Пусковой ток аккумулятора, каким он должен быть, как определить, таблица

Что такое пусковой ток аккумулятора

А также рассмотрим, когда это происходит и как измеряется?

Пусковой ток является одним из основных параметров аккумулятора. Эта величина характеризует параметр тока, протекающего в автомобильном стартере при запуске силового агрегата.

Предполагается, что описываемый нами ток напрямую связан с работой машины.

Так что при частом использовании автомобиля в мороз рекомендуется покупать аккумулятор с большим пусковым током.

Номинальный параметр пускового тока соответствует мощности источника питания, которую он способен отдать в течение 30 секунд при температуре -18 градусов (по Цельсию).

Пусковой ток возникает в момент поворота ключа в замке зажигания и запуска стартера. Единицей измерения этого параметра является Ампер.

Как узнать пусковой ток?

Разнообразие пускового тока (отношение пускового тока к номинальному) не так просто найти в документации на двигатель. Но это можно измерить (прикинуть, узнать) самому. Вот несколько способов:

• Первый способ (лучше всего для теоретических исследований) — использовать осциллограф. Возьмите шунт (например, сопротивлением 0,1…0,5 Ом, чем он меньше по сравнению с обмотками, тем лучше), и посмотрите на форму сигнала на нем при запуске.

Далее по максимальному значению амплитуды определяем рабочее напряжение (делим на корень из 2), а затем по закону Ома оцениваем пусковой ток. Нельзя ничего умножать или делить — просто измерить ток клещами в режиме прогона, и умножить на разницу токов на экране осциллографа.

Метод хорош тем, что можно увидеть переходные процессы, вызванные ЭДС самоиндукции, мгновенные значения тока, длительность ускорения. Кроме того, учитываются параметры блока питания. Еще плюс в том, что пусковой ток измеряется реально, на реальном моторе и механизме.

• Другим способом измерения пускового тока является подача на двигатель пониженного (в 5-10 раз) напряжения рабочей частоты и измерение тока. Почему уменьшено? Это необходимо для того, чтобы ротор можно было легко прикрепить и предотвратить перегрев. Рассчитаем измеренный ток, получим пусковой ток. Достаточно измерить ток в одной фазе.

Для других токи будут (должны) быть одинаковыми. Этот метод используется при производстве и испытаниях двигателей. Так производители получают табличные данные. Способ зависит от номинального тока, в реальности (на реальном механизме) пусковой ток может быть другим!

• Измерьте пусковой ток токоизмерительными клещами. Преимуществом этого метода является простота и эффективность. Зажимы используются в большинстве случаев для контроля режимов работы двигателей. Минус — такие пассатижи довольно медленные, и надо смотреть, что происходит за доли секунды.

Но этот минус уравновешивается, когда мы измеряем ток при запуске нагрузки с высоким моментом инерции (вентиляторы, насосы с массивными рабочими колесами). Запуск длится более 10 секунд, и все видно на подбородочном экране. Добавлю, что есть клещи с функцией пускового тока, которые могут измерять пусковой ток от 0 до максимального за время интегрирования порядка 100 мс.

• Силовой трансформатор. Это используется, например, в амперметрах — благодаря трансформатору тока нет необходимости измерять реальный ток, но можно измерить ток, уменьшенный в точно известное число раз. Они также измеряют ток в электронных пусковых устройствах (преобразователи частоты, устройства плавного пуска).

Недостатком метода является то, что трансформатор тока рассчитан на частоту 50/60 Гц, а переходные процессы при пуске имеют широкий спектр и много гармоник. Поэтому можно сказать, что этот метод также имеет высокую инерционность.

Конечно, реальность отличается от эксперимента. Прежде всего тем, что ток короткого замыкания реальной электросети не бесконечен. То есть провода, питающие двигатель, имеют сопротивление, где напряжение падает в момент пуска (иногда до 50%).

Из-за этого ограничения фактический пусковой ток будет меньше, а ускорение будет дольше. Поэтому вы должны понимать, что значение кратности пускового тока, указанное производителем, в реальности всегда будет меньше.

 

Какой вред от пускового тока?

