Enkel shuntregulator 24V (ny koppling)

Scheman och tips för den mer händige.

Enkel shuntregulator 24V (ny koppling)

Inläggav Bittämjaren 26 okt 2013 21:49

Jag får väl dela med mig av min egna konstruktioner och väljer här att visa en enkel shuntregulator för 24V system.
Den träder in när spänningen över batteriet blir för hög (c:a 28,5V) och håller spänningen på den maxnivån så länge batterierna laddas mer än fulladdat och spänningen vill stiga till "koknivå".
Reviderad bild (2014 03 08) med nytt motstånds- och strömvärde:
Shuntregulator_24V-2.jpg
Shuntregulator_24V-2.jpg (15.93 KB) Visad 8405 gånger

En förbättrad koppling med justerbar spänning finns längre ned i forumet
Komponenterna är väl inte kritiska på något vis, transistorn har tagits ur en skrotad motorstyrning och var märkt ESM3065 men hittade inget datablad på den, det närmaste jag hittade var ESM3045 med avvikande utseende på anslutningarna, men det går att använda någon annan darlingtontransistor med stor effekt, mer än 100W förlusteffekt behöver den klara. Detta inträffar vid halva lasteffekten (4,5A)
Här en bild på bygget:
Shuntregulator_bild.jpg
Shuntregulator_bild.jpg (160.84 KB) Visad 8926 gånger

Den har varit i drift sedan september 2013, så den har ju inte behövt jobba speciellt hårt ännu. 8)

EDIT: mer text. :idea:
EDIT igen, efter visn 310: Ändrat schema, nu med diod på basen för att skydda transistorn vid speciella händelser.
EDIT 2014 02 17: Ändrat lite i texten
EDIT 2014 03 08: Efter första körningen med lite högre ström (= mer kräm från solelpanelerna) blev transistorns kylprofil på bilden över 70°C varm vid 4A ström (80W värme i transistorn) lite överraskande att kylprofilen blev så varm av så låg effekt så jag har ändrat motståndsvärdet i schemat från 2ohm till 3ohm men testerna fortsätter hemma hos mig med det "gamla" motståndsvärdet på 2ohm ett tag till.

EDIT 2014 06 08: Hänvisning till ny konstruktion längre ned i tråden.
Senast redigerad av Bittämjaren 08 jun 2014 13:09, redigerad totalt 3 gånger.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 30 mar 2014 19:08

Idag körde jag två extra solpaneler, en med 60 celler och en med 72 celler på min batteribank parallellt med allt annat som häller i ström i batterierna för att mäta lite egenskaper på panelerna. Mätresultat presenteras i en annan tråd här på forumet: viewtopic.php?f=1&t=2575&start=30#p33029
Då fick regulatorn en massa mer ström att shunta bort och då konstaterade jag en del tydliga brister i konstruktionen. :shock:
Vid strömmar över 5A drev spänningen iväg ganska mycket, till över 29V vid 10A ström, de va inte bra... :oops: vid närmare kontroll konstaterar jag att transistorn har en hfe på bara 125, jag hade räknat med över 500 i hfe. :roll: (skulle ha läst databladet innan bygget)
En ny och givetvis fortfarande enkel och förbättrad konstruktion med 2 st transistorer är på gång som kommer att presenteras här framöver. 8)

Edit: Länk tillagd och text rättad.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav OlleP 07 apr 2014 16:08

Bittämjaren skrev:Jag får väl dela med mig av min egna konstruktioner och väljer här att visa en enkel shuntregulator för 24V system.
Den träder in när spänningen över batteriet blir för hög (c:a 28,5V) och håller spänningen på den maxnivån så länge batterierna laddas mer än fulladdat och spänningen vill stiga till "koknivå".
Reviderad bild (2014 03 08) med nytt motstånds- och strömvärde:
Shuntregulator_24V-2.jpg

Komponenterna är väl inte kritiska på något vis, transistorn har tagits ur en skrotad motorstyrning och var märkt ESM3065 men hittade inget datablad på den, det närmaste jag hittade var ESM3045 med avvikande utseende på anslutningarna, men det går att använda någon annan darlingtontransistor med stor effekt, mer än 100W förlusteffekt behöver den klara. Detta inträffar vid halva lasteffekten (4,5A)
Här en bild på bygget:
Shuntregulator_bild.jpg

