Разработка маломощного резервного источника питания с синусом на выходе. Часть 1. Постановка задачи

[@ansector13]

1)А что за ключ Q5 на второй схеме? Какую функцию он выполняет?
2)«Для домов небольшой площади до 100 кв.м используются насосы мощностью до 100 Вт. Причем редко кто использует третий мощностной режим насосов. Так что остановимся на 60 Вт потребляемой мощности. Вот от этой мощности и будем отталкиваться при расчетах.»
На старте насос как любой двигатель потребляет 5-7 крат от номинального тока.

[@Helixa]

1)А что за ключ Q5 на второй схеме? Какую функцию он выполняет?

Это п-канальный полевой транзистор, для обеспечения зарядного тока АКБ во время работы от сети. Заряжать будем АКБ током равным 0,1 тока емкости АКБ

На старте насос как любой двигатель потребляет 5-7 крат от номинального тока.

Я уверен, что трансформатор, обеспечит пиковую мощность при старте. Защиту будем настраивать на на эти пусковые токи.

[@AVX]

Это п-канальный полевой транзистор, для обеспечения зарядного тока АКБ
всё же наверное p-канальный. А то ведь если у вас русская «П», то многие (и я в том числе) могут неправильно прочитать как английскую n (n-канальный). Больно уж буквы-то похоже выглядят. Хотя, кто будет делать, должен отличать на схеме p и n канальные транзисторы.

[@Helixa]

Да выглядит похоже. Имелось в виду P-канальный.

[@teakettle]

Начало статьи — для холодильника не нужно, для газового котла не нужно…
Предполагаемый третий абзац: для стиральной машины/мясорубки/кухонного комбайна/нужное дописать ИБП тоже не нужен, разрабатывать не будем %)
К счастью ошибся :)

[@Helixa]

Думаю многим было бы интересно если мощность увеличилась бы до 1 кВт

Подобрать или рассчитать линейный транс на такую мощность проблем не составит. Остальные компоненты на данную мощность подобрать тоже получится.

Смутил немного номинал ФНЧ — 100 мкГн и 1 нФ, как-то слишком все красиво

Это только как компоненты:

В данной примерной схеме компоненты взяты для показа основной мысли схемотехники РИПа, и их номиналы не соответствуют расчетам, которые мы будем производить ниже. Сама схема усложнится по мере проектирования устройства.

[@Stronix]

из-за отсутствия циркуляции вода в котле начинает кипеть и её выдавливает через расширительный бак со всеми вытекающими последствиями.

Интересно, что, по-вашему, в это время делает автоматика котла?
Более того, в закрытых системах обязательна установка группы безопасности с клапаном сброса давления.
Также хочу заметить, что для котлов с контролем пламени важно наличие сквозного нуля

[@Helixa]

Также хочу заметить, что для котлов с контролем пламени важно наличие сквозного нуля

Пример котла в статье:

Деревня, есть природный газ, есть напольный котел типа АОГВ-11,6-3. Вот его описание: предназначен для электронезависимых автономных систем отопления домов, дач площадью до 110 кв.м.

Интересно, что, по-вашему, в это время делает автоматика котла?

Автоматика котла, по набору температуры отключит основную горелку, но останется гореть запальный фитиль, а в котлах малой мощности объем самого котла не большой, так что и фитиль его разогревает достаточно сильно за интервал около часа работы.

[@Stronix]

Пример котла в статье:

Деревня, есть природный газ, есть напольный котел типа АОГВ-11,6-3. Вот его описание: предназначен для электронезависимых автономных систем отопления домов, дач площадью до 110 кв.м.

Выше вроде было предложение про «современный котёл»…

в котлах малой мощности объем самого котла не большой, так что и фитиль его разогревает достаточно сильно за интервал около часа работы.

На мой взгляд глупость. Есть конкретные примеры? В том же АОГВ-11 объём теплоносителя в котле литров 20. Попробуйте на газовой зажигалке вскипятить хотя бы чайник.

[@Helixa]

На мой взгляд глупость. Есть конкретные примеры? В том же АОГВ-11 объём теплоносителя в котле литров 20

А Вы знаете мощность запального фитиля? Это явно не зажигалка. Пламя, как у небольшой конфорки на газ плите.
Конкретный пример у моих родственников в деревни, уезжали часа на три в гости, по приезду у них вода на полу возле котла (пусть не много) и пар из расширительного бочка.

[@Stronix]

А Вы знаете мощность запального фитиля?

На глаз, думаю ватт 300.

Это явно не зажигалка

Так я и предлагаю чайник вскипятить, а не котёл.

Конкретный пример у моих родственников в деревни, уезжали часа на три в гости, по приезду у них вода на полу возле котла (пусть не много) и пар из расширительного бочка.

Это не из-за запальника.
П.С. Объём АОГВ -11 30 литров.

[@Helixa]

Конкретный пример у моих родственников в деревни, уезжали часа на три в гости, по приезду у них вода на полу возле котла (пусть не много) и пар из расширительного бочка.

Имелось ввиду, что почти все это время отсутствовало электричество в доме.

Это не из-за запальника.

А что могла послужить причиной?

[@Stronix]

А что могла послужить причиной?

Скорее всего, причина в инертности автоматики АОГВ, т.к. он изначально рассчитан на работу без насоса. При работе насоса температура в котле возле горелки и термодатчика более-менее равномерна, однако после остановки насоса смешивание замедлилось и датчик стал срабатывать при более высокой средней температуре котла. Излишек расширившейся воды вышел через расширительный бак (как я понимаю, система открытая), возможно бак был заполнен под завязку.