Пусковой ток – это проблема, которая –

• перегрузка питающей сети, что приводит к нагреву (вплоть до перегорания контактов) и падению напряжения;
• чрезмерный износ, перегрузка и перегрев двигателя, некоторые производители среди параметров двигателя указывают максимальное количество пусков в час или в сутки — именно из-за перегрева;
• износ и перегрузка узла механического привода (подшипники, редукторы, ремни), особенно при большом моменте инерции,
• помехи, вызванные включением контакторов, которые передаются не только по проводам, но и через электромагнитное поле,
• проблемы с техникой — многие процессы нельзя запустить резко.

Все перегружено от пускового тока, и пусковой момент становится в тягость всем участникам процесса. Именно в этот критический момент может проявиться «слабое звено». Кроме того, многие силовые элементы в этой сети испытывают проблемы, такие как затемнение лампочек из-за низкого напряжения, а контроллеры могут зависать из-за сильных помех.

И в то же время пусковой ток — это проблема, которой не избежать, если сразу подать номинальную мощность на двигатель и не использовать специальные методы.

Как уменьшить пусковой ток асинхронного двигателя

Есть два способа решить проблему высокого пускового тока электрически:

1. Сначала подайте на двигатель пониженное напряжение, затем по мере разгона увеличивайте напряжение и скорость вращения до номинального значения. Этот метод используется в электронных устройствах для пуска двигателей — устройствах плавного пуска (УПП) и преобразователях частоты (частотниках).
2. Используйте ограничители пускового тока, когда двигатель работает через тяжелые резисторы при запуске, а затем переключается на номинальное значение через часы. Сопротивление резисторов согласуется с сопротивлением пусковой обмотки (единицы Ом в зависимости от мощности). Это устройство несложно сделать самому (контактор+реле времени).
3. Полное напряжение подайте сразу, но сначала соедините обмотки так ловко, чтобы двигатель не раскручивался на полную мощность. И только когда двигатель максимально раскрутится в этом режиме, включайте его на полную. Эта расстановка называется «Звезда — Треугольник», читайте в следующей статье.

Можно сконструировать какое-нибудь сцепление, коробку передач, вариатор — раскрутить двигатель на холостых, а потом подключить потребителя механического крутящего момента.

В современной технике двигатели мощностью более 2,2 кВт почти никогда не включаются напрямую, поэтому пусковые токи пианино для них не играют. Для снижения пускового тока (и не только) в основном используются преобразователи частоты, о которых будут отдельные статьи.

Как снизить вред от пускового тока?

При невозможности изменить схему питания двигателя (например, сосед по даче каждые полчаса запускает токарный станок, и никакие «методы воздействия» не действуют), можно использовать разные способы минимизации ущерба от пусковых токов. Например:

1. Для важных потребителей или для всего дома установите инверторный ИБП (ИБП), который будет поддерживать напряжение в норме при любом раскладе. Самый дорогой, но действенный способ.
2. Установите стабилизатор напряжения. Но помните, что не все стабилизаторы одинаково полезны. Иногда они не справляются, а иногда даже ухудшают ситуацию. Более подробная информация по предоставленной ссылке.
3. Если блок питания однофазный, попробуйте переключиться с «плохой» фазы на «хорошую». Иногда этот метод так же эффективен, как использование телепорта вместо автобуса Таганрог-Москва”.

Но напомню, что мы занимаемся не устранением последствий, а предотвращением проблем, поэтому поехали дальше.

На что влияет пусковой ток

Описываемый нами показатель характеризует еще одно значение аккумулятора – пусковую мощность.

Этот показатель имеет центральное значение для регионов с низкими среднегодовыми температурами и холодными зимами.

По мощности источника питания можно судить, сколько выдерживает аккумулятор для запуска двигателя при критически низких температурах.

При испытании используется специальная нагрузка, аналогичная по своим характеристикам стартеру.

Ток разряжается до тех пор, пока напряжение не упадет до шести вольт. При этом интервалы замеров и показаний вносятся в паспортные данные аккумулятора.