Den har varit i drift sedan september 2013, så den har ju inte behövt jobba speciellt hårt ännu. 8)

EDIT: mer text. :idea:
EDIT igen, efter visn 310: Ändrat schema, nu med diod på basen för att skydda transistorn vid speciella händelser.
EDIT 2014 02 17: Ändrat lite i texten

EDIT 2014 03 08:
Efter första körningen med lite högre ström (= mer kräm från solelpanelerna) blev transistorns kylprofil på bilden över 70°C varm vid 4A ström (80W värme i transistorn) lite överraskande att kylprofilen blev så varm av så låg effekt så jag har ändrat motståndsvärdet i schemat från 2ohm till 3ohm men testerna fortsätter hemma hos mig med det "gamla" motståndsvärdet på 2ohm ett tag till.

Ditt motstånd på 180 Ohm. är det nödvändigt att vara så lågohmigt?
Och Hfe fryga hundra borde väl egentligen räcka till.
Den här hittade jag på Elfa
Darlingtontransistor TO-3 NPN 120 V, MJ11016G
Kod: Markera allt
Polaritet    NPN
Spänning kollektor-emitter    120 V
Kollektorström    30 A
Förstärkning    200 ...
Kapseltyp    TO-3
Förlusteffekt    200 W
Förstärkning    ≥200

65 spänn plus moms.
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 07 apr 2014 20:24

180 ohm valdes för ge 10mA lastström till zenerdioden med sina extradioder och ge skarpare brytpunkt på zenerspänningen.
En hfe på 125 är lågt det ger 40mA basström vid 5A kollektorström och 112mA vid 14A kollektortröm som jag hade tänkt ha i den ursprungliga konstruktionen. men då är bas-emitterspänningen högre och då har vi mer ström i 180ohm motståndet som resulterar mera ström och högre spänning över zenerdioden så nu är det lättare att förstå att spänningen "stack iväg" till 29-30V vid högre ström >5A
Din transistor MJ11016G är nästan lika med min med undantag av max spänning (Vce), min var på 600V, det är onödigt högt men man får inte vara kräsen när man plockar delar ur skrotade saker så din transistorspänning räcker mer än väl till.
Jag har en ny konstrukton på den här shunten men den presenteras inte förrän den har blivit byggd och testad. Kylningen behöver bättras på lite också trots den enormt stora kylprofilen jag har, vid 7A ström och 2ohm shuntmotstånd gick det inte ta på profilen med handen.
Den nya konstruktionen ändras vid zenerdiodstapeln med en transistor och lite krafs för att få en stabilare spänningshållning, så det som redan är byggt behöver ändras minimalt. 8)
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav OlleP 08 apr 2014 21:43

Jag fundera på attgöra en vattenkokare och sätta transistorn direkt på kokärlet, den verkare enligt databladet palla för 200 grader, och även tillgodogöra mig förlusteffekten.
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 08 apr 2014 22:23

Njaa,... det känns inte riktigt bra att göra på det sättet. :?
Du har termisk resistans från transistorchippet och till det kokande vattnet som resulterar i ett antal grader temperaturskillnad, så det kan bli kritiskt för den nu stackars transistorn, men annars är tanken god, eller sätt ett motstånd på kokaren också så att transistorn inte behöver stå för all värme och då kan du även komma upp i högre total värmeeffekt. :wink:
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav OlleP 09 apr 2014 11:30

Bittämjaren skrev:Njaa,... det känns inte riktigt bra att göra på det sättet. :?
Du har termisk resistans från transistorchippet och till det kokande vattnet som resulterar i ett antal grader temperaturskillnad, så det kan bli kritiskt för den nu stackars transistorn, men annars är tanken god, eller sätt ett motstånd på kokaren också så att transistorn inte behöver stå för all värme och då kan du även komma upp i högre total värmeeffekt. :wink:

Skulle du avstå för en så futtig invändning :mrgreen:

Man får väl säkra med en hembrännartermostat på 78 garder.
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 10 apr 2014 22:42

