Для чего нужна электронная нагрузка

Что такое электронная нагрузка:
общая информация, для чего они используются и какие бывают

Содержание страницы: Краткое вступление Общая информация Для чего используются Какие бывают Видеообзор Ещё по этой теме Краткое вступление При тестировании вторичных источников электропитания (преобразователей напряжения, блоков питания и др.) и некоторых типов первичных источников электропитания (аккумуляторов, солнечных батарей и др.) широко используются электронные нагрузки. Этот материал поможет получить основные сведения о современных электронных нагрузках, их разновидностях и решаемых с их помощью задачах. Общая информация об электронных нагрузках Основные режимы работы электронных нагрузок. Для чего используются электронные нагрузки Примеры устройств, для проверки работы которых применяют электронные нагрузки. Большинство электронных нагрузок содержат точный мультиметр, измеряющий напряжение, ток и мощность, потребляемую нагрузкой. Некоторые модели могут выполнять нормированный разряд аккумуляторов и батареек, измеряя реальную ёмкость элемента питания в Ампер-часах. Многие модели также могут управляться при помощи компьютера, что позволяет использовать их в составе автоматизированных контрольно-измерительных комплексов. Задняя панель маломощной электронной нагрузки серии IT8800 с интерфейсными разъёмами для подключения к компьютеру. Какие бывают электронные нагрузки Большинство серий электронных нагрузок предназначены для тестирования источников питания постоянного тока (аккумуляторов, блоков питания, солнечных батарей и др.), типичные примеры: серия ITECH IT8500+ и серия ITECH IT8800. Для тестирования источников питания переменного тока (инверторов, источников бесперебойного питания, трансформаторов и др.) выпускаются специализированные AC/DC электронные нагрузки переменного и постоянного тока, типичный пример: серия ITECH IT8600. Конструктивно серийные электронные нагрузки изготавливаются в приборных корпусах. Размер и масса корпуса напрямую зависят от максимальной мощности, которую может рассеивать нагрузка. Самые маломощные модели могут рассеивать около 100 Вт и помещаются в небольших компактных корпусах, как например модель IT8211 рассчитанная на 150 Вт. Типичная маломощная электронная нагрузка (модель ITECH IT8211, максимальная мощность 150 Вт). Более серьёзные модели, как например пятикиловаттная нагрузка ITECH IT8818B, могут монтироваться в промышленную стойку и весят 40 и более килограмм. Типичная мощная электронная нагрузка (модель ITECH IT8818B, максимальная мощность 5 кВт). Также выпускаются модели, которые могут рассеивать десятки и даже сотни киловатт. Чтобы увидеть варианты конструктивного исполнения электронных нагрузок разной мощности, посмотрите серию ITECH IT8800. Иногда, для удешевления, вместо электронной нагрузки используют реостат (мощный переменный резистор). Использование реостата при тестировании силовых устройств связано с такими ограничениями: — отсутствие режима постоянного тока потребления; — отсутствие режима постоянной мощности; — отсутствие режима стабилизации напряжения; — отсутствие режима изменения состояния по списку заданных значений; — отсутствие автоматизации работы; — значительная индуктивность реостата; — необходимость использовать дополнительный вольтметр и амперметр. Поэтому вместо устаревших методов тестирования, эффективнее и в конечном итоге дешевле применять современную контрольно-измерительную аппаратуру, специально разработанную под конкретную задачу. Использование хорошей электронной нагрузки позволяет существенно упростить и ускорить процесс тестирования любых источников электропитания, а также сделать этот процесс безопасным и эффективным. Видеообзор электронных нагрузок В этом видеосюжете мы рассмотрим общую информацию о том, что такое электронные нагрузки, для чего они используются и какие бывают. Основные сведения об электронных нагрузках и решаемых с их помощью задачах. Дополнительная информация по этой теме Мы специально не перегружали эту статью техническими деталями устройства электронных нагрузок и подробным описанием их опций. Всё это Вы можете подробно прочитать на страницах отдельных серий электронных нагрузок. Если Вам необходима подробная информация по ценам или техническая консультация по выбору оптимальной электронной нагрузки для Вашей задачи, просто позвоните нам или напишите нам по E-mail и мы с радостью ответим на Ваши вопросы. Поделиться в соцсетях: Электронные нагрузки Лабораторные блоки питания Осциллографы и пробники Мультиметры Приборы для лаборатории и промышленности Технологии и решения Контрольно-измерительные приборы (все категории)

