Onderwerp: De werking van een laadregelaar

JohnBerg schreef :
Even een leuk gedachte experiment. Ga de lader + accu met een verbruiker wisselend belasten met 0,01 Hz

Ik hoop op de wintermeet veel van dit spul in het "wild" te laten zien.

Ik breng in elk geval ook een apparaat mee waarmee je een koelkast o.i.d. kunt "nadoen".
Daarnaast een soort van accu en zonnepaneel (van het zonnepaneel kun je dan de hoeveelheid licht instellen).

Daarmee moet je dan toch redelijk wat spullen die je aan boord hebt op de tafel kunnen meten

Ik krijg onderhand de indruk dat jij wel 2 wintermeetings nodig hebt om alles in te kunnen vullen.

3Noreen schreef :
Zoiets laat zich heel mooi simuleren, met hele mooie grafieken.
Zal ik morgen doen. Welke belasting had je in gedachten?

Faran schreef :
Ach .. het lijkt heel wat. Maar in de praktijk stelt het allemaal niet zoveel voor.

En ik ga het vooral SIMPEL houden

JohnBerg schreef :
Groot genoeg om de accu afwisselend als weerstand en spanningsbron te zien. Vul in je simulatie een waarde in voor de interne inductie van de accu !

3Noreen schreef :
Wat je dus eigenlijk wil zien is dat de accu ontladen wordt door de belasting, en als de belasting uitschakelt de accu weer geladen wordt door de lader?

Bedoel je met "interne inductie" de zelfinductie van de accu?
De zelfinductie is hoogstens een paar micro Henri, die speelt toch geen rol bij een cyclus van 0,01 Hz?

Eerst maar een een lader en een model van een accu gemaakt.

De lader is er een van het allersimpelste type. Dus niet zo'n modern ding, maar meer een dynamo die al wat meer op leeftijd is.

Voor wie de lader wil nabouwen, ik heb er de componenten bijgezet. De TIP142 moet op een koellichaam geschroeft worden omdat hij nogal wat warmte produceert. De lader is CC/CV 14,4V / 10A

Dan het model van de accu. Daar is een heleboel op af te dingen. Maar voor de meest gangbare simulaties zal het zeker voldoen.

- R3 is de inwendige weerstand van de accu
- R2 is de weerstand die zorgt voor de zelfontlading.
- als de accu heel lang niet gebruikt wordt zakt de spanning naar 10,3V. V2 en D2 zorgen daarvoor.
- C1 is de eigenlijke accu capaciteit

Er is aan dit model best nog wel wat te verfijnen, maar voor de test zal het zeker voldoen.



Als het geheel ingeschakeld wordt is de accu natuurlijk leeg. Dus laat ik hem 3 uur laden.
De blauwe grafiek is de laadstroom, de bruine de accuspanning.

Na 1 uur is de accuspanning opgelopen tot 13V en de laadstroom gezakt tot 8A. Eigenlijk is dan de CC fase voorbij en begint de CV fase. Omdat ik bewust niet zo'n goede lader gemaakt hebt is die overgang niet echt scherp.

Na 2 uur is de accuspanning al boven de 14V gekomen. De laadstroom is gezakt tot minder dan 1A

Na 3 uur is de eindsituatie bereikt. De stroom is bijna nul, en de spanning is 14,4V

Voor wie zelf hiermee wil spelen, hier is de link naar de simulatie:

www.dropbox.com/s/6xlonw8zncbbkym/regulator.asc?dl=0

En nu kan er eens een koelkast aan gehangen worden ...

Is het niet vrij eenvoudig voor te stellen als volgt:
In een accu zit electrolyt door hier spanning op te zetten zullen zich grof gezegd electronen van de anode kant naar de kathode kant gaan verplaatsen (of andersom ik vergeet dit steeds maar dat doet er nu ook niet echt toe). De hoeveelheid verplaatsbare electronen neemt af naarmate de accu verder geladen wordt. Als je evenveel energie blijft aanbieden zullen niet alleen de electronen van het zout (zuur) in het electrolyt zich gaan verplaatsen maar ook die van de drager (water). Dit zal hierdoor ontleden in H2 en O2 en voilla knalgas. Dit laatste wil je niet en daarom zal je de stroom = hoeveelheid energie op het eind van de laadcyclus moeten terugschroeven. Vandaar slimme acculader nodig.

JohnBerg schreef :
Misschien voor het inzicht ook het potentiaal over C1 in een grafiek weer te geven.
De inductie van de accu kun je voor het theoretisch model wel weg laten maar als je gaat meten aan een echte accu en je wilt je theoretisch model aan laten sluiten zul je toch een inductor in het model nodig hebben.
Wel een klein accuutje. 10000C

@eigenwijs: knalgas ontstaat pas als de accu overladen wordt. Dus als de accuspanning te hoog wordt. Deze lader is al zo slim dat hij de spanning op of onder de 14,4V houdt. Dus geen knalgas.

Zie ook: nl.wikipedia.org/wiki/Loodaccu

Het leuke aan een simulatie is dat je nu heel snel verschillende situaties kun uit proberen.

Bijvoorbeeld hoeveel energie er in de accu gegaan is.

