Bezpieczny moduł zasilania wysokoprądowego

[danioto]

Cześć,

zwracam się do Was z prośbą o pomoc. Przyszło mi się zmierzyć z modułem zasilania robota mobilnego, który potrzebuje 200A i takie wartości prądów są dla mnie nowością, dlatego wolałem poprosić o weryfikację mojego myślenia.

Wymyśliłem coś takiego jak na rysunku poniżej:

Objaśnię krótko ideę:

1) Włącznik główny 1, to włącznik zasilania silników oparty o tranzystor PNP

2) Przetwornica 24V do zasilania cewki przekaźnika (wydajność rzędu 0.5A)

3) Grzybki bezpieczeństwa NC wpięte wprost do obwodu zasilania cewki przekaźnika

4) Przekaźnik

Teraz proszę o komentarz: czy to ma sens? Jakieś wskazówki przy projektowaniu tego układu? Po prostu sam przekaźnik kosztuje tyle ile dotychczasowe całe moje płytki i nie chcę strzelić jakiegoś głupiego błędu..

Pozdro!

D

[Zaja]

Hmm, generalnie powinieneś zrobić odrobinkę inaczej.

Grzyb powinien odłączać napięcie od całego obwodu, inaczej nie koniecznie spełni swoje zadanie. Analizując Twój aktualny pomysł załóżmy taką czysto hipotetyczną sytuację: występuje jakiś problem, wbijasz grzyba i teoretycznie powinno być ok. Ale co jeżeli problemem będzie zgrzanie styków przekaźnika? Wtedy mimo braku napięcia na cewce przekaźnika (wbity grzyb) styki cały czas będą połączone ponieważ się "stopiły" ze sobą. Wiem że jest to dość skrajny przypadek aczkolwiek moim zdaniem warto również brać taką możliwość pod uwagę, 200 A to już nie przelewki.

Z tego samego powodu główny wyłącznik również powinien odcinać zasilanie od całego układu.

[danioto]

Masz rację, zgrzanie styków komplikuje sprawę. Mógłbyś mi w takim razie podpowiedzieć, w jaki sposób za pomocą grzybka odłączyć napięcie z całego obwodu?

[mactro]

Przyznam się, że nie robiłem nigdy nic na tak wysokie prądy, ale może tranzystor IGBT dał by radę zamiast przekaźnika? W nim styki się raczej nie stopią, a w tme są w podobnych cenach do Twojego przekaźnika.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[AE]

Przekaźnik półprzewodnikowy też jest jakąś alternatywą, ale cena jest powalająca.

[danioto]

W sumie to nawet nie pomyślałem o IGBT wcześniej. Ciekawi mnie tylko gdzie jest haczyk, ponieważ faktycznie takie rozwiązanie mogłoby się sprawdzić. Dam znać jak coś dobiorę, dzięki za podpowiedź 🙂

[ Dodano: 14-07-2014, 18:20 ]

Właśnie, teraz mi kumpel przypomniał, że jeżeli tranzystor się spali następuje zwarcie kolektor-emiter, czyli zasilanie jest cały czas podawane na siniki. Wiem, że to jest hipotetyzowanie, ale to taka sama sytuacja jak ze zgrzaniem styków przekaźnika. Co o tym myślicie?

[mactro]

Ok, ale czy te 200A to jest prąd maksymalny (np. z zatrzymanymi silnikami), czy nie? Przecież w grzybku też są styki o ograniczonej obciążalności, więc wstawianie go w obwód główny nic by w zasadzie nie zmieniło. Po prostu trzeba dobrać przekaźnik/tranzystor z odpowiednim współczynnikiem bezpieczeństwa i do dzieła! (a tak na prawdę to liczę, że w końcu wypowie się forumowy guru, Marek 🙂)

[danioto]

Chyba nie do końca łapię Twoje rozumowanie - w pierwotnej przedstawionej przeze mnie wersji grzybki były umieszczone nie w obwodzie głównym, a w tym zasilającym cewkę przekaźnika i prąd w tym obwodzie wynosiłby około 0.5A (obciążalność styków grzybków bezpieczeństwa to 10/16A). W jaki sposób wstawienie grzybków w obwód główny nic by nie zmieniło?

200A to prąd maksymalny 🙂

[mactro]

Nic by nie zmieniło, w sensie, że występują takie same problemy z obciążalnością i zawodnością styków, co przykładowo w przypadku przekaźnika. Skoro 200A to jest maksimum, to może IGBT z prądem nominalnym 200A i 300A w impulsie wystarczy? Przykładowo taki: http://www.tme.eu/pl/details/skm200gb125d/moduly-igbt/semikron/#

[danioto]

Hmm, faktycznie to jest pewne rozwiązanie, jednak im dłużej o tym myślę, tym bardziej przekonuję samego siebie, że oba rozwiązania są obarczone pewnym ryzykiem, a skoro schemat z przekaźnikiem mam już zrobiony, przemyślany i dobrany to zostanę przy tym rozwiązaniu. Następnym razem jednak (o ile przyjdzie mi coś takiego robić) na pewno sięgnę po IGBT.

Dzięki za podpowiedzi i pomoc. Jeżeli ktoś chciałby się jeszcze wymienić poglądami to zapraszam do wypowiadania się.

