Как увеличить ток в блоке питания на 12 вольт

Обновлено: 03.07.2024

Вопрос. Что выбрать: автономную систему питания на 12 В, 24 В или 48 В?

Ответ: Короче говоря, потребление энергии должно определять напряжение вашей энергосистемы. Непрерывные токи не должны превышать 100 Ампер.

Посмотрите примеры наших автономных систем и узнайте, как потребление связано с напряжением. В примерах перечислены типичные бытовые приборы, используемые в обычных семьях; получите бесплатное предложение, пока вы там.

Основы

Мощность (энергия) (P) = Вт
Ток (Расход) (I) = Ампер
Напряжение (давление) (В) = вольт
Ячейка = отдельный компонент батареи.
Батарея (Батарейный банк) = набор ячеек, соединенных последовательно или параллельно

Мощность — Ток — Напряжение

1000 Вт = 83 А при напряжении 12 В
2000 Вт = 83 А при напряжении 24 В
4000 Вт = 83 А при напряжении 48 В
20 000 Вт = 83 А при напряжении 230 В

Чем выше ток (измеряемый в амперах), тем крупнее должны быть проводка и компоненты защиты цепи. Для больших токов требуются кабели большего диаметра и предохранители/выключатели, оба из которых дороги. Удваивая напряжение (I = P/V), вы получаете двойную мощность (Ватт) при том же токе.

Работа с токами свыше 100 А является дорогостоящей (и, следовательно, неэффективной) и потенциально опасной. Перспектива: стандартный бытовой удлинитель, рассчитанный на максимальный ток 10 ампер (обычное значение). 100А расплавит его и может начаться пожар!

Отраслевой стандарт

12 вольт раньше были стандартом для энергосистем сверхнизкого напряжения. Сегодня большинство систем имеют напряжение 24 В или 48 В и включают инвертор переменного тока на 230 В. Это означает, что электропроводка дома не должна отличаться от электропроводки любого другого дома, подключенного к сети, а стоимость кабелей значительно снижается.

Для подключения к сети 230 В (низкое напряжение) вам потребуется помощь квалифицированного электрика, который подключит ваш дом к сети переменного тока 230 В. Таким образом, вы можете использовать стандартные приборы переменного тока и освещение, большинство из которых намного дешевле, а многие из них становятся все более эффективными.

Размер системы

В прошлом мы пытались снизить стоимость автономной системы за счет ограничения ее размера. Это было достигнуто за счет использования приборов и освещения на 12 В или 24 В, для которых не требуется инвертор. В последние годы инверторы и солнечные панели стали более эффективными и доступными. Кроме того, большинство клиентов, похоже, хотят больше мощности с годами. Систему 12 В постоянного тока с крошечным инвертором трудно, если вообще возможно, модернизировать/увеличить. Не говоря уже о том, что лишь очень немногие компании продают приборы или освещение сверхнизкого напряжения и обслуживают в основном рынок жилых автофургонов. Кроме того, стремление к более широкому использованию литиевых аккумуляторов ограничивает экономичность до 24 и 48 В из-за экономии за счет масштаба производства.

Подводя итог: большинство систем, которые мы разрабатываем, имеют напряжение 24 В или 48 В с инвертором на 230 В. Критерии, которые мы используем, — энергопотребление и масштабируемость. Мы предлагаем систему питания постоянного тока 12 В (например, Rainbow Power Pouch), только если вам нужно несколько ламп в сарае или караване и вы хотите подключить их самостоятельно.

Размер батареи

Ограничения

С солнечными панелями в качестве основного источника энергии традиционно рекомендуется хранить батареи как минимум в течение 5 дней, при этом по истечении этих 5 дней батарея сохраняет не менее 50 % заряда. Один доступный аккумуляторный блок обеспечит X ампер-часов в течение 100-часового периода, чтобы быть разряженным на 50% в конце этого периода. Не рекомендуется увеличивать емкость аккумулятора, соединяя два или более аккумуляторных блока рядом (параллельно). Однако при удвоении количества элементов в батарее напряжение батареи удваивается, поэтому ток (ампер) от нагрузки уменьшается вдвое, поэтому удвоение напряжения имеет тот же эффект, что и удвоение емкости батареи в ампер-часах без потери блок батарей подключен параллельно.

Напряжения аккумуляторов, обычно используемые для автономных систем питания, составляют 12 В, 24 В, 48 В, 120 В постоянного тока.

Решение

Больше ячеек можно разместить последовательно, чтобы увеличить напряжение системы и повысить эффективность. Если требуется более низкое напряжение питания, можно использовать преобразователь постоянного тока в постоянный.

