Аккумулятор без пускового тока

Пусковой ток аккумулятора: что такое, на что влияет

Как определить и рассчитать пусковой ток асинхронного электродвигателя. Определение кратности пускового тока

Базовые понятия

Для начала рассмотрим несколько базовых понятий, чтобы лучше понимать, что такое пусковой ток автомобильного стартера, и не путать эту величину с другими характеристиками.

Автомобильный стартер является ничем иным, как электродвигателем постоянного тока. Это означает, что он выполняет свою работу (крутит коленвал двигателя), потребляя электрическую энергию, накопленную в аккумуляторной батарее. Эта энергия характеризуется несколькими величинами – напряжением, силой тока и мощностью.

Напряжение, при котором работает нагруженный стартер легкового автомобиля, находится в диапазоне примерно 11-13 В. Что значит нагруженный? Если стартер снять с двигателя и подключить к источнику тока без какой-либо нагрузки, то он будет работать и при гораздо меньшем напряжении. Однако будучи установленным на автомобиле, при напряжении менее 11 В он, как правило, не работает. Это хорошо знакомо тем автолюбителям, у которых была изношенная или полностью разряженная АКБ.

Сила тока, который потребляется нагруженным стартером легкового автомобиля, варьируется в диапазоне 100-500 А. Здесь, как и в случае с напряжением, большую роль играет нагрузка. Если стартер подключить к источнику питания отдельно от двигателя, то тока он потреблять будет гораздо меньше. Из этого следует, что чем большая нагрузка на стартер, тем больше тока он будет потреблять.

Мощностью стартера называется величина, которая зависит от напряжения, при котором он работает, и силы тока, который им потребляется в конкретный момент времени. Так, например, если стартер вашего автомобиля при напряжении 12 В потребляет ток силой 150 А, то его мощность в данный момент составляет 12 × 150 = 1800 Вт.

Из этого всего можно вывести следующее, важное для автомобилистов, понятие. Что происходит, когда АКБ изношена или слабо заряжена? А происходит то, что при работе стартера напряжение на ней просаживается, например, до 10,5 В. Это означает, что, если стартер потребляет все те же 150 А, то его мощность при таких условиях уже не 1,8 кВт, а всего лишь 1,5 кВт. Соответственно, он крутит коленвал вяло, либо ему вообще не хватает мощности, чтобы сдвинуть его с места.

Кроме того, чем большая просадка напряжения происходит на клеммах АКБ, тем меньший пусковой ток она способна выдавать. Отсюда следует, что на наш стартер идет уже не 150 А, а вдвое-втрое меньше. Это приводит к резкому уменьшению мощности, которой оказывается недостаточно, чтобы провернуть коленчатый вал двигателя.

Для некоторых автолюбителей будет интересной еще одна характеристика стартера. Она показывает количество энергии, которое он израсходовал, пока запускал двигатель. Измерить ее можно в А*ч (ампер-часах), а как мы помним, именно в этих единицах указывается емкость АКБ. Это означает, что по пусковому току и времени работы стартера мы можем узнать, на сколько сильно он разрядил нашу батарею.

Рассмотрим все тот же стартер. Допустим, во время всей своей работы он, потребляя ток силой 150 А, запустил двигатель с первой попытки, вращая его в течение 5 секунд. Теперь секунды надо перевести в часы, так как нас интересуют именно ампер-часы. 5 секунд – это примерно 0,0014 часов. Соответственно, наш стартер «взял» из батареи 150 × 0,0014 А*ч, то есть примерно 0,21 А*ч. И это при емкости в 50-60 А*ч.

Но здесь следует понимать, что мы рассмотрели упрощенные условия. Так, при больших токах потребления АКБ садится немного больше, чем это можно рассчитать на бумаге. Кроме того, не всегда двигатель запускается с первого раза, и так далее. Из всего этого важно усвоить следующее. Если стартер не смог прокрутиться из-за ослабленной АКБ, то ему, скорее всего, хвалило не А*ч, как думают многие. Ему не хватило пускового тока, так как разряженная или испорченная батарея не в состоянии выдавать такие большие токи.

Пусковой ток и его кратность

Чтобы тронуть с места (пустить) двигатель, нужен громадный пусковой ток (Iп). Громадный – по сравнению с номинальным (рабочим) током Iн на установившейся скорости. В статьях обычно указывают, что пусковой ток превышает рабочий в 5-8 раз. Это число называется “Кратность пускового тока” и обозначается как коэффициент Кп = Iп / Iн.

