| Гальваническая развязка ГР-ИБП v.1.1 FINAL (21.05.2016). |
|
| 2016 - Май | |||
| 21.05.2016 15:44 | |||
Для реализации были выбраны два трансформатора 430-2063D из ИБП APC BK 500EI. Первичка: белый+черный тонкие провода - 220В, вторички: белый+красный - 14.6В, белый+черный толстые - 7.1В, красный+черный - 7.1В, синий+коричневый - 17.7В. Трансформаторы могут быть разными по моделям. Можно соединить трансформаторы 430Вт и 230Вт и использовать нагрузку до 230Вт. Но одинаковые ТТХ диктуют одинаковые размеры трансформаторов, что поможет при их монтаже в корпус. Если есть даташит на трансформатор - замечательно, иначе максимальные токи придется выводить самостоятельно - что и пришлось делать. Каждый ИБП врет о своей мощности, выражая ее в ВА. К этому прибавляется название трансформатора, который в ИБП 500ВА имеет в названии "430" - намекая на 430ВА. Но трансформатор имеет КПД преобразования энергии, поэтому данное число нужно уменьшить еще больше: предположил число, равное 400Вт. И собрал прибор в соответствии с этой цифрой (применяя разные ухищрения):    - трансформаторы ИБП не рассчитаны на длительную работу, им критично необходимо охлаждение как при нагрузке, так и в простое; - корпус был изготовлен 1.5 года назад в резерв для реостата РПА-01(РМ), но пригодился именно в данном приборе. Большое количество дыр, возможность плавления пластика, прочность и гибкость пластика, возможность установки крышки сверху, ручка для переноски, легкость в сверлении дополнительных отверстий, не горит без источника огня (плавится, шипит, кипит), цена - вот его преимущества в местах, где температура может быть высокой. Прямо в дыры идет монтаж элементов без использования клея или герметика (правда все равно лью по привычке); сломался - заменил, отсоединив фиксирующие клеммы; - белая круглая таблетка с проводами на третьем рисунке - тугоплавкий предохранитель 2А, залитый жидким герметиком без адгезии в пластиковом стаканчике (полная изоляция 220В). Герметик можно отодрать в случае перегорания, сменить предохранитель в клеммах и залить заново (или обрезать провод, припаяв другой). Однако скорее сгорит предохранитель между трансформаторами, роль 2А только в случае КЗ первичной обмотки в первом трансформаторе; - лишние клеммы трансформаторов обжаты термоусадками: потребуются - можно аккуратно лезвием термоусадку срезать. Но, по-хорошему, эти провода нужно было отрезать и изолировать каплями герметика; - использование тугоплавких предохранителей обязательно, т.к. цилиндрические будут гореть во время пиковых бросков тока. Использовать автомобильные можно, утончая контакты напильником под клеммы трансформаторов ИБП. Такой видно в соединении красных проводов - как способ соединения нестандартных клемм. На трансформаторах утолщенные клеммы - ответные стандартные клеммы РПИ-П 1.5-7-0.8 не обеспечивают должного контакта, а сила тока в 33А способна вызвать нагрев данного соединения; - подключение вентилятора можно реализовать и отдельным источником 12В, но зачем. Первый ИБП с диодным мостом и конденсатором прекрасно выступает в роли адаптера питания различных постоянных напряжений: 10В, 20В, 25В DC (в зависимости от пары проводов). Поэтому, используя ветку 17.7В и выпрямитель, было порождено напряжение 24.2В, которое распределилось между последовательными вентилятором (14.1В) и обмоткой реле (10.1В). Но последовательное соединение с обмоткой реле не есть хорошо: повышенный нагрев из-за тока ~110мА. Подходит на ум подключение одинаковых вентиляторов по обе стороны корпуса последовательно - и получится 12.1В на каждом (а реле параллельно одному из них припаять); - фанера отлично выступает в роли теплоизолятора (был эксперимент: на одной стороне 240 градусов через герметик, на другой 70), поэтому трансформаторы приклеиваются высокотемпературным герметиком к ней, а сама фанера - уже к пластиковому корпусу обычным герметиком с хорошей адгезией. Для избыточной фиксации трансформаторов снизу 3 болтовых соединения, а сверху на трансформаторы возможно приклеить металлическую пластину. Прибор таскается на ручке корпуса; но тяжелый, болят руки - ручку нужно хотя бы изолентой перемотать; - "земля" для гальванической развязки обязательна, поэтому питающий провод был разделен на 2 части - но с сохранением почти неразрывного "земляного" провода. Почти - потому что проще разрезать его и спаять с термоусадками, чем заботиться о его сохранности при разделке питающего провода; - покупка удлинителя с заземлением: все больше склоняюсь к версии: дешевле, безопаснее и оптимальнее купить колодку с заземлением на 1-2 розетки и припаять туда провод питания от ПК. Если же пойти еще дальше (вилка, провод и колодка раздельно) - можно создавать удлинитель для аппаратуры любой мощности. На практике кабели питания IEC-320 "10А" 0.75мм2 не могут выдержать 8.4А более минуты (срабатывает защита), поэтому требуются "16А" (1мм2), которых хватит на продолжительные 10А; - выключатель первого трансформатора обязателен для предотвращения его нагрева и расхода электроэнергии при простое прибора. А теперь самое вкусное: практический тест. Включил фен мощностью 400Вт - напряжение упало до 146В/1.4А. Эмпирически, выдерживая ±10% от номинальных 220В, пришел к выводу о мощности данной гальванической развязки всего лишь 120Вт (198В/0.6А). Как же так?! А очень просто: трансформаторы в ИБП APC BK 500EI дешевые - и этим все сказано. Чем большая сила тока подается - тем большая просадка по напряжению, а тут таких трансформаторов целых два последовательно. А я удивлялся: почему при отключении питания у APC BK 350EI напряжение на выходе становилось 199В. Причина та же: пока сеть есть - 220В идет, минуя трансформатор; а как только пошло питание от АКБ - трансформатор на себя 21В при преобразовании напряжения и поглотил. Итог: номинальная мощность гальванической развязки из трансформаторов 430-2063D составляет 120Вт. Предельная мощность, с сильной просадкой по напряжению и нагревом трансформаторов - 400Вт (будет работать как 146В·1.4А=200Вт - значит, предельная мощность без ее уменьшения все-таки где-то ниже). Номинальная мощность одного отдельного трансформатора, по такой же методике расчета, составляет 240Вт. Так как роль гальванической развязки в фильтрации входного напряжения, а потребители (вроде осциллографов) высоким энергопотреблением не обладают - гальваническая развязка создана успешно. Однако саму схему пришлось изрядно упростить (раз сила тока по линии 14.6В составляет максимум 10А, с некоторой просадкой напряжения): - термопредохранитель KSD-85LC можно устанавливать прямо в красный провод, необходимость в плавком предохранителе 40А отпала; - как итог, отпадает необходимость в реле и диодном мосте (реле не терпит импульсного напряжения); - вентилятор можно включать через обычный диод, питая импульсным напряжением 17.7В (успешный тест вентилятора с переменными 18В через диод 2Д203А на протяжение 4 часов); - достаточно всего одного вентилятора (прибор работал 4 часа без перегрева, даже пальцы не обжигал). Вообще, большой вопрос в необходимости термопредохранителя; - отрезать лишние провода и запаивать многие соединения без использования клемм; - входной предохранитель можно ставить 1А. (добавлено 29.06.2019) Наиболее полное тестирование данного трансформатора. |
|||
| Обновлено ( 29.06.2019 18:28 ) |