Регулятор мощности для ТЭНов

Повтори и радуйся. Но нет же. Здесь 38 страниц болтовни. Там пока одна. Но тоже "с отсутствием полезной информации". Вот зачем ты сейчас туда послал человека? Ведь основная масса людей на форуме, это самогонщики,Хе-Хе, 26 Марта 21, 12:06

Сочувствую, если в голове нет - из зада не возьмешь..
Человек задал вопрос не по самогонной тематике - а по электрической.. я ему и ответил - что для нормальной работы аппарата - надо стабилизировать всю мощность..
Мне лично - абсолютно все понятно, другим электронщиками тоже.. Захотят - сделают. Не захотят - не будут..
Здесь никто - никому ничем не обязан..

Ну, про стабилизацию всей мощности понятно. Я, скорее всего, по другому в своей автоматике сделаю. А так ссылка полезная. Да и в электронике кой-чего могем - 13 лет электротехнику отпреподавал.

По другому это как? Поделись, если не трудно. Правда есть опасение, что если Запал посчитает это ересью, то все потрет.

Поделись, если не трудно.Хе-Хе, 26 Марта 21, 13:26

Мне универсальности не надо. Перемерю хорошим омметром сегменты. Тем более что они чуть длинной отличаются. На сегмент с самым маленьким сопротивлением (больше мощность) повешу регулятор. Ну а дальше буду просто считать с учетом всех трех, при необходимости отключая одну секцию. Но я автоматику на STM32 делаю, там запас по мозгам большой.
Ну и точку перехода с отключением одного из сегментов так сделаю, чтобы гладкость обеспечить.

Всех приветствую. Нахожусь в процессе создания собственной автоматики. Собрал регулятор по этой схеме, на симисторе. Все прекрасно работает. Плавная, стабильная регулировка.

Среди прочего есть 3 датчика температуры (DS которые) и датчик потока воды S201. Тоже все работает. Но! Не вместе. Точнее - когда симистор в режиме диммирования. Датчики температуры через раз ворачивают -127, а датчик потока накидывает 4-5 фантомных импульса на 1 реальный.
При "курении" уважаемого форума набрел на эту ветку. Очень заинтересовал регулятор от Zapal.

Давайте оставим потомкам готовое решение "чистого" регулятора с конкретной схемой, деталями и номиналами. Может даже с печаткой.

ТЭН у меня 3.5 кВт. Разгон на полной, головы отбираю на 500-600 Ваттах, тело - 1.4-1.7 кВт. То есть интересен диапазон ШИМ 0.15-1. Дырявить куб кучей ТЭНов не хочется. В электронике я - так, на троечку. Только учусь.

Вот еще что нарыл. Ссылку не даю, т.к. статус не позволяет. Новичок я тут. Но там нагрузка поменьше.

. Но! Не вместе. Точнее - когда симистор в режиме диммирования.ЧиК, 30 Апр. 21, 08:25

Так он по питанию ардуинке гадит. Она от чего запитана?

Она от чего запитана?melechko, 30 Апр. 21, 12:00

после общего автомата на 20а есть заводской импульсный блок питания в корпусе на 5в\2а. питание ардуинки подано на +5 минуя Vin

Очень заинтересовал регулятор от Zapal.ЧиК, 30 Апр. 21, 08:25

И чем же он заинтересовал?

Добавлено через 23ч. 5мин.:

Если уж что-то делать, то надо использовать управляемые ключи - IGBT или MOSFET транзисторы. Топология силовой части должна быть с минимальным кол-вом силовых компонентов. В схеме Запала используются ключи IRF460 у которых сопротивление канала 0,27 Ом, а это очень много, поскольку при токе 10А (примерно 2кВт) на каждом ключе будет выделяться 13,5 Вт тепловой мощности, а оную не так-то просто утилизировать. Есть транзисторы и получше, например - STW45NM50FD, SPW47N60C3 и т.д. у которых сопротивление канала 0,07 Ом.
При больших токах желательно использовать IGBT транзисторы, например, "народные полтинники" - IRG4PC50UD.
Ниже силовая часть схемы ШИМ-регулятора мощности с максимальным диапазоном регулирования (0-99%).
Как видишь, в ней отсутствуют многие элементы, которых куча в схеме Запала. Используемые в схеме ключи должны обязательно иметь на борту обратные диоды, включенные параллельно транзисторам.
Управление ключами осуществляется через оптодрайверы, на которые подаётся стабильная частота от одного источника, например - МК, UC384(Х), TL494(Х) и т.д.
Мощность в нагрузке пропорциональна длительности открытого состояния ключей (ШИМ).
На 1-м скрине показана мощность 25%, а на 2-м 99%.
Верхние осциллограммы (зелень) токов верхнего ключа, а нижние осциллограммы (красный) мощности, выделяющаяся в нагрузке.

