Пусковой ток АКБ автомобиля: что это такое, как измерить, от чего зависит

Методы проверки пускового тока

Теперь необходимо узнать, как проверить пусковой ток аккумулятора. Данный параметр необходимо проверять при покупке новой аккумуляторной батареи. Самостоятельная проверка пускового тока не даст высокой точности. Для профессионального и точного замера требуется дорогое оборудование.

Как измерять пусковой ток АКБ с помощью приборов и другими «народными» методами:

Проверка с помощью нагрузочной вилки. Нагрузочная вилка – это портативный измерительный прибор аккумуляторщика, который состоит из вольтметра и добавочного сопротивления. При подключении к аккумулятору, нагрузочная вилка заменяет собой нагрузку бортовой сети автомобиля.

Важно! Нагрузочная вилка покажет состояние батареи и степень её заряда. Но если батарея исправна, это означает, что она отдаёт необходимый пусковой ток на прокручивание стартера

• Проверка с помощью токоизмерительных клещей. Электротехнические клещи – это недорогой и доступный прибор, который используют многие электрики. Существуют универсальные измерительные приборы, помимо силы тока, измеряющие напряжение и сопротивление. Клещи специально созданы для измерения силы тока, поэтому большой ампераж не выведет прибор из строя.
• Простой дедовский метод советует подключить автомобильный аккумулятор к бортовой электросети машины и включить, например, ближний свет. Стандартная нагрузка не должна быстро разрядить АКБ. В течение 5-10 минут, свет ламп ближнего света должен оставаться ярким. Такой метод не даст точной гарантии, но поможет определить серьёзную неисправность сразу и не купить бракованный товар.
• Проверка «на слух». Во время такой проверки АКБ надо установить на автомобиль и произвести запуск стартера. Среднее время запуска двигателя (при исправной топливной системе) составляет 2-3 секунды. Если запуск происходит в течение 10-15 секунд, и параметры аккумулятора подходят к данному типу автомобилей, то АКБ неисправен, или его пускового тока недостаточно.

Как проверяют пусковой ток на заводах? Перед запуском аккумуляторной батареи в масштабное производство, производитель должен убедиться в соответствии всех параметров АКБ. Для этого батарею помещают в температуру окружающей среды не более 18 градусов на несколько часов, и запускают двигатель с подходящими параметрами. При запуске проводится измерение пускового тока нового аккумулятора.

Совет! Не пытайтесь замерить пусковой ток во время прокручивания стартера с помощью режима измерения силы тока на мультиметре. Данный измерительный прибор не рассчитан на большие токи и подобное измерение приведёт только к его порче.

Если запуск прошёл успешно (среднее время не должно превышать 30 секунд), то можно начинать массовое производство такой аккумуляторной батареи. Если же двигатель не запустился, то конструкция АКБ требует изменений и доработок.

Что это значит?

Для запуска автомобильного двигателя стартеру требуется приложить к коленвалу значительное усилие. Требуется не только сдвинуть все подвижные детали с места, но и сжать топливную смесь для обеспечения зажигания, а это от 9 до 16 атмосфер для различных двигателей. Для выполнения такой работы требуется большое количество энергии.

Для запуска каждого конкретного автомобиля потребуется индивидуальное количество тока. Это зависит от ряда условий.

• Тип двигателя: бензиновый/дизельный (Для запуска исправного бензинового мотора 1,5 л. пусковой ток — в среднем 180 Ампер. Пусковой ток для дизельного двигателя 1,5 л. — 300 Ампер.)
• Температура окружающей среды и температура масла в двигателе (тут применим термин — ток холодной прокрутки)
• Объём двигателя (чем больше мотор — тем труднее его запустить)
• Степень сжатия двигателя

Стоит отметить что пуск двигателя происходит не моментально, в среднем стартеру потребуется от 0.3 до 1.5 секунд в нормальных условиях. За это время двигатель внутреннего сгорания достигает своих пусковых оборотов.