Пусковой ток – это ток, который потребляет электродвигатель во время пуска. Узнать пусковой ток можно, зная номинальный ток и коэффициент Кп:

Номинальный ток всегда указан на шильдике двигателя:

Номинальный ток двигателя для разных напряжений и схем включения

Кп – рабочий параметр, который указан в характеристиках двигателя, но на корпусе двигателя он никогда не указывается.

Замечу, что не надо путать номинальный и рабочий токи. Номинальный ток – это ток, на котором двигатель может работать продолжительное время, он ограничен только нагревом обмотки статора. Рабочий ток – это реальный ток в данном агрегате, он всегда меньше либо равен номинальному. На практике рабочий ток измеряется токоизмерительными клещами, амперметром или трансформатором тока.

Если рабочий ток больше номинального – жди беды. Читайте мою статью про то, как защитить электродвигатель от перегрузки и перегрева.

Кратность пускового тока . На шильдике его обычно нет, а в документации и на сайтах производителей он присутствует:

Параметры двигателей. Кратность пускового тока

Пример из первой строчки на картинке: конкретный двигатель мощностью 1,5 кВт имеет номинальный ток 3,4 А. Значит, пусковой ток в какой-то момент (сколько длится этот “момент” – рассмотрим ниже) может достигать значения 3,4 х 6,5 = 22,1 А!

Судя по каталогам (их можно будет скачать в конце статьи, как обычно у меня), пусковой ток превышает номинальный в пределах от 3,5 до 8,5 раз.

Кратность пускового тока зависит прежде всего от мощности двигателя и от количества пар полюсов. Чем меньше мощность, тем меньше пусковой ток. А чем меньше пар полюсов (больше номинальные обороты) – тем больше пусковой ток.

То есть, самым большим током при пуске (7 – 8,5 от номинала) обладают высокооборотистые двигатели (3000 об/мин, 2 пары полюсов) сравнительно большой мощности (более 10 кВт).

Так происходит потому, что потребляемый ток и момент инерции при пуске зависит от конструкции двигателя и способа намотки. Мало полюсов – низкое сопротивление обмоток. Низкое сопротивление – большой ток. Кроме того, высокооборотистым движкам для полной раскрутки требуется больше времени, а это опять же тяжелый пуск.

Если объяснить более научным языком, то дело происходит так. Когда двигатель стоит, его степень скольжения S = 1. При раскручивании (или, как любят говорить спецы, разворачивании) S стремится к нулю, но никогда его не достигает – на то двигатель и называют асинхронным, ведь вращение ротора никогда не догонит вращение поля статора из-за потерь. Одновременно сердечник ротора насыщается магнитным полем, увеличивается ЭДС самоиндукции и индукционное сопротивление. А значит, уменьшается ток.

Кому хочется узнать подробнее – в конце статьи я выложил несколько хороших книг по теме.

На самом деле не так всё просто, начинаем копать глубже.

Какие параметры можно проверить?

С помощью мультиметра можно измерить напряжение с высокой точностью. По величине электрического напряжения можно определить заряжена ли аккумуляторная батарея или элемент необходимо зарядить постоянным током.

С помощью мультиметра, можно проверить напряжение не только кислотных аккумуляторов, но и элементы питания сотовых телефонов. Чтобы проверить мобильник на величину заряда батареи, прибор переводится в режим измерения постоянного тока до 20 В. В этом режиме цифровой прибор, позволяет измерить напряжение, с точностью до сотых долей вольта.

Аккумулятор шуруповёрта, также можно легко проверить мультиметром. Номинальное напряжение прибора, в данном случае, можно узнать из документации электроинструмента, и если напряжение меньше этого значения, то батарею необходимо зарядить.

Ёмкость аккумулятора также можно проверить мультиметром. Для этой цели можно воспользоваться несколькими способами.

Проверить с помощью мультиметра можно утечку тока. Если необходимо измерить данный параметр на автомобиле, то кроме утечки тока на корпус, проверяется и утечка в бортовой сети автомобиля.

Таким образом можно предотвратить быстрый разряд АКБ и повысить её эксплуатационный ресурс.

Как визуально проверить корпус аккумулятора автомобиля и кабели

Теперь пришло время проверить физическое состояние вашего аккумулятора. Поврежденный корпус батареи может не только помешать правильной работе батареи, но и в конечном итоге убить ее. Чтобы проверить его, вам необходимо извлечь его из вашего автомобиля.

