Подбор пары — зарядное устройств + бензогенератор, для экономии топлива в автономке.
Хочу поделиться опытом , как более эффективно превращать тепловую энергию бензина в Ампер часы, для заряда АКБ.
Или о том, как тарахтеть генератором меньше времени.
Не знаю, на сколько актуальна для караванеров эта тема.
Для тех, кто не хочет читать много, я попробую коротко, основные тезисы, позже объясню почему это так.
1. Бензогенератор.
Для получения максимального КПД, необходимо грузить генератор 75-80% от его номинальной мощности.
2. Зарядное устройство.
Зарядное устройство должно быть импульсным. Обязательно с корректором коэффициента мощности ( ККМ) . в английском варианте это называется active PFC function ( PFC function).
зачем нужен ККМ и что он даёт для генератора, объясню подробно позже.
Для выработки максимального количества энергии с литра топлива, мы должны подобрать пару из бензогенератора и зарядного устройства таким образом, что бы бензогенератор оказался нагруженным этим зарядником на 70-75% от своей номинальной мощности .
Почему нельзя грузить больше, есть несколько причин, объясню позже.
Начну на примере блока питания ( зарядного устройства )
MEAN WELL HRP-600-15, Блок питания, 15В,43А,645Вт
с током заряда 43 А, конечным напряжением заряда 14 В. КПД до 88 %. с корректором мощности с эффективностью 0.94
1. Считаем реальную мощность потребления данным зарядником.
При учёте КПД точнее будет взять значение не 88 %, а 85%, так как , заявленный КПД не выше 88 % ( и это только при определённых режимах работы, по факту будет точно меньше).
Умножаем ток на напряжение, получаем 602 Вт . это максимальная мощность заряда. При такой мощности заряда потребление от генератора будет больше.
Считаем потребление от генератора из расчёта КПД 85% , 602 делим на 0.85 получаем 708 Вт. Получилась максимальная активная мощность потребления данного зарядного устройства.
Далее не плохо учесть, что несмотря на присутствие Корректора мощности, его эффективность не 100%, а 94%.( без ККМ эта цифра не превышает 60%, но может быть даже 30%) Учитываем и его.
Делим 708 Вт. на 0.94 , получаем 753 ВА ( обратите внимание, что это уже не Ватты, а те самые не понятные Вольт Амперы) . Исходя из этой цифра в 753 ВА вычисляем ток потребления , то есть делим 753 ВА на 220 Вольт получаем 3.4 А . Это амплитуда импульса тока.
При среднем токе потребления в 3.2 А, импульсный ток потребления будет больше, а именно 3.4 А.
В случае использования аналогичного зарядного устройства без ККМ, всё будет гораздо хуже. При таком же среднем токе потребления 3.2 А , импульсный ток потребления получится не менее 5.3 А.
Именно ток и греет обмотки генератора, несмотря на то, что он импульсный. Этот же ток сжигает платы преобразователя в инверторных генераторах ( когда его не учитывают).
Дальше считаем подходящий генератор для одинакового по току зарядного устройства с ККМ и без него.
Для первого варианта с ККМ, почти подходит генератор с номинальной мощностью всего 900 Вт , загруженность 83% от номинальной мощности.
Для второго варианта без функции ККМ , потребуется генератор номинальной мощностью 1404 Вт, который будет загружен на те же 85%.
Самое интересное, что топливо генераторы кушают исходя не из активной мощности потребителя ( Ватты ), а исходя из полной мощности, то есть исходя из полной мощности — Вольт Амперы).
Для зарядки от сети 220 В, нет разницы в потреблении, так как бытовые счётчики не учитывают реактивную нагрузку, а учитывают только активную составляющую нагрузки.
Позже попробую объяснить на пальцах, от куда берутся импульсы потребления в любых блоках питания ( или зарядных устройствах), в том числе и трансформаторных.
Попробую объяснить про импульсное потребление энергии у любых блоков питания ( зарядных устройств), включая трансформаторные.
От куда они берутся?
Если блок питания оборудован выпрямителем и далее конденсатором, а так устроены все блоки питания и зарядные устройства, включая импульсные.
Рассмотрим на примере импульсника:
Переменное напряжение 220 В поступает на вход выпрямителя, выпрямляется и поступает на сглаживающий конденсатор.
Вот в этом первом выпрямлении и таится засада.
Дело в том, что конденсатор не успевает разрядиться полностью, пока спадает полуволна от выпрямленного синуса. как правило он разряжается всего на одну треть по напряжению и в этот момент следующая нарастающая , полуволна достигает значения напряжения на конденсаторе и быстро его дозаряжает, при этом ток, который получается при дозаряде конденсатора может в 3 раза превышать средний ток потребления.