СВЧ измерения, мобильная связь и радиомониторинг Анализаторы спектра Векторные анализаторы цепей Генераторы высокочастотные Полный перечень. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) Сварочные аппараты ВОЛС Оптические рефлектометры Модульные платформы Полный перечень. Анализаторы протоколов телекоммуникаций (T&D) Модульные платформы Анализаторы Ethernet / IP Анализаторы OTN / ROADM Полный перечень. Приборы для лаборатории и промышленности Осциллографы и пробники Лабораторные блоки питания Лабораторные мультиметры Генераторы функциональные Калибраторы и эталоны Электронные нагрузки Измерители LCR (RLC) Логические анализаторы Частотомеры и стандарты Тепловизоры Полный перечень. Производители оборудования (брэнды) Tektronix Keithley Fluke Pico Technology ITECH Agilent AMETEK Все производители. Технологии и решения Как выбрать осциллограф Все разделы. Услуги Сервисный центр Техническая поддержка Поиск и подбор оборудования Сертифицированное обучение Проведение измерений Монтаж и сварка ВОЛС Полезная информация Анонсы и новинки Выставки и мероприятия Партнерская программа Карта сайта О компании Контакты

Если Вы не нашли интересующее Вас оборудование, обращайтесь к нам и наши специалисты сами проведут поиск, подберут аналоги и проконсультируют по вариантам комплектации. При подборе будут учтены все Ваши требования к точности, надежности и стоимости.

Источник

Как выбрать электронную нагрузку

Раньше для того чтобы проверить, например, блок питания под нагрузкой, использовали простейшие решения: резисторы или лампочки. Но с распространением мощных полупроводниковых компонентов, а также появлением не менее мощных источников питания стало возможным сделать этот процесс удобнее, применив электронный эквивалент нагрузки.

В этой статье мы расскажем о типах электронных нагрузок и их основных режимах работы. Постараемся сориентировать, на какие основные рабочие характеристики нагрузок стоит обратить внимание.

Время чтения: 27 минут

Автор статьи — Андрей Кириченко

Электронная нагрузка: на что обратить внимание

Функция нагрузки – электронной или с мощными резисторами – переводить отбираемую от источника энергию в тепло, поэтому большую часть у них занимает силовой узел с системой охлаждения. Исключение составляют электронные нагрузки с функцией рекуперации, возвращающие до 95% энергии обратно в сеть, но они дороги и встречаются редко.

Соответственно при выборе нагрузки надо отталкиваться от следующих критериев:

Если при выборе характеристик все понятно и логично, то насчет максимального напряжения стоит сказать отдельно. Общая цепь измерения включает в себя провода, разъемы, токоизмерительные шунты и силовой узел. При этом минимальное падение на транзисторах зависит от того, на какое напряжение они рассчитаны и, купив нагрузку рассчитанную на большое напряжение «с запасом», можно попасть в ситуацию, когда она не сможет создать заявленный ток при малом напряжении.

Пример — тестирование аккумуляторов, особенно LiFePO4 и LTO, где напряжение может быть меньше чем 2 вольта и, если в начале ток будет равен установленному, то к концу разряда он будет падать. Это проявляется при комбинации максимального тока нагрузки и минимального напряжения источника.

Простые электронные нагрузки работают в режиме генератора тока, то есть они стабилизируют ток в цепи подключенного к ним источника, но это не подходит для тестирования источников, которые сами являются генераторами тока, например зарядных устройств. Для упрощенного понимания можно сказать, что источник напряжения (блок питания, аккумулятор) нагружают стабилизатором тока, а источник тока (зарядное устройство) соответственно стабилизатором напряжения, в противном случае они будут конфликтовать.

На самом деле, режимов больше двух, но основных четыре:

CC или Constant Current – стабилизация тока.
CV или Constant Voltage – стабилизация напряжения, нагрузка не дает напряжению подняться выше установленного значения путем увеличения тока.
CP (CW) или Constant Power – стабилизация мощности, устройство варьирует ток так, чтобы потреблялась установленная мощность.
CR или Constant Resistance – стабильное сопротивление, автоматическое изменение тока нагрузки в зависимости от входного напряжения.

Графические изображения режимов работы электронных нагрузок.

Кроме того, если для резистора или лампочки род тока не имеет значения, то электронные нагрузки делятся на два класса — постоянного и переменного тока.