Пусковые обороты двигателя — это то количество оборотов коленчатого вала в минуту, при котором двигатель может продолжать работу самостоятельно. Сегодняшние бензиновые моторы способны запускаться и самостоятельно поддерживать свою работу уже при 40 — 70 оборотах в минуту, дизельные при 100 — 200 оборотах.

Стартер раскручивает и запускает двигатель за доли секунды, при этом потребляя из аккумулятора ток в сотни ампер. Аккумулятор в этот момент работает на максимум, значительно разряжаясь, выдавая необходимый пусковой ток и неизбежно проседая по показателю напряжения.

Для лучшего понимания происходящего с аккумулятором разберём осциллограмму напряжения и тока снятую с контактов стартера.

Здесь показан запуск бензинового двигателя с объёмом в 1.5 литра, используя АКБ емкостью 60 Ач с пусковым током EN 500 А. На запуск мотора потребовалось 1.2 секунды времени, которое отмечено шкалой внизу изображения, за это время скорость коленвала поднялась до 200 оборотов в минуту.

• Красным цветом на графике показано изменение силы тока (Ампер) со шкалой слева.
• Синим цветом раскрашен график напряжения (Вольт) шкала справа.

Прекрасно видно что в первые миллисекунды запуска потребляемый ток молниеносно поднялся до показателя в 350 ампер, в то же время произошла просадка напряжения до 8.5 вольт. Но уже через 1 десятую долю секунды потребляемый ток снизился больше чем в 2 раза и составил 125 ампер, а напряжение поднялось выше 10 вольт.

Оставшееся время (чуть более секунды) стартер потреблял около 75 ампер, со скачками при зажигании в каждом из цилиндров. Вольтаж ровно повышался до 12 вольт по окончании запуска, и после повысился до 14 вольт — пошёл процесс зарядки аккумулятора.

Становится понятно что каждый пуск двигателя становится для аккумулятора небольшой проверкой напрочность.

Благодаря тому, что время затрачиваемое на запуск двигателя достаточно мало (около 30 сек.), средних показателей аккумулятора хватает, чтобы автомобиль заводился с первой попытки.

Это интересно: Как правильно выбрать солнечную батарею

Какие факторы оказывают влияние

На величину показателя влияют несколько факторов:

• Вид мотора. Для старта бензинового 1,5 л. данный показатель составит примерно 180 А, для дизеля 1,5 л. — 300 А.
• Объём двигателя (чем объёмнее, тем сложнее его запускать).
• Температур внешней атмосферы и смазки.
• Степень сжатия топлива в цилиндре.

Необходимо заметить, что запуск мотора проходит не мгновенно, и обычно стартёру понадобится от 0.3 до 1.5 сек. для достижения пусковых проворачиваний.

Пусковые обороты мотора — число оборотов коленвала в мин., при которых мотор способен продолжить функционировать сам. Сейчас двигатели на бензине могут производить запуск уже при 40-70 об/ мин., дизели — при 100-200 об.

Если взглянуть на разных изготовителей, к примеру, европейские государства, РФ, КНР или США, то у всех их генераторов различается данный индикатор. Если сравнивать 55 A Европы и КНР, различие иногда достигает 30-40%. Что происходит из-за разницы в применяемых технологических процессах:

• использование чистого свинца даже в простейших аккумуляторах приведёт к высокой скорости заряжения и дальнейшего разряжения, и, следовательно, повысятся показатели пуска;
• увеличенный объём электролита;
• больше пластинок в равном по размерам корпусе;
• плюсовые пластинки пористее, что позволяет достичь более высокого накопления заряда;
• герметичность конструкции служит препятствием для испарения электролита, что позволяет аккумулятору постоянно поддерживать необходимый уровень;
• материал изготовления.

