Научные исследования, электрохимия <ТБМ,ТБМ и так 3 страницы>

Система электрохимических ячеек, бесконечные циклы разряда/заряда.
С зарядом все хорошо, а вот разряд - не понятно куда девать. Пока в нагрев.
В настоящее время используется для этого вот такой замечательный кипятильник на 3 литра воды.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Выходное напряжение ячеек от 40 до 50 В, мощность 400 Вт. Ячейки хорошо изолированы от всего, поэтому их можно даже совать в сеть... одним концом.
Исходные данные пока все.

Хотелось бы как-то облагородить этот процесс.

Советуюсь с уважаемыми гуру.


Идея - использовать ККМ в качестве boost преобразователя с выходом в сеть.
Предполагаемая временная диаграмма:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Решение заключается в следующем. Когда напряжение в сети превышает напряжение электрохимических ячеек, включается преобразователь на повышение (отсечение коричневой линией). Ключи обеспечивают как коммутацию в нужном направлении выходного тока, так и отключение схемы от сети при низком напряжении.

Хотелось использовать стандартный ККМ, мне вот этот чип NCP1654 нравится
<схема из описания http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP1654-D.PDF >

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Скажите, реально ли такое решение?
И какие предполагаемые трудозатраты человека не очень разбирающегося в преобразователях (только не говорите, что всю оставшуюся жизнь...)?

Спасибо!

Вопрос ясен Не ясно только: "При чём тут ККМ?" Скорее нужен преобразователь того что у Вас есть (ну , там разные ячейки - типа аккумуляторы) в переменное напряжение 50 Гц (или если Вы с другого края света -60 Гц), выровнять напряжение с сетевым, синхронизовать по частоте и по фазе и ... сразу оба провода в розетку. Счётчик сразу закрутится в другую сторону. Счастье то какое!!!
И вот так поступают, например на многих телекоммуникационных узлах, по всей Европе уже лет двадцать как. Так они борются с тарифами на пиковое потребление электроэнергии. В общем то ничего нового, точно так же делают н электростанциях, когда пускают в работу новый (или починенный) генератор, только в отличие от электронного генератора процесс синхронизации продолжается значительно дольше.
А если микросхема нравится - подарите ей букет цветов Ой! Это о другом Ну найдите ей какое-нибудь достойное применение.


Да, и вспомните, есть такой глагол - ненавидеть, а то придёт модератор и, точно, забанит

Купите что то типа DC AC инвертора (преобразователь постоянного напряжения в переменное) 48В в 220В и питайте от него, например, телевизор.

а в россии можно засовывать электричество обратно в розетку?

имхо, принцип "я скачал файл, мне он не нужен, как мне его вам обратно закачать" в россии не работает

если только вы не с другого конца света или буржуазного запада

В пределах собственной электрической сети можно - счетчик будет меньше крутится до нуля, но обратно крутится не умеет

Что-то обьем маловат, у нас было 4 куба закипающей воды

А вам проще сливать лишнее в аккумуляторы - поставить свинцово-кислотные буфером.

А зачем для телевизора DC\AC? Хватит простенького повышающего DC\DC. На входе блока питания у телефизора есть выпрямительный мост, потом импульсный трансформатор. Ему всё равно DC или AC.... Лишь бы величина напряжения была нужной.

Такая игрушка называется активный выпрямитель. Позволяет электрическую энергию гонять туда и обратно. Есть и однофазные, и трёхфазные. Но не дешёвое развлечение, там моточные изделия на входе есть - дроссели, сердечник, медь. На малых мощностях не выгодно.

Активный выпрямитель? Вы уверены?

Был уверен.... Есть варианты?

В кинескопном ТВ постоянное напряжение будет подано на систему размагничивания кинескопа. Он намагнитится. А так же вопрос-выдержит ли петля размагничивания постоянный ток? Ведь какую-никакую, а индуктивность петля имеет (даже для 50 Гц-сопротивление).

А где взять кинескопный ТВ?

На вскидку:
http://www.elpron.ru/index.php/articles/51...tivvipriamiteli
http://www.global-download.schneider-elect...on_Guide_ru.pdf
Поясните, пожалуйста, если я что-то не правильно понимаю.

Я благодарен всем ответившим, особенно MikeSchir, указавшим незнание мое языка, поправил подпись, по-моему, все-таки это предлог...

Еще раз.

Хочется спроектировать устройство по рекуперации электрической энергии обратно в сеть от батареи заряженных электрохимических ячеек обратно в сеть. 40-50 В входное/400 Вт.

Нагреватели и предложенные активные выпрямители здесь наверно не годятся. Интересно именно спроектировать такое устройство. Недорогое.

