Коммутация аккумуляторов мощными полевиками, Переключение с паралельного на последовательное Опции

[-=TRO=-]

Есть 2 аккумулятора на 12 вольт. Нужно оперативно переключать их с паралельного включения на последовательное. Рабочие токи до 20 ампер. Реле нехочу из за ресурса, переключать нужно часто. Хочу сделать на полевика IRFZ44n(есть в запасах). Велосипед изобретать нехочется, может кто видел готовое решение, или решал подобную задачу?

[jam]

Есть 2 аккумулятора на 12 вольт. Нужно оперативно переключать их с паралельного включения на последовательное. Рабочие токи до 20 ампер. Реле нехочу из за ресурса, переключать нужно часто. Хочу сделать на полевика IRFZ44n(есть в запасах). Велосипед изобретать нехочется, может кто видел готовое решение, или решал подобную задачу?

Задачу подобную не решал, но очевидно, что она не проста - что бы не закоротить аккумуляторы во время переключения придётся кратковременно разрывать цепь 20ампер, что без наличия конденсаторов приведёт к большим напряжениям в сети за счёт индукции - нужны супрессоры а схему с конденсаторами считать на спайсе что бы не превысить максимальный ток. Если вставить индуктивности нужно позаботится что бы не превысить максимальный лавинный ток и энергию - без расчётов лучше не пробывать, поэтому даже если подобная схема где то есть , её всё равно придётся адаптировать. Например катушка из трёх витков провода без сердечника диаметром 1 см ( около 1нГ) в схеме разряда конденсаторов надёжно защищает 1кА тиристор - а без неё он идёт на помойку через несколько дней.

[-=TRO=-]

Фильтрующих конденсаторов нет(или пока нет), в качестве нагрузки подключен электродвигатель через схему ограничения тока.

У меня вопрос не столько про сопутствующие проблемы комутации и управления(решу как нибудь, полевиков много ), а о том как включать полевики.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - Jun 19 2009, 20:25

[jam]

Фильтрующих конденсаторов нет(или пока нет), в качестве нагрузки подключен электродвигатель через схему ограничения тока.

У меня вопрос не столько про сопутствующие проблемы комутации и управления(решу как нибудь, полевиков много ), а о том как включать полевики.

Если вместо полевиков взять mos реле - то это значительно упростит схему - поскольку у них по входу опторазвязка и не требуются напряжения для открывания затвора - это можно сгородить и самому из полевиков и оптоизоляторов pvi1050 - но для одной штуки игра явно не стоит свеч. МОП реле штука дорогая и имеет те же недостатки что и транзисторы - может сгореть от выбросов тока и напряжения а ещё может сработать от помехи по коммутируемой сети. Очевидно, что для Вашей задачи достаточно 3 шт.
Может Вам лучше сделать повышающий регулятор, а аккумуляторы не трогать?

[Herz]

А всё-таки жаль, что реле не подходит: переключение двумя группами контактов можно было бы сделать беспрецедентно простым и надёжным. Ни с какими полевиками не сравнить. Неужели частоты коммутации в самом деле такие высокие? Сложно представить, для чего это может понадобиться.

[SSerge]

Где-то так

Вместо ключа можно использовать N- или P-канальный полевик.

[domowoj]

Есть 2 аккумулятора на 12 вольт. Нужно оперативно переключать их с паралельного включения

А как же они у вас параллельно то включены???

[-=TRO=-]

А они у меня включены последовательно. Ограничитель тока импульсный с ШИМ, размером со спичечный коробок и совсем не греется, он же выполняет роль оперативного включения двигателя (есть входы для концевиков). Но, большую часть времени двигатель работает на оборотах для которых достаточно 12в питания. А когда амплитуда ШИМ 12в место 24в, то меньше искрообразование на щётках, и соответственно выше ресурс щёток и коллектора. Поэтому и хочу сделать коммутацию аккумуляторов.

