ВНИМАНИЕ ! Доступ ко всем материалам имеют только зарегистрированные пользователи !

Разработка зарядного устроства для АКБ.

Пришло время подумать о ЗУ для АКБ. Здесь предполагается разместить все ваши пожелания, которые мы сможем воплотить в реальность при конструировании зарядного устройства. По итогам обсуждений будет подготовлено тех.задание на разработку устройства.

Итак отправные точки.

1. Предполагается объединить в одном устройстве мощное зарядное устройство, работающее сразу от нескольких источников питания. В нашем случае от Солнечных Батарей (СБ) и Ветрогенератора (ВГ).В качестве получателя энергии предполагаются Аккумуляторные батареи (простые, Гелевые или AGM).

2. Источники энергии
- Ветрогенератор на 3фазы 380В переменного тока мощностью 1,2,4,15кВт
- Солнечные Батареи 0-2кВт, постоянного тока, 12В, 24В, 48В

3. Ввод/отображение параметров.
Использовать небольшой LCD дисплей и несколько кнопок для перемещения по меню с подсветкой экрана.
- Отображение параметров U,I на входе (от источников энергии) на выходе (на аккумуляторы)
- Индикация уровня зарядки аккумуляторов
- Присутствие различных источников энергии (солнце – СБ, вертушка -ВГ)
- Светодиодная индикация режимов работы

4. Регулировка напряжение зарядки - переключателем, кратно 12,24,48В

5. Защита
- От короткого замыкания
- От неправильной полярности
- Переходит в режим энергосбережения при низком уровне заряда АКБ (<9,5В)
- От перегрева элементов схемы
- Защита от разряда АКБ через источники постоянного тока (например в ночное время дня от СБ)

6. РАССУЖДЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО МОЩНОСТИ ЗУ.

Пришло время коснутся такого вопроса:
Какой мощности должно быть ЗУ относительно мощности ВГ

Для этого возьмем в качестве примера ВГ с генератором на 4кВт.

1. Рассчитаем кол-во АКБ, требуемых для полной утилизации мощности ВГ.
4000Вт / 12В = 333 Ампера может теоретически выдавать ЗУ в случае преобразования 4кВт энергии в постоянный ток на АКБ. Известно, что оптимальным током зарядки на АКБ является 1/10 её емкости. Т.е. чтобы подать 333 А на АКБ требуется полная ёмкость системы АКБ = 333 * 10 = 3330 Ач.

Стало известно, что для полной утилизации мощности ВГ требуется комплект АКБ суммарной ёмкостью на 3330 Ач.

Для расчета кол-ва АКБ возьмем максимальную емкость серийных АКБ равную 230Ач.

3330Ач / 230 Ач = 14 батарей нам понадобится.

Теперь посмотрим на это с экономической точки зрения.

Гелевые батареи ёмкостью 230 Ач сейчас стоят усреднено 15000 руб/шт.
Таким образом наш комплект из 14 Батарей будет стоить 15000руб х 14шт = 210 000руб

Наше мнение: абсолютному большинству пользователей ВГ на 4кВт такой объем АКБ не требуется. Оптимальным набором получился бы комплект из 6 АКБ по 230 Ач, суммарной емкостью 1380 Ач, стоимостью около 90 т.р.
Примечание: оставшаяся мощность используется на отопление и др. нужды в доме.

Это означает, силу зарядки в 130-150А, что соответствует мощности ЗУ равное
1,5 - 1,8 кВт

Такую мощность можно получить с одной фазы, т.е. вполне можно делать однофазное ЗУ на 150А.

1. При 12В имеем х 150А = 1800 Вт
2. При 24В имеем х 150А = 3600 Вт
3. При 48В имеем х 150А = 7200 Вт

Учитывая что ЗУ однофазное, то в общем случае оно будет работать с ВГ мощностью:

1. До 5 кВт
2. До 10 кВт
3. До 21 кВт

Таким образом имея одно ЗУ с переключением напряжения зарядки на 12,24,48В имеем универсальный блок для зарядки большого спектра мощностей с экономически оправданным кол-вом АКБ. Имеем в виду мощностью ВГ от 4кВт. Это наше мнение !

Подключение зарядного устройства на одну фазу хорошо согласуется с работой контроллера нагрузки.