[BlackJack]

W automatyce przemysłowej są odpowiednie rozwiązania, tylko ? No właśnie koszty i rozmiary.

Sam stycznik (bo przekaźnik się nie nadaje) na 200A to będzie ładna kobyła i kosztowna taki pierwszy lepszy z brzegu 1349zł brutto. A trzeba by tak dwa najlepiej.

Jeszce lepszy byłby tzw. przekaźnik bezpieczeństawa, ale tu ceny też są kosmiczne, różnica taka że ma podwójne styki, co chroni przed ich sklejeniem, o obwody sterowania w sobie.

Tak czy siak przy takich prądach koszty będą niebotyczne.

Ewentualnie jak masz miejsce możesz kombinować z równoległym łączeniem styczników mniejszej mocy np. 63A, jak kupisz je gdzie okazyjnie tanio. Ale to też ma swoje wady, bo ciężko je idealnie w tym samym czasie zamknąć i otworzyć.

Tu masz taki najprostszy obwód bezpieczeństwa na styczniku. Co prawda dla 230V, ale cewka stycznika może spokojnie być na 12V czy 24V.

[danioto]

Mówisz, że przekaźnik się nie nadaje, to dlaczego taki przekaźnik jak podałem w linku w jednym z postów jest w sprzedaży? Co dokładnie masz na myśli?

A jeśli chodzi o miejsce to jak w każdej konstrukcji mobilnej - nie ma go dużo i im mniej będzie zajmował moduł zasilania, tym lepiej.

[OldSkull]

danioto, a nie myślałeś o wykorzystaniu baterii N-MOSFETów? Na jakie napięcie masz robota? Możesz przykładowo użyć 16 tranzystorów o rezystancji otwarcia <5mOhm.

[BlackJack]

Mówisz, że przekaźnik się nie nadaje, to dlaczego taki przekaźnik jak podałem w linku w jednym z postów jest w sprzedaży? Co dokładnie masz na myśli?

A jeśli chodzi o miejsce to jak w każdej konstrukcji mobilnej - nie ma go dużo i im mniej będzie zajmował moduł zasilania, tym lepiej.

Miałem na myśli klasyczny przekaźnik, z stykami, ale one są tak do 16A, a typowo mają 8A. Styczniki są natomiast do przełączania dużych mocy i prądów.

To co ty pokazałeś w linku jest baterią tranzystorów IGBT, nie przekaźnikiem. Tylko co jak będziesz miał zwarcie na tranzystorze ? Nie wyłączysz już go ? Częsty problem który mamy z SSRami w pracy. Oczywiście można to zabezpieczać przepięciowo warystorami lub transilami, ale nadal nie jest to niezawodny odcięcie zasilania, do tego służa przekaźniki bezpieczeństwa. Na styczniku jak na mim schemacie masz dwa styki szeregowo, nawet jak jeden się sklei drugi rozłączy. Na zwykłym styczniku można zbudować w sumie niezawodny system bezpieczeństwa na 24V.

Ogólnie zaprojektowanie niezawodnego systemu awaryjnego wyłączenia zasilanie, dla dużych prądów jest skomplikowane i drogie, tutaj nie da się nic tanio ani prosto zrobić.

W Sobotę wypalił nam sie w rozdzielni na 400A, wyłącznik główny, trzeba kupić nowy 500zł.

Zainteresuj sie stycznikami do wyciągarek 200A kosztuje ok 100zł. Tylko 12V bo to do Quadów przeważnie.

http://allegro.pl/przekaznik-stycznik-do-wyciagarki-12v-atv-200a-i4411820368.html

[danioto]

OldSkull, nie myślałem o N-MOSFETach, ponieważ z góry założyłem, że nie sprostają moim wymaganiom - być może błędnie. Nie jestem tak biegły w temacie i nie do końca rozumiem co to jest bateria tranzystorów, ale z kontekstu wnioskuję, że to chyba pewien rodzaj równoległego ich połączenia? Na przykład łącząc dren kilku tranzystorów tak? Próbowałem znaleźć jakieś info o tym na necie, ale nawet nie wiem co wpisać - rzuć jakimś terminem polskim lub angielskim, bym mógł się doszkolić 🙂

Robot będzie zasilany z 36V, czyli tak szacując maksymalną moc elektryczną pobieraną z akumulatora to jakieś 36V * 200A =7.2kW. Jest to oczywiście zaplanowane nadmiarowo, czyli to będzie sytuacja bardzo wyjątkowa przy takim poborze prądu, ale liczyć elementy trzeba do takich sytuacji właśnie.

BlackJack, dałeś mi do myślenia. Dzięki za wypowiedź - nie miałem do czynienia z automatyką przemysłową i nie jestem świadomy tych rozwiązań o których opowiadasz. Mam w takim razie pytanie: jak Ty mając wiedzę z automatyki przemysłowej oraz rozwiązań mobilnych zorganizowałbyś możliwie najlepiej bezpieczny moduł włącznika, tak by zamknąć się w kwocie 500/800 ewentualnie 1000zł? Ja z moją obecną wiedzą stawiałbym na tranzystor IGBT, ale możliwe, że za mało wiem o stycznikach. (Należy też pamiętać o możliwie małych wymiarach projektowanego modułu).