ККМ выбран именно из простоты возможной реализации - в базовой схеме изменить размещение обратных связей.
Сейчас я курю документ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8322-D.PDF с целью перерасчета пассивных цепей. Постараюсь прорисовать и выложить на суд.

С уважением.

ККМ не рекуперирует энергию в сеть.... Или есть что-то новое??????????????????

В книге Малешина "Транзисторная преобразовательная техника" есть примеры построения преобразователей. Один из них-электронная нерассеивающая нагрузка (глава 32).
Прикрепить DJVU файл не получилось.

Запакуйте в zip архив и прикрепляйте...

Спасибо. Забыл, что и так можно.

Нераасеивающая нагрузка.

Спасибо, уважаемый Александр1

То что я хотел создать на ncp1564, в книжке описано на uc3848... мысли совпадают иногда.
Но конструкция описанная в книге - на значительный срок разработки, недоступный мне, да и мощность превышает в 5 раз необходимую. Мне главное реализовать стабилизацию выходного тока по нужному закону, а управляющее схемное решение может быть и другим.

а зачем вам в сеть? пустите электроэнергию на нужды народного хозяйства и быта. освещайте помещения, заряжайте ноутбуки.
если одновременно грузятся много батарей - можно и отапливаться. если поочерёдно - один аккумулятор заряжается от зарядника, питающегося от дц-дц, работающего на разряде другого аккумулятора

То, что по Вашим ссылкам называют активным выпрямителем, на самом деле представляет собой комплексное оборудование, совмещающее в себе выпрямитель, ККМ и рекуператор.
Выпрямитель, даже активный, по определению, выпрямляет переменный ток. Рекуператор же, по сути, должен выполнять обратную функцию, то есть являться инвертором.
Эти узлы разработчики совместили, управляя вентилями, делая их обратимыми. Но с терминологией получилась чехарда - возможно, из-за несколько вольного перевода...

Например, обратноходовый преобразователь в 400 В, после чего мост, управляемый компаратором его датчика тока, на двух полумостовых драйверах затворов и четырёх NMOS, в диагонали которого, через пару LC-фильтров,— электросеть, в которую, таким образом, будет тупо сливаться никакой не синусоидальный, а постоянный (прямоугольный) ток, задаваемый следящей за отсосом энергии из ячейки ОС компаратору моста в виде уставки, про каковой процесс в ТЗ почему-то ни слова.

Наверное, так. Под "активным выпрямителем" я понимаю именно выпрямитель, ККМ и рекуператор. Три в одном флаконе.

А как это по-другому назвать?

давно забытое старое, но мож топикстартеру будет интересно. Хотя сомневаюсь
http://valvol.ru/viewtopic.php?p=67306#p67306

А в Молдавии? Возвращать в розетку нечего, но стало интересно. По счётчику можно определить? Стоит СО-ЭА09И1 .

Он имеет защиту от смены напрявления тока.
В Украине говрили, что желающим могут ставить двунаправленные счетчики.
В соседнем городе знакомый установил ветрогенератор, мощность маленькая, 300Вт, по-этому получается только "помогать" внутренним потребителям.

Я благодарен всем ответившим на мои вопросы... узнал много нового, даже о электроснабжении Молдавии и Украины... но на основной вопрос не получи ответа.
Говорю о предполагаемых трудозатратах на данную разработку.

Благодарен уважаемым Александр1 и тау за ссылки, сижу разбираюсь.

Чтобы въехать в тему, у меня имеется ПЛАН:

1). Сделать стандартный ККМ на 400 Вт.
2). Модифицировать его под мою задачу.
3). Профит.

Если все-таки брать за основу ncp1654 для решения данной задачи, прошу у Уважаемого общества подсказки по трем вещам:

- силовой транзистор;
- диод;
- накопительный дроссель.
Ну и частота всего этого... мне кажется 65 кГц слишком мало, 200 много, а вот 133 в самый раз.

Про документ http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8322-D.PDF я в курсе, как и о других.

В оригинальной схеме рекомендуется SPP20N60S5 и MSR860G. Что посоветуете НЕДОРОГОГО на втрое большие токи?

Каково должно быть конструктивное исполнение дросселя для среднего тока подмагничивания, скажем, в 10 А и индуктивности, скажем в 100 микрогенри? Понятно, что 1000НМ не катит...

Спасибо!

Занедорого - только крупными партиями и только напрямую от производителя. Во всех остальных случаях - ценник будет х10...х20 от оптового, в зависимости от жадности барыги.
Гуглите параметрический поиск производителей, благо их не так и много - пальцев рук хватит.

