О димерах, тестерах и регулировке мощности.

Игорь · 14-01-2013, 19:10:17

Сделал считалку в экселе, которая позволяет рассчитать работы стандартного димера, как на этой схеме (диод со светодиодом не обязательны).
Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

Поигрался и понял почему такая схема, несмотря на простоту, не прижилась в моих конструкциях.
Рекомендую скачать приложенный файлик и поиграться.
В бирюзовых ячейках можно ввести сетевое напряжение, на черном поле движком или стрелочками можно изменять состояние потенциометра.
В зеленых клеточках можно увидеть средневыпрямленное напряжение, среднеквадратичное (то есть правильное), и то напряжение, которое покажет тестер (если он считает через средневыпрямленное).
И внизу в зелеом поле можно увидеть мощность, которую фактически выдает ТЭН при данном положении движка и сетевом напряжении.

Я исхожу их того, что напряжение в сети строго соответствует нормам и его колебания находятся в переделах 10%.

И во что получается.

Если при 220 вольтах потенциометр регулирует мощность от 0 до 100% с использованием всей своей шкалы, то при сетевом напряжении 240 вольт полностью "погасить" нагрузку не удастся - на ТЭНе останется около 50 вольт.

Но это мелочи. Главное в другом. Я считал, что напряжение на выходе такого регулятора пропорционально сетевому напряжению, и 10%-ная нестабильность сетевого напряжения влечет нестабильность мощности нагрева на 20%. но все оказывается гораздо печальней.

Допустим, при 220 вольтах я нашел удовлетворяющее меня положение потенциометра. Ну - скажем - 80% его поворота. И мой киловаттный нагреватель дает 142 ватта.
При напряжении 240 вольт и таком-же положении потенциометра на выходе будет 254 ватта - на 80% больше.
А если напряжение снизится до 200 вольт, то-же положение потенциометра даст на выходе всего 56 ватт - на 60% меньше заданного..
Или по другому... если параметры сети соответствуют нормам, установка на киловаттном нагревателе мощности 142 ватта даст нагрев от 56 до 254 ватт... Вилка 200 ватт - это перебор.

Другой момент, на котором я хотел-бы акцентировать внимание... Регулировать таким регулятором входное напряжение, ориентируясь по тестеру нельзя - не будет стабильной мощности.

Ну, допустим, я сижу возле димера, гляжу на тестер, и непрерывно кручу потенциометр так, чтобы на тестере постоянно было - ну, скажем, - 170 вольт. И вы думаете, что я получу стабильный нагрев? Фиг!
Если в сети будет 200 вольт, мощность на киловаттном ТЭНе будет 749 ватт.
Если в сети будет 220 вольт, мощность будет 829 ватт
При напряжении в сети 240 вольт, на ТЭНе выделится 901 ватт.
При этом тестер все время будет показывать одинаковое напряжение...

Кто понимает о чем речь, кому интересно - поиграйтесь с файлом, достаточно познавательно.

sergeybb · 14-01-2013, 22:20:51

Цитата: Игорь від 14-01-2013, 19:10:17При этом тестер все время будет показывать одинаковое напряжение...

А если контролировать по току?

Игорь · 14-01-2013, 23:13:08

По какому значению тока? мгновеннонму, средневыпрямленному или среднеквадратичному?
Ток пропорционален напряжению, что измерять разницы нет.
Вся проблема в том, что нам нужно стабилизировать именно среднеквадратичное напряжение, а его сложно измерить. Тестеры измеряют не его, а средневыпрямленное, и умножают его на 1,11. Это способ точен для чистой синусоиды, а для несинусоидального сигнала не годится.
Но расчетик-игрушка уже наторкнула меня на некоторые выводы, о о них позже.

Поигрался. Посмотрел цифры. По расчету ну уж очень большая разница получается между средневыпрямленным и среднеквадратичным значением. Решил проверить свои расчеты. Честно говоря, подозревал, что грош им цена, что натурные замеры тестером покажут совсем другите цифры... и ошибся.

Итак, запустил нагрев куба с управлялкой на РМ-2, устанавливал на РМ-ке напряжение от 40 до 200 вольт, и заменял тестером напряжение на контактах ТЭНа. При этом контролировал и напряжение в сети. Сделал табличку, в которую сначала ввел реальные показания тестера, а потом и расчетные, полученные на калькуляторе. И ахнул.