В схеме Запала используются ключи IRF460 у которых сопротивление канала 0,27 Ом, а это очень много, поскольку при токе 10А (примерно 2кВт) на каждом ключе будет выделяться 13,5 Вт тепловой мощности, а оную не так-то просто утилизировать.Михаил_761, 30 Апр. 21, 18:19

Миша, это схема с 2009 года, когда я выковыривал ключи из вышедших из строя БП на работе..
Да и схема сейчас у меня несколько другая.. )) Выход чисто по постоянке, чоппер, с огромной индуктивностю на ферритах и блокирующими диодами..
Но без сглаживающих конденсаторов - дабы коэффициент использования сети не портить..

И ключи стоят в паралель три штуки FGA25n120antd - это я пытался индукционки ремонтировать, но забросил по причине не популярности их в наших краях..
А пачка ключей 25 штук так и валяется за ненадобностью.. ))
Но эти транзисторы на мощносм радиаторе от огромного тиристора (для выравнивания температуры по кристаллу - работа в паралель) - при токе 18 А радиатор имеет почти комнатную температуру..
Коатковременно (от сварочного аппарата) - регулировал током 80 ампер, питал коллекторный двигатель 4,5 кВт..
Мощная самодельная лебедка - брус затаскивал на крышу, по наклонным лагам..
Регулировал просто потенциометром, вручную - в режиме отладки.

Сама схема ШИМ - расчитана на управление от датчика давления - стоящего в 30 см от нижнего уровня насадки в колонне.
Тонкая каппилярная трубочка, идущая горизонтально - передает давление к датчику MPXV4006DP. капииляр - заправлен водой.
Силгнал с датчика давления - идет на повторитель операционник, с потенциометром регулировки давления.
Сечас временно пользуюсь РМ-2, еще не все оборудование с квартиры перевез, завалы стройматериалов кругом..

Во, нашел в архиве на Яндекс-диске, 8-и летней давности - когда ремонт делал на столе, оптопара поплыла, фронты стала заваливать..

Давайте оставим потомкам готовое решение "чистого" регулятора с конкретной схемой, деталями и номиналами. Может даже с печаткой.ЧиК, 30 Апр. 21, 08:25

да есть у меня в архивах печатка в формате PСB - для проги AccelEDA.
могу сконвертировать - и как рисунок скинуть, если надо..

Спасибо Михаилу и Запалу за развернутые ответы. Я тут вот что у себя обнаружил. Изначально, как положено, для TimerOne был использован 11-й пин (Мега), а потом, при добавлении новых компонентов, для неразрывности коннектора (стараюсь делать соединения гребенками, ибо одиночные вываливаются) взял да и перенес ее в дальний угол. Представляю, что там творится! Не понимаю, как оно работает? По крайней мере визуально - работает. Осцила пока нет. Сейчас закомментил все жизненно-важные пин-дефайны. После праздников буду пробовать подключиться как положено. Отпишусь.

Да и схема сейчас у меня несколько другая..Zapal, 02 Мая 21, 03:48

Вижу...
1. Назначение дросселя L2 ?
2. Если дашь индуктивность дросселя L1, то я смогу прогнать схему через прогу.

Напрягает большое кол-во сильномогучих элементов. Один лишь дроссель L1 по габаритам чего стоит... да и другое не совсем маленькое...