Размер инвертора

Ограничения

Для любого конкретного напряжения батареи существует ограничение на размер доступного инвертора. С более высоким напряжением батареи доступны более крупные инверторы. Поэтому, если вы ожидаете большие нагрузки 230 В переменного тока, выберите более высокое напряжение для своей автономной системы

Питание инвертора — напряжение батареи

1–1500 Вт = система 12 В
1500–3000 Вт = система 24 В
3000–10 000 Вт = система 48 В

Решения

Если ваши требования со временем увеличились, а более высокое напряжение для вашей системы не представляется возможным, вы можете преодолеть недостаток инвертора, используя несколько инверторов или инверторы, которые могут работать в тандеме.

Длина и размер кабеля

Ограничения

Чем ниже напряжение батареи, тем больше ток, потребляемый от батареи для обеспечения заданной нагрузки (измеряется в ваттах). Существует приемлемый предел падения напряжения в кабеле, прежде чем падение напряжения станет чрезмерным, а результирующее выходное напряжение станет слишком низким. Более серьезным ограничением кабеля является его «нагрузочная способность по току» (ccc). Если значение ccc превышено, кабель расплавится и/или загорится.

Решения

Удвоение напряжения фактически вдвое уменьшает нагрузки постоянного тока и вдвое снижает падение напряжения. Поскольку напряжение батареи удваивается, процент падения напряжения по отношению к напряжению батареи составляет только четверть процентного падения при более низком напряжении батареи. Следовательно, в системе на 24 В диаметр кабеля должен составлять только четверть диаметра, как в системе на 12 В. Если только кабельные трассы не являются исключительно длинными или потребляемая мощность (ампер) нагрузок не является исключительно высокой, это соображение не будет проблемой.

Вместо более высокого напряжения проблема могла бы быть решена путем увеличения размера кабеля. Как напряжение батареи, так и емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах должны соответствовать вашим потребностям. Избегайте параллельной установки большого количества маленьких батарей. Элементы батареи, соединенные последовательно, в порядке.

Необходимое количество солнечных панелей

Ограничения

Солнечные регуляторы обычно ограничены максимальным током 100 Ампер. Для большой 12-вольтовой системы может потребоваться в два раза больше кабелей и в два раза больше регуляторов, чем для эквивалентной 24-вольтовой системы.

Решения

Это ограничение можно обойти, подключив несколько солнечных батарей через отдельные регуляторы. Следует помнить, что максимальная скорость зарядки большинства свинцово-кислотных аккумуляторных батарей составляет 10% от их емкости в ампер-часах; больше для литиевых батарей (см. Максимальная скорость зарядки).

Максимальная скорость зарядки

Ограничения

Традиционно максимальная скорость зарядки аккумуляторной батареи обычно составляет 10 % от ее емкости в ампер-часах для типов свинцово-кислотных батарей, измеренной при 10-часовой скорости (C10). Поэтому аккумулятор емкостью 600 Ач не следует заряжать током более 60 ампер. Емкость обычно указывается в ампер-часах (Ач), но также может быть указана в киловатт-часах (кВтч).

Аккумуляторы на основе лития, как правило, имеют более высокую способность к заряду, часто скорость 1 час (C1), хотя это значительно зависит от различных конфигураций литиевого химического состава. Мощность обычно указывается в ватт-часах (Втч) или киловатт-часах (кВтч).

Решения

Чтобы увеличить скорость зарядки, необходимо увеличить общую ампер-час / киловатт-час емкость аккумулятора.

Напряжение источника зарядки

Ограничения

Если в систему включена большая ветряная турбина с выходом постоянного тока или большой генератор постоянного тока, напряжение системы будет определяться наличием и напряжением этих источников зарядки.

Решения

Разместите ячейки последовательно с отдельными источниками зарядки, регуляторами и нагрузками.

Введение: Простой блок питания с переменным током, 12 В, 1–5 А

Это блок питания с переменным током, обеспечивающий выходное напряжение 12 В, 1–5 А

это спроектированная печатная плата

Вход через трансформатор 12В 5А

Вы также можете увеличить номинальный ток источника питания, используя больше no. ИС регулятора напряжения;

Шаг 1. Вещи, которые вам нужны

1) один мостовой выпрямитель на 10 ампер.

