Перейти к содержанию

Гость Elmis

Тиристорные IU (CC/CV) зарядные устройства.

Рекомендуемые сообщения

Гость Elmis

    Тему создал, чтобы пообщаться и обмениваться опытом с людьми, которые собирали тиристорные IU (CC/CV)  зарядные устройства, и для тех, кого это интересует. Простые крутилки чего-то там отдельно взятого (мощности, напряжения или даже тока), здесь обсуждать не будем - информации по таким управляемым выпрямителям более чем достаточно. Недостатки, связанные с низким коэффициентом мощности тиристорных ЗУ всем известны, и их тоже обсуждать не будем. 

Скептикам - просьба сперва ознакомится с довольно свежими патентами (на зарядные устройства), в которых предлагается совмещать технологии 60-х и нынешних годов. Например, патент  US9643503  “HYBRID BATTERY CHARGER”.  В патенте всё гладко изложено и выглядит достоверно, однако имеются “подводные камни” и чувствуются слабые знания истории тиристорных блоков питания, и конкретно – занижен КПД (на 10%!). Коэффициент полезного действия (70%) для тиристорных БП в справочниках типа “DC POWER SUPPLY HANDBOOK” приводится для выпрямителей с резистивно-ёмкостной нагрузкой. Однако в журнале “Electronics-World”(1971-10), автор статьи “SCR Power Supplies”(GEOFFREY F. WALKER/Hewlett-Packard Co.) пишет про КПД 80-90% и рисует совершенно другую схему выпрямителя с LC фильтром. Придираться к мнению автора патента  US9643503, что линейные БП имеют КПД всего 75%, не будем, а выясним, для чего придуман алгоритм  IU (CC/CV) и чем он полезен.

 

     На сайте ООО "СвязьЭнергоСервис" про алгоритм IU (CC/CV) пишут: «Такой алгоритм заряда сводит к минимуму процесс сульфатации, исключает перезаряд и позволяет зарядить аккумулятор до 100 % емкости. При этом можно не отключать длительное время аккумулятор от зарядного устройства, поддерживая его в постоянной готовности к работе. В качестве недостатков следует отнести более продолжительное время заряда и более высокую цену зарядного устройства». Ну что тут сказать мне, как радиолюбителю, который к тому же многие годы до работы добирался на легковушке - всё так, за исключением: “более высокая цена ЗУ”. Для радиолюбителя десяток резисторов и пара компараторов вообще ничего не стоят, а для автолюбителя ЗУ, которое может не только зарядить старенький аккумулятор, но и помочь завести средство передвижения при морозах (близких к -30°C), вещь вообще бесценная.

 

     Четверть века назад для себя я собрал вот такое IU (CC/CV) зарядное устройство.

Тиристорное  (CC-CV) зарядное устройство.jpg

 Снимок сделан более 10-и лет назад и теперь ЗУ выгладит чуток не так – на кожухе видны следы ржавчины, а “крокодилы” надо менять. 

 

    Увидеть упрощенную блок-схему почти моего ЗУ и прочитать описание работы подобных устройств можно в журнале “Electronics-World”(1971-10).

Пуско-зарядное, автоматическое CC-CV.png

    Пережило моё изделие лишь одну доработку в первый же год рождения – замену двух тиристоров типа КУ202Н на тиристорный модуль ТТ25F-1100KEM (50 амперные).

ЗУ собрано в корпусе от осциллографа ЛО-70, туда вместился полностью перемотанный (на мощность около 500ВА) трансформатор ТС-270 и небольшая платка управления, и остальная мелочь. Работает по изначально заложенному IU алгоритму с ручным выставлением значений тока и напряжения по встроенным приборам.

    Некоторые параметры ЗУ:

*При напряжении на входе ~230В и на выходе 14,7В, без нагрузки, общий ток “холостого хода” двух трансформаторов около 15мА (амперметр при определении этого тока был включен в цепь шнура питания). Второй, малюсенький трансформатор, устанавливается на плате управления и используется для питания платы управления и синхронизации с электросетью.

*Регулировка выходного напряжения – от десятых вольта до 16В.

*Регулировка выходного тока – от десятых ампера до 20А. 10А – режим продолжительный, 20А – кратковременный, не более 2 часов (слишком маленький радиатор для диодного моста).