Вот от туда и импульсы. Мы думаем, что ток потребления 1 А, по факту же — ток потребления 3 А с паузами две трети времени.
На бытовой сети это никак не отражается, по причине огромного запаса её мощности, а вот с генераторами получается всё не так красиво.
Для простоты понимания, эти импульсные токи летают от генератора на зарядник и в обратную сторону на генератор, тормозя его и перегружая.
К примеру: При попытке зарядить батарею зарядником на 40 А ( всего 658 Вт) без ККМ, от классического бензогенератора номинальной мощностью 0.9 кВт и кратковременной 1.1 кВт, у данного генератора, почти сразу, вышибает защитный автомат. При этом этот генератор спокойно тянет нагревательный элемент мощностью 1000 Вт.
У зарядных устройств с ККМ эти импульсы на 5% -7% превышают средний ток потребления, а не на 60 % — 300% , как у зарядок без Корректора коэффициента мощности (ККМ).
Само собой разумеется, что зарядные устройства с корректором стоят в 1.5 -2 раза дороже
Что по факту получилось у меня.
В связке зарядное устройство с ККМ и током заряда 35 А, плюс классический бензогенератор 4 такта, рабочий объём 82 кубика, номинал 650 Вт.
Ровно три литра топлива, позволили выработать на заряд АКБ 260 А-час. Или чуть более 3.5 кВт часа.
Что в общем то не плохо получить с 1 литра бензина 1.18 кВт часа.
Сжигал 95 бензин. Замер происходил летом, 3 литра топлива отмерял по весам.
С этим же зарядным устройством испытывал инверторный генератор патриот 4 такта 39 кубиков номинал 700 Вт.
Получилось ещё более выгодно по топливу, цифры уже не помню. Но генератор работал чуть тяжеловато. (619 Вт фактического потребления с генератора при номинале 700 Вт) То есть нагрузка на гену составила 88.5 % от номинальной мощности.
| Цитата |
|---|
| voronezh64 написал: Спасибо, познавательно. |
А то я было подумал, что только меня интересует уменьшение расхода топлива и времени шума генератора. А всем остальным это не актуально.
Значить не зря стараюсь.
| Цитата |
|---|
| chek написал: Попробую объяснить про импульсное потребление энергии у любых блоков питания ( зарядных устройств), включая трансформаторные.От куда они берутся?Если блок питания оборудован выпрямителем и далее конденсатором, а так устроены все блоки питания и зарядные устройства, включая импульсные.Рассмотрим на примере импульсника:Переменное напряжение 220 В поступает на вход выпрямителя, выпрямляется и поступает на сглаживающий конденсатор. Вот в этом первом выпрямлении и таится засада. |
Что за бред? Вы хоть раз трансформатор считали? Мотали?Собирали? Ш-образный? А тороидальный? А про полупроводники слышали? А про выпрямительные диоды включенные в мост? Ну а про импульсные блоки питания я даже упоминать не буду!! Тогда прошу прощения у Вас, метите дальше что хотите.
| Цитата | ||
|---|---|---|
Artemka написал:
Что за бред? Вы хоть раз трансформатор считали? Мотали?Собирали? Ш-образный? А тороидальный? А про полупроводники слышали? А про выпрямительные диоды включенные в мост? Ну а про импульсные блоки питания я даже упоминать не буду!! Тогда прошу прощения у Вас, метите дальше что хотите. |
Я бы попросил не голословно, а конкретно где я написал не так??
Что я умудрился осквернить?
Все перечисленные вами слова я знаю и не понимаю в чём у вас проблема?
Отвечаю; Считал, мотал, слышал и не только.
Если от вас не будет конкретных аргументов в моей не правоте, то я вам больше не буду отвечать.
| Цитата |
|---|
| chek написал: А то я было подумал, что только меня интересует уменьшение расхода топлива и времени шума генератора. А всем остальным это не актуально. Значить не зря стараюсь. |
если честно, по как владельца генератора- меня мало бы интересовала экономия топлива ххх грамм в день
как соседа по кемпингу- не большая разница в раздражении сколько там тарахтит рядом генератор 40 минут или час.