Важно учитывать и качественность сборки. Также можно заметить, что при старте мотора напряжение понижается где-то до 9 В, но сила тока во много раз увеличивается – это норма

После старта оно достигнет вновь обычного уровня в 12,7 В, а затраченный заряд восстановит аккумуляторную батарею автотранспортного средства. Если индикаторы при старте снижаются до 6 В (при долгом восстановлении), то это плохой знак, ведь стартерному механизму просто будет недоставать энергии для пуска автомобиля. Вероятно, ресурс генератора на исходе

Также можно заметить, что при старте мотора напряжение понижается где-то до 9 В, но сила тока во много раз увеличивается – это норма. После старта оно достигнет вновь обычного уровня в 12,7 В, а затраченный заряд восстановит аккумуляторную батарею автотранспортного средства. Если индикаторы при старте снижаются до 6 В (при долгом восстановлении), то это плохой знак, ведь стартерному механизму просто будет недоставать энергии для пуска автомобиля. Вероятно, ресурс генератора на исходе.

Приблизительное отношение пускового тока аккумулятора автомобиля и ёмкости батареи равняется 10 к 1.

Иной фактор, вызывающий сложности пуска, это сильный износ мотора и его неполадки.

Как ограничить пусковой ток

Всегда следует помнить о пусковом токе в асинхронных двигателях, трансформаторах и в электронных цепях, которые состоят из катушек индуктивности, конденсаторов или сердечников. Как упоминалось ранее, пусковой ток – это максимальный пиковый ток, наблюдаемый в системе, и он может быть в два-десять раз больше нормального номинального тока. Этот нежелательный всплеск тока может повредить устройство, пусковой ток может вызвать срабатывание выключателя при каждом включении. Регулировка допуска выключателя может помочь нам, но компоненты должны выдерживать пиковое значение.

Находясь в электронной схеме, некоторые компоненты должны выдерживать высокие значения пускового тока в течение короткого промежутка времени. Но некоторые компоненты сильно нагреваются или повреждаются, если значение при быстром запуске очень велико. Поэтому лучше использовать схему защиты от пускового тока при проектировании электронной схемы или печатной платы.

Для защиты от пускового тока вы можете использовать активное или пассивное устройство. Выбор типа защиты зависит от частоты пускового тока, производительности, стоимости и надежности.

Вы можете использовать NTC-термистор (с отрицательным температурным коэффициентом), который является пассивным устройством, работает как электрический резистор, сопротивление которого очень высоко при низкотемпературном значении. Термистор NTC соединяется последовательно с входной линией питания. Обладает высокой устойчивостью при температуре окружающей среды. Поэтому, когда мы включаем устройство, высокое сопротивление ограничивает пусковой ток, который протекает в систему. По мере непрерывного протекания тока температура термистора повышается, что значительно снижает сопротивление. Следовательно, термистор стабилизирует пусковой ток и позволяет постоянному току течь в цепь. Термистор NTC широко используется для ограничения тока из-за его простой конструкции и низкой стоимости. У него также есть некоторые недостатки, например, нельзя полагаться на термистор в экстремальных погодных условиях.

Активные устройства ограничения пускового тока стоят дороже, а также увеличивают размер системы или схемы. Они состоят из чувствительных компонентов, которые переключают высокий входящий ток. Некоторые из активных устройств – устройства плавного пуска, регуляторы напряжения и преобразователи постоянного тока.

Эти средства защиты используются для защиты как электрической, так и механической системы путем ограничения мгновенного пускового тока. На приведенном ниже графике показано значение пускового тока со схемой защиты и без схемы защиты. Мы ясно видим, насколько эффективна защита от пускового тока.

Параметры пускового тока в маркировке

Как известно, существует несколько основных стандартов производства и маркировки аккумуляторных батарей. В зависимости от этого можно узнать, какой пусковой ток актуален для того или иного источника питания.

