Jak stworzyć układ na 3 przekaźnikach dla 3x1000W grzałek z 8 kombinacjami?

Question

Witam. Buduję układ podgrzewania bojlera za pomocą potrójnej grzałki 3x1000W. Chcę za pomocą przekaźników odpowiednio łączyć te grzał żeby uzyskać różną moc grzania. Wychodzi że możliwych sposobów łączenia szeregowo i równoległych jest 7. i 8 sposób to wyłączone wszystkie.

Rozrysowałem układ na 2 przekaźnikach i 2 grzałkach.
Teoretycznie te 8 kombinacji (7 + OFF) da się zrobić na 3 przekaźnikach ale nie potrafię tego wyrysować.

Mobali · Accepted Answer

A dlaczego nie chcesz wykorzystać do tego regulatora mocy grzałki? To niewielki wydatek i skuteczne rozwiązanie. Na Elektrodzie było już kilka tematów związanych z regulacją mocy grzałki, na przykład tu: itd...

panzewsi · Accepted Answer

Chyba trochę kombinujesz jak koń pod górkę. Jeśli te grzałki będą podłączone pod sieć 230V to raczej 3 KW uciągnie na raz i wystarczy je wysterować jakimiś termostatem, który wyłączy grzanie po osiągnięciu zadanej temperatury (jak nie dasz termostatu to możesz przypadkiem zagotować bojler, a tego raczej byśmy nie chcieli). Jak koniecznie chcesz sterować mocą grzania to ja bym tu kupił za kilkadziesiąt zł jakiś tyrystorowy regulator mocy na z.p.a. i wtedy możesz sobie ją ustawić dokładnie, (ale te regulatory nie działają na prądzie stałym jakby co) ale moim zdaniem to jest zabytek łaski, wystarczy termostat.
Przykładowy regulator:
https://allegro.pl/oferta/regulator-obrotow-silnika-mocy-napiecia-4000w-230v-11682360641

Mobali · Accepted Answer

Dokładnie tak. I budżet na przeróbki pewnie będzie mniejszy, niż koszt zakupu okablowania, przekaźników, itp.

trojan 12 · Accepted Answer

Regulator PWM i będzie chodzić na prądzie stałym.

Andrzej42 · Accepted Answer

na trzech przekaźnikach się nie da.
A i ten twój układ na dwóch też jest nie bardzo - po włączeniu obu masz zwarcie.... Poza tym gdzie masz połączenie równoległe obu?
także - jedna opcja to jeden(lub więcej - zależy ile potrzeba styków) przekaźników.

jarek_lnx · Accepted Answer

Na trzech liniach sterujących można uzyskać osiem stanów, ale to nie znaczy że da się uzyskać osiem układów połączeń na trzech przekaźnikach, no chyba że te przekaźniki mają dużo styków NO i NC.

Jedyny przypadek kiedy widzę sens takiego przełączania to fotowoltaika, przy czym są inne sposoby rozwiązania problemu.

jarek_lnx · Accepted Answer

Wygodnie to sobie narysować jako matrycę i zaznaczyć liczbami punkty które mają być łączone dla każdej konfiguracji.

Sprawdź czy się nie pomyliłem.
Mi wyszło siedem takich punktów, ale można inaczej łączyć, może uda ci się zrobić mniej.

Bez minimalizacji załatwisz to siedmioma przekaźnikami NO, a jak pogłówkujesz nad wykorzystaniem styków NO i NC i łączeniem szeregowym/równoległym styków to liczbę przekaźników można zmniejszyć. Ale to wyłącznie dla własnej satysfakcji, układ nie będzie od tego lepiej działał, że dasz mniej elementów.