SSerge Диоды не катят, для них нужен радиатор, и потеря КПД. Ладно, поставлю вместо диодов и ключа полевики, и посмотрю что из этого получится.

[domowoj]

А двигатель то с последовательным или параллельным возбуждением?
И при чем здесь искрообразование.

[-=TRO=-]

А двигатель с возбуждением постоянными магнитами.

А вот причём: Чем больше напряжение ШИМ, тем длинее дуга от щёток по ламелям коллектора.

[=L.A.=]

Есть 2 аккумулятора на 12 вольт. Нужно оперативно переключать их с паралельного включения на последовательное. Рабочие токи до 20 ампер. Реле нехочу из за ресурса, переключать нужно часто. Хочу сделать на полевика IRFZ44n(есть в запасах). Велосипед изобретать нехочется, может кто видел готовое решение, или решал подобную задачу?

Наверное сейчас уже не учат, что аккумуляторы в параллель включать низзя. В мое время учили, повторяли эту мысль очень часто.

[domowoj]

Странно.
Люди обычно склонны к плавному пуску двигателей.

Что хоть делаете? Сформулируйте задачу поконкретнй.

[Herz]

Наверное сейчас уже не учат, что аккумуляторы в параллель включать низзя. В мое время учили, повторяли эту мысль очень часто.

Сейчас уже можно.

[-=TRO=-]

Да знаю я все недостатки и возможные последствия запаралеливания аккумуляторов, но тем не менее.

to domowoj
Стабилизатор тока и есть гарант плавного пуска двигателя.
А задача сформулирована конкретней некуда и полностью озвучена в шапке топика.

Сообщение отредактировал -=TRO=- - Jun 20 2009, 09:26

[BORIV]

Почему бы просто не поставить фильтр на выходе шима.

[-=TRO=-]

BORIV Я Думал об этом, но слабо представляю дроссель и конденсаторы фильтра на такие токи и напряжение ШИМ, и по моему масогабариты будут поболее схемы коммутации питания. А это для меня немного критично.

[=L.A.=]

Сейчас уже можно.

Но не нужно Если только один из аккумов не севший напрочь . В принципе, SSerge дал вполне подходящую схему, ничего лучшего , думаю, уже не найдется.

Сообщение отредактировал =L.A.= - Jun 20 2009, 10:01

[jam]

BORIV Я Думал об этом, но слабо представляю дроссель и конденсаторы фильтра на такие токи и напряжение ШИМ, и по моему масогабариты будут поболее схемы коммутации питания. А это для меня немного критично.

Шим регулятор 100в х 100а - небольшая тумбочка весом 30кг 20из которых весит дроссель - апроксимируя вниз Ваш дроссель будет весить 1 кг - может оно не так страшно?

[-=TRO=-]

Не люблю я дроссели, зазоры там всякие, насышения, нету опыта. Да и стабилизатор тока переделывать прийдётся (повышать частоту, сейчас 6 килогерц).
А конденсаторы на долговеменную фильтрацию 20 ампер, то-же не тривиальная сборочка, боюсь как бы они у меня вздуватся не начали раньше износа коллектора(шило на мыло).
Но тем не менее мысль хоронить не буду, сяду посчитаю на досуге.

[jam]

Но не нужно Если только один из аккумов не севший напрочь . В принципе, SSerge дал вполне подходящую схему, ничего лучшего , думаю, уже не найдется.

Схема и вправду хороша, но переходные процессы в ней тоже есть - открытые диоды имеют время восстановления.

Не люблю я дроссели, зазоры там всякие, насышения, нету опыта. Да и стабилизатор тока переделывать прийдётся (повышать частоту, сейчас 6 килогерц).
А конденсаторы на долговеменную фильтрацию 20 ампер, то-же не тривиальная сборочка, боюсь как бы они у меня вздуватся не начали раньше износа коллектора(шило на мыло).
Но тем не менее мысль хоронить не буду, сяду посчитаю на досуге.