==============================================================================
Контроллер нагрузки - устройство, которое в реальном времени следит за подключенной нагрузкой и способностью ветра. Сравнивая эти данные, устройство уменьшает/увеличивает подключенную нагрузку, что приводит к плавной работе всей системы генерации, уменьшению режимов "трещетки" на МП, лучшего использования малой мощности на низких ветрах. Изменение уровня нагрузки происходит подключением фаз. Т.е. первая фаза включена постоянно, а вторая и третья подключаются последовательно при на наличии достаточной силы ветра. Обсуждение на эту тему смотрите здесь >>
==============================================================================

Получается, что когда дует слабый ветер - подключена одна фаза на нагрузке. Как правило на эту фазу включено ЗУ. И мы всегда имеем пополнение АКБ. А при увеличении скорости ветра или при полной зарядке АКБ - подключаются фазы №2 и №3, напряжение с которых мы используем для своих нужд. Это я к тому, что малые ветра всегда преобладают нежели большие.

В любом случае Вы можете настроить систему по другому, например без ЗУ с всегда включенными 3-мя фазами. Это делается одной кнопкой на шкафе управления, которая переводит контроллер нагрузки в режим бай-пас. Т.е. все 3 фазы включены постоянно и вы сами регулируете уровень нагрузки.

7. КАНАЛ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ
Часто бывают ситуации, когда за расходом энергии не уследили, а настал вечер. И нечем даже лампу зажечь. Чтобы этого не произошло, предлагаем подключить к ЗУ дополнительный АКБ или массив АКБ, используемых в дальнейшем как резерв. Кончилась энергия в основном массиве – не беда. Выключили нагрузку и переключились (вручную) на резерв.

В приборе создается два канала для зарядки АКБ, работающих по-переменно (в единый момент времени включен только один канал).
Канал №1 – основной
Канал №2 – резервный
Основной режим работы – идет по каналу №1. Когда зарядка основного массива АКБ закончена, включается второй канал для подзарядки резервного набора АКБ.

8. РЕЖИМ 220DC new

Также в приборе будет предусмотрен контроллер подачи в сеть 220DC, для случая последовательного подключения необходимого кол-ва АКБ для организации в доме сети 220В постоянного тока (для работы без инвертора приборов на постоянном токе)
Для этого режима в приборе предусмотрен коммутатор, который, в случае включения режима 220DC, подает на выход напряжение с клемм АКБ. По мере работы нагрузки напряжение в массиве АКБ – падает.

Рассчет показывает, что для организации сети 220DC требуется 220/12В=18АКБ. Минимальное напряжение на АКБ составляет 10,5В. Для массива –это составит 190В. Таким образом требуется, чтобы энергия транслировалась на выход если напряжение >190В и трансляция отключалась, если меньше (защита от полной разрядки).

Ток должен быть переменным. Это утверждение навязано производителями электрооборудования во времена, когда единственным способом изменить напряжение был использование трансформатора. Сейчас, когда большинство устройств имеет бестрансформаторные блоки питания им все равно постоянным током их питают или переменным. Простейший способ проверить годится ли Ваше устройство на питание постоянным током - убедиться в наличие автовольтажа или спросить у специалиста. Естественно для постоянного тока прекрасно подходят все лампы накаливания, светодиодные лампы, электронагревательные приборы и устройства с коллекторными двигателями. Внимательно ознакомившись с имеющейся бытовой техникой, вы убедитесь, что проблемы возникают только с асинхронными двигателями, лампами дневного света и холодильниками. Все эти проблемы преодолимы. И поэтому, предлагается в доме проложить две электросети: постоянного и переменного тока. Обе напряжением 220 вольт. В результате чего все освещение и те устройства, которые удалось приспособить для постоянного тока подключены к первой, а остальные ко второй и работают только при наличии переменного напряжения т.е. когда включен инвертор. Такая схема требует использовать для запасания электроэнергии бОльшего кол-ва аккумуляторных батарей меньшей емкости, зато позволяет существенно снизить холостые потери эл.энергии.

