Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
W2 Usługi badań i pomiarów
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sztuczne obciążenie 60V/20A

koala106 12 Gru 2018 07:37 4809 14
  • Sztuczne obciążenie 60 V/20 A
    Ostatnimi czasy, potrzebowałem przetestować różnego rodzaju baterie ogniw o napięciach 24 V do 55 V.
    Ponieważ, miałem tego sporo, tak więc postanowiłem w miejsce opornicy, jaką posiadam (foto) , zbudować coś w pełni elektronicznego:)

    Sztuczne obciążenie 60V/20A



    Jako baza posłużyła konstrukcja opisana na elektrodzie wcześniej:

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3087137.html

    Ponieważ moc była za mała, rozbudowałem trochę konstrukcję.

    Walała mi się fajna obudowa po starej pompie artroskopowej, więc postanowiłem ją wykorzystać. Panel przedni wywaliłem i dorobiłem z kawałka listwy PCV 3 mm przód. W tylnej obudowie dremelem Trio wyciąłem otwory pod wentylatory.
    Jako element mocy służy 8 rezystorów 0,68 ohm połączonych z tranzystorem mocy IGBT. Dlaczego IGBT? Podczas testów upaliłem kilka szt. mosfetów. IGBT są bardziej odporne. Rezystory zamontowane na radiatorach po 4 szt., połączenie szeregowe w zależności od potrzeb łączona szeregowo dla większych napięć obciążenia lub równolegle dla mniejszych. Radiatory na dystansach 1 cm od spodu obudowy, pod radiatorami nawiercone gęsto otwory, przepływ powietrza chłodzącego jest spory.
    Tranzystor mocy zamontowany na radiatorze od Core 2 Quad chłodzonego pasywnie ze starego Della, do tego dwa wentylatory.
    Jako element pomiarowy i do odniesienia dla wzmacniacza operacyjnego służy u mnie rezystor 0,01 ohm, jako mierniki wykorzystałem pochodzące z rozbiórki panelowe mierniki na ICL7107. Dokładność pomiaru 0,1 A prądu, 0,1 V napięcia. Zasilacz do mierników, wentylatorów, wyjęty z jakiegoś urządzenia impulsowy o parametrach +5 V 5 A (mierniki biorą 1,2 A), +12 V 2 A (wentylatory i wzm. op. i -12 V 1 A wzm. op.
    Układ przetestowany przy napięciach 28 V ? 20 A. Moc wydzielana w rezystorach i tranzystorze IGBT 560W , przy zastosowanym chłodzeniu pod obciążeniem przez godzinę temperatura: 40 stopni, wentylatory luzem.
    Kolejne testy z akumulatorem 55 V 11 Ah, tutaj obciążenie 15 ? 20 A , jak łatwo policzyć moc wytracana w granicach 1 kW, radiatory mocno gorące zwłaszcza te, na których umieszczone były rezystory mocy, rezystory ok 110 stopni tranzystor IGBT temperatura 90 stopni, więc akceptowalne.
    W perspektywie rozbudowa obciążenia o miernik mocy i wytraconego ładunku Arduino lub gotowy z Aliexpress.
    Konstrukcja kosztowała mnie głównie robociznę i rezystory mocy , reszta z demontażu i odzysku.
    Do tego dołożę kilka gniazd banan, aby mieć kilka zakresów napięć do testów bez oporników mocy, sam tranzystor i potem dołączane szeregowo. Na samym IGBT można bez problemu testować 12 V i 20 A . Testowałem zasilacze i temperatura 80 stopni na jednym wentylatorze.
    Parę fotek na zdjęciach poniżej:
    Sztuczne obciążenie 60V/20A
    Sztuczne obciążenie 60V/20A
    Sztuczne obciążenie 60V/20A
    Sztuczne obciążenie 60V/20A
    Sztuczne obciążenie 60V/20A

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Naprawa GPS, aktualizacja map Tomtom VIA, GO, Carminat Live
    Najtańszy kurier!
    Części GPS na sprzedaż
    Specjalizuje się w: nawigacje gps: mio, tomtom, gps odblokowanie naprawa
    koala106 napisał 4408 postów o ocenie 846, pomógł 465 razy. Mieszka w mieście Zielona Góra. Jest z nami od 2005 roku.
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • W2 Usługi badań i pomiarów
  • #3
    koala106
    Poziom 39  
  • #4
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    Konstrukcja ok ale tu się muszę przyczepić.