Повышающий регулятор может быть сам источником тока - т.е речь идёт о замене вашей коробочки другой, более тяжёлой.

[Microwatt]

А они у меня включены последовательно. А когда амплитуда ШИМ 12в место 24в, то меньше искрообразование на щётках, и соответственно выше ресурс щёток и коллектора. Поэтому и хочу сделать коммутацию аккумуляторов.

Да не делают так! Левой пяткой правое ухо чесать крайне неудобно. Стандартное решение - правильно сделанный ШИМ.
То, что Вы не любите пока дроссели - не помеха. Если очень захочется - разберетесь и полюбите. Вовсе это не тумбочка по размеру для Вашего случая.
Это еще один пример того, как неверно сформулированная изначально задача порождает кучу бесполезных решений. Люди-то подумали, что действительно нужно коммутировать аккумуляторы.

[-=TRO=-]

Ладно, я всё понял.
Сначала попробую задрать частоту ШИМ, на сколько это будет безболезенно возможно, а потом прикину параметры фильтра на эту частоту.

[Microwatt]

Ладно, я всё понял.
Сначала попробую задрать частоту ШИМ, на сколько это будет безболезенно возможно, а потом прикину параметры фильтра на эту частоту.

20-40кГц - абсолютно "детская" частота для современных магнитных материалов и компонентов.
Уточните токи и напряжения на входе/выходе и я попробую Вам помочь в расчете дросселя.

[-=TRO=-]

Ток ограничен по обратной связи 18 амперами (меряю падение на кабеле до двигателя, с дросселем прийдётся поставить шунт до него). Частоту поднял до 20кГц, выше не хочу, раньше когда эксерементировал начинались проблемы с обратной свазью выше 30кГц (может из за длины провода на котором меряю, но там всего метр в 4 квадрата, до аккумуляторов ещё метр).
Спасбо за желание помочь расчитать дроссель, хотелось бы получить и рекомендацию насчёт конденсаторов псле него.

[Microwatt]

Ток ограничен по обратной связи 18 амперами (меряю падение на кабеле до двигателя, с дросселем прийдётся поставить шунт до него). Частоту поднял до 20кГц, выше не хочу, раньше когда эксерементировал начинались проблемы с обратной свазью выше 30кГц (может из за длины провода на котором меряю, но там всего метр в 4 квадрата, до аккумуляторов ещё метр).
Спасбо за желание помочь расчитать дроссель, хотелось бы получить и рекомендацию насчёт конденсаторов псле него.

Да, 20 кГц, конечно, не частота, но.... если вход 21-28 вольта, выход 12, максимальный ток через двигатель (эффективный) 18 ампер. то в первом приближении
Сердечник Е42/21/20 зазор 1мм, 14 витков 2.9 мм диаметр 70 миллиом по переменке. 50мкГн. Ток насыщения 21 ампер. Намотать, конечно придется не этим прутком, а жгутом приблизительно 2-2.5кв мм суммарного сечения.
зато, и сопротивление уменьшится в 5-7 раз.
Конденсаторы... ну, если дроссель подъемный, займемся и конденсаторами.

[domowoj]

-=TRO=-
А разве 12Вольт для пуска двигателя не хватает?


или я чего-то не понимаю?

[-=TRO=-]

Хватает.
24вольта нужно для достижения максимальной скорости которая при 12в недоступна.
А стабилизатор тока для защиты двигателя и аккумуляторов от перегрузки, (слишком агресивный характер нагрузки, вплоть до остановки).
Непонимаю, в чём недопонимание.

[domowoj]

Об этом ни слова не было.

Тогда тебе нужен не стабилизатор тока, а стабилизатор момента вращения!

Сообщение отредактировал domowoj - Jun 20 2009, 15:12

[-=TRO=-]

У двигателей с возбуждением от постоянных магнитов зависимость тока от момента практически линейная, а теоретически тем более.

[Guest_@Ark_*]

to '-=TRO=-":
Если Вам нужно управлять двигателем, посмотрите на эту платку:
http://www.ellab.ru/russian/razrabotki/sva...rka_018_rus.htm
может подойдет для Ваших целей.

