Могу ли я безопасно зарядить аккумуляторную батарею 24 В с помощью пары солнечных батарей 12 В?

У меня есть Hormann двери привод Promatic Акку Гараж, так как мой гараж не имеет сетевой электроэнергии. Вообще говоря, я очень впечатлен тем, как хорошо это работает. К сожалению, хотя он длится около двух месяцев между зарядками, он почти не замечает, когда заряд батареи становится низким.

Я хотел бы, чтобы он работал дольше между зарядками, поэтому некоторое время назад я купил солнечные зарядные устройства малой мощности. Меня беспокоит то, что, возможно, я что-то упустил наивным способом, я собираюсь связать их.

Фон

Аккумулятор Hormann (справа внизу на рисунке) имеет пару разъемов XLR, поэтому вы можете подключить кабель питания привода к любому из них. Я предполагаю, что Hormanns владеет (смехотворно дорогим и недоступным в Великобритании) солнечным зарядным устройством, подключенным к другой розетке. Внутренне, есть несколько батарей 12v глубокого разряда, соединенных последовательно.

^{Attrib. Hormann .}

При полной зарядке аккумуляторный модуль измеряет 26,3 В, а привод отказывается работать, когда напряжение падает до 23,3 В.

Солнечные батареи у меня всего 1 Вт, но имеют встроенный диод. Они продавались как солнечные зарядные устройства на 12 В, и исследования, которые я проводил в то время, показали, что такая небольшая мощность должна рассматриваться как капельная зарядка батарей, поэтому перезарядка не должна быть проблемой. Я отмечаю, что напряжение разомкнутой цепи при ярком солнечном свете может достигать 18В.

На одной из панелей диод перегорел, поэтому любые советы по его замене также были бы полезны (я удалил старый диод, но он был приклеен к панели горячим способом, а при удалении он поцарапал часть удостоверения личности, наверное, это 1N4007 , хотя).

Как я собираюсь подключить их

Итак, наивно, я просто собирался соединить обе панели последовательно, так же, как батареи подключены, через разъем XLR и оставить их подключенными постоянно.

Я также обдумываю, может быть, лучше оставить диод на второй панели и просто соединить две панели вместе одним диодом между ними.

Мои проблемы

Предполагая редкий день британского лета, я знаю, что всего 1 Вт при 18 В означает довольно низкий ток для аккумулятора, но может ли 36 В от пары панелей повредить схему привода? Я предполагаю, что при подключении к батарее это напряжение упадет чуть выше напряжения батареи, но было бы неплохо знать наверняка.

Кроме того, когда привод фактически потребляет ток, он потребляет довольно много ватт в течение 20-30 секунд. Могут ли солнечные элементы быть повреждены? Глядя на таблицу характеристик диодов, кажется, что каждый из диодов был бы более чем способен справиться с током и напряжениями, о которых мы говорим.

Я рассмотрел соответствующие вопросы о солнечных батареях и зарядке аккумуляторов , но, похоже, они не отвечают моим проблемам

но может ли 36 В от пары панелей повредить схему привода?

Итак, вот сделка. Свинцово-кислотные батареи выглядят электрически как источник напряжения / приемник с небольшим последовательным сопротивлением, а уровень напряжения является функцией состояния заряда. 2 В / элемент (в батарее 12 В последовательно 6 элементов) является номинальным, и, если я правильно помню, их напряжение разомкнутой цепи составляет примерно 1,9 В пустой, 2,1 В полный. Это охватывает 90% их поведения.

Учитывая, что "1W @ 18V" спецификация солнечной панели не сможет "победить" батарею, а напряжение солнечной панели будет понижено до напряжения батареи, создавая, вероятно, 0,055A (= 1W / 18 В) при любом напряжении батареи.

Однако, когда батарея полностью заряжается, ее последовательное сопротивление резко возрастает, а напряжение повышается, пока не будет достаточно напряжения для начала электролиза жидкости, и вы не получите образование H2 и O2 на клеммах и потерю электролита. В зависимости от типа + производитель свинцово-кислотная батарея имеет определенную скорость рекомбинации H2 + O2 => электролита, с которой она может справиться; если вы электролизируете с более высоким током, чем это, это приводит к постоянной потере электролита (+ следовательно, потеря емкости)

Таким образом, существует безопасный ток, который может непрерывно подаваться на свинцово-кислотную батарею, где ее собственный саморазряд из-за электролиза уравновешивает зарядный ток. Это зависит от изготовления + конструкции. Я не буду беспокоиться о скорости зарядки C / 10 или C / 20 (где C = ток, необходимый для разрядки батареи за 1 час). Аккумуляторы гаражных ворот, вероятно, имеют емкость> 1 Ач, поэтому вы должны быть в безопасности с зарядным током 55 мА.