Door op de control toets te drukken kan LTSpice gemiddelden uitreken. Zowel de gewone als de RMS. Laat ik het simpel houden: De gemiddelde laadstroom over 3 uur was 4A, de gemiddelde spanning 13,4V. Er is dus 12Ah in de accu gegaan. (dat is ook zijn capaciteit)

Ook is het mogelijk om de laadspanning terug te zetten naar 13,6V, zoals hier eerder voorbij kwam. Dat ziet er dan zo uit:





Gemiddeld is er nu 3,3A in de accu gegaan, over 3 uur. Dus 9,9 Ah. Toch bijna een kwart minder dan bij 14,4V ..

3Noreen schreef :
Ik heb de accu nu 4x zo groot gemaakt. De lader heb ik op 17A gezet, meer kan die TIP142 niet aan. Wil ik meer dan zal ik de lader moeten aanpassen.

Ik heb er een inductor ingehangen, van 10 µH. Dat lijkt me al redelijk veel.

De rode lijn is nu de spanning over de capaciteit. Die is nagenoeg gelijk aan de accuspanning, omdat de inwendige weerstand heel laag is.

De simulatie verlengt naar 8 uur.

JohnBerg schreef :
1 Ah = 3600 Coelomb, 9,9 Ah = 35640 C

3Noreen schreef :
Wow .. ik reken eigenlijk zelden in Coulomb, dus zou er een fout ergens in zitten?

Eerst maar eens de simulatie teruggezet, naar C = 10.000F, 3 uur en 13,6V:




Formeel moet je de integraal nemen van de stroom, maar voor het gemak heb ik de gemiddelde genomen. De RMS zou wellicht een betere geweest zijn, bedenk ik me nu. Eigenlijk had ik gewoon de RMS moeten nemen


Dan naar de lading:
Op t(0) was de lading 10,2 x 10k = 102 kC
op t(10500) was de lading 14,4 x 10k = 144 kC

Het verschil t(10500) - t(0) is wat in de accu is gegaan. 144k - 102k = 42 kC.

1 Ah = 3600 C => 42.000 / 3600 = 11,66 Ah.

Grappig .. in het plaatje zie je dat je er met de RMS waarde ook niet bent, dan kom je te hoog.
Eens kijken of LTSpice ook de integraal kan nemen ...

Het zou best nog kunnen dat ik hier ergens een rekenfout maak

En dan nu waar het allemaal om begonnen was: wat doet de koelkast in dit verhaal?

Ik heb de simulatie zo ingesteld dat ik eerst de accu één uur laat laden, en dat daarna de koelkast aangaat. En dan steeds 10 minuten aan, 10 minuten uit.

Het gele gemarkeerde gebied is waar de accu bijspringt.

De licht blauwe grafiek is de stroom door de koelkast. Ik heb het zo ingesteld dat als de koelkast niet loopt, er toch 0,5A stroom loopt.




Naarmate de accu voller raakt, springt hij steeds meer bij ..

zeg John, we willen je niet van je werk afhouden hoor!

ik bedoel, is wel erg voor moeite voor iets zo simpel..

Mooie accu ! Geeft 10 minuten lang ±2 A stroom bij 13,5 volt.

3Noreen schreef :
Ik volg je even niet?

De capaciteit van deze accu in geladen toestand is 144 kC / 3600 = 40 Ah
Het model is nauwkeurig tot 10,2V. Er is dus 11,6 Ah beschikbaar om te gebruiken.

Het begon toch met de discussie over interne weerstand van een lood-zuur accu?
Hoe die verandert tijdens het laden is op google te vinden, deze neemt af naarmate de accu voller wordt.

Maar ik heb een andere vraag: hoe ziet een eruit waar je 36V in kan stoppen en dan 12V 60Amax uit terug krijgt? Hoe groot moet de spoel dan zijn en hoe groot de condensatoren? Op Ebay kosten 3 20A buck regelaars 60€, maar misschien ga ik er zelf wel eentje maken...

12 volt 60 ampere uit? jij liever dan ik!

captain koek schreef :
De condensatoren zijn het probleem niet, de spoel is het probleem. Bij 60A bestaan de "windingen" uit plat koperband. En ook de gelijkrichters is wel een punt van aandacht. Het is wel te doen, maar niet als hobby project.

Het plaatje voor een buck converter ziet er dan zo uit:




Je spoel is 4,8 µH. Dat zijn gelukkig maar een paar windingen. Dat weer wel ..

edit: je hebt een ETD59 nodig, met 4 windingen. Dat is een forse jongen ..

JohnBerg schreef :
Bij mijn accu's tot nu toe. Geven mijn loodaccu's nooit stroom af boven de 12,8 volt en mijn LiFe's houden het gezien bij 13,3. Deze accu van jou geeft al stroom bij 13,5.

en vergeet de Fet niet. die krijgt ook wel wat op z'n kiezen hoor.

En als ik nu gewoon 3 spoelen neem en 3 fets? 20A vermogensregeling is wel te doen met fets en klinkt ook wat minder extreem om dat door een inductie spoel te sturen

captain koek schreef :
Dan heb je dus 3x dit nodig:




Je 3 kernen moeten dan een ETD44 met 9 windingen zijn. Nog steeds best wel een uitdaging ..