• Россия. Российский стандарт определяется по ГОСТу 531652008. Маркировка представлена примерно в таком виде: 6СТ 60 АПЗ. Пусковой ток здесь не зашифрован. Но его обязаны указывать на этикетке около параметров ёмкости.
• Европа. Это стандарт ETN. Маркироваться АКБ может как 555065043. В этом примере ток пуска представлен последними 3 цифрами. Их нужно умножить на 10. В итоге получается 430 Ампер.
• Германия. Отдельный немецкий стандарт DIN не предусматривает, что в маскировке заложен пусковой ток. Его наносят на этикетку.
• Азия. Это стандарт JIS. Как и в немецком стандарте, в маркировке ток прокрутки не предусмотрен. Нужно смотреть на этикетку.
• США. Это стандарт SAE. Здесь ток пуска скрыт в 3 последних цифрах. К примеру, маркировка A35550. То есть тут пусковой ток составляет 550 Ампер.

Отталкиваясь от маркировки либо же от значений на этикетке, можно узнать, какой ток пуска должен быть на том или ином аккумуляторе. А затем путём тестирования удостовериться в его соответствии действительности.

Испытание устройства

После производства аккумулятора и выхода его с конвейера его нужно испытать и определить стартерные показатели. Проверить их в заводских условиях достаточно сложно. Сначала их помещают на несколько часов в минусовые температуры, а потом пробуют заводить двигатель.

Как правило, подобные испытания проводятся при 18 градусах Цельсия ниже нуля и длятся 30 секунд. В том случае, когда аккумулятор выдержал такую нагрузку, его можно запускать в серийное производство. В противном случае проводят повторные испытания уже усовершенствованной батареи с новыми показателями наполнения и конструкции.

Замеры производят несколько раз через определённые интервалы. Они показывают максимальное значение стартерного тока. Его и указывают на самом аккумуляторе. При этом проводят испытания далеко не всех экземпляров в партии, поэтому бывают случаи появления дефектов.

Стоит отметить, что в советские времена было понятие сухого заряда. То есть покупали аккумулятор без электролита. Потом такое вещество приобреталось отдельно в нужной плотности, самостоятельно заливалось, а аккумулятор заряжался на протяжении суток.

Подписка на рассылку

Ток, который нужен для запуска электродвигателя, называется пусковым. Как правило, пусковые токи электродвигателей в несколько раз большие, чем токи, необходимые для работы в нормально-устойчивом режиме.

Рисунок 1. Асинхронный электродвигатель Большой пусковой ток асинхронного электродвигателя необходим для того, чтобы раскрутить ротор с места, для чего требуется приложить гораздо больше энергии, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа его оборотов. Стоит отметить, что, несмотря на совсем другой принцип действия, однофазные двигатели постоянного тока также характеризуются большими значениями пусковых токов.

Высокие пусковые токи электродвигателей — нежелательное явление, поскольку они могут приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к сети оборудования (падению напряжения). Поэтому при подключении и наладке двигателей переменного тока (наиболее распространенных в промышленности) всегда стоит задача минимизировать значения пусковых токов, а также повысить плавность пуска двигателя за счет применения специального дополнительного оборудования. Такие мероприятия также позволяют снизить уровень затрат на пуск электродвигателя (применять провода меньшего сечения, стабилизаторы и дизельные электростанции меньшей мощности, проч.).

Одной из наиболее эффективных категорий устройств, облегчающих тяжелые условия пуска, являются софтстартеры и частотные преобразователи. Особенно ценным считается их свойство поддерживать пусковой ток двигателей переменного тока в течение продолжительного периода — более минуты. Также пусковой ток асинхронного электродвигателя можно уменьшить за счет внедрения внешнего сопротивления в обмотку ротора.

Расчет пускового тока асинхронного электродвигателя

Рисунок 2. Асинхронный электродвигатель с частотным преобразователем Расчет пускового тока электродвигателя может потребоваться для того, чтобы подобрать подходящие автоматические выключатели, способные защитить линию включения данного электродвигателя, а также для того, чтобы подобрать подходящее по параметрам дополнительное оборудование (генераторы, проч.).