[@Helixa]

Система открытая, так что причина описанная Вами вполне реальна.

[@Helixa]

Так вот по расчетам, что бы запальником разогреть 30 литров котла до кипения, необходимо около 5 часов, если взять мощность запальника в 300 Вт и что основная горелка отключится при 60 градусах воды, что по факту не всегда так. Так что запальнику реально вскипятить котел за несколько часов, при отсутствии циркуляции, а если учесть, что воздух в воде начинает прилично расширяться уже при более низкой температуре, то наличие пара и выдавливание воды через расширитель, вполне реальная вещь.

[@Stronix]

Эх, у меня в межсезонье запальник горит постоянно при отключенном насосе, температура котла практически равна температуре в помещении.

[@Helixa]

А у Вас система хоть какаю нибудь самоциркуляцию поддерживает? У родственников, система только для принудительной циркуляции.

[@Stronix]

Да, в случае выхода из строя насоса или длительного отсутствия электричества, открывается байпас. Но в данном случае система стоит без циркуляции, а в случае возвратных холодов включается основная горелка и насос.

[@Helixa]

То что система уже может работать на самоциркуляции, это гуд.

[@Alexeyslav]

Что-то мне очень кажется что С1 в этой схеме лишний. Транзисторы будут постоянно по нему молотить импульсами с крутыми фронтами, что ничего хорошего не принесёт а только станет причиной повышенного уровня помех — гонять по силовым шинам токи перезарядки этого конденсатора. Да и собственно вторая индуктивность тоже лишняя. Она имела бы смысл во входном сетевом фильтре с заземляющим контактом.

[@Helixa]

На счет конденсатора возможно Вы правы. Учтем в окончательном варианте. Если габариты дросселя при расчетах будут небольшие, то можно сэкономить на втором дросселе.

[@Neuromantix]

А насколько сильно будут греться ключи в линейном режиме? И не проще ли было использовать что-то типа усилителя класса D — благо их выбор огромен, для малой мощи подобрать можно вполне.

[@Helixa]

С усилителями класса D не знаком. Но в любом случае необходимо снизить все потери по максимуму. Все же питание от АКБ, так что необходимо минимизировать потребление тока от него, тем самым повысить время автономной работы.

[@ansector13]

Так ключи же не в линейной режиме будут, там же PWM — ключевой режим.

[@Helixa]

Да там шим.

А насколько сильно будут греться ключи в линейном режиме?

Имелось в виду, почему не использовать линейный режим транзисторов.

[@ansector13]

Ну КПД очень низкий получится, от аккумулятора же питаемся. Только ключевой режим, только спец мосфеты с максимально низким сопротивлением и т.д.

[@Neuromantix]

Тогда уж топологию на пуш-пул поменять — там по одному ключу на плечо, выигрываем в потерях в 2 раза. Зачем мост на 12 вольтах?

[@Helixa]

Мост или пуш пул будет зависеть от трансформатора. Для пуш пула необходимо две равнозначные низковольтные обмотки на 5 ампер для 60 Вт. Габариты уже другие. А во время работы одной полуобмотки, потери во второй тоже будут. А если посчитать выигранную мощность, то думаю речь дойдет до 1 Вт при таких токах.

[@IbhSvenssen]

А почему вы отказались от популярной нынче схемы? Повышение от АКБ на ВЧ преобразователе(компактный ферритовый транс, хороший КПД, возможность спараллеливания до необходимой мощности), с последующим выпрямлением, и получением синуса тем же ШИМом на мосту IGBT + фильтр на выходе. Дроссель на фильтр проще гораздо и намотать или купить готовый(юзают для частотных приводов).

[@ansector13]

Для заявленной мощности получится сложнее и дороже.

[@Helixa]

Для мощностей от 500 Вт есть смысл переходить на импульсную схемотехнику. Для таких мощностей, это усложнение схемы, удорожание по расходникам, усложнение по программе МК, увеличение ответственных компонентов, сложнее наладка, и в таком использовании как на рис. невозможность двух стороннего обмена током. Разряд АКБ и питание нагрузки, и заряд АКБ когда питание осуществляется от сети.

[@oops1]

Хочу уточнить.

Когда у вас схема работает от АКБ, в начале своей работы напряжение на АКБ 12.7 V, по мере работы, напряжение падает до какой величины?

Далее у нас появилось сетевое напряжение, 220V, или 230V или 210V. Какое напряжение пойдет на АКБ? 12.7V?
12.7V — не достаточно для заряда АКБ
Или вы трансформатор на 14V

[@Helixa]

по мере работы, напряжение падает до какой величины?

Работать АКБ будет до глубины разряда, примерно в 10,5 вольт, исходные 12,5 в начале, так что падение на высоковольтной обмотке с 230 до 190 вольт. Что насоса вполне приемлемо.

Или вы трансформатор на 14V

расчеты будут проводится исходя из соотношения 220 высоковольтная, 12,7 низковольтная. В сети бывает и больше и меньше. Так что для АКБ за пару бесперебойных дней найдется повышенное напряжение для его заряда.

[@Inventing]

Попробуйте использовать генератор синуса и усилитель класса D. Возможно интересный вариант для самоделки на малую мощность и хорошим синусом на выходе.