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Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

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[1] Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 26 feb 2013, 12:11

Salve a tutti,

premetto di esser nuovo del forum, e spero di star pubblicando nella sezione giusta il mio problema.

Ho acquistato per l´azienda per la quale collaboro, dei supercondensatori (4 in particolare), da utilizzare come dispositivi UPS:
http://www.Maxwell.com => modello: BMOD0500 B01
(per il datasheet, andate sul sito e ricercate il modello)

Ció che vorrei realizzare é un semplice circuito di carica/scarica, che mi permetta di monitorare le tempistiche, tensione e corrente (con oscilloscopio opportunamente connesso ai rami del circuito, nel punto X, vedere figura).

Come potrete notare, ho pensato di utilizzare:

- Interruttori S1 ed S2 (manca nella figura qualche altra sicurezza in qualche altro ramo??)
http://www02.abb.com/global/deabb/deabb ... itel-1.pdf
codice prodotto: S 201-B 20
- Generatore di corrente Io da laboratorio (per la fase di carica)
- Resistenza attiva da laboratorio (per la fase di scarica)
- 4 condensatori connessi in serie per il raggiungimento della tensione +60VDC ad una capacitá equivalente di 125F

Ció che mi manca, é la scelta dei componenti T1 e T2, che permettano una serie di cariche-scariche in modo "intelligente". Ho pensato a dei relais, in particolare T1 in configurazione "monitoraggio di tensione" e T2 pilotaggio di corrente.
Sapreste indicarmi dei prodotti ABB e relativa connessione dei due relais (in cascata? come?) che permettano le seguenti fasi:
1) carica @ 18A: T1 chiuso - T2 aperto
raggiungimento della tensione di +60VDC
2) scarica @ 18A: T1 si apre - T2 si chiude
raggiungimento della tensione di 0VDC
ritorno fase 1)
Circuito.jpg
Circuito carica/scarica SuperCap
Circuito.jpg (85.08 KiB) Osservato 6134 volte

Ringrazio anticipatamente per la collaborazione

O_/
Ultima modifica di Foto Utentelillo il 26 feb 2013, 12:16, modificato 1 volta in totale.
Motivazione: Inserita immagine in linea con il testo.
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[2] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 26 feb 2013, 12:53

A cosa servono gli interruttori S1 ed S2 se l'lnserzione della corrente
è effettuata da T1 e T2? (Il generatore di corrente può rimanere aperto?
e dovrebbe già permettere l'inserzione o la disinserzione)
Ovviamente questi dovranno essere adatti alla corrente prevista.

Che tensione ausiliaria prevedi per il circuito di controllo (12Vcc?
Il controllo di T1 e T2 può essere fatto con comparatori a soglia,
tarati per le tensioni desiderate (occorre però un partitore resistivo
per ridurre la tensione di 60V).
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[3] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 26 feb 2013, 13:40

Ciao g.schgor,

grazie per la risposta.
Avevo previsto S1 ed S2 come interruttori magnetotermici, perché in caso di corto, i SuperCap potrebbero erogare nell´arco di pochi millisecondi correnti dell´ordine di 2kA.
per ció che riguarda T1 e T2, sto cercando dei relais in grado di reggere tale corrente, ma mi sembra che non esistano: massimo fino a qualche ampere (giusto?) .. ho visitato il sito ABB e questo é ció che ho trovato:

http://www05.abb.com/global/scot/scot20 ... 4D0202.pdf
(mi scuserai se é in tedesco: in uscita regge massimo 3-4A).
Conosci qualche altro prodotto?

Se non esistono siffatti relais, andró a studiare i comparatori a soglia da te citati a questo punto.

Grazie ancora in anticipo per il tuo supporto.

O_/
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[4] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utenteabusivo » 26 feb 2013, 14:00

Chiedo scusa a Foto Utentesvato197979 per essere in off topic, ma cosa costa un condensatore del genere?
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[5] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 26 feb 2013, 14:04

svato197979 ha scritto:Avevo previsto S1 ed S2 come interruttori magnetotermici, perché in caso di corto, i SuperCap potrebbero erogare nell´arco di pochi millisecondi correnti dell´ordine di 2kA.