ОДНАКО - Я бы, вероятно, поставил (стабилитрон и резистор последовательно) параллельно с каждой батареей, стабилитрон составлял около 14 В, а резистор, возможно, 10 Ом или около того, чтобы он не позволял заряжать клеммы батареи слишком далеко.

Кроме того: если вы можете, подключите каждую солнечную панель к каждой батарее (и держите диоды), а не к паре последовательно соединенных панелей с батареями, то есть попробуйте подключить центральные отводы. Таким образом, вы будете заряжать каждую батарею независимо. В противном случае, что может разрушить срок службы батареи, если напряжение батареи расходится - тот, у которого более высокое напряжение, будет иметь тенденцию к перезарядке, в то время как другой будет иметь тенденцию к чрезмерной разрядке и неполной зарядке.

Резюме:

• При работе в Оксфорде, Англия, зарядное устройство обеспечит полезный выигрыш во времени между перезарядками в течение 6+ месяцев в году.

• Зарядные устройства можно использовать как есть (два последовательно соединенных аккумулятора 24 В). Подключение по одной батарее жизнеспособно, но скорость зарядки настолько мала, что выигрыш в балансе батареи от этого вряд ли будет полезным.

• Диод 1N400x будет хорошо работать (для панелей мощностью менее 10 Вт).

• Если вы используете две последовательные панели, вам нужен только один диод - вы можете обойти диод на второй панели, если хотите.

• Батареи не должны быть глубоко разряжены, даже если они «рассчитаны на глубокую разрядку», если вы хотите увеличить срок службы батарей. Существующий 23,3 В выключатель, вероятно, предназначен для удовлетворения этой потребности.

______________

Размер в AH батареи неизвестен - допустим, 2 x 7AH "кирпич" - может быть больше.
Размер фотоэлектрической панели = 2 х 1 Вт номинал.

Отрегулируйте результаты ниже соответственно, если батареи больше или меньше 7 Ач каждая.

Stop Press: этот сайт предлагает

• «Аккумулятор WA 24, 10 Ач для Promatic - Akku в комплекте с держателем»

за «простые» 213 евро!
Предполагая, что оригинал также составляет 10 Ач, приведенные ниже цифры необходимо увеличить примерно на 1,5 с точки зрения емкости. Уровень заряда от фотоэлектрических панелей мощностью 1 Вт еще менее подвержен вреду. Я рассмотрю пересмотр этого ответа в свете этих «знаний» в свое время.

Совершенно изумительный сайт Gaisma, который предоставляет много полезной информации об инсоляции (уровни солнечного света, осадки, скорость ветра и многое другое) из тысяч сайтов по всему миру, советует, что средние дневные часы солнечного сияния месяц за месяцем в Оксфорде, Англия, с января по декабрь:

Инсоляция, кВтч / м² / день = "Солнечные часы"

• Месяц / среднее число солнечных часов в день
  Январь 0.67
  Фев 1.23
  Мар 2.23
  Апр 3.39
  Май 4.39
  Июн 4.64
  Июль 4.66
  Авг 3.99
  Сен 2.76
  Окт 1.59
  Ноя 0.82
  Дек 0.50

т.е. 4,66 в июле и 0,5 в декабре.

Это среднесуточные значения ватт-часов, которые вы получите на Ватт панели PV по лучшей цене.

Батарея 12 В номинально дает около 12 Ватт-часов на ампер-час емкости. Таким образом, «кирпич» мощностью 7 Ач даст 84 Вт.

В ХОРОШИЙ июльский день панель мощностью 1 Вт даст вам выходную мощность 4,66 Втч или более 24 часов, что в среднем составляет 0,2 Вт. Таким образом, для полной зарядки батареи 84 Втч с такой скоростью (при условии эффективности 100%) потребуется 84 / 0,2 = 420 часов. т.е. средняя скорость зарядки в середине лета в Оксфорде с хорошо ориентированной панелью составляет C / 420. Даже при зарядке на полной мощности в дневное время мощность составляет 1 Вт / 84 Вт = С / 84.