Andrzej42 · Accepted Answer

plus do tego układy sterowania to... bardzo kosztowne - żadna firma się w to nie bawi tylko robi się dużo prościej: sterowanie grupowe, pwm, czy inne podobne: jeden element grzejny i jeden element sterujący są jakby nieco tańsze. Sam kiedyś myślałem, aby użyć licznik do 8 (10 czy 16) i włączać triak na 1...8/8 w zerze - brak zakłóceń i sporo zakresów regulacji.

jarek_lnx · Accepted Answer

Metody są takie jak przy innych układach logicznych, czyli najpierw przyjmujesz jakieś kodowanie stanów, a później minimalizujesz siedem powstałych funkcji logicznych, jakie kodowanie będzie optymalne tego nie wiem i nie jest mi znana analitycznego metoda ustalenia (można napisać program który sprawdzi wszystkie 7! kombinacji) RobiŁO Choć algebra Boole'a dla układów cyfrowych jest taka sama, niektóre specyficzne optymalizacje, możliwe tylko na przekaźnikach opisują wyłącznie bardzo stare książki np ta z 1951 To jest rozwiązanie nieoptymalne, im więcej grzałek i przekaźników tym większy koszt, a na raz i tak będzie pracowało tylko kilka. Wątpię żeby net-billing był w istocie net-meteringiem liczonym dla krótkich przedziałów czasu.

Andrzej42 · Accepted Answer

A nie lepiej wstawić trzy grzałki różne: 500w 1000w i 2000w i je włączać :1; 2; 1+2; 3; 3+1; 3+2l; 3+2+1. Też będziesz miał siedem stopni z dużo łatwiejszym sterowaniem co 500W do 2,5kw.
Możesz wstawić czwartą grzałkę 250W i mieć jeszcze większe pole do popisu. Z pomocą jedynie czterech przekaźników....
Ewentualnie dodać szeregową diodę do każdej grzałki i diodę bocznikować dodatkowym przekaźnikiem. Będzie sześć przekaźników ale też z krokiem co 250W.

Xantix · Accepted Answer

Godzinowe rozliczanie dla prosumentów wchodzące od lipca 2024 roku będzie dotyczyło tylko nadwyżek z OZE wprowadzanych do sieci. Rozliczenie poboru energii z sieci będzie się odbywało nadal po detalicznym cenniku grupy taryfowej G. Czyli, jeśli w słoneczne południe (12.00) cena giełdowa spadnie np. do 200 zł/MWh (20 gr/kWh) to jeśli oddasz w tym czasie 3 kWh to zarobisz 60 gr (realnie mniej bo i tak musisz pokryć opłaty przesyłowe za wprowadzoną energię). Ale juz to co pobrane z sieci rozliczą ci według stałej ceny która dla np. dla taryfy G11 od 1 lipca br (bo limity ceny prądu obowiązują tylko do końca czerwca) wyniesie około 1.40 zł/kWh, czyli pobierając w analogicznym okresie 2 kWh energii zapłacisz 2.80 zł. Czyli saldo to 2.20 złotych straty (realnie jest jeszcze gorzej bo dochodzą opłaty za przesył). Wniosek od 1 lipca pchanie energii do sieci będzie kompletnie nieopłacalne - zresztą taka była intencja autorów zmian tych przepisów. Ja osobiście odpuściłbym sobie zabawy z tymi ogranicznikami mocy, grzałkami, IMHO szkoda kasy. Lepiej sprzedać inwerter on-gridowy, kupić jakąś dobrą hybrydę off grid, nawet bez baterii (jest wiele modeli które pracują bez akumulatorów), ustawić w tryb zero eksport i maksymalizować autokonsumpcję. Z czasem w późniejszym okresie jak pojawi się więcej kasy doinwestować i zakupić magazyn energii - co i tak będzie koniecznością bo nożyce cenowe między ceną odkupu energii OZE a urzędową ceną z taryf dla energii pobranej będzie się tylko pogłębiać. I wtedy jedynym wyjściem aby PV miało jakikolwiek sens to montaż magazynu energii.