Во время первоначального разряда можно судить о состоянии батареи и запасе энергии (емкости). При этом, чем больше номинальная емкость аккумулятора, тем больше попыток должен предпринять владелец для запуска силового агрегата.

Важно учитывать, что параметр пускового тока может различаться у аккумуляторов, полностью идентичных по внешнему виду.

Как правило, этот параметр зависит от свойств материалов, используемых в процессе создания батареи, а также от ряда конструктивных особенностей.

Так начальное значение тока может увеличиться в случае увеличения пористости используемых свинцовых пластин, увеличения их количества, применения ортофосфорной кислоты и т.п.

На практике наибольший пусковой ток производят аккумуляторы, изготовленные для дизельных двигателей.

Например, при мощности 55 А/ч пусковой ток бензинового двигателя может достигать 255 Ампер. В то время как эквивалентная батарея для дизельного двигателя составляет 300 ампер.

Если при покупке вы увидели, что пусковой ток источника питания с идентичными базовыми параметрами больше, можете смело выбирать это устройство.

В мороз такой аккумулятор может помочь и позволит без особых проблем запустить двигатель.

При этом нет оснований опасаться, что завышенное значение как-то негативно скажется на оснащении автомобиля или каких-то его параметрах. Все, на что влияет параметр пускового тока, это надежность пуска.

Заводские характеристики АКБ, которые влияют на ее работу

Каждый аккумулятор имеет ряд параметров, которые следует учитывать при выборе.

Это включает:

• Тип батарейки. У нас вы можете выбрать гелевые, свинцово-кислотные, литий-ионные, никель-металлогидридные, литий-полимерные и другие аккумуляторы;
• Пусковой ток (ток) источника питания, А;
• Минимальный уровень напряжения, Вольт;
• Производительность, А/ч;
• Рабочее напряжение, Вольт;
• Номинальная рабочая температура, 0С.

От чего зависит мощность АКБ, и как на это влияет пусковой ток?

Как было сказано выше, мощность блока питания зависит от параметра разрядного тока и среднего напряжения.

Все показатели измеряются через одинаковые промежутки времени. В этом случае расчет мощности осуществляется по простой формуле:

Р = И*У

где параметр Р – мощность аккумулятора В*А; I — ток разряда, А; U — напряжение разряда, Вольт.

При пуске силового агрегата и работе пускателя параметр номинального напряжения снижается, а зарядный ток, наоборот, увеличивается.

Проще говоря, увеличение тока потребления источника питания при пуске приводит к падению уровня напряжения на клеммах.

При этом, чем ниже уровень напряжения, тем хуже стартер будет выполнять свою работу и проворачивать коленчатый вал.

Также несложно составить обратную зависимость – чем больше мощность аккумулятора, тем больше оборотов сделает стартер при пуске силового агрегата. Это в свою очередь позволит быстрее запустить двигатель.

Читайте также: Витая пара: категории, обжим, советы по работе

Как определить и проверить ток при запуске двигателя?

А также рассмотрим, какие способы определения существуют в разных странах?

Многие параметры указаны на аккумуляторном ящике. Одним из наиболее важных является ток холодной прокатки. Например, если блок питания имеет маркировку 300 А (DIN), то аккумулятор способен отдавать 300 ампер. Условиями выдачи такого тока являются температура минус 18 градусов Цельсия и кратковременный разряд аккумулятора с учетом норм DIN (типично для Германии).

Простыми словами, в первую секунду напряжение может быть 12 вольт. Но уже через полминуты этот показатель упадет до отметки 9 вольт.

Через 2,5 минуты уровень напряжения может упасть еще ниже — до шести вольт. Эти измерения проводятся в соответствии с требованиями немецкого стандарта DIN 43539.

Что касается США, то там вообще нет стандартов ГОСТ или DIN.

Как правило, в стране работают стандарты SAE, используемые SAE (Обществом автомобильных инженеров).

Отличительной особенностью этих стандартов является максимальное приближение к нормам ЕС ЕН 60095-1 и РФ (ГОСТ 959-2002). Из-за этого у автомобилистов возникает некоторое замешательство.