Кроме того, использование преобразователей постоянного напряжения в переменное - инверторов для питания всей сети переменным током приносит больше проблем, чем удовольствия. Ёто связано с тем, что выпускаемые сейчас инверторы выполнены, как правило с повышением напряжения с 12/24 вольт до 220. Следовательно запасать энергию придется в АКБ со всеми их недостатками. Такие инверторы на достаточную мощность крайне дороги и не выносят работы на произвольную нагрузку ( например холодильник), кроме того, что бы не писали в рекламных проспектах на их выходе не синусоидальное напряжение, а прямоугольные импульсы, к которым многие электромоторы относятся очень плохо. И само главное - в условиях сельской местности в зоне неуверенного телевизионного приема даже незначительный уровень помех, создаваемый инвертором, лишает Вас возможности смотреть телевизор ( и всех ваших соседей ). Поэтому можно отказаться от использования инверторов везде, где это возможно и если иначе никак то устанавливать бестрансформаторные инверторы 220 - 220 работающие на одну конкретную нагрузку, а не на всю сеть. Они получаются недорогие и не создающие помех.

Настройки просмотра комментариев

Выберите нужный метод показа комментариев и нажмите "Сохранить установки".

Правильно ли я понял, что Вы

Правильно ли я понял, что Вы хотите использовать только треть доступной энергии на зарядку АКБ, а остальные 2/3 - на хоз.нужды? Зимой - проблем нет, можно подключить ТЕНы, а как быть летом? Куда сливать избытки энергии?

Так ведь есть сауна, есть тепловой аккумулятор и т.д. Бойлер для горячей воды в конце концов... Про водородные генераторы я вообще молчу. Можно ведь даже через простейший электролизер пропускать и запасать для использования вместо газовой печки...

И возможно ли более полно использовать доступную энергию без наращивания массива аккумуляторов? Что будет, если их ёмкость будет меньше 10/1 от подаваемого тока? А если использовать аккумуляторы не на 12 а на 24 (48) вольт?

0,1С - это компромисс между возможностью зарядки и срока службы АКБ. Более того -первая ступень зарядки должна составлять не более 0,1C, а вторая ступень не более 0,05С.
Можно использовать режимы: 0,2С + 0,1С
Подробнее об этих режимах написано на http://invertors.ru
Вольтаж батарей не имеет значения - важна их емкость.
Изменение вольтажа тут вот в чем выгодно:
1. Получаем зарядное устройство на 150А.
2. При соединении АКБ на 12 В - мы получим мощностью ЗУ = 1800Вт
При соединении АКБ на 24 В - мы получим мощностью ЗУ = 3600Вт
При соединении АКБ на 48 В - мы получим мощностью ЗУ = 7200Вт
Про особенности соединения АКБ Вы можете прочитать на вышеуказанном сайте

Разъясните, пожалуйста, при включённой одной фазе, при слабом ветре будет вырабатываться так же только одна треть от всего генерируемого электричества? (например, при очень слабом ветре, когда генератор только запускается и весь ветряк даёт например, 500 ватт, то одна фаза будет давать только 170 ватт?)

Не верно ! Используется асимметричная генерация. Т.е. если Вы всю нагрузку в 500Вт подключите на одну фазу (что мы и делаем), то вся мощность будет приходится на одну фазу. Если подключите две - то на две соответственно ! Поэтому мы и разработали Контроллер нагрузки, который всегда держит подключенной только одну фазу, а вторую и третья подключает только при наличии достаточно мощного ветра.
Конечно, ели у Вас генератор на 4кВт, то допустимая мощность на каждую фазу 4000/3= 1300-1500Вт. Практика показала, что такой АД легко выдерживает подключенную мощность на одну фазу в 2,5кВт. Но больше - не советуем - будет сильный перегрев обмоток.

1. Выбор общей емкости АКБ и

1. Выбор общей емкости АКБ и сообветствующий пересчет зарядных токов, ручной или автоматический.

Выбор емкости конечно только ручной ! Никто кроме Вас не сможет узнать емкости Вашей системы.

2. к пункту 2 добавил бы работу от бензодизельгенератора для фосмажорных обстоятельств и соответственно установку его мощности и пересчет зарядных токов, ручной или автоматический.

Это будет отельный блок. В будущем он планируется тоже - но это далеко не первая необходимость. Наше мнение.

3. Выносной, опционально, блок управления или только контроля состояния прибора.

А за это спасибо. Подумаем.

Я вот думаю, какая будет примерная стоимость устройства, уж больно универсальным и правильным его хочется сделать, а как показывает жизнь, хорошие вещи дешевыми быть не могут :(

А время покажет. Я думаю что не надо удручать ситуацию. Нам, чем покупать МАП за 23000руб, лучше сделать свое устройство с нашими задачами и параметрами.