Сначала отсоедините кабели, начиная с клеммы заземления, а затем положительной клеммы. Теперь открутите прижимной механизм, чтобы извлечь аккумулятор из лотка. Убедитесь, что удерживающий механизм работает. Если его нет установите его. Это оборудование предотвращает отскок аккумулятора и его повреждение во время движения автомобиля.

Поместите его на рабочее место или аналогичную поверхность. Внимательно осмотрите корпус батареи на предмет возможных повреждений. Проверьте наличие выпуклой стороны или крышки, трещин вокруг корпуса или поврежденных клемм. Если ваша батарея повреждена, замените ее. Избыточная зарядка и внутреннее короткое замыкание приведут к раздуванию батареи, когда кислота превратится в газ. Поэтому, если вы обнаружите признаки выпуклости, проверьте и систему зарядки.

Теперь проверьте кабели. Проверьте на предмет износа, трещин или износа изоляцию вокруг кабелей и состояние кабельной резьбы. Замените их при необходимости. Убедитесь, что прижимной механизм на вашем аккумуляторе работает.

От чего зависит ПТ аккумуляторной батареи

Очень немногие автовладельцы при покупке АКБ обращают внимание на показатель пускового тока. Между тем он может варьироваться в довольно широких пределах, порядка 30-40%, причем особенно большая разница замечена между изделиями китайского и европейского производства. Возникает вопрос: в чём причина таких расхождений?

Ответ прост, в применяемых технологиях:

• очищенный свинец, даже в кислотных батареях, способствует быстрой зарядке, пластины из свинца низкого качества с большим количеством посторонних включений и заряжается, и отдаёт заряд медленнее, обеспечивая меньшее значение ПТ при той же ёмкости;
• чем больше пластин, тем лучше. Европейские производители размещают в одной банке 5 пластин, китайцы – только 4 при одинаковых габаритах корпуса;
• европейские изделия за счёт меньшей толщины пластин вмещают большее количество электролита, что положительно сказывается на величине пускового тока;
• некачественные АКБ отличаются не лучшей герметичностью, что способствует потере электролита и уменьшению характеристик батареи.

Разумеется, имеет значение и качество изготовления, и порядочность компании-производителя (имеется в виду умышленное завышение показателей).

Современные гелевые и AGM аккумуляторы являются рекордсменами по ПТ, который в некоторых моделях достигает значений в 1000 А, отдаваемых на протяжении 30 секунд.

Отметим, что во время запуска двигателя напряжение, выдаваемое автоаккумулятором, снижается до 9 вольт – это нормально, поскольку сила тока вырастает намного больше. Как только мотор запустится, напряжение вернется в норму, а потраченный при пуске заряд будет восстановлен генератором. Снижение пускового напряжения до 6 вольт свидетельствует о том, что аккумулятор находится на последнем издыхании, и скоро придётся его менять.

Какой вред от пускового тока?

Пусковой ток – это проблема. Это –

• перегрузка питающей сети, приводящая к нагреву (вплоть до отгорания контактов) и проседанию напряжения;
• чрезмерный износ, перегрузка и перегрев двигателя, у некоторых производителей среди параметров двигателя указывается максимальное количество пусков в час или в сутки – именно из-за перегрева;
• износ и перегрузка механического привода (подшипники, редукторы, ремни), особенно обладающего большим моментом инерции,
• помехи, вызванные включением контакторов, которые передаются не только по проводам, но и через электромагнитное поле,
• проблемы с технологией – многие процессы нельзя начинать резко.

От пускового тока перегружается всё, и момент пуска становится в тягость вcем участникам процесса. Именно в этот критический момент может проявиться “слабое звено”. Кроме того, многие участники электропитания, работающие в этой сети, испытывают проблемы – например, лампочки снижают яркость из-за снижения напряжения, а контроллеры могут зависнуть из-за мощной помехи.

И в то же время пусковой ток – это проблема, от которой никуда не деться, если сразу подавать на двигатель номинальное питание и не использовать специальные методы.

В чем отличие этого параметра от тока заряда аккумулятора автомобиля?

Пусковой ток – величина, влияющая исключительно на старт силового агрегата, а ток заряда аккумулятора автомобиля, в свою очередь, определяет уровень потенциала, необходимого для зарядки самого АКБ.

Существует три основных способа зарядки аккумулятора в машине:

• зарядка током с постоянным амперажом;
• зарядка током с постоянным напряжением;
• смешанный способ со стабильным током и колеблющимся вольтажом в начале зарядки и ровным напряжением и регрессирующим током в конце процесса.

Нужно отметить, что смешанный способ является наиболее эффективным и продлевающим жизнь вашему энергоносителю.