и технически я так понимаю все это относится к литиевым АБ, с АКБ все будет печальнее. ну, по времени шума (заряда)
дисклаймер- в части процессов заряда аб я любитель, и имею право на ошибку.
| Цитата |
|---|
| chek написал: Если блок питания оборудован выпрямителем и далее конденсатором, а так устроены все блоки питания и зарядные устройства, включая импульсные. |
Трансформатроный блок питания состоит из понижающего трансформатора, выпрямительного диодного мостика и иногда из стабилизатора. Караванерский трансформаторный блок, может быть собран на трансформаторе со стандартной входной обмоткой на 220 Вольт, а вот на выходе может быть обмотка со средней точкой, то есть из двух обмоток. Такой лежит у меня в гараже, который мне привез Речник, который он в свою очередь забрал у нашего брата-караванера. Эти блоки используются просто для питания каравана от 220 Вольт и содержат реле, которое переключается при подключении каравана к 220 Вольтам, при этом не заряжает аккумулятор.
Импульсный источник питания, которые используются активно в последнее время, имеет совершенно другую схему и принцип работы! Некоторые из них могут использоваться в качестве зарядных устройств, а некоторые не могут. Какой бы Вы не использовали блок питания(трансформаторный или импульсный) принцип зарядки аккумулятора при этом не меняется! Могут отличаться напряжения в случае с гелем или AGMи токи зарядки. Про ваши любимые литий-полимерные, я не говорю. Хотя уверен, что кроме того, что они готовы заряжаться быстро и бОльшими токами, принцип зарядки так же не меняется!
Чтобы убедиться в этом, достаточно взять в руки мобильный телефон, провод зарядки и зарядное устройство для автомобиля, которое имеет индикатор напряжения. У меня такое есть. Оно попеременно показывает напряжение зарядки и ток зарядки! Когда я смотрю на дисплей своего Айфона, я вижу шкалу которая показывает уровень зарядки. по мере увеличения уровня зарядки телефона, индикатор на зарядном устройстве вставленном в прикуриватель, попеременно показывает напряжение и падающий ток зарядки.
Вот Вам на пальцах, бесз Ваших «заумных» переводов с помощью Гугла и наглядно объясняю, что Вы имеете поверхностные знания, фрагментарные примеры, которые не отражают картину полностью. А картина выглядит так- Вы эти аккумуляторы хотите воткнуть в автомобиль, а вот нормально согласовать с бортовой сетью не знаете как. То у Вас 10 Ампер, то 20, теперь договорились до 40 и 50 Ампер. Аккумулятор литий полимерный может быть и готов переварить такой ток, только не забывайте, что в машине достаточно и других потребителей. При этом, производитель даже и не догадывался, что Вы придете в машину с такими нагрузками на бортовую сеть!
Доклад окончил! Можете бредить дальше. Кому нравится, пусть убивает свои машины ради мифической скорости зарядки!
Источник
Зарядный генератор
Генератор лодочного двигателя почти всегда слишком слаб для установленной на катере или яхте сервисной аккумуляторной батареи. Вернуть аккумуляторам потраченную за день энергию он часто может только за несколько часов непрерывной работы двигателя. Если владельца лодки это не устраивает, то проблему энергоснабжения он пытается решить с помощью дополнительных источников зарядки – солнечных панелей или переносного генератора. Однако часто лучших результатов можно добиться, если заменить имеющийся генератор на более мощное устройство или установить на двигатель второй генератор
Генераторы для зарядки аккумуляторов
Генераторы выпускаются в компактном, стандартном или большом корпусах. Компактные генераторы надежны и широко распространены, поэтому именно их используют на большинстве лодочных двигателей.
Из-за небольших размеров корпуса температура компактных генераторов во время работы быстро растет. Чем больший ток отдает генератор, тем сильнее нагреваются обмотки статора и внутренние электронные компоненты. Чтобы охлаждать генератор на вал насаживают одну или две крыльчатки, которые вращаясь затягивают внутрь корпуса воздух. Но поскольку КПД компактных моделей редко превышает 50-60%, то при токе 100 А из 2800 Вт потребляемых генератором, 1400 Вт превращается в тепло
Сгоревший статор генератора. Генератор без температурной компенсации работал на зарядку AGM аккумуляторной батареи большой емкости до тех пор, пока из-за высокой температуры не сгорела изоляция на обмотках статора. Тоже самое может случится с генератором, если не ограничивать его ток во время зарядки LiFePo4 аккумулятора
Как долго генератору придется работать с максимальной нагрузкой зависит от отношения его мощности к емкости аккумуляторной батареи, типа аккумуляторов и их текущего состояния. Если мощный генератор работает на небольшую жидко-кислотную батарею, то поверхностное напряжение аккумуляторных пластин быстро вырастет. Регулятор заметит это и уменьшит ток возбуждения генератора
При целевом напряжении 14 Вольт, в первый раз регулятор сработает, когда аккумулятор зарядится до 50% емкости. Поскольку напряжение аккумулятора продолжит расти, ток снизится, генератор постепенно остынет и продолжит работать в «комфортных» для себя условиях. Дополнительная защита от перегрева такому генератору не потребуется
Но если емкость аккумуляторной батареи в несколько раз больше номинала генератора (например, аккумулятор 500 Ач, генератор 100 А), а ток в цепи ничем не ограничен, то генератору придется работать на максимальной мощности несколько часов подряд. Без температурной защиты он может не выдержать нагрузки
Без температурной защиты и ограничения тока генераторы в компактном корпусе не подходят для зарядки аккумуляторов большой емкости
Мощность зарядного генератора
Согласно ISO 8854 генераторы проверяют при температуре окружающей среды 23± 5 С, напряжении 13,5 Вольт и частоте вращения 6000 об/мин. Номинальным током генератора считается ток, который прогретый генератор дает при этих значениях напряжения, частоты вращения и температуры.