OlleP vad menar du med '... så futtig invändning ' det gröna ansiktet ger mig anvisningar med tolkningen men jag lyckades inte ändå. :D 8)
Så jag säger detta så länge...
Nä men transistorn behöver väl inte ensam göra all värme, den kommer att ha det svettigt ändå, 100 grad kokande vatten, inte perfekt kontakt med kokaren osv så chippet i transistorn är kanske uppe i 150 - 200 grader och förr eller senare glömmer du av att du dumpar energi i kokaren, men det är klart man kan ha flera transistorer om man inte gillar det här med motstånd. Och när vattnet kokat bort då kommer vi till en ny intressant nivå i det här experimentet. :)
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav OlleP 11 apr 2014 04:25

Bittämjaren skrev:OlleP vad menar du med '... så futtig invändning ' det gröna ansiktet ger mig anvisningar med tolkningen men jag lyckades inte ändå. :D 8)
Så jag säger detta så länge...
Nä men transistorn behöver väl inte ensam göra all värme, den kommer att ha det svettigt ändå, 100 grad kokande vatten, inte perfekt kontakt med kokaren osv så chippet i transistorn är kanske uppe i 150 - 200 grader och förr eller senare glömmer du av att du dumpar energi i kokaren, men det är klart man kan ha flera transistorer om man inte gillar det här med motstånd. Och när vattnet kokat bort då kommer vi till en ny intressant nivå i det här experimentet. :)

Jag får väl skylla mig själv.
Så här resonerar jag.
Termostat begränsar till ovan sagda, 78 grader.
Termiska resistansen hos trissan, om jag minns rätt, 0.58 grader per watt.
I mitt fall handlar det om 140W, vilket ger temphöjning 140x0.58`=82 grader.
82`+78=160 grader
Sen tänkte jag vända kapseln (TO3) inåt så den blir "vattenkyld".

Bortkokat vatten undviker jag att tänka på än så länge. Det finns gott om termosäkringar.
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 11 apr 2014 10:25

Ta nya transistorer som är tillverkade enligt rohs direktivet, då slipper du blyföroreningar i vattnet när du har transistorn på insidan i kokaren. :)
Om du fuskar med termostat kommer du inte till den högre och intressantare nivån när vattnet har tagit slut. :wink:
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav OlleP 12 apr 2014 21:09

Bittämjaren skrev:Ta nya transistorer som är tillverkade enligt rohs direktivet, då slipper du blyföroreningar i vattnet när du har transistorn på insidan i kokaren. :)
Om du fuskar med termostat kommer du inte till den högre och intressantare nivån när vattnet har tagit slut. :wink:

Den högre nivån. Tror du mina solceller är någon Fukoshima. :D
Att skruva en TO3kapsel på onsidan av en kastrull lär inte leds till bärldend undergång, men jag är tackssm för dins invändningar.
Egentligen har jag redan byggt som dinritning men jag hade ett relä i ställer för last, jadet funkade, men inte så bra.
Stavfel=ynkligt tngentbord
OlleP
 
Inlägg: 388
Blev medlem: 27 sep 2010 13:55

Re: Enkel shuntregulator 24V

Inläggav Bittämjaren 07 jun 2014 20:03

Nu har det hänt !. :shock: .... Vadå ?!?... Transistorn dog.. av värmeslag :roll: med en intern kortslutning som följd, vilket resulterade i att jag shuntade bort en massa kräm ur batterierna, det upptäckte jag när jag gick förbi regulatorn och kände strålningsvärmen från den. Vid kontroll i loggen kunde jag konstatera att detta hade hänt c:a 9 timmar tidigare och batterispänningen nu var nere på 24,6V så spänningsaggregatet fick inkopplas så att batterierna fick lite laddning. Tur i oturen var att de följande dagarna hade ingen sol så jag behövde inte oroa mig för överladdning av batterierna.
Nåväl nu blev det dags att göra den utlovade konstruktionsändringen på regulatorn, vi börjar med schemat.
Shuntregulator24V-4_schema.jpg
Shuntregulator24V-4_schema.jpg (20.37 KB) Visad 7870 gånger