1. Назначение дросселя L2 ?
2. Если дашь индуктивность дросселя L1, то я смогу прогнать схему через прогу.

Напрягает большое кол-во сильномогучих элементов. Один лишь дроссель L1 по габаритам чего стоит... да и другое не совсем маленькое...Михаил_761, 06 Мая 21, 12:34

Исходные данные дросселя НМ2000 60 внутри, 100 снаружи, 20 мм толщина.. 4 штуки..
Но, есть нюансы.. когда добывал их лет 20 назад, пришлось отжигать, они покрылись трещинами..
Расколол молотком на 4-5 кусков, и склеил их в монолит - типа дросселя с зазором..
Так что реальные параметры - думаю вполне можно взять как 2 целых феррита.. в общем - тут только гадать..)).

Весь этот регулятор - остаток от сварочного чоппера на 400 Ампер, делал к трансформатору ТДМ-500 с индуктивным регулированием.
Я его обрезал магнитопровод - обмотки посадил наглухо, с жесткой связью.. от нормальной сети 380 вольт - легко выдавал 400 ампер в непрерывном режиме, все обмотки алюминиевые заменил на медные.. ну вот к нему и прилепил мост на диодах ДЛ153-800-12 таблеточные..
Сначала экспериментировал с резисторами ленточными, потом приторочил чоппер.
Получилась вполне приятная в работе вещица.. Чем выше ток - тем меньше греется резистор..
Обратная связь по току на 9-й ноге драйвера.. даже заварку кратера сделал
Дроссель был железный, от статора электродвигателя сечением 250 см2, обмотка распределенная на 4 ветви, 4 блокировочных диода, и 4 группы транзисторов IRF260N по 4 штуки..
Я тогда был под впечатлением самого первого мной виденного сварочного чоппера Володина, еще на биполярных транзисторах и КД213.. ))
И почти нихрена не соображал - поэтому делал все просто с конским запасом. Рабочая частота была 500 Гц.. Дроссель был мощный - дуга еле слышно посвистывала..

А потом появились сварочные промышленные инверторы - и весь энтузиазм похерили на корню...
Ну не выбрасывать же.. вот я его и приспособил под регулируемый источник постоянного тока - универсального назначения..

Исходные данные дросселя НМ2000 60 внутри, 100 снаружи, 20 мм толщина.. 4 штуки..Zapal, 06 Мая 21, 14:32

После отжига железа оное не превратилось в обыкновенное деревянное полено? Индуктивность дросселя измерял?
У меня где-то валяются такие кольца, но высота, насколько помню, не 20мм, а 10-15мм. Есть ещё от ЭПКОС. Ну да ладно, не мотать же мне дрочель, сляпаю простенькую модельку и в неё буду втыкать разные значения индуктивности дросселя, глянем результат.

Ты не ответил на вопрос о назначении дросселя L2.

После отжига железа оное не превратилось в обыкновенное деревянное полено? Индуктивность дросселя измерял?Михаил_761, 07 Мая 21, 10:34

Не превратилось, я очень осторожно отжигал эпоксидный компаунд со стекловолокном, изначально это был разделительный высоковольный - импульсный трансформатор.. Отжигал на древесном угле, в подвешенном состоянии..
Когда перестало вонять - мне хватило мозгов - кинуть транс в холодную воду.. ))
Потом, научился аккуратно отжигать, закапвая для остывания в древесную золу на сутки. И доставать ферриты совершенно целые.. Ничего с ними не делается - ибо на заводе их запекают при гораздо выолее высокой температуре.. У меня и сейчас лежит их в гараже штук 8 наверное..
я на одном из них (треснутом) - даже обратноходовик сделал ватт 250 тянул вполнне - для зарядки аккумулятора..

Ты не ответил на вопрос о назначении дросселя L2.Михаил_761, 07 Мая 21, 10:34

Блин, Миша извини.. я просто забыл что есть малюсенький дроссель в цепи диодов.. И меня переклинило, будто ты спрашиваешь про основной L1.
и тупо отписывался про основной дроссель.. )) Извини еще раз.. Склероз сабакка.. )) Уж сколько лет то прошло - я и забыл что там внутри..