2) Два конденсатора 4700 мкФ 50 В

3) четыре дисковых конденсатора по 0,1 мкФ

4) четыре стабилизатора напряжения 7812

7) радиаторы (четыре на регулятор напряжения и один на выпрямитель)

8) Трансформатор 5А 220В-12В

Шаг 2. Схема подключения

C1, C2 — это электролитический конденсатор (4700 мкФ, 50 В), подключенный параллельно выходу постоянного тока (12 В), остальные C3-C6 также подключены параллельно источнику питания (вместе с 4700 мкФ), поэтому источник постоянного тока фильтруется.

подключите микросхему регулятора 7812 параллельно, а затем соедините вход и клемму заземления 7812 с отфильтрованным выходом постоянного тока.

Я разработал блок питания для орла.

вы также можете сделать это на нулевой печатной плате.

ВНИМАНИЕ! Не проверяйте эту схему на макетной плате, так как она расплавит отверстия из-за слишком высокого тока.

выходной сигнал может быть собран с JP4 (1 ампер)

когда мы закорачиваем JP1, мы получаем 2 ампера на JP5

когда мы закорачиваем JP2 (JP1 все еще коротит), мы получаем 3 ампера на JP6

когда мы закорачиваем JP3, мы получаем 4 ампера на последней безымянной перемычке.

ОБЩАЯ ПОЗИЦИЯ СОЗДАНА НА IC4

Используйте радиаторы на всех интегральных схемах регулятора, а также на мостовом выпрямителе для отвода тепла.

Вы также можете использовать микросхему 7805 для получения выходного напряжения 5 В.

Шаг 3. Результаты

вы можете увидеть выходной ток 1,2 и 4,5 ампера после замыкания контактов.

Вы также можете увеличить номинальный выходной ток источника питания, используя больше no. ИС регулятора напряжения параллельно и с использованием трансформатора выше 5А

Мы понимаем, что вся эта терминология может иногда немного сбивать с толку, но как только вы узнаете, как она работает, все становится довольно просто. Ниже мы постараемся объяснить, что все это значит.

Вольт или напряжение (В):

Число вольт – это количество энергии, переданной электронной цепи. Под схемой мы подразумеваем, например, электронное устройство. У 12-вольтового устройства 12 вольт всегда «отдает» от аккумулятора. Аккумулятор всегда имеет фиксированное напряжение (например, 12, 36 или 24 вольта), и устройство всегда работает при определенном напряжении. Например, устройство, работающее от 12 В, очевидно, нуждается в аккумуляторе, который также обеспечивает 12 В.

Ток – Ампер (А):

Когда мы говорим об амперах (или амперах), мы говорим о том, сколько электричества «перетекает» в секунду. Если количество ампер увеличивается, то ток, протекающий через устройство в секунду, также увеличивается. Электрическое устройство обычно работает при фиксированном напряжении, но количество ампер, которое оно потребляет, может варьироваться в зависимости, например, от положения вашего троллингового двигателя (например, троллинговый двигатель на полном газу потребляет больше ампер, чем на половинном дросселе).< /p>

Пример 1. Предположим, у меня есть Minn Kota Endura C2 50 LBS, на которой я работаю с передачей/скоростью 2. Троллинговый двигатель работает от 12 В и в настоящее время потребляет 15 А. Я решаю ехать немного быстрее и переключаюсь на передачу/скорость 4. Двигатель по-прежнему работает от 12 В, но теперь тянет 25 А. Напряжение осталось прежним, но количество ампер увеличилось.

Мощность — Вт (Вт): :

Мощность — это напряжение, умноженное на количество ампер, или Вт = В x А. Это количество энергии, потребляемой устройством, и, следовательно, показатель его мощности. Это увеличивается, когда количество ампер также увеличивается.

Пример 2. Допустим, у меня есть носовой мотор Minn Kota Terrova 80 LBS на 24 В, который потребляет 30 Ампер. Таким образом, потребляемая мощность составляет 24 x 30 = 720 Вт.

Пример 3. Предположим, у меня есть еще один Minn Kota Endura C2 50 LBS, который я запускаю в режиме передачи/скорости 2. Двигатель работает от 12 В и потребляет 15 А, поэтому потребляет 180 Вт (12 x 15). Когда я переключаюсь на передачу / скорость 4, двигатель потребляет 25 А и по-прежнему работает от 12 В. Потребляемая мощность троллингового двигателя теперь составляет 300 Вт.

