Выбор конденсатора на привод Опции

[Михась]

Добрый день.

Прикидываю вариант нереверсивного электропривода с параметрами 24в 350-400А
Источник -2 АКБ 6СТ-90. Нагрузка - стартер СТ-142 мощностью 8.2 Квт

Планирую снять 6 квт в течении 2-4 минут максимум с регулированием оборотов от 0 до 80%
Условия эксплуатации -полевые (специальная электролебедка)

С шим ключем более-менее понятно сборка IRFP064 Х 8шт. Частота шим -1 кгц
Собственно проблема - акб не любят импульсный ток. Поэтому ставим LC фильтр.
C L проблем нет. Небольшое железо с зазором и получаем требуемую индуктивность в сотни микрогенри.

Проблема с конденсаторной сборкой на ток 400-500 ампер (с учетом понижающего коэф 1.5 для частоты 1кГц относительно

базовой 100 Гц). Что посоветуете? Срок службы расчетный суммарный потребуется не более 50 часов за 10 лет.
Крайне желательно доставабельно, сравнительно компактно и не дорого

Сообщение отредактировал Михась - Jun 26 2012, 03:09

[dinam]

Мне кажется L тут лишняя. Подойдет любой суперконденсатор с малым внутренним сопротивлением, ли ж бы денег хватило. Элтон, Элит... Или может в параллель что-нибудь типа ELP 35 в-22000 мкф 35x40 Hitano с десяток другой.

[Михась]

Мне кажется L тут лишняя. Подойдет любой суперконденсатор с малым внутренним сопротивлением, ли ж бы денег хватило. Элтон, Элит... Или может в параллель что-нибудь типа ELP 35 в-22000 мкф 35x40 Hitano с десяток другой.

Почему L лишняя?
К суперкапам я еще не приценялся. Вообще надо еще прикинуть, как они будут работать. Они хороши для толчковых режимов в десятки секунд. А мне надо именно пульсации тока от шима сгладить. А свой средний ток акб нормально отдаст.

С этими электролитами не слава богу. Ток одной баночки 63 вольта и емкостью в диапазоне 4700-10000 все равно колеблется 4-5 ампер максимум. Даже 50р за банку на 100штук -уже 5кр. За такой ценник можно уже плюнуть на ресурс АКБ.

Вот я и думал -может есть вариант в 1-2кр уложиться. Емкость порядка 10т uF и более кажется достаточной. Вот с точком проблема

[yakub_EZ]

А почему именно 1 кГц? Будет слышно

[dinam]

Тогда такой EXR 35 в-2200 мкф 16x31.5 Hitano в Симметроне 19.90 руб.
Можно так: 2.550А*0.91*2.1=4.9А со сроком службы 5000 часов. Лет пятнадцать назад я читал книжку про применение алюминиевых конденсаторов в силовых цепях, в ней описывали эксперименты. Основным выводом которых является, что конденсаторы можно нагружать любым током лишь бы не превышать допустимую температуру и выводы не отвалились. Зная температуру можно посчитать/прикинуть время жизни. Берем 50 шт., ток всего лишь в 2 раза больше.
А можно так: Пусть ставим 50 таких кондеров, 0.022/50*500^2=110Вт рассеиваемых ВСЕМИ конденсаторами и это без учёта внутренного сопротивления АКБ. Чуть больше 2 Вт на такой корпус я думаю конденсатор проживвет точно больше 50ч.
Цена решения меньше 1000 руб.
Не понял почему вы про конденсатор на 63В говорите.