*Точность поддержания тока или напряжения не хуже ±1%, в диапазоне температур от -30°C до +25°C.

*Ток КЗ – не более +10% тока зарядки.

   Выходной ток при резкой нагрузке ограничен лишь внешними сопротивлениями промышленной электросети и соединительных проводов с АКБ, плюс внутренним сопротивлением самого ЗУ. Время такого неуправляемого режима работы кратковременное, определено свойствами интегрирующих цепей в обратной связи в ЗУ, и на практике оказалось, что этого вполне достаточно при запуске  исправного автомобильного (1,6л.) бензинного двигателя от практически мёртвого (8-и летнего 45Ач) аккумулятора, которым стартер вообще не прокручивается. (На морозе -30°C крутит как летом с новым АКБ, при этом в гараже лампы накаливания мерцают так, как будто сваркой работаешь.)

*Пуск силового трансформатора ЗУ, подключенного к АКБ, плавный (в момент амплитудного значения напряжения в сети).

*Зарядный ток, при включении устройства, на АКБ подаётся плавно, с кратковременным и незначительным превышением установленного.

*Зарядный ток – импульсы с крутыми передними фронтами и изменяющеюся скважностью.

*Силовой трансформатор защищён, в случае выхода из строя выпрямителя (КЗ диодов или моста), посредством применения трансформатора тока, установленного до выпрямителя.

 

     Платки управления, которыми в 2013.г. проводил эксперименты, сможет спаять даже школьник, а вот, чтобы собирать такое ЗУ, школьник должен иметь допуск по электробезопасности до 1000 Вольт. Поэтому для школьников могу предложить немножко другую схему IU ЗУ с управляемым выпрямителем во вторичной цепи трансформатора – только тиристор, способный выдержать токи при запуске двигателя (если этого позволяет трансформатор), придётся поискать. Такое ЗУ я собрал в 2013.г. для маленького автосервиса. Там им пользуются так часто, что уже провода к АКБ поменяли. Такое ЗУ с электронной защитой от КЗ и переполюсовки не отказывается заряжать АКБ с напряжением на клеммах 1В и АКБ, которые поначалу “не берут ток”, и которых, по словам автоэлектрика, какие-то там навороченные современные ЗУ или вообще отказываются заряжать или через пару минут сообщают, что батарея заряжена.   

      По традиции прошлого столетия – без ошибок, из исправных деталей собранное зарядное устройство работает сразу и требует, в основном, только калибровки амперметра.  

 

    Если имеются вопросы или пожелания увидеть схемы, печатные платы, спрашивайте. Если у Вас имеются проверенные на практике схемы тиристорных ЗУ, работающих по алгоритму  IU, просьба – поделитесь! Мои схемы выглядят сложными, но схему, с тиристором на входе, собрали в течение дня с момента пересылки печатного рисунка и уточнения что куда впаять. Вопросы когда-то были только про самодельный трансформатор тока и калибровку амперметра – схема применялась при выходном напряжении около 4В и стабилизированном токе 80А в нагрузку, используя параллельно включенные трансформаторы.  

 

Схемы пока не прилагаю по двум причинам:

  1. Не знаю – нужны ли вообще кому-то подобные конструкции :ddd: ? Подавляющее большинство играются симуляторами и практически ничего из этого не воплощают в «железе».
  2.  Выросло новое поколение, которое отучено думать своей головой и которое, услышав “тиристор в первичке” сразу, и даже толпой, набрасывается фразами, типа “от такого включения трансформатор сойдёт с ума”, сгорит, и прочую ересь. Их не переубедит даже присутствие четверть века прожившего ЗУ. Да, проблемы там есть, и чем мощнее трасформатор и выше требования к безупречной работе, тем интереснее их преодолевать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
 

К тиристорам в первичной обмотке трансформатора отношусь спокойно, тем более этот способ управления применяется в промышленности! Например в СВЧ печах, где тиристорами в первичке повышающего трансформатора регулируют высокое напряжение (0-50кВ). На электронно-лучевых печах и в СВЧ печах ток накала, который достигает 100 и более ампер, регулируют аналогично (тиристорный регулятор напряжения+трансформатор). Так что эта технология применяется повсеместно на производстве!