Назначение L2 - ослабить "сквознячок" через емкость диода, но в основном - защита транзисторов от тока рассасывания носителей в диоде..
Когда открывается транзистор - а диод еще открыт током дросселя, причем приличным.. получается "сквознячок". восстановление по паспорту - время примерно 100 наносекунд.. при 300 вольт прилагаемого обратного..
Но вещь диоды могут вполне оказаться китайскими - хоть и купленными еще лет 12 назад..
(изначально у меня был всего один диод).. И дроссель я изначально ставил очень хиленький.. на Ш-образном феррите..
Просто хотел сделать немного покомпактнее конструкцию.. но малые размеры - не всегда хорошо.. другие проблемы вылазят..
Когда настраивал, в нагрузку подключил лампу 500 ватт, при заполнении 50 -75% диод становился ощутимо теплым... (без радиаторов, просто на проводах подпаян был)
Подключил вместо L2 - 4 резистора паралельно по 1 Ом, 2 Вт.. подключил к осцилографу..
Сделал синхронизацию по управляющему сигналу затвора, и видел, что, в момент отпирания транзистора - импульсные токи рассасывания достигали 22-25 Ампер в течении 5-10 микросекунд.. насколько позволял мой осцилограф..
Поставил два диода, с резисторным делителем.. ток рассасывания стал раз в 10 меньше. Ведь напряжение стало в 2 раза меньше - и запираться стали намного шустрее.
Тогда и нашел первый попавшийся малый порошковый феррит - и сделал типа дросселя, на глаз, без всяких замеров.. И забыл про его существование..
Ибо все работает, диоды холодные, и за 7-8 последних лет - я его работу и не вмешивался...
А потом - поставил огромнейший дроссель, который, я полгаю вообще напрочь снял все проблемы пульсаций..
полагаю что с ним - также должны и все проблемы обратных диодов значительно уменьшится..

Ща крышу перекрою в доме, окончательно разделаюсь с серьезными работами в доме. Привезу с квартиры, надо кой чего модернизировать - сделаю фиксацию по выходной мощности в режиме разгона на 2 кВт, и в режиме работы на 1 кВт (захлеб при 950 ватт)..
Что бы в рабочем режиме, кгда идет режим увеличения мощности - мощность подавалась с ограничением, что намного уменьшает риск захлеба..
ибо полная мощность двух ТЭНов - 3,4 кВт..

Привет, Саня! С Праздником Победы!!!

А потом появились сварочные промышленные инверторы - и весь энтузиазм похерили на корню...Zapal, 06 Мая 21, 14:32

и р/губители подались в самогоноварение... Прискорбно...
Наконец-то добрался до моделирования твоего девайса.
Буду краток. Много скринов выкладывать не буду - только основные. Итак, погнали.
1. Дроссель в сетевом фильтре начало-конец обмоток подключать как на скрине модели. С1 и С2 поменять местами.
Моделирование показало, что помеха при работе девайса прёт в питающую сеть - срачь неимоверный. После доработки получил чистый синус.
2. Дроссель L2 убрал, ибо при работе возвратной цепочки создаётся неимоверный "звон", что увеличивает ЭМИ.
3. Диоды 80EBU-04 заменил на Шотки. По большому счёту в возврате достаточно одного, но, если тебе нравится много, то я тебе добавил вкусняшек в виде дополнительных 2-х.
4. Добавил диод D6 и, как следствие, существенно снизилась динамическая мощность (около 500 Вт) при переключениях ключа и существующей нагрузке.
5. Стандартный резюк (6,2...10 Ом) в цепи затвора увеличил до 100 Ом, что также уменьшило дин. мощу.
6. Не зная реальной индуктивности дросселя пришлось потыкаться с его номиналом, дабы выйти на режим неразрывных токов, характерный для чоппера (максимальный КПД).
Поскольку моделирование проводилось для идеальных индуктивностей, то надо оные заменить на реальные (нелинейные), дабы получить приблизить модель к реальной и глянуть гистерезисную петлю в части залёта в насыщение.У меня есть много всяко-разного феррита в т.ч. и Е70 №87. Проведу расчёт, мотану десяток, другой витков и проведу измерения.
7. В модели принято: питающая сеть 220 В, Zсети = 0,5 Ом, F=22кГц, Кзап.=99,777...
Пояснения по скринам:
1. Модель.
2. Следование осциллограмм на всех скринах сохранено
Сверху вниз:
- ток дросселя L3 (красный). Как видишь, индуктивность выбрана с запасом (ток не спадает до нуля, а следует за сетевым синусом), дабы была возможность работать в широком диапазоне Кзап.
- мощность, выделяющаяся на ключе (см. в рамке) - синий;
- мощность, выделяющаяся в нагрузке (см. в рамке) - зелень