panzewsi · Accepted Answer

Kolego nie za bardzo podzielam Twoje pomysły odnośnie przekaźników, ale jakbyś bardzo chciał to pewnie dało by się to zrobić jak na moim nieudolnym rysunku, ale chwilowo lepszego nie będzie. Potrzebne by było 6 przekaźników dwustanowych NO/NC (ewentualnie pierwszy z lewej można by pominąć i dać na sztywno przewód N) czyli minimalnie 5.
Narysowane połączenia pokazują przekaźniki w pozycji NC. Do L dajemy fazę, do N neutralny, chyba, że będzie prąd stały to + i -, tam gdzie jest X nic nie podłączamy.

mam_pytanie · Accepted Answer

Jak dorzucisz jeszcze jeden, otrzymasz również kombinację nr 6.

_jta_ · Accepted Answer

Na drugim rysunku w #1 jest układ, który (takie mam wrażenie) daje następujące kombinacje: (A) 1 opornik, (B) 2 równolegle, (C) 2 szeregowo, (D) przerwa.

Dodajemy do tego trzeci opornik, i przekaźnik, który podłącza go albo szeregowo, albo równolegle do tego układu z rysunku.
Połączenie szeregowe da kombinacje: (A) 2 szeregowe, (B) 1 szeregowo z 2-ma równoległymi, (C) 3 szeregowo, (D) przerwę.
Połączenie równoległe da kombinacje: (A) 2 równoległe, (B) 3 równoległe, (C) 2 szeregowe i do nich 1 równoległy, (D) 1 opornik.

Mam wrażenie, że do takiego połączenia (szeregowo, albo równolegle do zadanego układu) nie wystarczy styk przełączany (NC-COM-NO - COM łączone z NC przy braku sygnału, a z NO przy sygnale na cewce) - ale 2 styki NO + 1 styk NC (przełączany + niezależny NO) powinny już wystarczyć.

Uwaga: jeśli konstrukcja przekaźnika nie gwarantuje, że niezależny NO nie będzie załączony, gdy przełączany jest w stanie NC (tu trzeba liczyć się z opóźnieniami zadziałania/zwalniania przekaźników, albo opóźnieniami łączenia/rozłączania styków w przekaźniku), to w układzie może powstać zwarcie. Z tego względu odradzam stosowania dwóch oddzielnych przekaźników, a przynajmniej tego, by jeden z nich działał jako NC - bo wtedy przerwanie przewodu jego cewki spowoduje zwarcie przy jednym ze stanów drugiego przekaźnika.

Promuję tematy:
24.11.2004 Ładowarka akumulatorków z płynną regulacją - LM 317
23.02.2003 Prostownik do ładowania akumulatorów (auto)

gps79 · Accepted Answer

Rozpatrując sugerowane konfiguracje z #1 mamy następujące moce (zakładając zasilanie stałonapięciowe i P=1000W):
0) 0P
1) P
2) 0.5P
3) 0.33P
4) 2P
5) 3P
6) 0.66P
7) 1.5P
Osobiście zrezygnowałbym z konfiguracji 6) i 7), jako nie wprowadzających sensownej wartości do układu, a komplikującego sterowanie.
Dla konfiguracji 0)-5) implementacja może wyglądać następująco

Konfiguracja:
0) wszystkie wyłączone
1) K3
2) K1+K2
3) K4
4) K1+K3
5) K1+K3+K4

JacekCz · Accepted Answer

Idealne nie istnieje, nawet jeśli na poziomie algebry boolowskiej da się narysować, to daje problemy elektrotechniczne, np jednoznaczność podłączenia zero/faza itd...
Przy grzałce "kilka w 1" bym się bał.