[Михась]

Тогда такой EXR 35 в-2200 мкф 16x31.5 Hitano в Симметроне 19.90 руб.
Можно так: 2.550А*0.91*2.1=4.9А со сроком службы 5000 часов. Лет пятнадцать назад я читал книжку про применение алюминиевых конденсаторов в силовых цепях, в ней описывали эксперименты. Основным выводом которых является, что конденсаторы можно нагружать любым током лишь бы не превышать допустимую температуру и выводы не отвалились. Зная температуру можно посчитать/прикинуть время жизни. Берем 50 шт., ток всего лишь в 2 раза больше.
А можно так: Пусть ставим 50 таких кондеров, 0.022/50*500^2=110Вт рассеиваемых ВСЕМИ конденсаторами и это без учёта внутренного сопротивления АКБ. Чуть больше 2 Вт на такой корпус я думаю конденсатор проживвет точно больше 50ч.
Цена решения меньше 1000 руб.

http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sec...,locale=en.html
Выбор есть 68000u 63V 50 ампер! Но ценник -7000 рублей за банку в розницу

Обсудили, решили отказатся от конденсаторов и фильтров. Решение чисто экономическое. АКБ по сроку службы раньше сдохнут.
Вот точно идея была - лучшее враг хорошего.

А 1 кгц умозрительно чисто. От быстродействия токовой оос в цепи шим и уменьшения коммутационных потерь. А слышно пусть будет. Там это не принципиально.

63 вольта с запасом на всякие выбросы. Конечно часть выбросов в акб перетечет, но наверно вы правы и 35 хватило-бы.

Мда, не будем усложнять без нужды установку.

[dinam]

Насколько я понимаю, вообще без конденсаторов у вас ничего не получится. Внутреннее сопротивление АКБ не позволит.

[Михась]

Насколько я понимаю, вообще без конденсаторов у вас ничего не получится. Внутреннее сопротивление АКБ не позволит.

Почему? У 6ст-90 пусковой ток 700А. Ток хх стартера порядка 100А. Напряжение 24в. У меня средняя нагрузка будет 4-5 квт, максимум 6-7. Ток в среднем будет 200А. 2-4 минуты должна сборка из 2х батарей выдюжить.

[dinam]

На 1 кГц внутреннее сопротивление 2х последовательно соединенных АКБ и проводов сколько будет? А выбросы из-за индуктивностей проводов чем давить будете?

[Михась]

На 1 кГц внутреннее сопротивление 2х последовательно соединенных АКБ и проводов сколько будет? А выбросы из-за индуктивностей проводов чем давить будете?

Ну индуктивностью проводов пренебрегем , на выбросы конденсаторы будут конечно небольшие. Но не для запасания энергии.

Вот работа акб с импульсным током -отдельная тема. Устоявшегося мнения нет, в частности из-за различий конструкции батарей.
Я аналоги регулятору искал конечно. Так вот, электромобили нормально так ездят. На свинце, коллектрниках и шим-регуляторах. Импульсный ток их тоже напрягает, в меру понимания ставят фильтры. Но там интенсивность эксплуатации на порядок больше чем в моей задаче. У меня место останется, поработаем, поглядим. Надо -поставим LC.

[dinam]

Про индуктивности, круто! А про небольшие конденсаторы на выбросы, подключенные параллельно АКБ вблизи мощных полевиков можно поподробнее? Примерные номиналы, типы?
Извините, но складывается ощущение, что вы силовой электроникой раньше не занимались.

[Михась]

Про индуктивности, круто! А про небольшие конденсаторы на выбросы, подключенные параллельно АКБ вблизи мощных полевиков можно поподробнее? Примерные номиналы, типы?
Извините, но складывается ощущение, что вы силовой электроникой раньше не занимались.

Силовой не занимался, не спорю.

Конструкцию предполагаю сделать объемной, на медных шинках шириной 30мм, транзисторы распаять на шинку, рядом шунт.
Транзисторы в верхнем плече. Между шинкой земли и шинкой драйнов предполагал установить конденсаторы -пленку и керамику.
Что-то типа К73-17. Номиналы пока не прикидывал как и снабберы. С отказом от входного LC буду думать сначала.
Потери на сборке ключей в статике оцениваю в 100 вт на 300а. В динамике в 2-3 раза больше.