Если хочется втрое мощнее, то не всегда это получается простой заменой ключевых компонентов на втрое мощнее - начинают доминировать различные, ограничивающие полёт простецкой инженерной мысли, проблемы.

вот, к примеру, Rsense в AND8322-D. 0,1Ом, тепловыделением 1,5Вт. Это уже трёхваттный резистор напрашивается. Утраиваем мощность - имеем на плате пятиваттную печку из 10-ваттного резистора

Спасибо, Ydaloj за ценные замечания.

Проблему тепловыделения хотелось решить добавлением усилителя на простом ОУ с усилением в три раза сигнала от Rsense... полагаю, это будет достаточно. Если заузить полосу (т.е. использовать режим "ток по среднему"), то и этот усилитель может быть совсем простой.

При этом мощность упадет на резисторе в 9 раз, что нормально для SMD резистора даже.

Интересная философия...
Мое ИМХО: Пол года, при наличии соответствующего базового образования.
Это с учетом что делается не серийное изделие, а 1 макетный образец.
Вопрос. Ток DC разряда ваших ячеек должен быть постоянным или может быть пульсирующим с частотой 50 Гц?
Просьба, нарисуйте(или опишите словами) как Вы видите структуру вашего преобразователя DC-AC.
Не пойму как Вы планируете использовать стандартный ККМ, который, при наличии диодного моста на входе, по определению способен только потреблять переменный ток.
Сделайте сначала 40...50 ваттный преобразователь, а когда все заработает как часы, можно умощнять. Быстрее получиться чем сразу делать 500 ваттный. Ибо тут система управления важна.

Нужен ток по-максимуму, то есть ОУ должен иметь малое время Setting Time и приличное dUвых/dt
Поэтому, без опыта лучше воспользоваться интегральными решениями, пусть специализированные микросхемы сами разбираются.

Я, кстати, тоже не догоняю, как ККМ можно развернуть в обратную сторону.

Я благодарен всем за замечания.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вот предлагаемое мной решение.

Вверху - известный документ AND8322
Внизу - решение. Прошу прощение за невзрачное обозначение коммутатора в сеть (набор из ключей). На скорую руку.

Включаются только тогда, когда напряжение в сети гарантированно превышает выходное ячеек (т.е. вольт с 60). С учетом полярности, но это все тривиально.

Пульсирующий ток, отбираемый в сеть - конечно не айс, но на первое время и так сойдет. Емкость несколько десятков тысяч микрофарад в помощь, наверное.

По предлагаемому решению, конечно, нельзя ,конечно, использовать C4 на 180 микрофарад, меняются цепи обратной связи и т.д., фильтр, но принцип должен быть понятен.

ключи надо чем-то коммутировать - раз
сеть надо щупать и синхронизироваться с ней по амплитуде и фазе - два
форма напряжения на выходе должна повторять форму напряжения сети - три

а то, что вы изобразили на "внизу - решение", составляет на самом деле, процентов 10 от всего устройства в целом

а зачем вам функционал ККМ для повышалки с батареек до 300-400В - загадка.

Так можно, из конца в конец, написать, каким образом допускается или ТРЕБУЕТСЯ отбирать от ячейки мощность при разряде?
Вся схема обсуждаемого девайса зависит от того, как именно задать этот параметр.

Это не решение! И принцип не понятен.
Я уже просил Вас нарисовать структуру. Но...
Может Вы не знаете что такое структура?
Пример:Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Ваша структура должна измениться и обрасти функциональными блоками. начиная от одного блока у которого есть вход постоянного тока и выход переменного. до полной функциональности.
А выбирать конкретные микросхемы контроллеров, транзисторы и под них рисовать какие-то схемы еще рано.
это уже после того как Вам станет понятна энергетика процессов.
А для этого нужно четое понимание как из напряжения получить ток и наоборот.
И лучше всего начать с моделирования отдельных кубиков вашей структуры,
причем использовать на первом этапе идеальные элементы.

А не то получиться как у (не в обиду ему сказано)ADOWWW, в его теме с косым мостом, метания по топологиям в зависимости от того какая микросхема контроллера сегодня нравится.

Спасибо за замечания.

ZVA, Ваша схема соответствует моим пожеланиям. Я полагал, из моего словесного описания все было понятно... извиняюсь, неправ.

Для обозначения проблемы опишу, что вообще надо.


Конечная цель исследования - получение (измерение) высокоточных кривых разряда электрохимических ячеек. Точность желательна не хуже 0.5 %, а лучше 0,2%. Особенность разряда - стабилизированный ток, соответствующий номиналу ячейки. В данном устройстве используется ячейки номиналом 7.5 А - это значит, ток разряда должен поддерживаться 7,5 А +/-0,2% (т.е. 7,5 А +/- 15 мА). Измерение производится самой кривой разряда при этом (уточняю - напряжения на ячейках) ... но для этого и вольтметр есть. В цикле разряда напряжение меняется где-то от 50 до 40 В.