Была идея создания такого зарядного устройства, вот только с управлением от микроконтроллера. Такая идея всплывает, как правило, когда срок службы аккумулятора в автомобиле подходит к концу. После замены аккумулятора мысли о создании покидают голову ещё года на 3-4.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
 
Гость Elmis

            Продолжу начатую тему с варианта ЗУ IU (CC/CV) с тиристором на выходе (для школьников).

     Блок-схема выглядит так:  

Автоматическое CC-CV  зарядное, все защиты .png

    Никому не навязываю делать именно так, а лишь предлагаю как вариант самостоятельного изготовления тиристорного ЗУ работающего по алгоритму  IU (CC/CV). Схема не связанна с промышленной электросетью и подойдёт для освоения простейших тиристорных импульсных схем.

 

     Схема электрическая принципиальная (в радиолюбительском исполнении):

Тиристорное IU (CC-CV) ЗУ.png

В качестве регулирующего ключевого элемента можно ставить не только тиристор (ы), но и симистор (ы) или даже полевой транзистор с п-каналом соответствующих параметров. 

 Для тех, кому это покажется слишком сложно, можете попробовать воплотить в «железе» схему на первый взгляд более простую – патент US3586955. В патенте применено фазосдвигающее устройство тангенциального типа, в моей схеме – вертикального типа.

 

     Плата управления размером 50*80мм и размещение элементов:

Плата управления с размещением элементов.jpg

Необязательно начинать с устройств, рассчитанных на токи 5-20А или более мощных – в хозяйстве применение найдут и слабо-токовые 1-3А изделия. Также схему можно применить для усовершенствования многих ЗУ Советских времен, не имеющих IU (CC/CV) алгоритма, например, ВА-2. Тут важно понять, что зарядка стареньких свинцово-кислотных АКБ отличается тем, что этап стабилизированного тока для них сокращён (ёмкость А*ч уменьшилось) и продолжительное время ЗУ работает в режиме стабилизированного напряжения (при нынешних ценах на электроэнергию немаловажно сколько потр######ет слабонагруженное ЗУ), также при зарядке стареньких АКБ возможно закорачивание одной или пару банок, что обычно приводит оставленное без присмотра ЗУ, не имеющее стабилизации по току, в непригодность (сгорает силовой трансформатор).   

 

     Основные параметры ЗУ.

ЗУ может использоваться при температурах от  -40°С (при установки на печатную плату всех элементов с допустимой рабочей температурой от -40°С, например: L7812, LM2904, LM2903).

ЗУ имеет плавный пуск зарядного тока как при соблюдении порядка подключения к АКБ (сначала ЗУ к АКБ, потом питание ЗУ), так и при восстановлении напряжения сети после нештатной ситуации.

ЗУ имеет защиту от закорачивания выходных клемм и в таком состоянии может находиться неограниченное время.

ЗУ имеет защиту от переполюсовки.

Зарядный ток ЗУ стабилизирован по средневыпрямленному значению тока.

Выходное напряжение ЗУ стабилизировано по средневыпрямленному значению.

Охлаждение –  естественное, потоком окружающего воздуха.

Зарядный ток – (импульсы с изменяющеюся скважностью) от возможностей силового трансформатора. Номинальный ток для каждого отдельного ЗУ, изготовленного с применением разных трансформаторов, должен пройти проверку на соответствие согласно стандарту ГОСТ IEC 60335-2-29— 2012.

Входное напряжение – номинальное 230В (+/-10%) – при больших отклонениях потребуется пересчёт всего силового трансформатора.

Амперметр ЗУ защищён от превышения тока большего, чем оговорено в ГОСТ 8711-93, если ЗУ используется при запуске двигателя как дополнительный источник тока, при этом ЗУ кратковременно (на пару секунд) переходит в режим ограничения тока только внутренним сопротивлением зарядного устройства и внешними сопротивлениями промышленной электросети и соединительных проводов с АКБ.

ЗУ обеспечивает контролируемый заряд АКБ током меньшим, чем ток удержания тиристоров.

ЗУ не имеет прямой (датчика температуры АКБ) температурной компенсации, как и подавляющее большинство современных многорежимных устройств.