[-=TRO=-]

@Ark Эта плата ничего не решает в данном контексте.

[Guest_@Ark_*]

А что Вы хотите решить? Кроме аккумулятора, двигателя и этой платы (AWD15), Вам ничего не нужно. Там все уже решено...

[-=TRO=-]

Шутить изволите? Тему читали вобще? На той плате полюбому ШИМ с амплитудой источника питания, т.е. никакой разницы с уже имеющейся реализацией.

[Guest_@Ark_*]

Я что-то не пойму, Вам двигателем нужно управлять или аккумуляторы коммутировать? Если двигателем управлять, то Ваше решение перекомутацией аккумуляторов, Imho, совершенно не к месту. Вам уже говорили, что так никто не делает.

[-=TRO=-]

Стереотипы. Любое рабочее решение в электронике имеет право на реализацию. Слова "так никто не делает" для меня не аргумент.

[Guest_@Ark_*]

Ну тогда, могу только пожелать успехов...

[Microwatt]

Ну тогда, могу только пожелать успехов...

Да уж... присоединюсь к пожеланиям.
Эдак DC-DC стабилизаторы/регуляторы вообще уйдут в темное прошлое. Всегда можно подобрать нужное количество батареек и скоммутировать....

[-=TRO=-]

Всё дело в приоритетх и компромисах.
Гдето рулит DC-DC, а гдето и комутация.
Я пока не собираюсь хоронить ни один из вариантов, возможно опробую оба.

Вдогонку пара вопросов.

Почему в этой статье в первом примере, при расчёте дросселя, Iпульс принимается равым 10%? Мне для расчёта тоже ток делить на 10?

И 2й вопрос. Можно ли в моём случае собрать сборный дроссель из ферритовых чашек, например надев дроссели из них на одну общюю ось? (Просто чашек этих у меня навалом, да и зазор в них не проблема вроде).

Кстати, я не только дроссели не люблю, тут к примеру, спорят какие конденсаторы ставить после дросселя на 2 Ампера , а у меня токи на порядок выше.

[jam]

И 2й вопрос. Можно ли в моём случае собрать сборный дроссель из ферритовых чашек, например надев дроссели из них на одну общюю ось? (Просто чашек этих у меня навалом, да и зазор в них не проблема вроде).

Дроссель на чашках конечно лучше , но чашки гораздо дороже чем П или Е. Конденсаторы - не критично если добавить эдак 10 мкф керамики набранной впаралель

[Microwatt]

Почему в этой статье в первом примере, при расчёте дросселя, Iпульс принимается равым 10%? Мне для расчёта тоже ток делить на 10?

И 2й вопрос. Можно ли в моём случае собрать сборный дроссель из ферритовых чашек, например надев дроссели из них на одну общюю ось? (Просто чашек этих у меня навалом, да и зазор в них не проблема вроде).

Пульсации тока в дросселе так же необходимы, как велосипедисту постоянное кручение педалей, чтобы не упасть. Они могут быть выбраны в ШИМ от нескольких процентов до 100% на границе разрывного режима.
Хорошее правило начать с 30%.
Пульсации в 30% означают, что предельный ток в дросселе будет на 30/2=15% выше предельного тока потребления. В Вашем случае это 21 ампер при потреблении 18А.
Также хорошее правило проектировать дроссель из стандартных подходящих по параметрам компонентов, а не собирать автошину многослойной наваркой старых галош и презервативов.

[-=TRO=-]

Теперь ясно, я просто не понял сразу что такое пульсации тока в дросселе, дошло когда увидел слова "до 100% на границе разрывного режима", большое спасибо.

Ну а на счёт галош и презиков: не знаете про чашки, так и скажите, я уж сам как ни-будь проверю влияние взаимного их расположения опытным путём.