Емкость – Ампер-часы (Ач):

Емкость аккумулятора измеряется в Ач или Ампер-часах. Как следует из названия, это означает, сколько ампер батарея может выдать за час. Например, литиевая батарея на 12 В емкостью 100 Ач может отдать 100 А на 12-вольтовое устройство в течение одного часа. Тот же аккумулятор емкостью 100 Ач может обеспечить питание в течение 4 часов (100/25=4) для устройства на 25 ампер. Если аккумулятор имеет 12V50, это означает, что аккумулятор работает от 12 Вольт и имеет емкость 50 Ач. Аккумулятор 24V100 работает от 24 Вольт с емкостью 100 Ач и т. д. На практике для свинцово-кислотных аккумуляторов номинальная емкость (сколько ампер-часов батарея может выдать согласно спецификациям) сильно отличается от эффективной емкости (сколько ампер аккумулятор может доставляться во время использования). Мы объясняем, как это работает, в нашей статье «Разрядка и емкость аккумулятора».

Пример 4: Я запускаю свой Minn Kota Endura C2 50 LBS на передаче/скорости 2, потребляя 15 А при 12 В. У меня аккумулятор 12 вольт 70 ач. Мое общее время работы теперь 70 / 15 = 4,7 часа. Когда я переключаюсь на передачу / скорость 4, двигатель потребляет 25А. Мое общее время выполнения теперь составляет 70 / 25 = 2,8 часа.

Мощность – ватт-час (Втч):

Еще один способ измерения емкости аккумулятора — в ватт-часах (Втч). Втч рассчитывается путем умножения количества ампер на напряжение батареи. Например, 12V100 (12-вольтовая батарея емкостью 100 Ач) имеет емкость 12 х 100 = 1200 Втч. Аккумулятор 24 В 50 Ач имеет емкость 24 х 50 = 1200 Втч. Так вот эти аккумуляторы имеют одинаковую емкость, только один работает от 12 вольт, а другой от 24 вольт. На практике вы заметите, что эти батареи будут иметь одинаковые размеры и вес.

Пример 5. У меня есть троллинговый мотор мощностью 600 Вт и аккумулятор емкостью 1 200 Втч. Мое время работы на полном газу с этой батареей составляет 2 часа (1200/600 = 2). Мне даже не нужно знать, как троллинговый двигатель или напряжение батареи, чтобы рассчитать это (пока они работают при одном и том же напряжении, очевидно).

Внимательный читатель заметит, что время работы от аккумулятора с устройством можно рассчитать двумя способами. Либо путем деления количества ампер батареи на мощность, потребляемую троллинговым двигателем в А, либо путем деления количества Вт-ч батареи, Вт-ч, на количество Вт троллингового двигателя.

Соединение аккумуляторов: последовательно и параллельно

Батареи можно соединять вместе для получения более высокого напряжения или большей емкости. Это делается путем соединения клемм аккумулятора кабелями.

Последовательное подключение: более высокое напряжение, равное количество Ач

Когда мы говорим, что соединяем батареи последовательно, мы соединяем плюсовую клемму одной батареи с минусовой клеммой другой батареи. Это означает, что у вас все еще есть отрицательная клемма на одной батарее и плюсовая клемма на другой батарее. Электрическое устройство должно быть подключено к этим двум доступным клеммам батареи. Если мы соединим батареи последовательно, напряжение возрастет, а емкость, измеряемая в Ач, останется прежней.

На картинке выше мы видим две батареи 12V50Ah. Как видите, две батареи соединены последовательно: минусовая и плюсовая клеммы соединены вместе. Вы создали аккумулятор 24V50: 24V (за счет последовательного соединения) емкостью 50Ah (количество ампер остается прежним). Если мы измерим мощность в ватт-часах, общая мощность составит 24 x 50 = 1200 Вт-ч.

Подключение параллельно: одинаковое напряжение, большее количество ампер

При параллельном соединении аккумуляторов мы подключаем минусовую клемму одной батареи к минусовой клемме другой батареи, а плюсовую клемму одной батареи к плюсовой клемме другой батареи. Подключаем минусовой провод электроприбора к одной из минусовых клемм, а плюсовой провод к плюсовой клемме другого аккумулятора (см. рисунок ниже). Теперь подается то же напряжение, но количество ампер увеличилось.

На картинке выше минусовые клеммы обоих аккумуляторов соединены, а плюсовые клеммы соединены. Итак, батарея подключена параллельно. Есть еще 12 Вольт, но количество ампер увеличилось с 50 до 100. Теперь мы создали аккумулятор 12 В 100 Ач. Если мы измерим мощность в ватт-часах, общая мощность составит 12 x 100 = 1200 Вт-ч.

Поэтому количество ватт-часов всегда остается одним и тем же, независимо от того, соединяете ли вы их последовательно или параллельно.