При всем этом безобразии выделяется мощность 50*7,5~375 Вт кратковременно (3-5 минут), а в основном 350 Вт и менее.

Сейчас эта мощность рассеивается на резисторах... а так как групп ячеек несколько (на каждой стороне трубы своя), то под 1,5 киловатта на испарение воды идет.

Таким образом, в итоге необходим "U2 - преобразователь (инвертор) постоянного напряжения в переменный ток, синхронный с напряжением сети" - это цитата от Вас, лучше не скажешь.

Важное уточнение - все группы ячейки абсолютно независимы друг от друга. Т.е необходимо 4 таких преобразователя. Это касаемо вопроса серии, ну и пару на замену... если сгорит.

Касаемо самой электрохимии - измерения проводились при постоянном токе; есть очень большое подозрение, что при пульсирующем ситуация будет лучше. Конечная задача и сформулирована именно как рекуперация энергии в существующую сеть, и никак иначе. Проще решение было бы, если сеть была бы трехфазной; но тащить несколько десятков метров провода от второй фазы, не зная даже, где можно взять третью... не есть разумность.

Вопросы, которые есть у меня, не касаются справедливых замечаний Ydaloj:
"ключи надо чем-то коммутировать - раз
сеть надо щупать и синхронизироваться с ней по амплитуде и фазе - два
форма напряжения на выходе должна повторять форму напряжения сети - три

а то, что вы изобразили на "внизу - решение", составляет на самом деле, процентов 10 от всего устройства в целом"

Решения этих вопросов примерно понятны, интереса для этого поста похоже не представляют. Есть более практические.

Вот еще вопросик:
дроссель ток подмагничивания 10 А, пиковый до 20, 150 микрогенри индуктивность, 130 килогерц рабочая частота,
на чем лучше сделать из продукции Epcos? Есть ли что для такого простого расчета таких дросселей этой фирмы?

Спасибо!

ETD54 с зазором 3мм, 36 витков
E55/28/21 с зазором 2,5мм, 29 витков

вы всё равно не раскрыли тайну, зачем вам функционал однофазного корректора коэффициента мощности в простой повышалке с 50 вольт в триста.

Спасибо за дроссели.

На вопрос отвечаю. Не работал с ними раньше

http://www.chipdip.ru/product/b66396-a1022-t1/ B66396-A1022-T1 (B66396-W1022-Т1), ETD54, Каркас
http://www.chipdip.ru/product/b66395-g-x187/ B66395-G-X187, N87, ETD54 (1 шт.), Сердечник ферритовый

Материал N87 пойдет?

Это не простая повышалка - она должна отбирать постоянный ток "7,5 А +/-0,2%". Автор пока что не знает меру своего незнания, поэтому оптимистично занимается вопросами третьестепенной важности.

wim
Я прекрасно понимаю, чем все это грозит

Уточняю еще:

Среднее значение тока. Время интегрирования - порядка секунды.

А если абсолютно точно, незначительные пульсации не особо важны. Главное - средний ток для точного измерения протекшего заряда.

Поэтому и не представляет большой проблемы ключи, синхронизация с сетью и т.д - это мелкие вопросы.

Простите, что не совсем по сути, но мне кажется нужно вот что обсудить..
Можно, конечно, с нуля поизобретать велосипед, но, насколько я слышал, в Германии к примеру, если установили на крышу дома солнечные панели, то Вы обязаны преобразовать выработанную панелями мощность в переменный ток и запихать его в стандартную сеть... За что получите скидку при оплате за электроэнергию ... И НИКАК иначе. То есть, подобные преобразователи уже широко распространены, имеют свою цену, и принцип их работы всем известен ... Вопрос - зачем изобретать преобразователь с нуля ??? Может есть смысл просто пока информацию поискать? Чует моё сердце, что если делать подобный преобразователь кустарно и единично, то он золотой получится.. Может у готового цена приемлемая??? Кто знает? ADOWWW, просветите за Германию...

Вы совершенно правы.

Но еще хотелось потренироваться заодно.

ККМ, конечно, не очень годится для решения этой задачи, нно интересно же...

Незначительные? Вы же собираетесь сетевую нагрузку подпитывать, стало быть, у Вас ток, потребляемый от батареи, будет меняться от нуля до максимума каждые 5 мс.
И что, волшебной батарее все равно как разряжаться - постоянным током 7,5 А или, к примеру, импульсным 15 А с коэффициентом заполнения 0,5?

http://www.powel.ru/producers/ea/electroni.../eaelr5000.html

Я благодарен всем ответившим.

