Н. Копанев - Как закаляют сталь. Сказ про дедку, бабку... и сетку...(Сделай сам №2•2005)

Перед намоткой вторичной обмотки в металлической части рукоятки сбоку сверлят отверстие под болт с резьбой М12, который будет служить выводом от средней точки обмотки и одновременно «плюсовой» клеммой. Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы рамки-основания пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектрических прокладок.

Выводы вторичных полуобмоток соединяют с «плюсовой» клеммой, витки равномерно распределяют по всему периметру сердечника. При укладке используют деревянный молоток.

Далее с помощью сварки готовят рамку-основание. Для этого используют металлические прутки диаметром 10–12 мм. С одной стороны рамки на алюминиевой или медной пластине толщиной 3–4 мм крепят выпрямительные диоды. Здесь же сверлят отверстие под болт М12, который будет служить «минусом» устройства. На другой стороне рамки приваривают отрезок угольника и крепят к нему выключатель SA1.

Теперь о проводах, соединяющих пусковое устройство со стартером. Любая небрежность в их изготовлении может свести на нет все ваши усилия. Покажем это на конкретном примере. Пусть сопротивление R, всего соединительного тракта от выпрямителя до стартера будет равно: R пр= 0,01 Ом, тогда при токе I р= 250 А падение напряжения на проводах составит:

U пр= I р∙ R пр= 250 А ∙ 0,01 Ом = 2,5 В ;

мощность потерь на проводах:

Р пр = U пр∙ I p= 625 Вт.

В результате к стартеру в рабочем режиме будет подведено напряжение не 14 В, а 11,5 В, что, конечно же, нежелательно. Следовательно, длина соединительных проводов должна быть как можно меньше ( l п=< 1,5 м), а площадь поперечного сечения, как можно больше ( S п>= 100 мм 2). Провода должны быть многожильными медными в резиновой изоляции. Для удобства соединение со стартером делают разъемным с помощью клещей или мощных зажимов, применяемых в качестве держателей электродов для бытовых сварочных аппаратов. Общий вид однофазного пускового устройства показан на рис. 3.

Рис. 3. Общий вид однофазного пускового устройства

Изложенная методика расчета пускового устройства является универсальной и применима к двигателям любой мощности. Продемонстрируем это на примере стартера СТ-222 А, применяемого на тракторах Т-16, Т-25, Т-30 Владимирского тракторного завода.

Основные сведения о стартере СТ-222 А:

• номинальное напряжение — 12 В;

• номинальная мощность — 2,2 кВт;

• тип аккумуляторной батареи — 2 3СТ-150.

Значит:

I Р= 3∙ С 20= 3∙150 А = 450 А.

Мощность, подводимая к стартеру, составит:

Р ст= 10,5 В х 450 А = 4725 Вт.

Учитывая мощность потерь:

Р тр= 1–1,3 кВт.

Мощность трансформатора пускового устройства:

Р тр = Р ст+ Р п= 6 кВт.

Сечение магнитопровода S ст= 46–50 см 2.

Плотность тока в обмотках берут равной:

j= 3–5 А/мм 2.

Кратковременный режим работы пускового устройства (5-10 секунд) допускает его использование в однофазных сетях. Для более мощных стартеров трансформатор пускового устройства должен быть трехфазным. Расскажем об особенностях его конструкции на примере пускового устройства для мощного дизельного трактора «Кировец» (К-700, К-701). Его стартер СТ-103А-01 имеет номинальную мощность 8,2 кВт при номинальном напряжении 24 В. Мощность трансформатора пускового устройства (с учетом потерь) составит: Р тр= 16–20 кВт. Упрощенный расчет трехфазного трансформатора производят с учетом рекомендаций, изложенных в [3]. Если есть возможность, можно воспользоваться промышленными понижающими трансформаторами типа ТСПК — 20 А, ТМОБ — 63 и др., подключаемыми к трехфазной сети напряжением 380/220 В и вторичным напряжением 36 В. Такие трансформаторы применяются для электрообогрева полов помещений в животноводстве, свиноводстве и т. д. Схема пускового устройства на трехфазном трансформаторе выглядит следующим образом (рис. 4).

Рис. 4. Пусковое устройство на трехфазном трансформаторе

МП — магнитный пускатель типа ПМЛ-4000, ПМА-4000 или подобные им для коммутации устройств мощностью 20 кВт. Пусковая кнопка SB1 типа КУ-121-1, КУ-122-1М и т. д.

Здесь применен трехфазный однополупериодный выпрямитель, позволяющий получить напряжение холостого хода 36 В. Его повышенное значение объясняется применением более длинных кабелей, соединяющих пусковое устройство со стартером (для крупногабаритной техники длина кабелей достигает 4 м). Применение трехфазного трансформатора дает более широкие возможности для получения требуемого напряжения пускового устройства. Его значение можно изменять, включая обмотки «звездой», «треугольником», применять однополупериодное или двухполупериодное (схема Ларионова) выпрямление.

В заключение несколько общих советов и рекомендаций:

• Применение тороидальных трансформаторов для однофазных пусковых устройств не обязательно и продиктовано их лучшими массово-габаритными показателями. Вместе с тем технология их изготовления наиболее трудоемка.

• Расчет трансформатора пускового устройства имеет некоторые особенности. Например, расчет количества витков на 1 В рабочего напряжения по формуле: Т= 30/ S ст, объясняется желанием «выдавить» из магнитопровода максимум возможного в ущерб экономичности. Это оправдано его кратковременным (5-10 секунд) режимом работы. Если габариты не играют решающей роли, можно использовать более щадящий режим, проведя расчет по формуле: Т= 35/ S ст. Сечение магнитопровода берут на 25–30 % больше.

• Мощность, которую можно «снять» с имеющегося тороидального сердечника, примерно равна мощности трехфазного асинхронного электродвигателя, из которого изготовлен этот сердечник. Если мощность электродвигателя неизвестна, то ее можно приблизительно рассчитать по формуле:

Р дв= S ст ∙ S ок,

где Р дв— мощность электродвигателя, Вт ;

S ст — площадь сечения магнитопровода, см 2 ; S ст= ах в(рис. 2);

S ок — площадь окна магнитопровода, см 2 ; S ок= 0,785∙ D 2(рис. 2).

• Сердечник трансформатора к рамке-основанию крепят двумя П-образными скобами. С помощью изолирующих шайб необходимо избежать появления короткозамкнутого витка, образованного скобой с рамкой.

• Учитывая, что напряжение холостого хода в трехфазном пусковом устройстве выше 28 В, пуск двигателя производится в следующей последовательности:

1) соединить клещи пускового устройства с выводами стартера;

2) водитель включает стартер;