Расчет пускового тока электродвигателя осуществляется в несколько этапов:

Определение номинального тока трехфазного электродвигателя переменного тока согласно формуле: Iн=1000Pн/(Uн*cosφ*√ηн). Рн здесь — номинальная мощность двигателя, Uн выступает номинальным напряжением, а ηн — номинальным коэффициентом полезного действия. Cosφ — это номинальный коэффициент мощности электромотора. Все эти данные можно найти в технической документации по двигателю.

Расчет величины пускового тока по формуле Iпуск=Iн*Кпуск. Здесь Iн — номинальная величина тока, а Кпуск выступает кратностью постоянного тока к номинальному значению, которая также должна указываться в технической документации к электродвигателю.

Точно зная пусковые токи электродвигателей, можно правильно подобрать автоматические выключатели, которые будут защищать линию включения.

Время-токовая характеристика (ВТХ)

При помощи такого графического отображения можно получить наглядное представление, при каких условиях будет активирован механизм отключения питания цепи (см. рис. 2). На графике, в качестве вертикальной шкалы отображается время, необходимое для активации АВ. Горизонтальная шкала показывает соотношение I/In.

Рис. 2. Графическое отображение время токовых характеристик наиболее распространенных типов автоматов

Допустимое превышение штатного тока, определяет тип время-токовых характеристик для расцепителей в приборах, производящих автоматическое выключение. В соответствии с действующими нормативом (ГОСТ P 50345-99), каждому виду присваивается определенное обозначение (из латинских литер). Допустимое превышение определяется коэффициентом k=I/In, для каждого вида предусмотрены установленные стандартом значения (см. рис.3):

• «А» – максимум – троекратное превышение;
• «В» – от 3 до 5;
• «С» – в 5-10 раз больше штатного;
• «D» – 10-20 кратное превышение;
• «К» – от 8 до 14;
• «Z» – в 2-4 больше штатного.

Рисунок 3. Основные параметры активации для различных типов Заметим, что данный график полностью описывает условия активации соленоида и термоэлемента (см. рис.4).

Отображение на графике зон работы соленоида и термоэлемента

Перечень типовых время-токовых характеристик.

Определившись с маркировкой, перейдем к рассмотрению различных типов приборов, отвечающих определенному классу в зависимости от характеристик.

Таблица время токовых характеристик автоматических выключателей

Данный тип устанавливаются в цепях не подверженных кратковременным перегрузкам. В качестве примера можно привести схемы на полупроводниковых элементах, при выходе из строя которых, превышение тока незначительное. В быту такой тип не используется.

Характеристика «B»

Отличие данного вида от предыдущего заключается в токе срабатывания, он может превышать штатный от трех до пяти раз. При этом механизм соленоида гарантированно активируется при пятикратной нагрузке (время обесточивания – 0,015 сек.), термоэлемент – трехкратной (на отключение понадобиться не более 4-5 сек.).

Такие виды устройств нашли применение в сетях, для которых не характерны высокие пусковые токи, например, цепи освещения.

S201 производства компании ABB с время-токовой характеристикой B

Характеристика «C»

Это наиболее распространенный тип, его допустимая перегрузка выше, чем у двух предыдущих видов. При пятикратном превышении штатного режима срабатывает термоэлемент, это схема, отключающая электропитание в течение полутора секунд. Механизм соленоида активируется, когда перегрузка превысит норму в десять раз.

Данные АВ рассчитаны на защиту электроцепи, в которой может возникнуть умеренный пусковой ток, что характерно для бытовой сети, для которой характерна смешанная нагрузка. Покупая устройство для дома, рекомендуется остановить свой выбор на этом виде.

Трехполюсный автомат Legrand

Характеристика «D»

Применяются такие приспособления в цепях с большими пусковыми токами. Например, для защиты пусковых устройств асинхронных электродвигателей. На рисунке 9 показано два прибора этой группы (a и b).