Сетевое
напряжение
216
215
214
216
216
211
210
212
209
206
205
202
201
200
200
200

Настройка
РМ-2
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190

Показания
тестера
16
22
28
35
42
50
58
67
76
87
98
111
124
139
153
170

Значение по
калькулятору
16
22
28
35
42
50
58
67
76
86
97
109
122
136
151
169

К чему я все это выкладываю...
Если вывести формулу, связывающую легко измеряемые средневыпрямленные значения напряжения до и после фазового регулятора с нужным нам среднеквадратичным значением напряжения, можно сделать стабилизатор напряжения, не уступающий по стабильности РМ-2, но с очень простым алгоритмом вычислений.
Извиняйте за сумбур.

На двух портах контроллера можно поставить два интегратора, которые, как известно, позволяют измерить средневыпрямленное напряжение. Подставив эти два значения в формулу (в программе), можно будет получить средневыпрямленное значение напряжения, и так управлять фазой открытия симистора, чтобы это вычисленное значение было стабильным.

Осталось только вывести зависимость между средневыпрямленными входным и выходным напряжениями и действующим (среднеквадратичным, true RMS) напряжением на выходе, то есть на зажимах ТЭНа.

Кто может помочь - подключайтесь. Мозги сантехника на пороге закипания.

Игорь · 14-01-2013, 23:45:23

Размышляю вслух...
Мой файлик-калькулятор считает значения напряжений "в лоб" - 1000 раз за полупериод определяет мгновенные значения напряжения, и для определения нужных значений определенным образом обсчитывает эту кучу значений. Чтобы не далать такие массивные расчеты, нужно поднапрячь свои сантехнические мозги и вывести нужную формулу.
Попробую.
Помним о том, что тестер показывает измеренное им средневыпрямленное значение напряжения, умноженное на 1.111.
Измерив действующее напряжение на входе , мы можем определить амплитудное значение напряжения по формуле
Uамп= Uсрвып х пи/2

Зная амплитудное значение напряжения и средневыпрямленное гначения напряжения на зажимах ТЭНа, мы можем вычислить фазу открытия симистора (как?)

Зная амплитудное значение и фазу, можно вычислить искомое среднеквадратичное значение (как?).

Все, пошел решать эти "каки" :)

bobych · 15-01-2013, 07:06:37

С Брезенхем-ом,такой проблемы нет.
Заказал датчики тока ACS712.
Хочется мощность видеть в Ваттах,и реальную,
а не в вольтах или каких нибудь абстрактных единицах.

Игорь · 15-01-2013, 10:25:01

Это самообман. Датчиком тока ты измеришь не действующее, не эффективное, не среднеквадратичное (это синонимы) значение тока, коорым можно вести расчеты, а средневыпрямленное значение тока. Через него можно посчитать нужное, среднеквадратичное значение (умножив на 1.111), но этот расчет будет верным толдько при идеальной синусоиды.
Вся беда в том, что в наших сетях днем верхушка синусоиды завалена, а ночью - нет.
При одинаковых настройках такого регулятора, ночью нагрев будет на 20-40% больше.

Sambedded · 15-01-2013, 11:00:54

Цитата: Игорь від 14-01-2013, 23:13:08
. Тестеры измеряют не его, а средневыпрямленное, и умножают его на 1,11.

Есть тес еры которые меряют среднеквадратичное. Они маркируются как "True RMS"

добавлено: 15-01-2013, 11:07:54

ЦитатаЕсли вывести формулу, связывающую легко измеряемые средневыпрямленные значения напряжения до и после фазового регулятора с нужным нам среднеквадратичным значением напряжения, можно сделать стабилизатор напряжения, не уступающий по стабильности РМ-2, но с очень простым алгоритмом вычислений.

Формула будет работать только для синусоиды.
А зачем огород городить? Ведь поменять среднеквадратичное напряжение микроконтроллером не слишком сложно.

bobych · 15-01-2013, 12:23:23

Цитата: Sambedded від 15-01-2013, 11:00:54поменять среднеквадратичное напряжение микроконтроллером не слишком сложно.

Вот вот."Обмеряем" один период,считаем,запускаем один цикл Брезенхема минус один.