Ostatni najmniej zły to 2 przekaźniki i 4 grzałki. Nie zawsze są spięte, ale nie są "odwracane"

SlawekKedra · Accepted Answer

Do czego jest potrzebna taka jednoznaczność w tym konkretnym przypadku?

mam_pytanie · Accepted Answer

Nie bardzo. Jeśli do tego, symetrycznego układu: chcesz dodać ostatnią brakującą kombinację, musisz go uzupełnić, ale i rozsymetryzować. Np. tak: Tyle teorii. Z praktycznej strony patrząc, sterowanie mocą tej wielkości za pomocą styków przekaźników, w dodatku kilku w szeregu, haczy o serwisowy masochizm. Pewnym lekiem antyawaryjnym mogłoby być zastosowanie sterowania przekaźnikowo-triakowego, polegającego na umieszczeniu, w szeregu z układem styków, elementu energoelektronicznego, który przerywałby przepływ prądu tuż przed komutacją (zmianą układu połączeń) i załączał tuż po jej zakończeniu. Sama komutacja odbywałaby się w warunkach bezprądowych. Brak łuku elektrycznego, z pewnością wpłynąłby na trwałość styczek.

JacekCz · Accepted Answer

Intuicja mi mówi, że coś z ochroną, musiałbym to kilkakrotnie sobie narysować. W razie przebicia przez materiał ceramiczny nie zawsze by wybijało różnicówkę, a mogło włączać pracę Ale jeszcze mózg mi się nie obudził.

SlawekKedra · Accepted Answer

Może najpierw trzeba było sobie narysować. Jeśli kierunek włączenia każdej grzałki ma jakiekolwiek znaczenie to musi istnieć jakis sposób jednoznacznego określenia który koniec grzałki to L a który N. W jaki sposób to rozpoznajesz?

Grzesiek_nowy · Answer

>>20940406
Grzałki to część większego projektu. Sterownik sterujący grzałkami będzie odbierał informacje z Home Assistanta o ilości energii oddawanej do sieci z instalacji PV i w zależności od tej ilości energii oddawanej będzie załączał odpowiednie grzałki. Co do regulatora fazowego to sieje dużo zakłuceń.. Może regulator grupowy ale dochodzi problem sterowania "moim" kontrolerem gotowego sterownika. Nie jest potrzebna płynna regulacja tylko kilka wartości mocy co można zrealizować poprzez odpowiedni układ łączenia grzałek.
Poza tym przy sterowaniu grupowym nie wiem jak zareaguje licznik energii. Regulacja grupowa polega na czasowym załączeniu pełnej mocy i czasowym wyłączeniu mocy. Np.
Moja instalacja PV oddaje 1500W do sieci. sterownik grupowy ma załączyć grzałki 3000W na połowę czasu żeby średnio uzyskać 1500W (np. 10s grzania i 10s przerwy) co daje że przez 10s będę pobierał 3000W więc 1500W muszę pobrać z sieci.

Grzesiek_nowy · Answer

No właśnie ciekawe czy są jakieś metody/algorytmy łączenia i minimalizacji takich połączeń dla przekaźników czy przełączników. Jak się to robi przy projektowaniu dużych i rozbudowanych urządzeń. Przypuśćmy, że byłoby 10 czy 20 grzałek lub innych elementów i trzeba opracować i zminimalizować układ połączeń.

Grzesiek_nowy · Answer

no właśnie to jest regulacja grupowa. Tylko przy PV i energii oddawanej liczonej w net-billing ciekawe jak to licznik energii będzie naliczał. Czy działa bilansowanie godzinowe. czy np przez godzinę oddam do sieci 3kW i pobiorę 2kW to czy po zbilansowaniu wyjdzie jakbym oddaj 1kW czy zapłacę na pobranie 2kW np po 1zł i zapłacą mi za oddanie 3kW np po 20 gr. (niestety nowy system rozliczania PV net-billing jest bardzo niekorzystny. Przekonałem się po 1 roku użytkowania - ale to by długo opisywać) Dlatego chcę zużywać wyprodukowaną energię na własne potrzeby a nie sprzedawać za groszę (autokonsumcja). Wiem magazyn energii by się przydał ale to kolejne pieniądze do zainwestowania.