Так что при покупке аккумулятора производства США необходимо соотнести параметры со стандартными стандартами ЕС.

Для этого существует специальная таблица, позволяющая выбрать требуемые характеристики течения холодной прокатки с учетом различных методов исследования.

Итак, что касается пускового тока и его измерений, то можно выделить следующие стандарты:

• в странах ЕС стандарт Europa Norm работает при разрядке аккумулятора до 7,5 вольт в течение десяти секунд. Температура измерения -18 градусов ниже нуля;
• немецкая промышленная норма (DIN) действует в Германии. При этом блок питания разряжается до уровня 9,0 вольт за полминуты (температура равная);
• В США действует стандарт SAE, когда разряд батареи продолжается полминуты, пока напряжение не достигнет 7,2 вольта. Температурный режим тот же.

Какой стартерный ток лучше, и каким он должен быть в цифрах?

Важным вопросом для автомобилистов является выбор аккумуляторов по условиям пускового тока. Здесь все просто.

Например, чтобы прокрутить стартер на вашем автомобиле, вам потребуется 200 ампер. При этом аккумулятор нужно брать с запасом – пусковой ток должен быть от 300 Ампер и более.

Если не следовать этому совету, аккумулятор быстро выйдет из строя. При этом не забывайте, что пусковой ток предполагает кратковременное прокручивание стартера (в течение 30-40 секунд).

Если «форсировать» батарею дальше, высок риск перегрева.

При выборе аккумулятора также важно учитывать тип транспортного средства (грузовой или легковой, дизельный или бензиновый).

Давайте рассмотрим несколько примеров.

Пусковой ток для дизельных моторов

Это имеет решающее значение, поскольку для раскатки силового агрегата и его запуска требуется больше энергии.

Нельзя забывать, что на дизельные двигатели устанавливаются предпусковые подогреватели. В результате величина тока при запуске двигателя должна быть от 320 ампер и выше.

Аналогичное требование может быть сделано для грузовых автомобилей.

В качестве примера возьмем несколько аккумуляторов:

• Viking Gold 190Ah L+ 1200A — хороший аккумулятор емкостью 190 Ач и пусковым током 1,2 кА. Такой блок питания подойдет для всех типов автомобилей (в том числе и для грузовых);
• MUTLU SEALED SILVER CALCIUM — это блок питания с уникальными характеристиками и высоким пусковым током (720 Ач).

Для бензиновых моторов

Подходят аккумуляторы с меньшей емкостью (от 36 А/ч) и пусковым током (от 100 Ампер). Например, можно выделить следующие варианты:

• TOP CAR EXPERT — аккумулятор емкостью 60 Ампер/ч и пусковым током 480 Ампер;
• аккумулятор vOLT — аккумулятор с такой же емкостью и пусковым током

Как маркируются АКБ

Как и где указывается маркировка аккумуляторов в разных странах — стандарты маркировки.

Маркировка аккумулятора (в зависимости от страны производителя) может отличаться.

Рассмотрим основные варианты:

1. По отечественному ГОСТу аккумулятор может маркироваться так — 6СТ-55ПМ. Каждое число отражает определенную информацию:

• 6 – параметр, указывающий количество элементов в блоке питания. Здесь речь идет о шести банках напряжением по два Вольта каждая;
• СТ — назначение самой батареи (стартерной);
• 55 – мощность источника питания, выраженная в Ампер-часах;
• P – материал, из которого изготовлен блок изделия (в данном случае полипропилен);
• М — мирпласт (материал, используемый для сепаратора).

2. В стандарте DIN принято немного другое обозначение, например — 574 012 068. Здесь каждая цифра (группа цифр) имеет свое значение:

• 5 — число, указывающее порядок значения емкости. Так, для «5» — это 100 Ампер-часов, для «6» — от 100 до 200 Ампер-часов, для «7» — более 200 Ампер-часов;
• 74 — параметр, отражающий точную мощность источника питания в Ампер-часах;
• 012 — обозначение корпуса, по которому можно судить о типе креплений, размерах корпуса, расположении проводов и так далее;
• 068 — параметр пускового тока (в данном случае 680 ампер).