C / 100 был бы очень скромным ручным зарядом для свинцово-кислотной батареи, поэтому, учитывая предположения, что 1 х 1 Вт панель на 7 Ач батареи (2 батареи, 2 панели) может быть оставлена ​​на месте без проблем.

Хорошей новостью является то, что вы говорите, что в настоящее время батарея длится «около 2 месяцев между зарядками». 60 дней х 24 часа = 1440 часов. Так значитскорость разряда батареи будет превышена выходом панели в июле. Фактически, для снижения средней скорости, скажем, C / 1200 (учитывая некоторую неэффективность), средняя суточная скорость инсоляции должна была бы упасть до 4,66 x 420/1200 ~ = 1,6 кВт-ч / день (или 1,6 солнечных часов / день). Этот показатель превышен за 9 месяцев с марта по октябрь включительно. Как и прежде, это предполагает наличие 1 Вт в хорошем состоянии панели и 7Ач 12В батарей. Фактическая эффективная скорость зарядки будет ниже, потому что панель рассчитана на 1 Вт или что-то в оптимальной точке питания. Мерфи говорит, что панель mpp и напряжение батареи обычно будут разными. Существуют также потери эффективности преобразования, но свинцовая кислота имеет довольно хорошую эффективность по току (ток на выходе / ток на входе) - вероятно, 80% - 90%. При низких скоростях зарядки (как это) энергоэффективность также довольно хороша. (При более высоких скоростях зарядки напряжение на клеммах увеличивается из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении). Предположим, вы получаете 80% эффективности преобразования для расчета.

Все вышеперечисленное должно быть в состоянии определить, как будут работать другие аккумуляторы Ah и другие панели Wattage в любой данный месяц.

Примечание: даже если аккумулятор находится в режиме глубокого разряда, зарядите его, прежде чем он будет подвергнут глубокому циклу. Жизнь улучшится. Солнечное зарядное устройство также поможет этому.

Совет по использованию стабилитрона в качестве защиты от перенапряжения хорош, но при желании вы можете легко построить более резкое устройство отключения. Шунтирующий регулятор TL431, 4 резистора и P-канальный MOSFET или PNP-транзистор создадут фиксированный стабилизатор с настраиваемым напряжением, настолько большим, насколько позволяет транзистор, и очень резким напряжением «колено». Подробнее об этом при желании.

Мне было бы очень интересно узнать:

А рейтинг каждой батареи?
На панель мощности.
Тип панели (аморфный или кристаллический кремний или ...?)

Энергия на открытие?
Рабочий ток
двигателя Мощность двигателя?

Только догадки - см. Предположения ниже.

Предполагать:

• 24 В х 10 А-ч.

• 80% емкости доступно благодаря защите от глубокого разряда.

• 3 раза (открытие + закрытие) в день. Это позволяет 2 раза во все дни и несколько раз по выходным и т. Д.

• 30 секунд время открытия или закрытия.

• 60 дней между перезарядками

10 Ач х 80% = 8 Ач.

Время работы от одной зарядки = 1/2 минуты x 2 операции x 3 в день x 60 дней = 180 минут.
Скажи 200 минут.

Потребляемая мощность = 8 Ач x 60 минут / час / 200 минут = 2,4 А

2,4 А х 24 В ~ = 100 Вт или ~ ~ = 1/8 л.с.

Энергия на одно отверстие ~~~ = 2,4 А х 24 В х 30 с = 1800 Вт / с = 1800 Дж
= 0,5 Вт / ч.

Санитарная проверка:

Емкость аккумулятора = 8Ah x 24 В = ~ 200 Вт.ч.
Поэтому действия = 200 / 0,5 = 400
~ = 6 / день
= 3 x (открыть + закрыть),
поэтому проверка работоспособности в порядке :-)

__________________

Gaisma информация для Оксфорда:

__________________________________________

Информация о пользователе:

Удаленный пользовательский ответ предоставил некоторую информацию об опыте «реального мира» с тем же или похожим продуктом. Они сказали:

• Я использовал 2 солнечных панели мощностью 5 Вт с регулятором мощностью 5 Вт для питания собственной гаражной двери Hormann. Солнечные панели установлены на плоской крыше гаража. Держал аккумулятор полностью заряженным в течение летних месяцев. Перед установкой мне приходилось подзаряжать каждые 2 месяца в качестве ОП.

• Общая стоимость около 40 фунтов стерлингов при использовании панелей / регулятора eBay, Perspex для монтажа и т. Д. Стоит сделать это самостоятельно