Regulace derivacniho dynama
Jiri Matelis:
pana Kurka,
velice Vam (poklona) za obsahle vysvetleni daneho problemu. Vidim, ze se v dane problematice vyborne orientujete a velmi ocenuji Vasi pomoc. Vodni kolo mam hotove a jiz se toci. Pokud mate zajem mohu poslat foto mailem.
Ma adresa je bednamon@volny.cz. Stranky pana Laiky znam velmi dobre, kolo je postaveno cele dle jeho navodu a vypoctu. Mohu jen potvrdit Vase slova, ze nic lepsiho jsem na webu ohledne vodnich kol nenasel.
(poklona) za navody k experimentovan i, ale obavam se, ze na 24V (ac jsou mnohem vyhodnejsi) se nedostanu. Maly prutok a spad me nedovoli dosahnout vetsich vykonu. O nabyte zkusenosti se rad podelim.
Jeste si dovolim mit na Vas par dotazu.
1) Elktronicka pojistka. Dynamo je konstruovano na 300W cca stejny vykon jako navrhnuty regulator. Je nutne elektronickou pojistku nastavit na nizssi proud?
2) Predpokladam nastalo pripojene osvetleni. V pripade nahleho odpojeni zateze by nemelo napeti prekrocit 16,5V, coz se stane i v pripade prepaleni pojistky (nechci setrit na varistoru, zajima me to ciste technicky)?
raj:
Jeste jednu poznamku:
Jedna-li se jen o napajeni osvetleni, tak bych to s tou regulaci moc neprehanel, i kdyz popsane zapojeni se da v pohode ubastlit za pul dne. 300W / 24V vam dava vnitrni odpor cca 2 ohmy, coz zkratove pomery v pripade derivacniho stroje vyresi v pohode pojistka. Napred bych to zkusil bez regulace, uvidite co a jak, dobastlit se da vzdy.
Jinak tech 100Hz PWM uvedenych v navodu se mi zda malo, zkusil bych zahybat kondenzatorem C5.
Martin Kurka:
Vážený pane Matelisi,
jestli to máte jen na osvětlování, tak tohle zapojení je už dost silný kalibr, ale zase vám ty žárovky nebudou poblikávat (někdy když jede spojka plochého řemenu přes řemenici, mění se na mžik otáčky a na žárovce to může být vidět.
Na oněch kvalitních stránkách pana Laiky je i jednodušší zapojení regulátoru derivačního dynama, se kterým asi vystačíte, i když já osobně bych volil toto.
A to pouze z hlediska, kdybych chtěl připojit nějaký fajnovější elektrospotřeb ič - měnič 12(24)/230V, bateriový televizor či nabíječky elektroniky.
Nápady pana Rajmonta jsou pro vás v tomto případě pouhého napájení žárovek velmi dobré, zkuste to nejprve bez regulace. Výstupní napětí derivačního dynama bez regulace je prakticky přímo úměrné otáčkám. Jestli máte konstantní otáčky, pak pevným odporem do série s budicím vinutím nastavíte potřebné nižší výstupní napětí - z 16V na 12V. Odporem v buzení nastavíte napětí, které měříte v místě spotřebičů a to vám vykompenzuje úbytky na přívodech. Dříve se to jinak nedělávalo.
Takže bych začal pojistkou na výstupu dynama a posuvným odporem do série s buzením (před pojistkou) a varistorem za pojistkou.
Regulace je výborná, pohybujete-li se s elektrickou zátěží blízko mechanickému výkonu motoru, budete- li mít rezervu, nedělejte si s tím až tak hlavu. A budete- li používat místo žárovek kompaktní zářivky na 12 či 24V, tak asi nějaký pokles nepoznáte asi vůbec.
Citace: Jiri Matelis 17.06.2007, 04:30
(poklona) za navody k experimentovan i, ale obavam se, ze na 24V (ac jsou mnohem vyhodnejsi) se nedostanu. Maly prutok a spad me nedovoli dosahnout vetsich vykonu.