    koala106 napisał:
    Na samym IGBT można bez problemu testować 12 V i 20 A

    Wcale "nie bez problemu" tylko na granicy swoich możliwości, tranzystor ma 0,43K/W+styk
    z radiatorem z pastą 0,5K/W + radiator powiedzmy że masz super dobry ~1K/W co daje
    razem ~2K/W, dla 240W to daje temp złącza 120st+otoczenie powiedzmy 30 razem 150st
    czyli tranzystor parzy i dyszy ostatkiem sił.
  • #5
    Q-mac
    Poziom 23  
    Zmartwię kolegę, ale ten tranzystor przy mocy rozpraszanej 240W nie podoła. W obecnej aplikacji (założyłem najlepszą przekładka izolacyjna jaka jest w TME) na strukturze pojawia się... ponad 290C. Co doprowadzi to uszkodzenia tranzystora. Rezystory oceniam na 50W sztuka, więc całościowo szacowałbym na nie więcej niż 500W. Zakładając warunki idealne... Realnie będzie sporo mniej, jeśli to urządzenie ma pracować trwałe i długo.

    Reasumując niestety konstrukcja trochę nie przemyślana.

    Dodano po 1 [minuty]:

    Janusz_kk napisał:
    Konstrukcja ok ale tu się muszę przyczepić.

    koala106 napisał:
    Na samym IGBT można bez problemu testować 12 V i 20 A

    Wcale "nie bez problemu" tylko na granicy swoich możliwości, tranzystor ma 0,43K/W+styk
    z radiatorem z pastą 0,5K/W + radiator powiedzmy że masz super dobry ~1K/W co daje
    razem ~2K/W, dla 240W to daje temp złącza 120st+otoczenie powiedzmy 30 razem 150st
    czyli tranzystor parzy i dyszy ostatkiem sił.


    No chyba kolega troszkę źle policzył. W moich obliczeniach założyłem że radiator ma te 80C zmierzone przez autora.
  • #6
    koala106
    Poziom 39  
    Parzy całkiem mocno, bez wentylatora spaliłem kilka. Przy chłodzeniu, jakie widać na foto temperatura radiatora mierzona za pomocą czujnika w metalowej obudowie włożonego w żeberka zaraz pod tranzystorem ma 90 stopni. W obudowie jest miejsce na drugi radiator i tranzystor mocy - tak miałobyc w pierwotnej konstrukcji, jaką planowałem zrobić na Mosfetach, ale przy Mosfetach wyszło to, ze rownolegle łączone mają duży rozrzut parametrów. Jak uda mi się zajechać tego IGBT - a zniósł naprawdę wiele - dam dwa takie na osobnych radiatorach - Tranzystorów mam szufladę, a doświadczenia bezcenne:)

    Dodano po 5 [minuty]:

    Rezystory mają po 50W - jak słusznie kolega zaobserwował - przy obciążeniu nominalnym 50W/sztukę i przepływie powietrza jaki jest radiator jest letni, żeby je zagrzać porządnie są w stanie znieść wiele - spokojnie 100W/sztukę przy temperaturze radiatora przekraczającej 100 stopni.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Co do konstrukcji - jest jaka jest - w pierwotnej wersji planowałem to zrobić hardcorowo i zniosłoby to wiele - grzałka 3kW na 48V 3 fazowa chłodzona olejem lub wodą w obudowie z rury fi 180 na podstawie trójnożnej - mam już pospawaną konstrukcję i to co jest w tej obudowie miało pracować jako sterownik - bez rezystorów same Mosfety w 3 kanałowym ustawieniu sterujące grzałką - kolejny wariant jaki przetestowałem, to sterowanie Mosfetem opornicą ze zdjęcia - ta opornica potrafi znieść wiele - dwa ceramiczne rdzenie i 2kW puszczane w ciepło bez wentylatora - przy wiatraku obok opornica robiła jako grzejnik 3kW:)
  • #7
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    Q-mac napisał:
    No chyba kolega troszkę źle policzył. W moich obliczeniach założyłem że radiator ma te 80C zmierzone przez autora.