Электромашину и акб подключить медными гибкими проводниками сечением порядка 16 квадратов. Все находится на расстоянии около 1 метра. Я не представляю как адекватно оценить индуктивность проводников в неизвестной конфигурации (единицы микрогенри?). Представляется индуктивность стартера на порядки выше. Стартер предполагаю шунтировать диодом (или несколькими). На полевики использовать body диоды.

Что скажете?

Сообщение отредактировал Михась - Jun 26 2012, 08:00

[dinam]

На такие токи делать не приходилось, максимум на порядок меньше. Поэтому может более опытные товарищи поправят.
Про входной фильтр. Обычно на плате драйвера двигателя я размещаю батарею конденсаторов с таким расчетом, чтобы весь импульсный ток ШИМа проходил через конденсаторы. Ну т. е. максимальный ток всех электролитов был одного порядка с током ШИМа. Это позволяет снизить потери на проводах питания, не бояться перенапряжений при выключении полевиков. Вам же это позволит потреблять ток от АКБ с малыми пульсациями. Если примените конденсаторы с low ESR вблизи полевиков, то особого прока от пленки и керамики я не вижу.
Полевик бы взял более низковольтный, вольт на 30-40, например, IRFB7440PBF, IRFB7437PBF.
При чем тут body диоды полевиков в ключе не понял. Или выложите схему.
Может стоит попробовать стартер шунтировать тоже полевиками?

[chenchen]

наиболее часто используется модель аккумулятора с емкостью двойного слоя. Согласно этой модели, ВЧ ток с частотой 1КГц пойдет лишь через эту весьма добротную емкость и не пойдет через химию аккумулятора, которая весьма инертна, поэтому деградации акб не будет. Т.е. акб можно принять за идеальный конденсатор на этой частоте. но это не избавляет от проблем с динамическими потерями от энергии, запасаемой в проводах от накопителя (акб) до ключа


Сообщение отредактировал chenchen - Jun 26 2012, 08:49

[Михась]

На такие токи делать не приходилось, максимум на порядок меньше. Поэтому может более опытные товарищи поправят.
Про входной фильтр. Обычно на плате драйвера двигателя я размещаю батарею конденсаторов с таким расчетом, чтобы весь импульсный ток ШИМа проходил через конденсаторы. Ну т. е. максимальный ток всех электролитов был одного порядка с током ШИМа. Это позволяет снизить потери на проводах питания, не бояться перенапряжений при выключении полевиков. Вам же это позволит потреблять ток от АКБ с малыми пульсациями. Если примените конденсаторы с low ESR вблизи полевиков, то особого прока от пленки и керамики я не вижу.
Полевик бы взял более низковольтный, вольт на 30-40, например, IRFB7440PBF.
При чем тут body диоды полевиков в ключе не понял. Или выложите схему.
Может стоит попробовать стартер шунтировать тоже полевиками?

Плохо, что бегу впереди паравоза, т.е не знаю индуктивность машины. Если индуктивность будет порядка 200 микрогенри (два поряда от проводников 2 микрогенри) то частота шима должна быть вообще десятки герц. ЭДС самоиндукции при закрывании ключей будет огромной. В фирменных регуляторах применяется частота до 20 килогерц. Значит индуктивность коллекторников на самом деле порядка единиц микрогенри?

[dinam]

Входные конденсаторы используются во первых что бы уменьшить импеданс источника питания с проводами - ну чтобы пульсации напряжения на входе были приемлимые, потерь было поменьше.
Во вторых что бы было куда сбрасывать энергию из двигателя в источник во время паузы ШИМа. Для прикидочных расчетов считайте что если вы в двигатель вкачали 500А, он вам и будет отдавать 500А в течении паузы. Если нет, то вы неправильно выбрали частоту ШИМа .
Вы кстати читали темку чуть ниже?

[Михась]

Схема

Шнтировать стартер полевиками? А какой принципиальный выигрыш на фоне усложнения?