Внимание: всегда проверяйте, подходят ли батареи для соединения друг с другом. Подключайте только идентичные аккумуляторы (одинакового типа/модели, возраста и уровня заряда) и используйте кабели правильной толщины и длины. Мы рекомендуем вам не подключать 12-вольтовые батареи Rebelcell последовательно, а вместо этого выбрать 24-вольтовую батарею Rebelcell. Аккумуляторы Rebelcell 24 В можно без проблем соединять последовательно до 48 В.

Другая терминология, относящаяся к батареям

Техническая спецификация аккумуляторов часто включает много других терминов. Ниже мы постараемся объяснить, что означают самые важные из них.

Напряжение: это среднее напряжение, которое выдает батарея. Как пояснялось выше, батарея запускается с более высоким напряжением, чем когда она частично разряжена. При этом мы имеем в виду среднее значение этой прогрессии или номинальное напряжение.

Химия: указывает, какая технология литиевых батарей используется.

C1, C5, C20: указывает емкость аккумулятора при разряде за определенное количество часов. C20= 100 Ач означает, что батарея может обеспечить 100 ампер-часов, если она разряжена за 20 часов (при 5А). Свинцовые аккумуляторы имеют меньшую емкость, если они разряжаются быстрее. Например, свинцово-кислотный аккумулятор может отдать 100 Ач, если он разрядится за 20 часов (C20=100), но если тот же аккумулятор разрядится за 5 часов, он будет отдавать только 70 Ач (C5=70). С батареями Rebelcell не имеет значения, разряжаете ли вы их за 20 часов, 5 часов или 1 час, они всегда обеспечивают одинаковую емкость. Вот почему мы всегда называем нашу емкость емкостью (C1-C20). Подробнее об этом читайте в нашей статье об эффективной емкости аккумулятора.

EqPb: это означает «эквивалентная свинцовая батарея». Под этим мы подразумеваем, что эту батарею можно сравнить со свинцовой батареей с указанной емкостью при использовании в сочетании с электродвигателем. Часто литиевая батарея с гораздо более низкой емкостью ампер-часов может на практике обеспечить такое же количество энергии, как свинцово-кислотная батарея с гораздо более высокой емкостью ампер-час. На практике, например, Rebelcell 12V50 можно сравнить с полутяговой батареей емкостью 105 Ач по времени работы электродвигателя. Это также связано с полезной емкостью аккумулятора.

Номинальная энергия: это емкость аккумулятора, измеренная в ватт-часах (объяснение см. выше).

Максимальный непрерывный разряд: это максимальное количество ампер, которое аккумулятор может непрерывно отдавать. Предположим, аккумулятор имеет максимальный непрерывный разряд 30А, тогда вы не сможете подключить устройство, потребляющее более 30А. Чем выше емкость аккумулятора, тем выше максимальный непрерывный разряд.

Пиковый разряд (10 миллисекунд): это максимальное количество ампер, которое аккумулятор может выдать за 10 миллисекунд. Это всегда выше, чем максимальный непрерывный разряд. Некоторое оборудование имеет короткие пиковые разряды при запуске (так называемые «пусковые» токи). Это, например, случай, когда вы переходите от нуля до полного газа за один раз с электрическим подвесным двигателем. В этот момент двигателю на короткое время требуется больше ампер, чем номинальный максимум.

Плотность энергии: мы измеряем количество ватт-часов на килограмм батареи. Плотность энергии у литиевых аккумуляторов намного выше, чем у свинцово-кислотных. Высокая плотность энергии означает, что вы можете хранить больше энергии в одном и том же пространстве. В результате батарея стала легче и меньше.

Напряжение полосы пропускания: см. объяснение разряда и емкости батарей. Это дает минимальное напряжение (при 0%) и максимальное напряжение (при 100%) батареи.

Максимальный ток заряда. Максимальный ток в А, при котором аккумулятор может быть заряжен. Чем выше это число, тем быстрее можно зарядить аккумулятор (при правильном зарядном устройстве).

Встроенная балансировка ячеек: часть системы управления батареями. Функция балансировки ячеек обеспечивает выравнивание напряжения отдельных ячеек литиевой батареи, поэтому все ячейки имеют одинаковый статус заряда/напряжение. Это необходимо для оптимального использования и производительности аккумулятора.

Температурная защита: часть системы управления батареями. Батарея отключается, когда температура становится слишком высокой или слишком низкой. Это защита от повреждений.

Максимальная защита от тока разряда: часть системы управления батареями. Батарея отключается, когда потребляемая мощность вашего оборудования превышает допустимую. Это защита от повреждений.

Защита от перенапряжения: часть системы управления батареями. Аккумулятор отключается, когда напряжение становится слишком высоким и аккумулятор перезаряжается. Это защита от повреждений.

Читайте также: