Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Obniżenie napięcia z 15v do 14v na akumulatorach podłączonych do UPS

14 Gru 2017 21:16 1221 35
  • Poziom 3  
    Posiadam UPS Ever Sinline 1200 o mocy około 780W. Całość podłączona jest pod dwa nowe akumulatory kwasowo-ołowiowe 110Ah 12V dające na stykach UPS'a ponad 24V (połączenie szeregowe). Takie zasilanie oparte na akumulatorach działa poprawnie i generuje 230V do podtrzymania urządzeń, ale w sytuacji odwrotnej - ładowania akumulatorów przez UPS - napięcie na stykach obu akumulatorów wynosi od 27V do 30V (zmienia się regularnie w ciągu minuty: 27V...28V...29V...30V...29V...28V...27V....i znów w górę). Na stykach 1szego akumulatora jest to od 13,8V do 15,5V, a drugim od 13,4V do 14,50V. W obu słychać co minutę małe gazowanie. Nie mam już gwarancji na UPS, a ten nie ma możliwości regulacji za pomocą aplikacji lub potencjometra. W jaki sposób ustabilizować napięcie podawane do akumulatorów do 14,30V na akumulator, zwracając uwagę na to, by wszystko pracowało poprawnie przy konwersji 24V->230V? (tak by nie zostało obniżone napięcie akumulatorów dostarczające prąd do UPSa).

    Obniżenie napięcia z 15v do 14v na akumulatorach podłączonych do UPS
  • Poziom 3  
    Okej. Co jeśli UPS podaje co jakiś czas 30V (czyli 15V na akumulator)? Gazowanie na aku kwasowym pojawia się już od 14,4V, dlatego chciałbym zabezpieczyć je juz teraz, póki potrafią magazynować w jeszcze w sobie sporo Ah. Co przy tak dużym natężeniu jest w stanie najlepiej obniżyć napięcie do bezpiecznych 14,30V na akumulator?
  • Poziom 6  
    Po pierwsze 14,4V na akumulatorze to jeszcze nie stan krytyczny w kórym następuje "gazowanie". Po podłączeniu dobrego obciążenia,na akumulatorach powinko spaść napięcie do tych jakże bezpiecznych 14,40V :D Różnica 0,1V to praktycznie nc dla tego typu akumulatorów.
  • Specjalista elektronik
    Jeśli chcesz ograniczyć napięcie na akumulatorze, a nie utrudniać zasilania UPS-a przez ten akumulator, to pasowałoby użyć MOSFET-a - lepiej na minusie akumulatora, żeby pasował MOSFET z kanałem N, bo z kanałem P jest mały wybór i są gorsze. MOSFET ma wbudowaną diodę, więc w jednym kierunku zawsze przewodzi - to powinien być kierunek rozładowania akumulatora.
  • Poziom 3  
    Liczę, że w kierunku ładowania akumulatora będzie do niego trafiało 15V 1A to podczas rozładowywania może być to już nawet 70A (z uwagi na moc UPSa 780W).
    Rozumiem, że rozładowując akumulator obok tranzystora powinna pojawić się równolegle jakaś przeciwnie skierowana dioda?
  • Specjalista elektronik
    MOSFET ma wbudowaną diodę, ale przy 70A lepiej, żeby nie tracić ponad 1/2 V na diodzie - włączony MOSFET może mieć oporność np. 0R004 (jest taki, w miarę tani), może trzeba połączyć 2 takie równolegle i tracić tylko 0.14V? Natomiast ze względu na tę diodę trzeba go włączyć w odpowiednią stronę.

    I myślę, że sterowanie tym MOSFET-em będzie dość proste: ma być wyłączony, kiedy napięcie na akumulatorze przekracza np. 14V (dokładna wartość do ustalenia).
  • Poziom 3  
    Skłaniam się ku tranzystorowi MOSFET, jednak nie rozumiem dlaczego miałby być wyłączony w momencie przekroczenia na akumulatorze 14V.
    UPS ma podłączone dwa akumulatory 12V kwasowo-ołowiowe szeregowo dając na stykach UPSa około 24V - jak więc ma wyglądać podłączenie tych tranzystorów?
  • Poziom 3  
    Też pomyślałem, że raczej szeregowo :) Akumulator może mieć podane napięcie nie wyższe niż 14,30V, który MOSFET najlepiej się sprawdzi?

    _jta_ , z uwagi na początkujący charakter tego tematu, możesz przedstawić to na schemacie? Zastanawiają mnie konkretnie podłączenia nóżek tranzystora przed minusem na akumulatorze oraz dodatkowe elementy wymagane do histerezy.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Co do wyboru MOSFET-a - myślę, że trzeba popatrzeć na oporności włączenia i ceny, a właściwie na ich iloczyn, i wybrać najmniejszy (można kupić jeden tranzystor o bardzo małej oporności włączenia, albo kilka o większej i połączyć je równolegle). PSMN004-25 w Semiconductors Bank ma 0.00724 zł(netto)*Ω przy kupnie 5 i być może nic lepszego się nie znajdzie, jeśli nie liczyć kosztu wysyłki (bo ze względu na ten ostatni jakiś tranzystor z pobliskiego sklepu ma dużą szansę wypaść lepiej).

    Co do sterowania: ten PSMN do wyłączenia wymaga niskiego napięcia, więc wypada go sterować tranzystorem (NPN), a ten z kolei pewnie wygodniej będzie przez LM4041-ADJ, niż TL431 (oba te układy to "tranzystory" o nieco oryginalnych parametrach, dzięki którym są wzorcami napięcia, pierwszy PNP, drugi NPN) - pisałem już o nich nieraz. Do bezpośredniego sterowania PSMN-em TL431 kiepsko się nadaje, bo ma "napięcie nasycenia" około 2V.
  • Poziom 3  
    W porządku, jak to może wyglądać na schemacie? Próbowałem rozrysować to na papierze, lecz Twój opis jest zbyt zaawansowany.
  • Poziom 3  
    Złotówka więcej nie jest tak znacząca, dlatego elementy mogą być droższe. Najważniejszym założeniem jest, by te akumulatory połączone szeregowo nie dostawały więcej niż 14,30V (teraz otrzymują nawet 15V) na jeden aku oraz by w przypadku zaniku zasilania mogły oddawać energię z powrotem do UPSa (omijając układ zabezpieczający przed zbyt wysokim V).
  • Poziom 27  
    Nic nie kombinuj jeśli na akumulatorze jest większe napięcie to jest zasiarczony lub się kończy więc regeneracja prostownikiem i sprawdzenie prawdziwej pojemności lub wymiana,tu elektronika nie działa.
  • Poziom 29  
    Dokładnie, trzeba wyrównać ich realizację, lub wymienić jeżeli się nie da. To, że jest nowy nie znaczy że nie zdarzyło mu się stać kilka miesięcy rozładowanym w pień, czy co gorsze zamarznąć.
  • Poziom 3  
    Dziękuję za wskazówki, lecz nie mam możliwości wymiany aku w ramach gwarancji. Poszukuję raczej odpowiedzi jak uniknąć przeładowywania jednego z akumulatorów - oba są tego samego rodzaju, lecz pochodzą z różnych partii produkcji. Po pierwszej próbie zdaje się, że podtrzymują UPSa właściwie przez zakładane kilka godzin.
  • Poziom 29  
    Co to są za akumulatory, zwykle mokre - rozruchowe, trakcyjne, czy AGM? Można do nich zajrzeć, jakie daty produkcji?
    Można próbować odsiarczać o ile jeden z nich jest zasiarczony, lub równolegle do slabszego dołączyć inny mniejszy akumulator. Pojemność wyznaczyć doświadczalne.
  • Poziom 3  
    Tak jak opisywałem w pierwszym poście są to zwykłe kwasowo-ołowiówki. Stan elektrolitu w normie. Po pierwszym teście akumulatory wypadły podobnie pojemnościowo, jeden nieznacznie ustępował o kilka Ah.
    Problem leży jednak w elektronice, która jest skonstruowana raczej dla AGM, dlatego chciałbym skupić się tu na stricte rozwiązaniu tego problemu.
  • Poziom 29  
    Wszystkie one są kwasowo ołowiowe. Jeżeli są w technologii Ca/Ca, to mogą być tak samo ładowane jak AGMy.
    Ale skoro uważasz, że problem leży w elektronice, to ja już nie przeszkadzam.
  • Specjalista elektronik
    Rozumiem, że pojemności są sensowne, albo zamierzasz zastosować układ do nowych akumulatorów po wymianie tych, które masz?

    Dla N-MOSFET-a/ów (można połączyć kilka równolegle) układ może wyglądać tak: dren MOSFET-a do -akumulatora, źródło do -UPS-a, +akumulatora do +UPS-a (i te połączenia grubymi przewodami); bramkę trzeba zabezpieczyć diodą Zenera (między bramką, a źródłem, anoda do źródła, napięcie znacznie mniejsze od dopuszczalnego napięcia bramka-źródło, a znacznie większe od napięcia dającego pełne otwarcie - jeśli pierwsze jest np. 20V, a drugie 8V, to dioda 12V będzie w sam raz), i doprowadzić + poprzez opornik (może być ze 100k); równolegle do diody Zenera tranzystor NPN (np. BC548), kolektor do bramki, emiter do źródła, między bazę i emiter opornik (3k dla jednego LM4041-ADJ, 1k5 dla dwóch); LM4041-ADJ katodą do +, anodą poprzez opornik (np. 75k, jeśli jeden LM4041 i dwa akumulatory 12V) do bazy tranzystora; REF LM4041-ADJ do dzielnika: opornik 10k między REF i katodę, i 220k (ale któryś z oporników dzielnika trzeba będzie dobrać) między REF i -UPS-a.

    LM4041-ADJ ma pewne napięcie progowe (typowo około 1.24V, czy 1.25V - można sprawdzić w nocie katalogowej, ale one i tak mają tolerancję chyba +-1%, więc dokładnie nie będzie, oporniki też idealnie dokładne nie są, może kupisz 1%, o dokładniejsze nieco trudno, choć trafiają się np. 0.2%); jeśli napięcie między REF i katodą jest poniżej progowego, prąd anody jest mały, kilkadziesiąt uA, i powinien być za mały, by napięcie na oporniku baza-emiter wystarczyło do przewodzenia tranzystora (70uA na 3k da 0.21V, przy takim napięciu baza-emiter tranzystor przepuści może kilka nA) - taka sytuacja ma być, kiedy napięcie na akumulatorze jest poniżej dopuszczalnego; kiedy napięcie to osiągnie maksymalne dopuszczalne, prąd LM4041-ADJ rośnie, tranzystor zaczyna przewodzić i powoduje wyłączenie MOSFET-a.

    Można rozważyć użycie dwóch LM4041-ADJ, żeby sprawdzać napięcie na każdym akumulatorze osobno; wtedy oba będą dawać swój prąd do opornika baza-emiter, więc ten opornik musi być 2X mniejszy; przez do włączenia będzie potrzebny 2X większy prąd, i trzeba tak dobrać oporniki między katodami LM4041-ADJ, a bazą tranzystora, żeby pozwoliły na taki prąd (np. 39k i 18k, mniejszy dla tego, który sprawdza "dolny" akumulator); no i dzielniki na 14V, nie na 28V (czyli np. 10k i około 105k, każdy z możliwością wyregulowania).

    A swoją drogą, przydałaby się jakaś ocena, jaki prąd płynie, albo ile wydziela się gazu w wyniku gazowania akumulatora, i czy to może po dłuższym czasie spowodować konieczność dolewania wody destylowanej - a raczej, co ile czasu trzeba będzie dolewać.
  • Poziom 36  
    _jta_ napisał:
    Na sprawnych akumulatorach przy dobrym połączeniu nie powinno być takich wahań napięcia. Sądząc po wynikach pomiarów, połączenie jest dobre - czyli akumulatory wadliwe.

    Czy kolega ma/miał kiedykolwiek styczność z UPS Ever Sinline 1200 i robił na nim jakiekolwiek pomiary, że wahania napięcia 27-30V uznaje za błędne?
    Po cytowanej wyżej odpowiedzi wnioskuję, że kolega nigdy nie miał tego UPS-a w rękach i powyższa odpowiedź może wprowadzać innych w błąd.

    cesaire napisał:
    ale w sytuacji odwrotnej - ładowania akumulatorów przez UPS - napięcie na stykach obu akumulatorów wynosi od 27V do 30V (zmienia się regularnie w ciągu minuty: 27V...28V...29V...30V...29V...28V...27V....i znów w górę). Na stykach 1szego akumulatora jest to od 13,8V do 15,5V, a drugim od 13,4V do 14,50V. W obu słychać co minutę małe gazowanie.

    Używam amatorsko tego UPS-a z dwoma akumulatorami 7,2Ah i jak sam zrobiłem pomiary to wyszło mi, że układ ładowania ładuje akumulator w następujący sposób:
    - przy rozładowanych akumulatorach prąd ładowania startuje od ok. 3A, po chwili szybko spada do ok. 2,5A
    - wraz z podładowywaniem akumulatorów to prąd ładowania dalej spada powoli, aż do wartości minimalnej ok. 0,9-1A.
    - akumulatory są ładowane do uzyskania napięcia ok. 29,7V, co daje średnią arytmetyczną 14,85V/akumulator.
    - po naładowaniu akumulatorów UPS przechodzi w tryb pulsacyjnego ładowania podtrzymującego, które polega na tym, że ładowanie uruchamia się, gdy napięcie spadnie do 26,5-27V.

    Jak widać na 2 egzemplarzach Sinline 1200 to wahania napięć 27-30V można uznać za normalne, choć niekoniecznie są one dobre dla trwałości akumulatorów.

    Problem polega na tym, że nigdy nie mamy 2 identycznych akumulatorów, więc zawsze jeden będzie ciut lepszy od drugiego. UPS "nie widzi" i nie monitoruje 2 akumulatorów z osobna ale oba traktuje jak jeden akumulator 24V. Z tego powodu napięcia na poszczególnych akumulatorach nie rozłożą się idealnie jak średnia arytmetyczna, więc przy teoretycznie naładowanych do pełna akumulatorach łatwo można przekroczyć 15V dla jednego akumulatora, co tylko sprzyja gazowaniu i szybszemu ich zużyciu.

    Osobiście przed podłączeniem nowych akumulatorów to każdy z osobna ładuję prostownikiem 12V, aby wyrównać w nich poziom naładowania przez to napięcie na poszczególnych akumulatorach w UPS będzie bardziej zbliżone do arytmetycznego i teoretycznie zminimalizuje to efekt gazowania akumulatorów.
    Przynajmniej taka jest moja amatorska teoria, którą stosuję w praktyce i sprawdza się to z akumulatorami Europower EP7,2-12.
  • Poziom 38  
    Mam w tej sprawie podobny pogląd do kolegi BUCKS. Jeżeli akumulatory mają mozliwość sprawdzania poziomu elektrolitu w celach i uzupełniania ubytków wody w wyniku elektrolizy, to ja bym się tym kompletnie nie przejmował, tylko okresowo uzupełniałbym ubytki wody. Przypuszczam, że taka konieczność zachodziłaby raz na kilka miesięcy.
    A gdyby takiej możliwości nie było, to przymierzyłbym się do zastosowana balanserów. Przyznaję się też, że znam to tylko z literatury, bo dotychczas nie miałem potrzeby, żeby to w praktyce wprowadzać.
  • Poziom 9  
    Mam problem podobny, więc podłączam się do tego świeżego dość tematu z prośbą o pomoc.

    Do zapewnienia awaryjnego zasilania kotła używam UPS-a 700 VA 24 V (APC SMART SU700 RMI) i dwóch siermiężnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych (12 V, 120 Ah). UPS po początkowym piszczeniu alarmowym „przyzwyczaił się” do ich pojemności, nie alarmuje bez sensu po kwadransie działania i system działa poprawnie, ale…

    Niestety napięcie podtrzymania wynosi ok. 27,8 V; (ok. 13,8 i 14,0 V na akumulatorach), co prawdopodobnie jest wartością optymalną dla akumulatorów AGM, do których UPS jest przystosowany. Według zasłyszanych zaleceń dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych nie powinno ono przekraczać 13,8 V a optymalnie byłoby 13,5 V. Sprzedawca-specjalista od akumulatorów – twierdzi, że te dziesiąte części volta mają znaczenie, powodują szybkie ubytki elektrolitu i skracają żywotność.

    Oprogramowanie mojego UPS-a nie pozwala na zmianę napięcia podtrzymania. Jakiś amerykański freak proponuje wymianę jednego opornika na płycie głównej, ale ja nie mam pewności, czy znajdę właściwy opornik ani czy umiem go wymienić, nie powodując uszkodzeń sąsiednich.

    Mam pytanie do znawców tajników elektroniki: jak w prosty sposób obniżyć napięcie podtrzymania z 27,85 V do 27,2 V, nie zmieniając napięcia zasilania UPS-a z akumulatorów?

    Jako laik z wybujałą wyobraźnią myślę o „rozdwojeniu” jednego z przewodów, wpięciu do obu z nich diod ustawionych w przeciwnych kierunkach i zastosowaniu przy jednej z diod opornika. Coś takiego:

    Obniżenie napięcia z 15v do 14v na akumulatorach podłączonych do UPS

    Czy to ma sens (nie tylko w teorii ale i w praktyce)?
    Jakie zastosować diody, jaki opornik?
    Czy diody nie są doskonałe i ta bez opornika będzie powodować niepotrzebne straty, skracając znacząco czas zasilania awaryjnego?
    Może są inne nie partyzanckie i niedrogie rozwiązania?

    Maksymalny zmierzony pobór mocy na wyjściu UPS-a to 250 W (kocioł + inne odbiorniki), co trwa około 60 sekund i występuje 4 razy na dobę. Zwykle to 55 W (sam kocioł).
    Maksymalny prąd ładowania został kiedyś zmierzony miernikiem cęgowym: chyba 8 A.
    Temperatura w pomieszczeniu to ok. 20°C, sucho.
  • Specjalista elektronik
    Teoretycznie najprostsze, co można zrobić, to dwie diody (może o różnym spadku napięcia) w przeciwne strony (opornik jest zbędny, spadek napięcia na diodzie wystarczy). Ale to oznacza, że przy zasilaniu UPS z akumulatora stracisz około 0.5V (zakładając, że w tę stronę użyjesz diody Schottky, która ma mniejszy spadek napięcia od zwykłej krzemowej); poza tym 250W na wyjściu UPS-a pewnie oznacza prąd akumulatora z 15A - potrzebowałbyś diody, która bez problemu wytrzyma taki prąd, a to już "trochę" kosztuje... e, nie jest tak źle - 72CPQ030 (2x 35A, wspólna katoda) kosztuje około 9zł i ma spadek napięcia 0.43V przy 20A, tylko wymaga radiatora. Równoległe łączenie diod na mniejszy prąd (to może wyjść taniej, nie trzeba radiatora) jest nieco ryzykowne, i pewnie da większy spadek napięcia.
  • Poziom 9  
    _jta_ - dzięki za szybką odpowiedź.

    Czyli diody nie są doskonałe.

    Strata 0,43 V oznacza na pierwszy rzut oka skrócenie czasu podtrzymania o 1,8 %. Niby nie tak wiele. Ale UPS wyłączy się szybciej, „widząc” napięcie 10,5 V, podczas gdy na akumulatorach będzie 10,93 V. A to już znaczące skrócenie czasu.

    Czy przy poborze z akumulatorów 2 A należy się spodziewać podobnego spadku napięcia?
  • Specjalista elektronik
    Spadek napięcia na samym złączu diody wzrasta o około 19mV (0.019V) przy każdym podwojeniu prądu (co przy około 8-krotnym zmniejszeniu prądu, z 15A do 2A, oznacza zmniejszenie spadku napięcia o około 0.057V) - ale oprócz złącza są jeszcze połączenia, dla których zależność jest z grubsza liniowa, według wykresu z noty katalogowej to jest około 0.44V przy 15A na diodę (tam są dwie, można je połączyć równolegle), i 0.36V przy 2A (a dla połączenia równoległego diod około 0.40V i 0.34V).

    Można zamiast diod zastosować tranzystor MOSFET o małej oporności włączenia i uzyskać spadek napięcia poniżej 0.01V - ale to wymaga układu sterującego tym MOSFET-em (trzeba rozpoznawać, w którą stronę płynie prąd, i włączać MOSFET-a całkowicie, gdy prąd płynie z akumulatorów, a częściowo, gdy do nich), przez co zrobienie tego jest dużo trudniejsze, niż układu z dwiema diodami. Na wypadek, gdyby w przyszłości miała być przeróbka na MOSFET-a, dobrze byłoby mieć te diody na ujemnym przewodzie - z MOSFET-em na dodatnim jest trudniej.
  • Poziom 9  
    Dzięki za poradę.
    Diody się nie sprawdzą, MOSFETY-y są dla bardziej zaawansowanych.

    Muszę pozostać przy obsłudze manualnej. Sprawdza się i mogę schudnąć.
  • Poziom 36  
    chyba pozostaje cyklicznie uzupełniać wodę w celach. W samochodzie zalecane napięcie ładowania to jest do 14,4V, czyli masz napięcia jakbyś 24h na dobę jechał samochodem ;)
    Akumulatora to nie zabije ale wymaga kontroli gęstości elektrolitu, aby nie zgęstniał za bardzo z powodu zbytniego parowania wody.
    Norma dot. bezobsługowych akumulatorów oznacza, że nie ma konieczności uzupełniania elektrolitu częściej niż raz na bodajże ok. 3 miesiące.
    Dlatego przyjąłbym założenie, że musiałbyś co najmniej raz na te 3 miesiące sprawdzić stan oraz poziom elektrolitu i ewentualnie uzupełniać wodę.
    Podejrzewam, że w praktyce dolewanie wody będzie rzadziej ale to już na postawie praktyki będziesz mógł wypracować średni czas pomiędzy kontrolami.
  • Specjalista elektronik
    Diody się nie sprawdzą

    Dlaczego? Nie wykorzystasz pełnej pojemności akumulatorów, za to podziałają one dłużej - o ile pamiętam, dla zwykłego akumulatora ołowiowego pozostawienie 20% ładunku przy rozładowaniu zwiększa ponad 3 razy ilość cykli, jaką ten akumulator wytrzyma.