3. Стандарт JIS (Япония) имеет следующий вид — 60D27R, где:

• 60 – параметр, отражающий совмещенный показатель пускового тока и емкости аккумулятора;
• 27 — длина батареи, выраженная в см;
• R — непосредственная популярность батареи;
• D — параметр, показывающий площадь и высоту батареи.

Кроме того, на аккумуляторе должны быть написаны вес, производитель, номинальное напряжение и так далее.

Подробнее о маркировке аккумуляторов читайте здесь.

Выбор АКБ для автомобиля

Аккумулятор подбираем исходя из основных параметров, в том числе и пускового тока.

От правильного выбора аккумулятора во многом зависит возможность запуска силового агрегата при любых условиях эксплуатации.

Вот самые важные параметры, на которые стоит обратить внимание:

Емкость АКБ

Например, если мощность блока питания 35 А/час, это означает, что при использовании тока в 35 А батареи хватит на 1 час. Для бензиновых двигателей достаточно аккумуляторов емкостью 35-55 А/ч, а для дизелей — от 80 А/ч и более.

Пусковой ток

Здесь следует ориентироваться на рекомендации производителя и стараться не брать блоки питания с показателем ниже рекомендуемого значения. Чем выше этот показатель, тем выше скорость стартера и тем дольше сможет работать аккумулятор.

Позиция клемм (плюса и минуса)

Обратите внимание, правая клемма характерна для европейских производителей, а левая – для отечественных.

Габариты

При покупке батареи не забудьте измерить размеры батареи. В противном случае аккумулятор может просто не влезть на место.

Срок годности

Старайтесь покупать «свежие» аккумуляторы, выпущенные не позднее, чем за 2-3 месяца до даты продажи.

Гарантия

Поинтересуйтесь, какую гарантию предоставляет производитель и будет ли произведена замена в случае брака. Если таких гарантий нет, лучше предпочесть другую марку.

Подробнее о выборе аккумулятора по марке автомобиля можно узнать здесь.

При выборе аккумулятора мелочей не бывает. Не является исключением и пусковой ток, который отражает характеристики устройства и его способность выполнять важнейшую функцию – запуск двигателя автомобиля.

Надеемся, мы помогли вам разобраться с этим индикатором батареи. Удачи.

Время действия и величина пускового тока

Длительностью пускового тока будем считать время, в течение которого ток уменьшается от максимального (Ip) до номинального значения (In). Эта продолжительность фактически равна времени разгона от нуля до номинальной скорости.

Весь вопрос в том, какова продолжительность этого тока — 10 миллисекунд (полпериода) при работе двигателя на холостом ходу, или 10 секунд при наличии на валу массивной крыльчатки. Расчет этого времени теоретически невозможен. Тем не менее, я хочу поделиться некоторыми мыслями.

Как я уже говорил выше, ток двигателя при пуске может превышать норму в несколько раз (Кп). А некоторые начинающие электрики, не читающие мой блог, считают, что автоматический выключатель нужно подбирать точно так же — на повышенный ток.

В статьях и даже инструкциях пишут, что «При выборе автомата надо учитывать, что пусковой ток асинхронного электродвигателя в 5 — 7 раз выше номинального». Как это учесть? Реально ли подобрать ток автомата в 5-7 раз выше номинального тока двигателя?

Написано — 56 А. Что это значит? Неужели ток на автоматический выключатель должен быть больше 300 А? Конечно, нет. И выбор автомата в этом случае зависит не только от номинального тока двигателя (56 А), но и от продолжительности пускового тока.

Кстати, давайте исследуем и узнаем пусковой ток этого мотора. Ведь нам не суждено было попасть на сайт этого китайского производителя. Исходные номинальные данные: мощность — 30 кВт, крутящий момент — 190,9 Н·м, сила тока — 56 А. Смотрим каталоги отечественных производителей, ищем аналогичный двигатель, ведь законы физики в России и Китае одинаковы.

Находим (каталог в конце статьи): это двигатель 1500 об/мин, 4 полюса, с коэффициентом пускового тока Кр = 7. В итоге получаем: Iп = In Кр = 56 7 = 392 А. Это теоретический пусковой ток, но это не ток уставки машины!