Tady nejde o výkon, ten zůstane shodný podle zátěže. Například 24V žárovka 50W si vezme 2,1A ale12V žárovka 50W 4,2A. Obě tyto žárovky výkonově zatíží dynamo a vodní kolo naprosto stejně (50W). Jen pro 24V budete potřebovat převod do rychla 2x rychlejší a tam by mohly být vyšší ztráty, bude-li nutný další stupeň převodů. Ale rozvody 24V budete mít daleko lacinější - poloviční proud je čtvrtinový průměr vodičů na stejné ztráty a hlavně dynamo bude mít menší vnitřní ztráty, a při slušné vodě můžete bez problému dostat ze soustrojí vyšší výkon, zkratové proudy budou vyšší a spolehlivě vypnou pojistku...
Jestli půjdete na 24V, spočítejte převodový poměr tak, aby dynamo dávalo asi 28,8V, ať máte rezervu na regulaci napětí (napětí je přímo úměrné otáčkám, takže cca 700ot/min), obdobně na 12V otáčky tak 350ot/min pro 14,4V (mimochodem jsou to napětí nabíjení olověných akumulátorů)
Druhá připomínka pana Rajmonta o 100Hz PWM je také případná, máte menší stroj a tím rychlejší elektromechani ckou konstantu dynama a tím bude po radě pana Rajmonta (zmenšení C5 třeba na polovinu) regulace čipernější.
Citace: Jiri Matelis 17.06.2007, 04:30
1) Elktronicka pojistka. Dynamo je konstruovano na 300W cca stejny vykon jako navrhnuty regulator. Je nutne elektronickou pojistku nastavit na nizssi proud?
Z hlediska případných zkratů je jeden problém možnost odbuzení derivačního stroje a následné přepólování remanentního magnetizmu a vlastně přepólování úplné . U klasických žárovek to není problém a u valné kompaktních většiny také ne.
Druhý problém je, že špatně dimenzovaná pojistka nevypne zkrat či velké přetížení
Nevypne - li přetížení, chybí ochrana proti spálení vinutí dynama při dlouhodobém přetížení, jinak dynama jsou vděčné a robustní stroje, které si toho nechají krátkodobě elektricky hódně líbit.
Nevypne - li zkrat, na konci vedení, pak se z přívodních vodičů stávají topné kabely (lepší případ) nebo se nejtenčí přívodní vodiče do ruda rozpálí a zapalují (problém zapálených aut od zkratu autoelektriky). Elektronická ochrana je přesnější a netrpí lidským faktorem - že tam dá místo příslušně veliké pojistky někdo "hřebík".
V každém případě si odzkoušejte udělat na úplném konci vedení zkrat a kontrolu, zda pojistka vypadne i při minimálním průtoku vody.
Obecně správná dimenze jakékoliv pojistky (i mechanické) je u každého technického zařízení důležitá. Snížení elektronické pojistky na správnou hodnotu je i pro vás výhodné z konstrukčního hlediska - snímací odpor můžete složit paralelně z hotových odporů a nemusíte jej vinout a ladit z odporového drátu. Nižší velikost pojistky chrání soustrojí při elektrickém zkratu od vyšších mechanických rázů na převody (vodní kolo působí jako setrvačník a dynamo se při zkratu chová jako zabržděné).
Citace: Jiri Matelis 17.06.2007, 04:30
2) Predpokladam nastalo pripojene osvetleni. V pripade nahleho odpojeni zateze by nemelo napeti prekrocit 16,5V, coz se stane i v pripade prepaleni pojistky (nechci setrit na varistoru, zajima me to ciste technicky)?
Čistě technicky, dynamo má vinutí - cívku. Její indukčnost je nemalá. Zánik procházejícího proudu cívkou způsobí, že se cívka snaží energii do sebe naakumulovanou někam odevzdat. Při výpadku pojistky nemá kam (spotřebič je odpojen) a vyrábí vysoké napětí opačné polarity - to je elektromagneti cká indukce. Když to přeženu, klidně na svorkách náhle od 1,5 V monočlánku odlehčené pořádné cívky naměříte špičku -1000V.
Čím je vyšší indukčnost cívky a čím je rychlejší odpojení cívky, tím je indukované napětí vyšší. Opravdu je to vysoké napětí, těch pak následných trvalých 16V odlehčeného dynama škodu ničemu neudělá.