Som ni ser så är det samma schema som i början på tråden med undantag av "diodstapeln och 10 ohm motståndet" som är ersatt av en transistor med kringkomponenter.
Jag har numera en kylfläkt till effektransistorn (ej inritad på schemat) kopplad parallellt över det stora motståndet så att den startar när det finns överström att shunta bort. Jag använder fortfarande ett 2 ohm motstånd i mina tester. :!:
680nF kondensatorn är ändrad till 470nF i detta schema, anledningen till detta är att 470nF är lättare att få tag på. Dess uppgift är att förhindra att kopplingen självsvänger så stora variationer i värdet t.ex. 10nF till 1uF kommer att fungera. Nu råkade jag ha 680nF konding från 60-70 talet i min låda och att det fanns gott om plats där den skulle sitta och då blev valet denna.
Diod 1N4005 kan också ersättas med flera andra modeller bara den klarar c:a 1A ström och mer än 2V backspänning (de lägsta som finns är väl 40-50V)
47 ohm motståndet är en specialare för den här transistorn jag har använt annars brukar de vara inbyggda i transistorn.
680 ohm motståndet bestämmer max spänning som går att ställa in med trimpoten, jag har 470 ohm men då går det att ställa in alldeles för hög spänning och det tycker jag är onödigt. (Latmasken har hindrat mig från att byta) :wink:
BD678 transistorn behöver kylning och monteras lämpligen på samma kylprofil som den andra transistorn.

Fördelarna med denna koppling är en mycket stabilare shuntspänning, den ändrade sig c:a 200mV från 1A till 10A ström och sen visade det sig att spänningen ändrade sig mer över säkringen som jag har mellan batteriet och den här shuntregulatorn så total variation över batteriet blev 600-700mV vilket är lite för mycket.
Jag har idéer till fjärrläsning av batterispänningen för att komma runt detta problem men det blir ett kommande projekt, lika enkelt som det detta givetvis. 8)
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V (ny koppling)

Inläggav Martin 08 jun 2014 20:42

Kan du inte dra en tråd direkt från batteriet till BD transistorn och referensspänningen.
Martin
 
Inlägg: 831
Blev medlem: 30 mar 2008 21:50
Ort: Rimforsa

Re: Enkel shuntregulator 24V (ny koppling)

Inläggav Bittämjaren 09 jun 2014 19:36

Att flytta plussidan på BD transistorkopplingen till batteriet? Men då har vi minussidan kvar och då har vi bara halverat problemet
Eller menade du frilägga hela hela kopplingen runt BD transistorn koppla den till batteriet och dra en tråd från kollektorn genom 150 ohm motståndet till den andra transistorn, ja de skulle kunna fungera även om kopplingen hamnar på lite olika platser i anläggningen och då blir detta ännu enklare än ändringen jag tänkt mig.
Jag har egentligen två (tre) referenser i kopplingen 5,1V och 20V + darlingtontransistorns dubbla bas - emitter spänningsfall (1,4V). Detta är lite avsiktligt valt, 20V zenerdiodens positiva och 5,1V zenerdiodens svagt negativa och transistorns negativa temperaturkoefficient ska ta ut varandra och ge en bra total temperaturstabilitet i regleringen.
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Re: Enkel shuntregulator 24V (ny koppling)

Inläggav Bittämjaren 05 jul 2014 10:13

Jag ser att jag inte har visat värmeutvecklingen på den här prylen ännu. :oops:
det får jag rätta till med en denna bild (jämför med fotot i början på tråden)
Shuntregulator24V_IR_0308.jpg
Shuntregulator24V_IR_0308.jpg (29.57 KB) Visad 7625 gånger

Kolla med datum/tid märkningen på bilden så ser ni att flaggan är inte i topp när det gäller hur mycket solkräm det kommer från panelerna. :)
Då är den redan uppe i 62 grader och ingen kylfläkt är monterad ännu. Kylprofilens mått är 100 x 100 x 140 mm
Man ser tydligt att transistorn är varmare c:a 80 grader i kylprofilens mitt.
Transistorns effektutvecling är högst vid halv belastning (=halva maxströmmen), för att sedan sjunka vid högre ström, men motståndet får desto mer istället.
1,5 månader senare och mitt på dagen, då kan man väl säga att man hade full effekt från panelerna och då blev temperaturen i kylprofilen så hög utan kylfläkt att transistorn dog av värmeslag. :shock:
Är det inte elektriskt !?!... Då är inte jag inblandad
Användarvisningsbild
Bittämjaren
 
Inlägg: 323
Blev medlem: 23 maj 2013 19:15
Ort: FRISTAD

Nästa

Återgå till Elektronik

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 2 gäster