Пусковой ток – это максимально возможный ток. Максимальный ток будет при пуске, т.е при остановленном двигателе. То есть начальный ток ВСЕГДА, а его начальное значение всегда имеет запредельное значение. Что касается нашего китайского двигателя — 392 А, если принять ток короткого замыкания питающей сети равным бесконечности (источник напряжения с нулевым внутренним сопротивлением).

Тепловое действие пускового тока

Если перейти к формулам, то пусковой ток оказывает тепловое воздействие на электродвигатель, которое описывается так называемым интегралом Джоуля. Проще говоря, тепловая энергия, производимая электрическим током, пропорциональна квадрату силы тока, умноженной на время. Это значение указывается I2t.

Хорошей новостью является то, что автоматический выключатель имеет примерно такую ​​же тепловую (временно-токовую) характеристику, что и время-токовая характеристика ускорения двигателя.

Что мы видим? Для защиты двигателя в основном используется автоматика с характеристикой D, только меньше реагирующая на кратковременные перегрузки. Подробнее здесь.

А для пускового тока двигателя график будет примерно таким:

Запускает текущий график (теоретически) при Kp = 6

Линейность графика условна. Все зависит от изменения момента нагрузки при разгоне. Теоретический график показан пунктирной линией. На этом графике Кр = Iр/В = 6, но это теоретическое (табличное) значение. Время разгона до номинального = tp.

Сам график рисуется сплошной линией. На ней Ip` — реальное значение пускового тока, которое всегда меньше теоретического. Это связано с тем, что питающая сеть имеет ненулевое сопротивление, и при увеличении тока на проводах происходят потери напряжения.

О потерях на низком напряжении я писал здесь, о потерях в сетях 0,4 кВ — здесь.

Понятно, что из-за потерь время разгона будет больше, на графике это обозначено tp`.

Теперь давайте повернем последний график, чтобы привести оси к одной системе координат:

Время от времени, так сказать

Не очень ли похоже на времятоковую характеристику защитного мотоавтомата?

Получается, что обе характеристики компенсируют друг друга, и при выборе автомата достаточно подогнать настройку под номинальный ток двигателя. Для особо тяжелых пускателей, когда площадь под кривой пуска двигателя больше, чем площадь под кривой автоматического выключателя, следует подумать о плавном пуске — устройстве плавного пуска или инверторе.

Реальные измерения тока

Как я уже говорил выше, на мой взгляд, лучший способ «увидеть» пусковой ток — использовать активный (резистивный) шунт, а напряжение на нем смотреть осциллографом.

Я использую этот шунт:

Шунт для измерения пускового тока осциллографом

Мотив представляет собой мотор-редуктор, который вращает шнек вертикальной подачи через цепной привод:

 

Редуктор двигателя, на котором измеряем пусковой ток

Винт был полный при запуске, поэтому рабочий ток (7,7 А, измеренный клещами) был почти равен номинальному току (8,9 А, видно на шильдике).

 

Паспортная табличка двигателя шнека вертикальной подачи

Текущая ситуация на входе видна на осциллографе:

 

Форма кривой пускового тока 500 мс/дел

Давайте аппроксимируем точку интереса, увеличив скорость развертки до 100 мс/дел:

 

Форма кривой пускового тока 100 мс/дел

Здесь уже легко увидеть синус питающего тока и оценить коэффициент кратности пускового тока Кр, который примерно равен 4.

Приблизим момент истины (до 50 мс/дел):

 

Пусковой момент двигателя — пусковой ток

Здесь уже отчетливо видны переходные процессы, обусловленные индуктивностью и ЭДС самоиндукции обмоток двигателя. Этот импульс, длительность которого значительно меньше периода сети в 20 мс, дает хорошие помехи с широким спектром в сеть и радио.

Еще одна причина использовать IF? Не правда ли, ситуация с помехами там намного хуже!

Для тех, кто не хочет заморачиваться, повторюсь — есть клещи с функцией Пусковой ток, которыми можно измерить пусковой ток.