Рисунок 9. а) ВА51-35; b) BA57-35; c) BA88-35

Характеристика «K»

У таких АВ активация механизма соленоида возможна при превышении токовой нагрузки в 8 раз, и гарантированно произойдет, когда будет двенадцати кратная перегрузка штатного режима (восемнадцати кратное для постоянного напряжения). Время отключения нагрузки не более 0,02 сек. Что касается термоэлемента, то его активация возможна при превышении 1,05 от штатного режима.

Характеристика «Z»

Данный тип отличается небольшим допустимым превышением штатного тока, минимальная граница – двух кратная от штатной, максимальная – четырех кратная. Параметры срабатывания термоэлемента, такие же, как и у АВ с характеристикой К.

Этот подвид применяется для подключения электронных приборов.

Характеристика «MA»

Отличительная особенность этой группы – не используется термоэлемент для отключения нагрузки. То есть прибор предохраняет только от КЗ, этого вполне достаточно, чтобы подключить электрический двигатель. На рисунке 9 показано такое приспособление (с).

Назначение и различия мультиметров

Мультиметр — это электроизмерительное устройство, сочетающее в себе несколько функций. В продаже встречаются измерительные устройства как бытового, так и профессионального класса. Существенное различием между этими классами заключается в точности полученного результата, что в конечном счёте отражается на цене приборов. Устройства бытового класса позволяют проводить измерения различных величин в широком диапазоне значений с невысокой точностью, в то время как профессиональные тестеры более ориентированы на небольшую группу измерений с небольшой погрешностью.

По принципу действия измерители подразделяются на два типа:

В основе принципа работы аналогового тестера лежит преобразование измеряемого сигнала в силу тока, с последующей его визуализацией в виде отклонения стрелки на определённую величину. Цифровой же прибор, имея в своём устройстве микроконтроллеры, преобразует полученный сигнал в напряжение, а уже после, обработав его, выводит на дисплей в виде цифр.

Вольтамперметр стрелочного типа

Основным элементом такого типа прибора является электромеханическая головка. Будучи выполненной в виде рамки со стрелкой и находясь под действием переменного магнитного потока, она преобразует электрический сигнал, который поступает через измерительные щупы и элементы прибора, в механическое отклонение стрелки. Сила этого отклонения связана с величиной тока регистрируемой головкой.

Погрешность вычисления такого рода устройства зависит от чувствительности измерительной головки. Вероятность ошибки измерения стрелочным тестером обозначается числом, например, 0,1 или 2,0, и называется классом точности. Так, устройство с диапазоном измерения от нуля до 25 вольт и классом точности 1, сможет определить значение напряжения на автомобильной батарее с погрешностью 0,25 вольт. Достоинством аналогового типа по сравнению с цифровым является инерционность и слабое восприятие к внешним помехам, что позволяет с неплохой точностью проверить аккумулятор тестером.

Измеритель цифрового вида

Работа цифрового измерителя напряжения построена на использовании в своей схемотехнике аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Эта микросхема является ядром устройства, от качества которой в большей мере зависит погрешность полученного результата. Кроме этого, класс точности зависит от параметров радиодеталей в приборе, качества реализации защиты от внешнего негативного влияния электромагнитных полей. Основной характеристикой такого типа устройств является разрядность. Чем выше класс разрядности тем точность измерения будет больше.

Например, если использовать мультиметр для проверки аккумулятора автомобиля со значением разрядности 2, погрешность результата будет составлять около 10%. Среднее значение бытового класса приборов при измерении напряжения постоянной величины составляет всего около 0,3 процента.

Немаловажной характеристикой цифрового тестера является и разрядность дисплея. Эта характеристика обозначает, сколько цифр может вывести прибор на экран

Например, когда разрядность равна 3 3 /4, это обозначает, что наибольшее значение величины измерения составит 3999. Тут следует отметить, что точность мультиметра не зависит от разрядности экрана, которая характеризует именно качество экрана.