Ale tahle špičková přepětí, nota bene opačné polarity se elektronice vůbec nelíbí. Nemusí se líbit ani navlhlému vinutí dynama a to se prorazí. A varistor tyhle ostré špice ořeže na přijatelných třeba zde 30V- a to u obou polarit napětí a tu energii cívky pohltí a rozptýlí v teplo. Takové varistory 200-300V přes svorky dynama (buzení i kotvy) ještě před pojistkou pomohou životnosti stroje také.
Citace: Jiri Matelis 17.06.2007, 04:30
Pokud mate zajem mohu poslat foto mailem.
O nabyte zkusenosti se rad podelim.
Když kliknete zde na Rozšířené možnosti..., můžete se zde s fotkou pochlubit všem elektrikářům, určitě je to bude zajímat. Už slyším od ženských něco o hračičcích...
Jiri Matelis:
Puvodne jsem regulaci nepredpokladal . Jenze po testovani dynama si tak jisty uz nejsem.
Dynamo jsem tocil akumulatorouvo u vrtackou. Při otackach 350 ot/min jsem na vystupu nameril cca 5V. 12V jsem dosahl při cca 700ot/min (hruby odhad). Nutno podotknout ze budici vinuti bylo pripojeno primo bez odporu, tzn. nejvyssi budici napeti pri danych otackach.
Po pripojeni zarovky 20W/12V, zarovka blikne a zhasne. Permanentni sviceni zarovky nastane az při vybuzeni dynama na cca 30V pri cca 800ot/min. Pote otacky klesnou na cca 500 –600 ot/min a napeti se drzi na 12V. Abych rozsvitil 40W/12V zarovku musim vybudit dynamo na cca 50V. Abych se priznal tato zavislosi mi není zcela jasna. Predpokladam, ze tento problem lze odstranit prave regulaci.
Dále pro co nejlepsi ucinnost vodniho kola je třeba navrhnou vhodnout prevodovku, zde vicestupnouvou . Uvadite 700 ot/mion pro 24V a 350 ot/min pro 12V. Muzete mi poradit, zda se tyto otacky daji vypocitat nebo je to jen Vas odhad. Při těchto otackach Vami uvedene hodnoty (14,4V) nedocilim. Jak uvadim vyse, při 350 ot/min se dostanu na 5 - 5,5V na vystupu, v pripade 12V zarovka (20W) pouze blikne. Z toho usuzuji, ze dynamo není schopne v tuto chvili dodat dostatecny proud 1,6 A. Otacky zatizenim klesnou a budici vinuti není schopno vybudit dynamo na 12V.
Je to dano tim, ze vrtacka nedokaze udrzet konstatni otacky?Vrtacka sice dokaze tocit dynamem i zatizenym, ale je prilis „mekka“ a proto je nutne roztocit dynamo na vyssi otacky abych se po zatizeni dostal na jmenovite napeti? Porad to, ale neresi pripojovani ruzne zateze, samozrejme v mezich moznosti (0-100W).
Obrazky poslu pozdeji, mam pouze prilis velike, které prekracuji povoleny limit 1MB.
Martin Kurka:
Vážený pane Matelisi,
trocha teorie nikoho nezabije, stanete se odborníkem na svoje dynamo.
Vycházím z Vašich prvních údajů
- jmenovitý pracovní bod dynama má být max 300W při 24V a při 600ot/min (max.12A)
To je na OBR.1 bod "P".
Když při konstantních otáčkách zvyšujete plynule zatížení derivačního dynama, pohybujete se po zelené části křivky z napětí napřázdno Uon do pracovního bodu P - tam je napětí 24V a proud je při 300W výkonu asi 12A. Vše při KONSTANTNÍCH otáčkách 600ot/min.
Pokud zátěž dynama dále roste přetěžujeme dynamo tepelně a výkonově - jdeme po červené části křivky do bodu zvratu. V něm už proud zátěže začíná krást budicímu vinutí potřebný budicí proud a křivka se ohne.
Takže když žárovkou se studeným vláknem dynamo přetížíte, skočí pracovní bod na hnědou část křivky na falešný pracovní bod F.
A při snižování a zvyšování zátěže se pohybujete po hnědé části křivky.
Žádná regulace vám tu nepomůže.
Regulace udělá to, co vidíte na OBR.2 - výstupní napětí se bude se pohybovat podle modré křivky v pásmu regulace nejprve pěkně vodorovně, po přetížení dynama jedete zase po části přibarvené červeně a jste zase v háji.