Заводские характеристики АКБ, которые влияют на ее работу

Каждая АКБ имеет ряд параметров, которые стоит учитывать при выборе.

К ним можно отнести:

• Тип аккумулятора. Здесь можно выделить гелевые, свинцово-кислотные, литиево-ионные, никелево-металлогидридные, литиево-полимерные и прочие АКБ;
• Пусковой ток (мощность) источника питания, А;
• Минимальный уровень напряжения, Вольт;
• Емкость, А/ч;
• Рабочее напряжение, Вольт;
• Номинальная температура работы, 0С.

Использование гидрометра для проверки аккумуляторной жидкости

1. Снимите крышки с верхней части аккумулятора.
2. Погрузите наконечник ареометра в первую ячейку батареи и выжмите колбу ареометра.
3. Отпустите лампочку, чтобы электролит попал в иглу ареометра.
4. Прочтите удельный вес электролита, как указано в инструкции на упаковке инструмента.
5. Запишите ваши значени и выполните тот же тест на остальных клетках.
6. Сравните свои результаты с результатами инструкций производителя инструмента.

В основном, если ваши показания падают между 1.265 и 1.299, ваша батарея заряжена. Когда ваши показания упадут ниже 1,265, ваша батарея будет недостаточно заряжена. В большинстве случаев медленный или быстрый заряд поможет восстановить заряд и улучшить химическую реакцию в батарее. Тем не менее, разница между 25 и 50 баллами или более (точка равна 0,001), между любыми вашими показаниями указывает, что батарея является сульфатированной, и вам необходимо заменить ее.

Зачем надо знать пусковой ток стартера?

В первую очередь для того, чтобы правильно подобрать аккумуляторную батарею, если старую пришло время заменить. Если на этот параметр не обратить внимание, погнавшись за привлекательной ценой или ампер-часами емкости, можно столкнуться с тем, что новая батарея не сможет нормально прокрутить ваш стартер, либо вообще не сдвинет его с места.

Как правило, на всех современных автомобильных аккумуляторных батареях эта характеристика указывается под видом максимального пускового тока. То есть, на первый взгляд, сложностей с выбором возникать не должно. Однако здесь есть несколько нюансов. Рассмотрим их.

1. Во-первых, надо учитывать, что указанный на корпусе АКБ максимальный пусковой ток она сможет выдавать только в полностью заряженном состоянии. То есть, когда новый аккумулятор однажды окажется по тем или иным причинам разряженным, например, наполовину, то пусковой ток, который она будет способна выдать, уменьшится.
2. Во-вторых, максимальный пусковой ток, указанный на корпусе, будет неуклонно уменьшаться с каждым днем эксплуатации батареи. Так, если новая и полностью заряженная она будет способна выдавать 400 А (как написано), то через полгода эта характеристика может уменьшиться уже до 300 А, и так далее.
3. В-третьих, не лишним будет помнить о том, что некоторые производители не стыдятся «немножко» преувеличивать характеристики выпускаемой продукции. Это значит, что при указанных на корпусе 500 А максимальный пусковой ток на самом деле не дотянет до этого показателя. В некоторых случаях измерения показывали, что производитель «преувеличил» этот параметр аж в два раза. К счастью, встречаются такие случаи сегодня редко. Но помнить о них надо. Для проверки истинного максимального пускового тока АКБ есть специальные электронные приборы.

Далее необходимо учитывать, что автомобиль не всегда эксплуатируется при одинаковых условиях и в идеальном техническом состоянии. Это означает, что батарею по пусковому току надо выбирать с запасом – чем больше, тем лучше.

У некоторых автолюбителей присутствует ошибочный страх, что чрезмерно высокий пусковой ток, указанный на батарее, сможет сжечь стартер. Это не так. Стартер никогда не возьмет тока больше, чем ему нужно. Так что, если на АКБ написано, что максимальный ток 600 А, то это не значит, что на стартер пойдет именно такой ток. Нет. Он возьмет только «свои» положенные 150-200 А.

Это что касается выбора батареи. Однако знать пусковой ток вашего стартера полезно и для других целей. В том числе, по повысившемуся энергопотреблению возможно своевременно выявить кое-какие проблемы с машиной. Если ток потребления стартера увеличился, то это может указывать на его износ, засорение, короткие замыкания в обмотках, плохой контакт и другие поломки. Устранив своевременно эти недостатки, вы уменьшите нагрузку и износ аккумуляторной батареи. Соответственно, прослужит она дольше, а двигатель будет запускаться легче даже несмотря на крепкие морозы.

Источник