[Microwatt]

Ну а на счёт галош и презиков: не знаете про чашки, так и скажите, я уж сам как ни-будь проверю влияние взаимного их расположения опытным путём.

Чашки достаточно хорошо знаю потому и советую. Это неподходящая основа для такого дросселя.
Нужно искать Е или П сердечник сечением 1.5-2 квадрата. Или повышайте частоту до нормальных хотя бы 50-65 кГц. Есть такое удивительное свойство дросселя, что зазор и витки мало зависят от размеров и формы сердечника. Его выбирают больше из конструктивных соображений.
В чашки даже Б42 просто не влезет такой толстый провод. С ростом частоты можно снизить потребную индуктивность и немного количество витков.

[jam]

Ну а на счёт галош

Чашки обычно делаются беззазорными поскольку охлаждение провода в них крайне затруднено. Зазор выбирается исходя из 3 параметров - нагрев провода, нагрев феррита , поток сердечника. Мотать надо многожильным изолированным проводом - у меня есть линцендрат 0.1х100 - мотаю им несколько впаралель - если нет - можно сделать самому сложив ПЭВ - не пробывал, но может быть стоит его поместить в термоусадку. Толстым проводом мотать нельзя - он будет греться так, что дым пойдёт.

[domowoj]

-=TRO=-
Намотай свои 14 витков... медной трубкой, а для охлаждения пусти по ней спирт.

Сообщение отредактировал domowoj - Jun 20 2009, 23:05

[-=TRO=-]

Чё нить подберу в поедельник. У меня на работе, через стенку, постоянно человек сидит, списанную апаратуру демонтирует, целиком приборы выкидывать нельзя, а расфигаченные в мусор можно. Так что железа с трансформаторов тоже навалом.
Спасибо за консультации.

Кстати есть ещё готовые дроселя на кольцах, сантиметра по 4 в диаметре с проводом около 1мм, их тоже впаралель нельзя?
Как по быстрому проверить напряжение насыщения на заданной частоте у готовог дросселя, есть идеи?

[jam]

Чё нить подберу в поедельник. У меня на работе, через стенку, постоянно человек сидит, списанную апаратуру демонтирует, целиком приборы выкидывать нельзя, а расфигаченные в мусор можно. Так что железа с трансформаторов тоже навалом.
Спасибо за консультации.

Кстати есть ещё готовые дроселя на кольцах, сантиметра по 4 в диаметре с проводом около 1мм, их тоже впаралель нельзя?
Как по быстрому проверить напряжение насыщения на заданной частоте у готовог дросселя, есть идеи?

Это слишком маленькие - если чашки чтоб с запасом - возмите pm114 или pm87 - но в магазине они денег стоют.

Намотай свои 14 витков... медной трубкой, а для охлаждения пусти по ней спирт.

Спасибо - суперидея. Но наверно лучше пойдёт ацетон или пропан есть какието высоктемпературные фреоны - трубку надо из диэлектрика - а внутри провод.

[domowoj]

Трубка - проводник, на выс. частотах ток течет по поверхности проводника.
(а ацетон пить нельзя)

[-=TRO=-]

Всё понятно. Значит берём медную трубку, заливаем спирт, выпариваем прогревом воздух, герметизируем, получаем обмотку дросселя из тепловых трубок на спирту, на выводы тепловой трубки ставим модули пельтье с радиаторами - чтобы энергия нагрева зря не пропадала, пусть подпитывает аккумуляторы(может вечный двигатель получится). Покрасить всё брозовой краской и продать японцам, они такой хайтек-стимпанк с руками оторвут. На вырученное бабло купить готовое решениевесом в 1кг, на литиевых-железофосфатных аккумуляторах и бесколлекторным двигателем с редкозаемельными магнитами.


Сообщение отредактировал -=TRO=- - Jun 21 2009, 07:17

[BORIV]

Похоже, что все забыли, для чего нужен фильтр в данном случае.