    80 st na radiatorze i Tobie wyszło 290 na złączu, jakim cudem?

    Pokazałem swoje obliczenia w poście, pokaż swoje, jaki współczynnik K przyjąłeś dla radiatora?
  • #8
    Q-mac
    Poziom 23  
    0,238 by temperatura na radiatorze wyniosła te 80C (że to nierealne to wiem).

    Skoro kolega założył łączną rezystancję termiczną 2K/W to przy mocy 240W mamy raczej przyrost 480K prawda ? Ja założyłem hurraoptymistyczne warunki.
  • #9
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    Q-mac napisał:
    0,238 by temperatura na radiatorze wyniosła te 80C (że to nierealne to wiem)

    No właśnie :)

    Q-mac napisał:
    Skoro kolega założył łączną rezystancję termiczną 2K/W to przy mocy 240W mamy raczej przyrost 480K prawda ? Ja założyłem hurraoptymistyczne warunki.

    No tak miało być odwrotnie :) odpaliłem arkusz i wyliczyłem że dla 150W i 0,25K/W podkładki (wiem że takich nie ma :) wychodzi mi że radiator musiałby mieć 0,19C/W
    dla płaskiego to by było 7143cm2 ;) czyli kwadrat o boku 85cm.
  • #10
    PiotrPitucha
    Poziom 33  
    Witam
    Głupie pytanie ale się pogubiłem w jednostkach...
    Piszecie K/W potem C/W a w katalogach mamy w/mk. Pierwsze rozumiem, druga to pewnie pomyłka a trzecie jak przeliczamy? Biorę ma rozum i mi wychodzą jakieś kosmiczne wartości.
    Mamy podkładkę z ceramiki AL203 grubości 1mm, która ma około 29w/mk ( na mój gust powinno być W/mK zgodnie z zasadami ) , czyli przechodzimy z metrów na mm i otrzymujemy 29000W/mmK PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ i obracamy wartość by uzyskać REZYSTANCJĘ CIEPLNĄ podstawiwszy wcześniej grubość naszej podkładki.
    otrzymujemy około 3,45-5 K/W co nam daje 0,0000345 K/W czyli setne części stopnia na Kilowat :)
    Wiem że potem trzeba to jeszcze odprowadzić w powietrze lub do sieci wodociągowej :) ale frapuje mnie sama podkładka.
  • #11
    koala106
    Poziom 39  
    Radiator jak widać na foto - gęsto użebrowany - Tranzystor na podkładce silikon z pastą AG Gold. Jak widać daje radę:)
  • #12
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    PiotrPitucha napisał:
    Piszecie K/W potem C/W

    Akurat w tym przypadku jest to to samo, celsjusze czy kelwiny to taki sam stopień,.

    PiotrPitucha napisał:
    mamy w/mk

    Dla radiatorów jest K/W.

    PiotrPitucha napisał:
    Mamy podkładkę z ceramiki AL203 grubości 1mm, która ma około 29w/mk

    I będzie miała przewodność około 0,3K/W, niektórzy podają oba parametry np
    https://www.tme.eu/pl/details/aos218_247/radiatory-osprzet/fischer-elektronik/aos-218-247/
  • #13
    j4rek
    Poziom 18  
    Lepiej będzie dać tranzystor bez przekładki izolującej (wyłącznie na dobrej paście), a izolacje galwaniczną radiatora od obudowy wykonać poprzez odpowiedni montaż mechaniczny.
  • #14
    DamianG
    Poziom 20  
    Również powątpiewam w możliwość oddania przez te tranzystory prawie 1kW ciepła.
    IGBT bardziej odporne? Nie sądzę. Raczej użyłeś zbyt małych MOSFETów. IGBT mają bardzo mały obszar SOA dla prądu stałego.
    Też przez to przechodziłem, ostatecznie stanęło na Darlingtonach. Ale i tak trochę się natrudziłem, żeby móc bezpiecznie oddać ponad 1kW mocy. Jak kiedyś będę miał wenę to poskładam całość to poziomu nadającego się do pokazania szerszej publiczności i opiszę tutaj. Sztuczne obciążenie 60V/20A Sztuczne obciążenie 60V/20A
  • #15
    Janusz_kk
    Poziom 21  
    Noo niezły blok wodny, sam robiłeś?