Пьяному ежу понятно, что нарастив ключи и др. компоненты можно "тащить" любую нагрузку.
Попробую ещё с половиками.

1. Дроссель в сетевом фильтре начало-конец обмоток подключать как на скрине модели.Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29

Да, у меня именно последовательно включены обмотки, каюсь - точки забыл поставить на схеме.. Два Ш-образных феррита с заводским зазором в центральном керне 1 мм. в каждом центральный керн 2*3 см.. вот витков не помню..

С1 и С2 поменять местами.Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29

Озадаченно.. Спасиб.. Сделаю.. Только вот непонятно нихрена - как так получилось..
Если кондер большей емкости - стоит возле ключа, тогда через дроссель будет идти в основном гармоники 50Гц.. тогда наверное есть смысл ферритовый дроссель заменить на железный, у меня их один хрен - девать некуда, лежат целые завалы.. или так оставить?
тут реально я озадачен... поскольку в сети заместо синусоиды махровая и мохнатая трапеция со слегка выпуклой горбушкой...
я думал что поставив мощный кондер - как то сделаю синусоиду более гармоничной...

2. Дроссель L2 убрал, ибо при работе возвратной цепочки создаётся неимоверный "звон", что увеличивает ЭМИ.Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29

Миша, поясни - вообще не понял фразу... про возвратную цепочку...

3. Диоды 80EBU-04 заменил на Шотки. По большому счёту в возврате достаточно одного, но, если тебе нравится много, то я тебе добавил вкусняшек в виде дополнительных 2-х.Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29

Это Миша наследие сварочного чоппера.. хоть со свароника и выходило всего 70 вольт, один диод на 400 вольт - пробивало только так...
Подозреваю что пробивало по току.. диоды были из разных партий.. разбирал пробитые - внутри каждого, сборка из трех паралельных диодов..
Один прожигает, два целые...
Посему у меня в подкорке засел страх перестраховки...
Я потому и транзюки поставил на 1200 вольт, ибо они по щедроте душевной - могут простить неучтенную рукожопость создателя..
в местах, где, что то не учел - по супрессорам или снабберам..
Пока всю эту бандуру переберешь - два дня потеряно...))

Добавил диод D6 и, как следствие, существенно снизилась динамическая мощность (около 500 Вт) при переключениях ключа и существующей нагрузке.Михаил_761, 09 Мая 21, 15:29

Классная мысль...у меня сейчас такое -сделать наверное не получится, присунуть по габаритам места нет для радиатора.. хотя давно собрался перебрать своего старичка.... подумаем..

Спасибо Миша, за такую продуманную работу.. надо все переосмыслить...

Если кондер большей емкости - стоит возле ключа, тогда через дроссель будет идти в основном гармоники 50Гц.. тогда наверное есть смысл ферритовый дроссель заменить на железный...
тут реально я озадачен... поскольку в сети заместо синусоиды махровая и мохнатая трапеция со слегка выпуклой горбушкой...
я думал что поставив мощный кондер - как то сделаю синусоиду более гармоничной...Zapal, 09 Мая 21, 16:07

Вот смотри. Если входной фильтр делается на феррите с зазором или распылёнке без зазора для устранения ВЧ-сранья полученную или выдаваемую в пит. сеть, то оный может быть маленьким как по габаритам/весу так и по кол-ву витков. В этом случае обмотки должны быть включены как обычно царапают на картинках (точки начала обмоток в одну сторону). Транс. железо здесь неуместно.
Для того, чтобы твоя мохнатая трапеция приобрела более-менее красявый синус нужен ряд дросселей на транс. железе и кондёров (см. скрин) дабы соорудить пассивный ККМ. Но, поскольку такая прибамбаса повышает напряжение, то она для тебя не подойдёт, ибо у тебя с напругой всё хоккей. Оная как раз сгодится тем, у кого напряжение 180 В и ниже. Ясен перец, что прибамбаса будет внушительных размеров и массе.
Кстати, "размытый" луч скопа при измерении сетевого напряжения указывает на ВЧ срачь.