Grzesiek_nowy · Answer

Grzałka fizycznie jedna (ale 3 w obudowie)

Grzesiek_nowy · Answer

Udało mi się za pomocą 4 przekaźników A,B,C,D załączać 6 z 7 kombinacji. Czy coś można jeszcze poprawić?

Grzesiek_nowy · Answer

Powyższy układ przetestowałem we wszystkich 16 kombinacja załączenia przekaźników i żadna kombinacja nie ustawia zwarcia. Jest wiele ustawień powodujących przerwę a to nie jest problem.

_jta_ · Answer

W tym, co zaproponowałem w #20, jest 8 kombinacji. Na układzie z #21 przekaźniki C i D mogą być oddzielnymi zestawami styków przełączanych jednego przekaźnika (NC1-COM1-NO1 i NC2-COM2-NO2), tylko położenia styków narysowane na schemacie są niemożliwe - obróć D w prawo o 90° i wtedy albo obie wajchy na lewo, albo obie na prawo. Wtedy będzie 8 kombinacji, wszystkie użyteczne, a niemożliwe kombinacje położeń nie powodują zwarcia, więc nie ma obawy o niejednoczesne przełączanie.

Grzesiek_nowy · Answer

Chyba mam to. Jeden przekaźnik podwójny i wszystkie kombinacje załatwione 3 przekaźnikami Dziękuję wszystkim za podpowiedzi. Co do triaka - dobry pomysł.

_jta_ · Answer

A jaki musiałby być ten element? Ale tu mamy grzałki, nie indukcyjności, nie pojemności, więc nie ma zmagazynowanej energii, która musi wydzielić się w łuku. Rozumiem, że chodzi o wyłączenie zasilania (od strony sieci) na czas przełączania styków przekaźników? Na indukcyjność sposobem jest triak równoległy do styków: najpierw włącza się triak, potem rozłącza styki, na koniec wyłącza się triak. Trudniej z pojemnością. Przypuszczam, że odwrotnie. Ale chyba za dużo byłoby przekaźników. W tej wersji może być problem w razie uszkodzenia podwójnego przekaźnika - jeśli prawa część pozostanie w połączeniu w lewo, a lewa przełączy się w prawo, to powstanie zwarcie. Układ z #19 (03 Lut 2024 11:57) był lepszy, tylko tam można dwa przekaźniki zastąpić jednym podwójnym, o czym napisałem w #23. Proponuję rozważyć taki układ: dwa oporniki, jeden podłączony jednym końcem do jednego przewodu zasilającego, drugi opornik do drugiego przewodu. Drugi koniec każdego opornika do COM przekaźnika przełączanego (byłyby dwa przekaźniki), NC obu przekaźników połączone ze sobą, NO każdego przekaźnika do przewodu zasilającego przeciwnego do tego, z którym jest połączony jego opornik. Taki układ spełnia warunek, którego sobie zażyczył JacekCz: zawsze jeden, ten sam koniec opornika jest bliżej zera, a drugi bliżej fazy. I daje 4 kombinacje, zależne od załączeń przekaźników ('-' oznacza brak załączenia, czyli łączy COM z NC, '+' załączenie, czyli łączy COM z NO): (-,-) => R1+R2, (*,-) => R1, (-,*) => R2, (*,*) => R1||R2. Tyle, że to jest dobre do uzyskania 4 kombinacji z 2 różnych oporników. W roli jednego z tych oporników mogłyby być dwie grzałki, które trzeci przekaźnik mógłby łączyć szeregowo, albo równolegle (przekaźnik byłby podwójny, wykorzystywałby ten sam schemat - nadal warunek Jacka byłby spełniony). I to dałoby 7 kombinacji - z 8 możliwych kombinacji załączeń dwie włączałyby sam R1, odłączając układ z 2 grzałek działający jako R2. Nie byłoby kombinacji wyłączającej wszystko.

[Rozwiązano] Jak stworzyć układ na 3 przekaźnikach dla 3x1000W grzałek z 8 kombinacjami?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Post #28

Post #29

Post #30

Podsumowanie tematu