Замечательно подтверждается пословица "Гуртом и батька легче бить", особенно если этот батька такой хлипкий как я...

to wim: Важен средний ток разрядки. Для исследований он выдерживаться должен очень точно. Есть подозрение, что если он импульсный, а не постоянный как у нас, ресурс ячеек будет выше. Это иногда использовалось еще с советских времен (хотя у нас ячейки другие), заряд по крайней мере производился пульсирующим током, именно это и хотелось проверить.

to ZVA: Оценка по времени исполнения задумки полгода - печальна весьма; воспользуюсь Вашим советом сделать макет на 50 Вт именно ККМ, а затем, пощупав его,

to варп: Зеленые змии с их дорогой энергией и электроникой заполонили весь мир....

А теперь продолжайте пинать.

Вот попытка разводки фрагмента схемы ККМ. На разводке не показаны дроссель, конденсаторы высоковольтные и на схеме тоже.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Примечание: желтые линии - фрезерованные отверстия по плате.

LM 358 - как усилитель сигнала с токового шунта - какой был у меня в базе. То же по силовым транзистору и диоду.

материал всё равно какой, только на потерях скажется
Сердечник нужен не -G, а -G1500, да ещё и два штуки, чтобы зазор был 3 миллиметра. О прокладках промеж половинок забудьте сразу, вам лишние проблемы сейчас не нужны.

продолжаем пинать, чтож. R401 и на схеме, и на плате подключён не туда.

Спасибо за замечания. R401 - согласен...

Остальная разводка как? Соединение в одной точке земли силовой и аналоговой, как учили в детском садике...

И поясните пожалуйста по поводу сердечника - где берутся на efind наличных нет... или альтернативный производитель какой у нас найдется. Хотелось бы всю конструкцию сделать менее 45 мм по 2 размерам... я эстэт

Спасибо!

300 ватт на площади 4,5х4,5см?
В общем-то достаточно легко достижима удельная плотность мощности в 300-350 Вт/куб.дм, чисто для ККМ это можно умножить на 2. В вашем случае это будет колбаса в четверть метра длиной

Ах, вы ж эстэт Как же тогда быть...

и LM358 со своими жидкими 0,6В/мкс и откликом в 10мкс как-то не увязывается с фиг.33 из датащита на NCP1654

А куда её там девать-то? Если рекуперируете обратно в сеть, нужен потребитель. Если потребителя не будет, будет фазное напряжение повышаться. По мне лучше заряжать аккумулятор или суперконденсатор...


Ну да, трехфазный активный корректор коэффициента мощности по нашему или 3-phase active rectifier по ихнему. Была правильная мысль - на низкие мощности от него толку мало; надо киловат 100-200, чтобы эффект был ощутим

Доброго дня всем.
Я занимался подобными вопросами, и успешно рекуперировал энергию в розетку. То что это реально, можно убедиться здесь:
http://gofer.ua/product/stabilizator/
Этот аппарат у меня работал на нагрузку с коэффициентом мощности 0 (конденсатор). Мощность аппарата 9 кВА (именно кВА а не кВт).
Любой импульсный преобразователь может работать в обе стороны. Все зависит от ключей. Для того чтобы была рекуперация все силовые ключи должны иметь управляемую проводимость в обе стороны.
Теория описана здесь:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
и здесь
http://www.tkea.com.ua/tkea/2015/1_2015/pdf/04.pdf
С преобразованием рода тока чуть сложнее, но все равно реально. Там алгоритм управления ключами должен меняться синхронно с сетью - для каждого полупериода свой. У меня получалось в лабораторных условиях сделать зарядно-разрядное устройство. Но не все так просто, есть свои нюансы.
В общем силовая часть может выглядеть примерно так.

Транзисторы и обмотки трансформатора со стороны сети на 1200 В. Частота работы около 20 кГц.
Если интересно можно будет придумать что-то другое. Обращайтесь.

Могли бы поделиться результатом (хотя бы на уровне характеристик ЗРУ) и , если возможно, этими нюансами?

Уже давно придумано, тупо выше в этой же теме — транзисторы заурядные 600-вольтовые, частота 100 кГц, и всё это без опущенных здесь демпферов-кипятильников.

Да в принципе не дорого, есть и чисто китайские, те вообще немного евро стоят.
Я пару таких разберал, правда не углубляясь в схемотехнику, стоят ИГБТ сборки, дроссели и небольшая плата с контроллером.