В ЗУ не предусмотрен режим “десульфатация током ассиметричной формы” – десульфатизация ассиметричным током, по мнению специалистов, является мифом, начавшимся с 60-ых прошлого века – материал для чтения - “Negative Pulse Charging - Myths and Facts”.

ЗУ после включения в сеть переходит в режим IU зарядки, если на клеммах АКБ не менее 1В.

 

Если кого-то эта тема  интересует, могу продолжить с более подробным описанием назначения большинства элементов – что, для чего и почему так.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
 
В 21.09.2019 в 04:14, Гость Elmis сказал:

    Тему создал, чтобы пообщаться и обмениваться опытом с людьми, которые собирали тиристорные IU (CC/CV)  зарядные устройства, и для тех, кого это интересует. Простые крутилки чего-то там отдельно взятого (мощности, напряжения или даже тока), здесь обсуждать не будем - информации по таким управляемым выпрямителям более чем достаточно. Недостатки, связанные с низким коэффициентом мощности тиристорных ЗУ всем известны, и их тоже обсуждать не будем. 

Скептикам - просьба сперва ознакомится с довольно свежими патентами (на зарядные устройства), в которых предлагается совмещать технологии 60-х и нынешних годов. Например, патент  US9643503  “HYBRID BATTERY CHARGER”.  В патенте всё гладко изложено и выглядит достоверно, однако имеются “подводные камни” и чувствуются слабые знания истории тиристорных блоков питания, и конкретно – занижен КПД (на 10%!). Коэффициент полезного действия (70%) для тиристорных БП в справочниках типа “DC POWER SUPPLY HANDBOOK” приводится для выпрямителей с резистивно-ёмкостной нагрузкой. Однако в журнале “Electronics-World”(1971-10), автор статьи “SCR Power Supplies”(GEOFFREY F. WALKER/Hewlett-Packard Co.) пишет про КПД 80-90% и рисует совершенно другую схему выпрямителя с LC фильтром. Придираться к мнению автора патента  US9643503, что линейные БП имеют КПД всего 75%, не будем, а выясним, для чего придуман алгоритм  IU (CC/CV) и чем он полезен.

 

     На сайте ООО "СвязьЭнергоСервис" про алгоритм IU (CC/CV) пишут: «Такой алгоритм заряда сводит к минимуму процесс сульфатации, исключает перезаряд и позволяет зарядить аккумулятор до 100 % емкости. При этом можно не отключать длительное время аккумулятор от зарядного устройства, поддерживая его в постоянной готовности к работе. В качестве недостатков следует отнести более продолжительное время заряда и более высокую цену зарядного устройства». Ну что тут сказать мне, как радиолюбителю, который к тому же многие годы до работы добирался на легковушке - всё так, за исключением: “более высокая цена ЗУ”. Для радиолюбителя десяток резисторов и пара компараторов вообще ничего не стоят, а для автолюбителя ЗУ, которое может не только зарядить старенький аккумулятор, но и помочь завести средство передвижения при морозах (близких к -30°C), вещь вообще бесценная.

 

     Четверть века назад для себя я собрал вот такое IU (CC/CV) зарядное устройство.

nd9keZ2Yqx_thumb.jpg

 Снимок сделан более 10-и лет назад и теперь ЗУ выгладит чуток не так – на кожухе видны следы ржавчины, а “крокодилы” надо менять. 

 

    Увидеть упрощенную блок-схему почти моего ЗУ и прочитать описание работы подобных устройств можно в журнале “Electronics-World”(1971-10).

XC9Ihb35F9_thumb.jpg

 

    Пережило моё изделие лишь одну доработку в первый же год рождения – замену двух тиристоров типа КУ202Н на тиристорный модуль ТТ25F-1100KEM (50 амперные).

ЗУ собрано в корпусе от осциллографа ЛО-70, туда вместился полностью перемотанный (на мощность около 500ВА) трансформатор ТС-270 и небольшая платка управления, и остальная мелочь. Работает по изначально заложенному IU алгоритму с ручным выставлением значений тока и напряжения по встроенным приборам.

    Некоторые параметры ЗУ:

*При напряжении на входе ~230В и на выходе 14,7В, без нагрузки, общий ток “холостого хода” двух трансформаторов около 15мА (амперметр при определении этого тока был включен в цепь шнура питания). Второй, малюсенький трансформатор, устанавливается на плате управления и используется для питания платы управления и синхронизации с электросетью.

*Регулировка выходного напряжения – от десятых вольта до 16В.

*Регулировка выходного тока – от десятых ампера до 20А. 10А – режим продолжительный, 20А – кратковременный, не более 2 часов (слишком маленький радиатор для диодного моста).

*Точность поддержания тока или напряжения не хуже ±1%, в диапазоне температур от -30°C до +25°C.

*Ток КЗ – не более +10% тока зарядки.

   Выходной ток при резкой нагрузке ограничен лишь внешними сопротивлениями промышленной электросети и соединительных проводов с АКБ, плюс внутренним сопротивлением самого ЗУ. Время такого неуправляемого режима работы кратковременное, определено свойствами интегрирующих цепей в обратной связи в ЗУ, и на практике оказалось, что этого вполне достаточно при запуске  исправного автомобильного (1,6л.) бензинного двигателя от практически мёртвого (8-и летнего 45Ач) аккумулятора, которым стартер вообще не прокручивается. (На морозе -30°C крутит как летом с новым АКБ, при этом в гараже лампы накаливания мерцают так, как будто сваркой работаешь.)

*Пуск силового трансформатора ЗУ, подключенного к АКБ, плавный (в момент амплитудного значения напряжения в сети).

*Зарядный ток, при включении устройства, на АКБ подаётся плавно, с кратковременным и незначительным превышением установленного.

*Зарядный ток – импульсы с крутыми передними фронтами и изменяющеюся скважностью.

*Силовой трансформатор защищён, в случае выхода из строя выпрямителя (КЗ диодов или моста), посредством применения трансформатора тока, установленного до выпрямителя.

 

     Платки управления, которыми в 2013.г. проводил эксперименты, сможет спаять даже школьник, а вот, чтобы собирать такое ЗУ, школьник должен иметь допуск по электробезопасности до 1000 Вольт. Поэтому для школьников могу предложить немножко другую схему IU ЗУ с управляемым выпрямителем во вторичной цепи трансформатора – только тиристор, способный выдержать токи при запуске двигателя (если этого позволяет трансформатор), придётся поискать. Такое ЗУ я собрал в 2013.г. для маленького автосервиса. Там им пользуются так часто, что уже провода к АКБ поменяли. Такое ЗУ с электронной защитой от КЗ и переполюсовки не отказывается заряжать АКБ с напряжением на клеммах 1В и АКБ, которые поначалу “не берут ток”, и которых, по словам автоэлектрика, какие-то там навороченные современные ЗУ или вообще отказываются заряжать или через пару минут сообщают, что батарея заряжена.   

      По традиции прошлого столетия – без ошибок, из исправных деталей собранное зарядное устройство работает сразу и требует, в основном, только калибровки амперметра.  

 

    Если имеются вопросы или пожелания увидеть схемы, печатные платы, спрашивайте. Если у Вас имеются проверенные на практике схемы тиристорных ЗУ, работающих по алгоритму  IU, просьба – поделитесь! Мои схемы выглядят сложными, но схему, с тиристором на входе, собрали в течение дня с момента пересылки печатного рисунка и уточнения что куда впаять. Вопросы когда-то были только про самодельный трансформатор тока и калибровку амперметра – схема применялась при выходном напряжении около 4В и стабилизированном токе 80А в нагрузку, используя параллельно включенные трансформаторы.  

 

Схемы пока не прилагаю по двум причинам:

  1. Не знаю – нужны ли вообще кому-то подобные конструкции :ddd: ? Подавляющее большинство играются симуляторами и практически ничего из этого не воплощают в «железе».
  2.  Выросло новое поколение, которое отучено думать своей головой и которое, услышав “тиристор в первичке” сразу, и даже толпой, набрасывается фразами, типа “от такого включения трансформатор сойдёт с ума”, сгорит, и прочую ересь. Их не переубедит даже присутствие четверть века прожившего ЗУ. Да, проблемы там есть, и чем мощнее трасформатор и выше требования к безупречной работе, тем интереснее их преодолевать.

ссылки не рабочие 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
 
 

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти



×
  • Создать...