тороидальных трансформаторов для однофазных пусковых устройств не обязательно и продиктовано лишь их лучшими массово-габаритными показателями (масса около 13 кг). Вместе с тем разработка изготовления ПУ на их базе самый трудоемка.

Расчет трансформатора пускового устройства имеет кое-какие особенности.

К примеру, расчет количества витков на 1 В рабочего напряжения, произведенный по формуле: Т = 30/Sct (где Sct — площадь поперечного сечения магнитопровода), разъясняется жаждой «выдавить» из магнитопровода максимум вероятного в ущерб экономичности. Это оправдано его краткосрочным (5 — 10 секунд) режимом работы. В случае если габариты не играются решающей роли, возможно применять более щадящий режим, совершив расчет по формуле: Т = 35/Sст.

Магнитопровод берут тогда сечением на 25 — 30% больше.

Требуемая мощность трансформатора пускового устройства для стартеров разных автомобилей и тракторов

Мощность, которую возможно «снять» с изготовленного ПУ, приблизительно равна мощности трехфазного асинхронного электродвигателя, из которого изготовлен сердечник трансформатора.

При применении замечательного пускового устройства в стационарном варианте по требованиям ТераБайт его нужно заземлить.

Рукоятки соединительных клещей должны быть в резиновой изоляции. Чтобы не было путаницы «плюсовую» их часть нужно пометить, к примеру, красной изолентой.

При пуске аккумуляторную батарею возможно и не отключать от стартера.

В этом случае клещи присоединяют к соответствующим выводам аккумулятора.

Дабы избежать перезарядки аккумулятора, пусковое устройство по окончании запуска двигателя сходу отключают.

С. ГУРОВ, с. Ильинка, Ростовская обл.

Литература

1. Н. М.Ильин, Ю.Л. Тимофеев, В.Я. Ваня-ев. Электрооборудование машин. М.: Транспорт, 1982.

2. И. П. Шелестов.

Радиолюбителям нужные схемы. Книга 1, М.: «Солон», 1998.

3. И.Никифоров. Упрощенный расчет сетевого трансформатора, «Радио», 2000, № 10, с. 39.

4. В.Мотузас. Электропускач, «Деревенский механизатор», 1988, № 4, с. 23—24.


Нужно ли прогревать двигатель, перед поездкой, зимой — летом. Просто о сложном


Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.