Стандартизованная процедура проверки не ставит свой целью определить, как долго генератор проработает на полной мощности, поэтому ни один изготовитель генераторов эти данные в спецификации не указывает.
Токоскоростные характеристики генератора в холодном и горячем состояниях
Некоторые производители предоставляют токоскоростную характеристику генератора как холодном, так и в горячем состоянии (при 90 С). Но эти данные также не дают представления о том сколько проработает генератор под постоянной нагрузкой. Они лишь характеризуют падение напряжения в обмотках статора увеличивающиеся из-за нагрева меди. Ток отдаваемый горячим генератором может быть ниже чем у холодного примерно на 20-25%.
Мощность зарядного генератора выбирают исходя из емкости и типа используемых аккумуляторов. Разряженный на 50% аккумулятор безопасно заряжать током в 20 – 50% от емкости. Медленнее всего принимают заряд аккумуляторы с жидким электролитом. Для них зарядный ток не должен превышать 0,15-0,2С (где С — емкость аккумулятора). Для AGM аккумуляторов это значение равно 0,3-0,4С, а для LiFePO4 1С и более. Однако большинство производителей литиевых ячеек рекомендуют также ограничивать зарядный ток величиной 0,3-0,5С.
Схема подключения зарядного конвертера. Чтобы подключить DC-DC устройство зарядки аккумуляторов не нужно разбирать генератор и вмешиваться в существующую электрическую систему автомобиля или катера. Положительные клеммы стартового и сервисного аккумуляторов подключаются соответственно на вход и выход устройства, а отрицательные к минусу зарядного. Температурный датчик и датчик контроля напряжения аккумуляторов подключать не обязательно
К зарядному току аккумуляторов необходимо добавить ток, потребляемый бортовым оборудованием во время работы двигателя (в данном случае имеется в виду оборудование, подключенное к сервисной аккумуляторной батарее — холодильник, инвертор и т.д.). А затем увеличить полученное значение на 20-25%, чтобы не допустить продолжительной работы генератора на максимальной мощности.
Таким образом, если используется батарея AGM аккумуляторов емкостью 300 Ач, то ее безопасно заряжать током 300 x 0,3 = 90 Ампер. Такой ток длительное время может давать генератор номиналом – 90 х 1,2 х 1,2 = 130 А
Номинал генератора в компактном корпусе лучше увеличить до 180 А. Можно модернизировать и менее мощную модель, расположив выпрямительные диоды генератора во внешнем корпусе с собственным охлаждением. Однако это более трудоемкий вариант.
Модели в стандартном или увеличенном корпусах выдерживают длительную работу под нагрузкой, поэтому для них запас по току может быть меньше. Но для обоих типов генераторов ток в цепи необходимо контролировать. Это удобно делать с помощью зарядного DC-DC конвертера. Для рассматриваемого примера подойдет устройство номиналом 120 А с выходным током 100 – 105 А. С шагом 10% ток можно уменьшать
Генератор как зарядное устройство
Генератор и аккумуляторы являются компонентами единой бортовой системы зарядки, которая будет работать эффективно, только тогда, когда ее элементы правильно подобраны друг к другу. Мощность генератора должна соответствовать емкости аккумуляторной батареи, а настройки регулятора напряжения типу аккумуляторов.
Особенно важно это для LiFePO4 батарей. Напряжение железо-фосфатных аккумуляторов во время зарядки растет очень медленно, поэтому, чтобы поднять его до уровня при котором начнет срабатывать регулятор, генератору может понадобится несколько часов. В течении этого времени он будет отдавать близкий к максимальному ток и сильно нагреется
Предположим литиевая аккумуляторная батарея емкостью 400 Ач подключена к генератору номиналом 100 А. Если аккумулятор разряжен на 80%, то чтобы зарядить его генератору потребуется три часа непрерывной работы на полной мощности
Зарядный конвертер превращает генератор в мощное зарядное устройство:
Источник