Олежище · 15-01-2013, 18:14:08

Цитата: bobych від 15-01-2013, 12:23:23
Вот вот."Обмеряем" один период,считаем,запускаем один цикл Брезенхема минус один.

Тут видишь ли не все себе могут позволить Брезенхема использовать. Проводка в доме и подводка к дому, они "реальность данная нам в ощущении". Меня с ума сводит мерцание ламп и домашние грозятся меня за это прибить.
Вот если бы изначально планировал цех/помещение по производству продукта, тогда другой вопрос, а так.....

bobych · 15-01-2013, 19:02:39

Ну когда проводка совсем дохлая - Брезенхем мерехтит,от фазного холодильник и стиралку плющит.
А что б без помех, тогда только ЛАТР, далеко не дешевый, но вариант. К примеру
http://www.elp.ru/digest/Transformatory-drosseli-reaktory-stabilizatory/Transformatory-celevogo-naznacheniiya-Stabilizatory/Transformatory-ponizhayuschie-maloj-moschnosti-avtotransformatory-LATRY/Avtotransformator-odnofaznyj-LATR-TDGC2
Правда без стабилизации.Но и тут возможны варианты.

GrOV · 15-01-2013, 22:14:52

Со стабилизатором на основе ЛАТРа с сервоприводом тоже не всё гладко...
Лет десять пользую САТУРН СНЭ-О-10 от питерского ПОЛИГОНа
Так вот - задумчивый -- это раз..Время реакции 1-2 сек и полекунды на успокоение привода..
Если ректифицировать только с него - залёт температур вверх\вниз гарантирован...
Требует регулярной профилактики скользящего контакта, особенно при токах нагрузки от 40% и выше...Это два..
Тяжёлый до неприличности - это три..
Из плюсов - честная синусоида...
РМка после него регулярно врёт на пару вольт в зависимости от общей нагрузки...Однако он здорово гасит помехи фазового регулирования, видимо из-за колоссальной индуктивности...
А вот с фазовыми твердотельными реле с встроенной помехозащитой, управляемыми ОВЕНами - очень неплохо, если согласовать время задержки стабилизатора со временем реакции прибора...

Олежище · 15-01-2013, 22:21:23

Ну почему совсем дохлая? У меня при нагрузке 2,5кВт, напряжение просаживается на 10-15 Вольт примерно, но при этом я изменение светового потока вижу, даже на экономичках и это меня бесит :D, ну вот такой я (при вырезании полупериодов). А стиралка и холодильник у меня при фазовом регулировании нормально себя чувствуют, простенький сетевой фильтрик на входе системы ректификации, весьма помогает, но и без него было нормально.
Пока в кеге с ТЕНами торчит Новогодняя елка, ничего померять не могу, а ведь есть чем. Ну еще чуток, и бражка сегодняшняя созреет, а елку выкину, наконец то не мае, а в январе :D

Sambedded · 15-01-2013, 22:34:08

Так какая разница Брезинхем или фазовая регулировка? Мерять то одинаково.

Олежище · 15-01-2013, 23:11:45

Мерять одинаково, это нас чуток в сторону занесло..... Стоимость микроконтролеров на фоне колонны и рабочего времени, по нынишним временам, копейки, с любой разумной разрядностью и математическим аппаратом. Я просто немного не успел, Игорь раньше начал.....

d_k · 16-01-2013, 00:04:39

Цитата: Олежище від 15-01-2013, 22:21:23Ну почему совсем дохлая? У меня при нагрузке 2,5кВт, напряжение просаживается на 10-15 Вольт примерно, но при этом я изменение светового потока вижу, даже на экономичках и это меня бесит

Переделывая проводку в рабочей комнате решил заодно модернизировать освещение. Так как " экономки" потеряли для меня все свои рекламные преимущества, решил попробывать вернутся к обычным трубчатым люминесцентным лампам, но на современом уровне. Приобрел себе ЭПРА QT-FIT8 1x36/230-240 и QT-FIT8 2x36/230-240 и лампы T8 LUMILUX L 36W/840 G13. Что получилось в результате. Световой поток постояный и не зависит от перепадов напруги, плюс лампы класса 840 имеют очень приятный спектр. Единственый минус зажигание происходит с задержкой 2 секунды.