Входные конденсаторы используются во первых что бы уменьшить импеданс источника питания с проводами - ну чтобы пульсации напряжения на входе были приемлимые, потерь было поменьше.
Во вторых что бы было куда сбрасывать энергию из двигателя в источник во время паузы ШИМа. Для прикидочных расчетов считайте что если вы в двигатель вкачали 500А, он вам и будет отдавать 500А в течении паузы. Если нет, то вы неправильно выбрали частоту ШИМа .
Вы кстати читали темку чуть ниже?

Ну да, по второму пункту все понятно, я и говорю что надо по хорошему индуктивность двигателя знать. И по первому пункту вы правы, а я поторопился. Если оценка индуктивности контура питания не ниже единиц микрогенри, то конденсатор будет нужен.

Сейчас ищу описание подобной электромашины (индуктивность), но пока глухо.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[dinam]

Да индуктивность вам особо не нужна. Ну раскрутился стартер, в паузах он рекуперирует же и механическую энергию тоже.
Шунировать движок надо, так куда(как) у вас ток течет во время паузы?
Полевик вместо диода - синхронное выпрямление, падение можно намного уменьшить.
Я обычно стараюсь уменьшить выделение тепла если это возможно, что бы потом ещё и с ним не бороться
И в схемку я бы последовательно с АКБ поставил резистор, ну хотя бы 0.005 Ом.

Во вторых что бы было куда сбрасывать энергию из двигателя в источник во время паузы ШИМа.

Поторопился, это действительно для мостовых схем.

[vvs157]

Ну индуктивностью проводов пренебрегем.

Оцените энергию, запасаемую в паразитной индуктивности проводов при токе 700А. И примите во внимание, что вся эта энергия пойдет в "звон".

[Михась]

Да индуктивность вам особо не нужна. Ну раскрутился стартер, в паузах он рекуперирует же и механическую энергию тоже.
Шунировать движок надо, так куда(как) у вас ток течет во время паузы?
Полевик вместо диода - синхронное выпрямление, падение можно намного уменьшить.
Я обычно стараюсь уменьшить выделение тепла если это возможно, что бы потом ещё и с ним не бороться
И в схемку я бы последовательно с АКБ поставил резистор, ну хотя бы 0.005 Ом.
Поторопился, это действительно для мостовых схем.

Я может недопонимаю, но разве не через боди-диоды в накопитель (конденсатор+акб) ток потечет?

[dinam]

Нет, разве вы схемку не моделировали?

[Михась]

Нет, разве вы схемку не моделировали?

Диод шунтирующий двигатель предназначен для возвращения энергии самоиндукции в накопитель, правильно?
Боди-диоды предназначены для перекачивания энергии запасенной в механике (переход двигателя в генераторный режим)?

[Andron55]

Диод шунтирующий двигатель предназначен для возвращения энергии самоиндукции в накопитель, правильно?

Что-то на вашей схеме диода, шунтирующего двигатель не видать.
А вот, который «боди», учтён, хотя ток через него течь не может, разве что нагрузка вздумает заставить крутиться двигатель в прежнем направлении, переведя оный в генераторный режим с напряжением генератора, превышающим напряжение питания.
Такая ситуация в вашем сценарии возможна?

[Михась]

Что-то на вашей схеме диода, шунтирующего двигатель не видать.
А вот, который «боди», учтён, хотя ток через него течь не может, разве что нагрузка вздумает заставить крутиться двигатель в прежнем направлении, переведя оный в генераторный режим с напряжением генератора, превышающим напряжение питания.
Такая ситуация в вашем сценарии возможна?

Схемка была неполная, просто для понимания схемотехники.
Шунтирующий диод предполагаю взять промышленный с Iпр=100а, Iпр и =300а и временем восстановления около 2-3 микросекунд. Они доступны и недороги.

Это лебедка и нагрузка периодически может покрутить (а может и нет, т.к. нагрузка на лебедке постоянно меняется (даже знак меняется) и задача -держать усилие на лебедке около определенного значения) электромашину. Но мощность (механическая, назад через вал) при этом будет порядка 2, максимум 4 квт. Т.е. ток около 150А. Я думаю что акб смогут принять такой ток в режиме заряда. Но это еще посмотрим. Я еще подумаю и если надо заложу тормозной резистор в звено постоянного тока. Это как раз не проблема.

Сообщение отредактировал Михась - Jun 27 2012, 01:52

[dinam]

В свете ваших новых слов, одним ключом, насколько я понимаю, вам не обойтись

[Михась]

В свете ваших новых слов, одним ключом, насколько я понимаю, вам не обойтись

Понимаю что вы хотите сказать. По хорошему нужен реверсивный следящий привод. Но я так понимаю что стартер реверсированию без переделки не поддается. И электрически реверсировать без вывода ОВ наружу не получится. На самом деле невероятно точного регулирования не требуется. Будет следящая система за тягой на основе тензодатчика и требования по точности порядка 10%. Тормозить и удерживать двигатель хотел подачей малой мощности.

Я еще только начал прорабатывать варианты, начал с питания, а тут уже надо на все вопросы точно ответить.

[dinam]

Не знаю что такое вывод ОВ
Стартер я понимаю - это обыкновенный коллекторный движок?
Вместо тензодатчика не думали сделать слежение за током двигателя?
А начинать мне кажется вам нужно с силовой части, тормозной резистор вам скорее всего будет не нужен. Скинуть лишнюю энергию можно в АКБ. Она надеюсь переварит такие токи, но конденсаторы в этом случае надо брать на 50В.

[Михась]

Не знаю что такое вывод ОВ
Стартер я понимаю - это обыкновенный коллектроный движок?
Вместо тензодатчика не думали сделать слежение за током двигателя?
А начинать мне кажется вам нужно с силовой части, тормозной резистор вам скорее всего будет не нужен. Скинуть лишнюю энергию можно в АКБ. Она надеюсь переварит такие токи, но конденсаторы в этом случае надо брать на 50В.

ОВ -обмотка возбуждения. Грубо говоря стартер это коллекторный двигатель с параллельным возбуждением. Все внутри и без переделки обмоток туда не залесть. Током быстрее всего будет плохо. Стартер через редуктор крутит барабан с тросиком. Инерция механики меня смущает. Непосредственно усилие на тросе померить проще и быстрее.

Ладно. Есть такой вариант. Взять жигулевский стартер, через шунт померить скорость нарастания тока в обмотке осциллографом. Оцениваем индуктивность. Мощность жигулевского 1квт. У ст-142 8квт, можно ли рассчитывать что его индуктивность в 8 раз меньше? Или это не очевидно?

[Михась]

ОВ -обмотка возбуждения. Грубо говоря стартер это коллекторный двигатель с параллельным возбуждением. Все внутри и без переделки обмоток туда не залесть. Током быстрее всего будет плохо. Стартер через редуктор крутит барабан с тросиком. Инерция механики меня смущает. Непосредственно усилие на тросе померить проще и быстрее.

Ладно. Есть такой вариант. Взять жигулевский стартер, через шунт померить скорость нарастания тока в обмотке осциллографом. Оцениваем индуктивность. Мощность жигулевского 1квт. У ст-142 8квт, можно ли рассчитывать что его индуктивность в 8 раз меньше? Или это не очевидно?

Бой продолжается!

Переделал стартер на элетродвигатель (в крышки установил подшипники, сейчас делаю систему принудительного охлаждения)
Начал собирать привод, собрал силовую часть, управляю от генератора шима. 24х вольтовая машина пока питается от 12 вольт, на холостом ходу жрет 200 ампер. Буду экспериментировать с частотой шима, посмотрю как будет работать в зоне разрывных токов.

Предполагаемая схема управления силовыми транзисторами в приложении, есть фото (старые)
http://hddfiles.ru/download/21491/

Хочу использовать триггер от 555 для организации аппаратого ограничния шима. Как думаете, будет работать?