Электротехника постоянного тока в быту
"Нам разрешается слыть невеждами, мистиками, суеверными дураками.
Нам одно не разрешается: недооценить опасность."
(Стругацкие).
В этой статье изложены теория и схемы простейших низковольтных домашних электросетей постоянного тока.
Для тех, кто чувствует дискомфорт от пребывания в городах и сотовых телефонов.
Схемы постоянного тока (с частотой 0 Гц) легко защитить от аварийных импульсных перенапряжений. TVS диоды дают высокую точность срабатывания и очень малое время реакции относительно защит для переменного тока. Постоянный ток экономичнее для автономных источников электроснабжения и альтернативной энергетики. Исчезают потери из-за реактивных токов и недостаточного коэффициента мощности нагрузок. А главное - люди не получат от проводов и электроприборов излучений в широком диапазоне частот.
Любое искусственное электромагнитное поле оказывает влияние на человека. Сотни тысяч лет он приспосабливался к естественному малому электромагнитному фону, а затем начал жить и деградировать в стальных (железобетонных) клетках, насыщенных проводами и радиоволнами.
Т.Н.Микушина:
До тех пор, пока общая ситуация в вашем мире не изменится, вы не сможете полностью реализовать свои способности, даже если вы имеете раскрытые чакры тайных лучей. Слишком много помех создает ваша технократическая цивилизация. Это и помехи в виде радиоволн, и различных излучений, но наибольшие помехи создают мысли людей, так как частота мысли наиболее приближена к частотам, на которых работают ваши чакры.
Контактёр по прозвищу "инсайдер":
"повсюду электромагнитные частоты, а самое активное место - ваш дом. Вы когда-нибудь обесточивали свой дом, чтобы увидеть разницу в вибрациях? Вы засыпаете сразу и спите с ощущением комфорта."
"Такие методы применяются, чтобы вы быстрее <износились>, а качество вашей жизни понизилось."
Но на рынке мало готовых изделий без переменного тока и они невысокого качества. Поэтому я стал придумывать и делать простые надёжные схемы из распространённых деталей, с открытой схемотехникой. Без микропроцессоров с их "закладками" и засекреченными прошивками.
Высокочастотные преобразователи мощности с одной стороны меньше и экономнее старых схем стабилизаторов и преобразователей, а с другой, напиханные без экранов и фильтров во множество электроприборов, в каждую лампу, могут облучать людей. И быть запеленгованными кем-то, например самонаводящимися на радиоизлучение ракетами.
Закрытые алгоритмы энергосбережения (например pulse-skipping mode) и снижения измеряемых помех (spread spectrum) многих современных микросхем ШИМ контроллеров теоретически позволяют даже создать односторонний радиоканал передачи данных.
"Кое-какие массовые паранойи обществу только на пользу: алкогольная, табачная, мобильнотелефонная и т. п."[9]
Можно конечно заняться экранированием проводки и навешать ферритовых фильтров типа TDK ZCAT на все провода. Но КПД устройств освещения и хранения в автономной энергосистеме можно повысить, только отказавшись от потерь переключения транзисторов и перезарядки конденсаторов.
Ещё вся эта самодельная электроника должна наносить наименьший вред природе, служить от 20 до 100 лет, по принципу "включил-забыл". Это означает отсутствие свинцовых аккумуляторов и электролитических конденсаторов.
Ожидамый срок службы ионисторов:
Значит их надо герметизировать и закапывать в сырую землю для охлаждения, недоиспользовать по напряжению.
Холод также любят и светодиоды для многолетней эффективной работы.
При питании от аккумуляторов им достаточно линейных стабилизаторов наподобие таких, где все компоненты надёжные:
Ещё пример 3Вт, 24В лампы на одноваттных светодиодах Cree MX6 с простейшим стабилизатором на микросхеме NUD4001, имеющей тепловую защиту:
2011 год, печатная плата на алюминии: http://ledway.ru/topic1217.html
В 2013 г. подобные модули (PAR replacement) сделали поляки на светодиодах Osram Duris S8 и микросхеме Infineon BCR421U.
http://ledlight.osram-os.com/2014/03/led-light-for-you-llfy-partner-highlights/
Моя схема дискретного стабилизатора тока светодиодной лампы на 80 мА с защитой от переполюсовки на транзисторе X1:
Элементами R5, D2-D4 обозначены 3 последовательных белых светодиода.
В отличие от линейных микросхем CAT4101, AMC7135, NUD4001 и подобных эта схема может быть настроена на значительно бОльшие токи и обладает меньшим минимальным падением напряжения.
Схема простейшего линейного контроллера заряда для маломощной солнечной батареи.
Шунтирующего типа, где после заряда аккумулятора лишняя мощность переходит в тепло на транзисторе.
Система на основе "свинца" не проживёт 20 лет, но схема контроллера простая и надёжная. "Электролиты" не высохнут, "прошивка" не слетит. А на свинцовые АКБ сильно полагаться не хочется по следующим причинам:
1. Ионисторы надёжнее.
2. Автомобильные аккумуляторы после сдвига полюсов будут чем-то наподобие валюты, так что вам стоит в ближайшее время запастись сухозаряженными аккумуляторами.
Схема заряда-разряда батареи ионисторов (проект):
Этот преобразователь U-2U-4U переключается только по мере заряда и разряда ионисторов, очень медленно. Потери на 3-х открытых полевых транзисторах: 3*I^2*0,02 Ома.
Затворы заряжены, на управление ими ток не тратится.
Для переключения делаем триггеры из силовых полевиков (MOSFET). МОП логика тратит очень малый ток в статическом режиме.
Проект 2. Разряжаем ионисторы сначала поочередно, 3 раза группами по 2 шт. последовательно, затем по мере падения напряжения подключаем к выходу все 6 последовательно.
Если стоит задача примерно повторить такую лампу на СБ, то там уже всё блочное - и солнечные батареи из множества элементов и светодиоды десятками.
Пересоединяй и властвуй...
Литература:
1. Преимущества 12-вольтовых сетей
2. Г.Н. Яковлев - Применение постоянного тока в электроснабжении социально-бытового сектора экономики с целью снижения потерь электроэнергии.
3. worldcrisis - о долговечных устройствах
4. forumhouse - самодельные лампы и сравнения с КЛЛ
5. kazus1
6. kazus2
7. kazus3
8. LED светильник на 24В на Cree MX6s + NUD4001 без электролитических конденсаторов и ШИМ
9. Битва за деревню Малышки
10. Гуревич В. И. Еще раз о надежности микропроцессорных устройств релейной защиты.
11. Фирма ABB пишет о 10% экономии энергии в дата-центрах (1МВт потребление) при их переводе на постоянный ток 380В.
DC for efficiency
12. Поселение Грин-Бэнк на северо-востоке США, где запрещены телевидение, радио, мобильные телефоны и Wi-Fi, стало убежищем для людей, страдающих электромагнитной сверхчувствительностью.
Страница будет обновляться по мере разработки и проверки схем.
Редакция 2015-10-05
P.S. Ионисторы Maxwell BCAP3000 я собрал, но не досоединял в такой ящик
http://jpegshare.net/images/d8/70/d8708266464f58c6ec3e8ffa2607c5bb.jpg
и проверил их утечку (6 шт последовательно, заряжал до 12В). 25% энергии в первый месяц и менее 1% во второй.
Коммутируемые схемы для них нуждаются в слишком большом числе балансиров. Думаю в сторону ВЧ преобразователей в многослойных экранах, с проходными конденсаторами и многозвенными LC фильтрами на входах и выходах.