Миша, поясни - вообще не понял фразу... про возвратную цепочку...Zapal, 09 Мая 21, 16:07

Это я грил про модель с 80EBU. Опять править модель под оные у меня нет времени... да и ломы, ибо убедившись раз возвращаться к началу не хочется. Заменил на Шоттки, убрал дроссель и всё устаканилось, проблема снята.
Сейчас обдумываю стабилизацию напруги/выходной мощности.
И ещё, снизил частоту с 22кГц до 10кГц и, как следствие, уменьшилась мощность потерь на компонентах и на ту же величину, на том же сопротивлении нагрузки увеличилась моща.

1. Саня, я уже говорил, что у меня пару раз "слетала" крыша у компа, а вместе с ней херилась и кое-какая инфа, в частности - модели компонентов. Так вот, сегодня разыскал модель SiC Schottky диода. Воткнул оный в возвратную цепочку и результат превзошел мои ожидания. Поскольку ток в возвратной цепи 5-7А, а время работы диода совместно с дросселем мало, то ток RMS около 0,5А, а мощность, выделяющаяся на кристалле, около 600мВт, т.е. радиатор не нужен, поскольку тепло будет утилизироваться в дороги платы через ноги.
2. Поскольку разработка чоппера проводится под конкретную нагрузку, то обозначив свои хотелки по диапазону питающей напруги и мощности нагрузки я смогу определиться с номиналами компонентов и дать рекомендации по наладке.

И ещё, снизил частоту с 22кГц до 10кГц и, как следствие, уменьшилась мощность потерь на компонентах и на ту же величину, на том же сопротивлении нагрузки увеличилась моща.Михаил_761, 11 Мая 21, 10:20

Согласен. чисто динамические потери - на переключение..
даже прикидочный расчет показывает, что если один полупериод 0,01 сек, разрубить на 25 кусочков - то получится вполне приемлемый режим, при котором сеть будет чувствовать себя вполне комфлортно...
и частота получается в пределах 2,5 кГц..
А при 10 кГц - это получается полупериод будет делится на 100 фрагментов..

ту как раз тот случай - когда поробовать вообще ничего не стоит, разве что подпаять дополнительную емкость - на задающий генератор драйвера..))

Саша, глянь скрины модельки и осцил.
LT3843/UC3843 тебе хорошо знакома по варилкам. Вот её и воткнул в модель дабы глянуть её способность по поддержанию заданной мощности при изменении напряжения 220 В питающей сети.
180 В - 1089 Вт
190 В - 1090 Вт
200 В - 1147 Вт
210 В - 1197 Вт
220 В - 1200 Вт
230 В - 1216 Вт
240 В - 1266 Вт
Сопротивление нагрузки (ТЭН) = 22 Ом.
Глядя на циферки можно обнаружить закономерность, которая позволит выбрать мощность ТЭНа, ориентируясь на паспортную мощность колоны, дабы получить минимальное изменение мощности при изменении пит. напряжения.

ЗЫ. Думаю, что "пила" мощности в нагрузке никак не скажется ни на ректификации, ни на эл. потребителях так и употребляющих конечный продукт

Спасибо, у меня вольтметр и амперметр (от электровоза), со шкалой отклонения на 230 градусов..
240 вольт и 15 ампер.. Внешнее присоединение - по желанию.. Ибо весьма здоровенные бандуры..

Применяю именно из-за большого размера шкалы, ибо цифровые шкалы - не люблю, малоинформативны..
По стрелке - гораздо объективнее восприятие..