[-=TRO=-]

Так я напомню:

Для уменьшения амплитудного напряжения ШИМ на щётках двигателя.
Что в свою очередь должно уменьшить дугообазование.
И увеличить ресурс коллектора двигателя.

[314]

С точки зрения искрения на щетках что 12В, что 24В и даже 100В - никакой разницы. Дроссель последовательно с двигателем просто лишний, как правило все прекрасно работает и так. Искрение возможно в 2 вариантах:
1. Неправильная схемотехника ШИМ (может не работает диод гашения реакции якоря, должен быть ультрафаст или типа того и на рабочий ток якоря);
2. Витковое замыкание в якоре (то, что двигатель крутится, ешё ни о чем не говорит, у нас двигатель с витковым в якоре уже лет 10 точило крутит и даже не искрит на коллекторе).

[Microwatt]

Вообще-то, коллекторный двигатель - сам себе дроссель, верно. Но там и частоту не очень поднимешь.
Процессы коммутации на щетках тоже темноваты. Так что без отдельного дросселя обойтись трудно.
Классический понижающий стабилизатор имеет на выходе емкостной фильтр. Эти емкости и будут гасить дугу.

[-=TRO=-]

Ну я для экспериментов брал двигатель с окошками (через которые щётки видно).
Подавал на него 12в с одного аккумулятора, потом меандр 24в с двух аккумуляторов.
Визуально казалось что дуга после щётки по коллектору, больше во втором случе.

А deadtime между верхним и нижним ключами меньше 2 микросекунд, плюс диоды, тут засады нет.

[Guest_@Ark_*]

Цитата, Microwatt:
"...Так что без отдельного дросселя обойтись трудно."

Да не нужен здесь дроссель, ув. Microwatt. А если еще авторегулирование делается по противоэдс, то дроссель вообще вреден. Как Вы сами говорили, правильно сделанный ШИМ и подбор ключей - решает все проблемы. Не будет ни искрения, ни заметного нагрева. Частоту ШИМ нужно наоборот снижать до минимально допустимого предела. Чем меньше переключений - тем меньше бесполезный нагрев.
Плата, ссылку на которую я приводил, прекрасно крутит движки до 500Вт под нагрузкой. При этом особо не греется. А при токах до 10А даже обходится без радиаторов. При этом частота ШИМ - всего 4 кГц.

[314]

А не может ли быть в обрыве какая-то из обмоток якоря? Тогда и на 24В может круговой огонь тянуть, а на 12В для этого напряжение маловато. Пробовали мерять сопротивление обмоток якоря?

[-=TRO=-]

Сопротивление обмоток не мерял, но двигатель был нулячий. Да и искрение было не такое уж и стрёмное, в пределах двух-трёх ламелей коллектора, видал и похуже.
Я уже чёто прям начал понемногу сомневатся в целесообразности своей затеи, тем более есть ещё один движок в запасе.

[314]

Если двигатель новый, то могут быть непритертые щетки. На 24В искрение под щетками не очень видно, а на 2-3 ламели - что-то невероятное.

[Microwatt]

Цитата, Microwatt:
"...Так что без отдельного дросселя обойтись трудно."

Да не нужен здесь дроссель, ув. Microwatt. А если еще авторегулирование делается по противоэдс, то дроссель вообще вреден. Как Вы сами говорили, правильно сделанный ШИМ и подбор ключей - решает все проблемы.

Ладно, сдаюсь, реально мощные двигатели не шимовал. Вообще-то двигатель с искрящими щетками можно рассматривать, до какой-то меры, как сварочник. Там на выходе конденсаторов нет и ничего с ШИМ не делается.
Так что индуктивность якоря должна быть для понижающего ШИМ готовым дросселем.
Посему, действительно и гнаться за частотой особого смысла нет. Мало что в габаритах улучшим.

[BORIV]

Притрите щётки и проверьте механизм прижима. При 24В у Вас и скорость была скорей всего повыше. Щётки сильнее прыгали, вот и искрение. Если двигатель долго не использовался, механизм прижима щёток может заедать.