Tohle vše byly grafy pro jmenovité otáčky.
Pokud budete měřit při různých nižších otáčkách naměříte ASI něco jako je na OBR. 6. S klesajícími otáčkami se křivky přimykají k ose napětí až pod jisté kritické otáčky se dynamo nenabudí vůbec.
Na svislé ose vynesená napětí dynama naprázdno jsou přímo úměrná otáčkám. Proto i všechny P pracovní body všech křivek budou s otáčkami zhruba lineárně závislé.
Jak z toho ven, že?
Bez změření Vašeho dynama to nepůjde.
Doporučuji vám si z cyklistického tachometru vyrobit otáčkoměr. Na OBR.4 je námět, jak zapustit vlepením ferritový magnet do kruhové destičky z překližky. Na průměru destičky vůbec z hlediska měření nezáleží, čím menší, tím menší protiváhu pro vyvážení magnetu budete muset či nebudete muset dát proti němu.
Na cyklokomputeru nastavte obvod kola 60cm, (nebo 6cm) a údaj v km/hod bude odpovídat otáčkám za minutu (nebo 10x otáčky za min).
Vzhledem k vysokým otáčkám a spínacím frekvencím jazýčkového kontaktu budete muset nastavit snímač cyklokomputeru dost stabilně a pečlivě - největší citlivost má jazýčkový kontakt kolem 1/3 od konce zátavu OBR.5 na pouzdrech čidla cyklokomputeru bývá v tom místě ryska.
No a pohon dynama udělejte raději pořádnou síťovou vrtačkou s regulací otáček (budete měřit dlouho...).
Nejprve při chodu bez zátěže, jen s voltmetrem na svorkách postupným zvyšováním otáček najděte, od jakých otáček se dynamo samo nabudí. Pak si pro postupně zvyšované otáčky pište, kolik dává dynamo naprázdno. Zejména v oblastech které vás zajímají - nad 12V a nad 24V.
Pak si pomocníkem nechte udržovat konstantní otáčky, zapojte na výstup výkonový reostat cca 50 Ohm (nejlepší jsou nezničitelné šoupáky z nějakého školního fyzikálního kabinetu) a do série s ním nějaký odpor 2 Ohmy , který vydrží 300W - ne žárovku (odpory lze chladit ponořením do vody).
Laborováním při postupném pomalém snižování odporu zkuste, jestli vůbec jsou nějaké otáčky, kdy dynamo dá na 12V více než 8A . Obávám se, že podle obrázku 6 nebude křivka pro dané otáčky dost vpravo a že tento bod v zelené oblasti vůbec nemusíte docílit.
Zatěžujte vždy od napětí naprázdno a když vám to skočí do hnědé křivky, zátěž zase odpojte a kritický bod pro dané otáčky si vyneste do grafu.
Nezapomeňte pomocníka dost peskovat, aby při měření stále držel konstantní otáčky, jinak se k ničemu pořádnému nedobabráte.
Takže z toho je patrné, že jít na vyšší napětí je výhodné i z důvodu využití dynama.
Tím vám bude jasné, jestli můžete jít na 12V, nebo jestli budete muset jít na 24V.
Vlastně najdete ten správný pracovní bod a správné otáčky.
Dále zjistíte, jak velký bude rozdíl mezi napětím naprázdno a napětím v pracovním bodě, jestli budete potřebovat nutně regulaci.
(Regulace výstupního napětí vřazováním odporu do budicího vinutí dokáže snížit výstupní napětí také jen na jistou mez a pak od kritického odporu už se dynamo nenabudí vůbec a nedává žádné napětí - to si pak zkuste také)
Pak zkuste, jak se bude napětí dynama chovat po připojení studené žárovky - jak při připojení vypínačem, tak při rozběhu dynama z nulových otáček.
A pak až si spočítáte potřebné převody, nainstalujete dynamo se modlete, abyste to nemusel někdy absolvovat znova ;)
Citace: Jiri Matelis 18.06.2007, 16:07
Obrazky poslu pozdeji, mam pouze prilis velike, které prekracuji povoleny limit 1MB.
Není nic jednoduššího, než třeba v IrfanView jim zmenšit rozměr na 1024x(768) a kvlalitu jpg na 75%.
Navigace
[0] Index zpráv
[#] Další strana
[*] Předchozí strana