Secondo me, messi lì, S1 ed S2 non servono a nulla. Poi, con i tempi di intervento dei magnetotermici, prima che il dispositivo intervenga i condensatori si sono già scaricati da un pezzo...

svato197979 ha scritto:Se non esistono siffatti relais, andró a studiare i comparatori a soglia da te citati a questo punto.


Di relais che sopportano decine di ampere ce ne sono eccome, per esempio vedi qui: il circuito di pilotaggio lo fai con un comparatore di tensione, come ti ha detto Foto Utenteg.schgor.
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[6] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 26 feb 2013, 14:16

Un'altra cosa: con carica a corrente costante, la tensione totale ai capi della batteria di condensatori vale

v = \frac{It}{C}

Con una corrente I=18 A, volendo raggiungere una tensione Vf=60 V, è necessario un tempo

t = \frac{V_\textup{f}C}{I}\approx 420\,\text{s}

cioè circa 7 min: sei sicuro che ti basti l'oscilloscopio per monitorare il processo?
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[7] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 26 feb 2013, 14:48

@ abusivo: 420(€) + iva
@ DirtyDeeds: grazie per i consigli: mi converrebbe dunque dei fusibili al posto di magnetotermici in S1 e S2?

http://www05.abb.com/global/scot/scot20 ... n%20lr.pdf

per quanto riguarda l´osci, misura fino a 500(sec) (mi son andato ad informare dal tecnico in laboratorio): a questo punto il problema potrebbe essere la scarica non lineare, che impiegherebbe circa 50(min) a quella corrente da 18A.. dovrei trovare un modo per far scaricare i condensatori in modo lineare, variando progressivamente la resistenza..

Per T1 e T2, vedró sul sito TE :ok:
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[8] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 27 feb 2013, 9:16

Per il comparatore suggerirei l'impiego di un semplice 555:


I segnali di uscita devono andare ad una logica che controlla
i relè T1 e T2 (che definiremo in seguito).
A questo proposito, consiglierei di utilizzare un solo relè
con contatti di scambio (se ne trovi uno adatto).
Il circuito principale verrebbe così modificato:

Se trovio il relè (o i relè) adatti, dammi le
caratteristiche per completare lo schema
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[9] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utentesvato197979 » 27 feb 2013, 10:11

Ciao g.schgor,

innanzitutto grazie per la risposta.
Ma perché utilizzare un comparatore 555 a questo punto, quando esistono comunque dei relais che fungono da monitoraggio tensione? (vedi allegato)

http://www05.abb.com/global/scot/scot20 ... 4D0202.pdf

Sono d´accordo con te sull´utilizzo di un unico relais, l´unico problema é che non reggono la corrente di 18-20 A sulla parte di uscita:
- Se vedi a pagina 11-12, A1 ed A2 vengono alimentati per accendere il relais, a 24~240VAC oppure a 24VDC;
- tra B e C viene effettuato il monitoraggio: 3-30VDC;6-60VDC ecc..
- è sui contatti di uscita che avrei un problemino, ovvero 11-12/14 e 21-22/24: come puoi vedere a pagina 13, la massima corrente é AC12 (resistivo) a 230VAC é "4A" ovvero DC12 (resistivo) a 24VDC é "4A": reggerebbe le mie correnti? o dovrei utilizzare questo relais in cascata con un altro che le regga? se si, quale?

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[10] Re: Circuito di Carica/Scarica Supercondensatori

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 27 feb 2013, 11:02

svato197979 ha scritto: perché utilizzare un comparatore 555.......

Hai visto i costi dei relè di tensione? E i cn ogni caso devi creare
un circuito che crei la sequenza voluta (circuito che può essere
fatto con soli relè ausiliari).
Se preferisci questa soluzione, possiamo farne lo schema.
Per il relè finale (con contatto di scambio) vedi ad es. questo.
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