Какое оборудование можно

Какое оборудование можно будет подключить, применимо к Вашей разработке при имеющейся на данный момент такой ситуации:
Имеется деревообрабатывающий станок с пусковым 110А,а рабочим 22А.
Могут Ваши разработки заменить так называемые "плавный пуск" и т.д.

Вопрос не понятен. При чем

Вопрос не понятен. При чем тут Зарядное Устройство для АКБ (тема обсуждения) и Ваш деревообрабатывающий станок ? Зарядным устройством не пускают деревообрабатывающие станки :-)

Сегодня дополнили Тех.задание

Сегодня дополнили Тех.задание следующим пунктом:

Часто бывают ситуации, когда за расходом энергии не уследили, а настал вечер. И нечем даже лампу зажечь. Чтобы этого не произошло, предлагаем подключить к ЗУ дополнительный АКБ или массив АКБ, используемых в дальнейшем как резерв. Кончилась энергия в основном массиве – не беда. Выключили нагрузку и переключились (вручную) на резерв.

В приборе создается два канала для зарядки АКБ, работающих по-переменно (в единый момент времени включен только один канал).
Канал №1 – основной
Канал №2 – резервный
Основной режим работы – идет по каналу №1. Когда зарядка основного массива АКБ закончена, включается второй канал для подзарядки резервного набора АКБ.

Сегодня добавили в ТЗ "режим

Сегодня добавили в ТЗ "режим 220DC". Описание смотри в конце первого поста.

Сегодня решили начать

Сегодня решили начать отрабатывать использования схемы 220В постоянного тока в доме. Для этой цели планируем установить 18АКБ на 12В по 7Ah включенных последовательно для организации напряжения 220DC. Для зарядки массива АКБ и контролем разрядки будет использоваться разработанный контроллер заряда 220DC
220DC_thumb.png

Интересная статья на эту тему:
http://www.mensh.ru/opyt_avtonomnogo_elektrosnabzheniya_zagorodnogo_doma

Вариант с постоянкой на 220 -

Вариант с постоянкой на 220 - интересный.
А почему бы не сделать по такому принципу весь блок аккумуляторов - т.е. взять не по 7 ампер, а гораздо больше.

Так блин на 7 потому чтобы

Так блин на 7 потому чтобы проверить пригодность такой схемы. Да и по цене такой эксперимент вполне даже приемлемо получается. Нам главное сейчас не результирующая емкость, а как это все поведет себя в жизни. Там ведь получается есть ряд нюансов, которых лучше избежать в реальной системе для дома.

Какие именно нюансы? Ну

Какие именно нюансы?

Ну например стал сразу вопрос: "Проводка останется такой же как и на переменку 220?". Проводка вся может остаться та же, но есть отличия в выключателях, работающих на заметную нагрузку - более 1А. Выключатели, медленно и на небольшое расстояние разрывающие цепь склонны к образованию дуги. Это раз. А вот еще:

Вся безтрансформаторная техника, работает прекрасно, но конечно бывают исключения:
- устройства, где указано, что они могут работать в диаппазоне напряжений 190-240 В иногда плохо запускаются или зависят от полярности напряжения, как и наиболее примитивные энерго сберегающие лампы, а блоки на 110-240В работают без всяких проблем - вероятно особенности схемотехники.
- ТВ с электронно лучевым кинескопом требует отключить петлю размагничивания
- лампы накаливания перегорают быстрее

Я понимаю, что это эксперимент - просто спрашиваю, может (при удачном проведении эксперимента) полностью сосредоточиться на такой схеме - т.е. 220 DC ?

Думаю нет. Придется прокладывать, как и советует автор из статьи, две линии: на 220DC и 220AC. Или может кто холодильник, стиралку и насос для коложца найдет на постоянку...

Я пока вижу только плюсы: использование безтрансформаторных инверторов, возможность подключения части приборов напрямую к такой сети... более удобная (я так полагаю...) зарядка от ветряка (и там и там - 220)...

Да кстати по поводу безтрансформаторных инверторов на 220-220 - это еще надо информацию поискать. Автор статьи сказал - что в этой части статьи репортеры переврали. Он говорил, что наоборот не нашел такого...

Кстати, мощность приборов

Кстати, мощность приборов должна вырасти при использовании постоянного тока.

я могу сделать такую

я могу сделать такую зарядку




Не надо. Мы уже опробовали эту схему. Не получается и вот почему.
Нужно сначала делать опыты с реле на предмет их срабатывания.

Параметры наших реле:
К1 - Тип WJ114-1A Ток=16А Uсраб=13,8В Uотп=4В Rк=1131 Ом
К2 - Тип BS-901CS Ток=20А Uсраб=13,7В Uотп=4,3В Rк=653 Ом

Результаты эксперимента с реле:
Разница между напряжением срабатывания и отпускания слишком велика. Если
нужно, чтобы реле К1 включало нагрузку при напряжении выше 190В, то оно
отпустит при напряжении около 60В, т.е. АКБ будет уже в глубоком разряде.
Если нужно, чтобы реле К2 отключало зарядку при напряжении выше 260В,
то оно будет включать зарядку при напряжении около 80В, т.е. не станет
заряжать АКБ когда он разряжен.

Поэтому предлагаем управлять реле с помощью компараторов. У них можно
регулировать разницу между напряжениями срабатывания и отпускания.
Вот такую новую схему мы сейчас и собираем.

реле вообще не cтоит прменять

реле вообще не cтоит прменять по причине недолговечности.
мощные электронные ключи, IGBT

Для тестирования режима 220DC мы пока будем пользоваться реле. А уж в дальнейшем, когда этот блок будет частью универсального зарядного устройства мы применим более надежные элементы.

Получается, мы занимаемся

Получается, мы занимаемся одной темой параллельно. Я достаточно хорошо разбираюсь в силовой электронике, и способен без труда создать любой вариант схемы. А вот собственно приводом ещё е занимался - у меня есть два 5 киловаттных китайских ветряка, один из них - полигон.
Так что, ваши парусники меня очень даже интересуют. Но один момент - когда мы ставили ветряки пограничникам в Усть - Коксе, ветром сорвало и унесло один пропеллер. 8 сантиметровую стальную ось срезало как ножом. Там поставили роторные приводы, и уже несколько лет проблем никаких.

Я к вам приеду наверное, поговорим.

Только заранее звоните, началось лето - а это пора работы в Родовом Поместье. Я сейчас провожу много времени там.

А если такой вариант:

А если такой вариант: прокладывается одна электропроводка для переменного тока. Аккумуляторы собраны последовательно, 220DC. К ним подключён безтрансформаторный инвертор (220DC->220AC), который поставляет электричество для всего дома. Для бойлера (который забирает избыток мощности ветряка) можно провести отдельную ветку под DC.

...Вот сейчас возник вопрос - а безтрансформаторные инвертеры могут быть обратимы? Т.е. могут ли они работать как выпрямитель 220AC->220DC ?
Просто перспектива интересная - использовать одно устройство и для заряда аккумуляторов от ветряка (работает как выпрямитель когда мощность ветряка на максимуме) и для питания дома (работает как инвертор, когда ветер слабый).

Надо подумать ! Мы пока

Надо подумать !
Мы пока схематекой инвертора не занимались вплотную. Следующим по очереди у нас стоит Универсальное зарядное устройство. Так что пока только копятся вопросы...

Но уже сейчас можно сказать вот что: почему мы делаем раздельно зарядное и инвертор ? Да потому, что в каждый момент времени нужна одновременно и зарядка и потребление ! Если у Вас устройство только одно, то и делать Вы сможете только одно действие: либо заряжать, либо потреблять. Например всем известный МАП. Он прекрасно инвертирует и имеет возможность заряжать при наличии сети на входе. Только делает он это по раздельности...

Так что едем дальше.

При работе от постоянного

При работе от постоянного тока будет проблема с выключателями и оборудованием в котором для отключения используются биметаллические пластины - чайники, утюги, нагреватели и т.д. У всех этих устройств через несколько включений выгорят или сплавятся контакты.
Безтранформаторных инверторов не бывает! Точнее бывает, но это преобразователи DC-DC с использованием дросселя или переключаемых конденсаторов (умножителей) на небольшую мощность.

Вот статья небольшая,

Вот статья небольшая, примерно по этой тематике:
http://www.3dnews.ru/news/Toshiba-Charge-Grid--vtoraya-elektricheskaya-s...

Продолжение темы теперь

Продолжение темы теперь здесь:
http://parus.z42.ru/subdmn/parus/node/545


Уважаемые посетители сайта !
Администрация просит Вас оставлять отзывы о прочитанном материале или о деятельности сайта в целом. Для этого Вы можете зайти в гостевую книгу или добавить комментарий в конце материала !