И, конечно, нагрузки различают по сервисным функциям: самые простые, с обычным ампервольтметром; более сложные, c микроконтроллером, умеющие считать прошедшую через них емкость; модели с подключением к компьютеру; программируемые электронные нагрузки, для которых задается алгоритм работы, эмуляция нагрузки с пульсирующим током, комбинации режимов, функции анализа и пр.

Чаще всего силовой узел строится на базе полевых транзисторов. Управлять ими несложно, но важнее то, что они нагружают источники почти от нулевого напряжения. Существуют также электронные нагрузки на биполярных транзисторах, которые лучше работают в линейном режиме. И третий вариант — IGBT транзисторы. Применяются там, где нужна большая мощность.

Собираем электронную нагрузку своими руками

Нагрузка из нескольких компонентов

Простейшую электронную нагрузку, работающую в режиме CC (как, впрочем, и CV) можно сделать самому из нескольких компонентов: операционного усилителя, транзистора и пары резисторов. Она конечно, будет иметь недостатки, но будет работать.

Схема простейшей электронной нагрузки из операционного усилителя, транзистора и двух резисторов.
Переменным резистором задаем ток, а постоянный используется в качестве измерительного.

Для повышения стабильности работы схему придется усложнить, но все равно она будет доступна для повторения начинающему радиолюбителю. На рисунке ниже расположена схема электронной нагрузки.

Добавление в цепь дополнительных резисторов и конденсатора сделает нагрузку более стабильной.

Такой же вариант существует и в готовом виде. Он нагружает током до 10 А источники с напряжением до 100 В и с мощностью до 75 Вт. Для подобной платы потребуется докупить только радиатор, маломощный блок питания и переменный резистор для регулировки тока.

Компоненты для создания простейшей электронной нагрузки.

Но у показанных выше вариантов схем есть недостатки: малая мощность, а если собирать самому, то придётся искать и покупать отдельные компоненты, изготавливать печатную плату и т.д. Поэтому для начинающего радиолюбителя подойдёт набор комплектующих для сборки электронной нагрузки на ОУ lm324 в который входит все, что нужно.

После сборки останется подобрать подходящий по размеру радиатор и электронная нагрузка готова. Для повышения стабильности работы рекомендуется заменить комплектные конденсаторы емкостью 1 нФ на другие в диапазоне 22-47 нФ.

В итоге вы получите электронную нагрузку 150 Вт (при соответствующем радиаторе) с режимом CC. При желании она может быть доработана для работы в режиме CV и даже CP, но это тема другой статьи.

Заготовки с электроникой и системой охлаждения

Если хочется большего, то радиолюбители могут обратить внимание на «полуфабрикаты» или готовые силовые модули, которые уже имеют электронику и систему охлаждения, они рассчитаны на мощность 100-300 Вт, имеют варианты конфигурации по току и напряжению.

В этом плане выделяются модули Sousim. Они могут быть разной мощности и даже с возможностью управления по RS485. Но даже простые, с регулировкой при помощи переменного резистора, могут работать не только в режиме CC, но и в режиме CV и имеют «на борту» микроконтроллер, который следит за перегрузкой и температурой, а также управляет установленными вентиляторами в зависимости от температуры и мощности.

Силовые модули Sousim работают в режимах CC и CV и имеют в конструкции микроконтроллер.

Если такие модули дополнить небольшим блоком питания и ампервольтметром, то можно собрать электронную нагрузку постоянного тока, простую и функциональную.

Вариант нагрузки с мощностью 300 Вт, током 40 А и напряжением до 150 В, режимами CC и CV (при половинной мощности) и измерением емкости аккумуляторов.

Электронная нагрузка на микроконтроллере

Следующим шагом будут устройства, содержащие в составе не только силовую часть, но и контроллер управления. Чаще всего они в зависимости от размеров радиатора, имеют мощность 150 или 180 Вт. Но следует отметить, что это максимальная мощность, она сильно зависит от напряжения источника. Например, нагрузке проще работать при 12 В и 10 А, чем при 120 В и 1 А, хотя выделяемая мощность в обоих случаях одинакова, это обусловлено характеристиками силовых транзисторов.

Тестируем аккумуляторы

Если вы не занимаетесь ремонтом блоков питания, но иногда требуется измерить емкость аккумулятора, то есть более узкоспециализированные платы. Они работают, как и обычная электронная нагрузка, но гораздо больше подходят для теста батарей. В этом случае аккумулятор сначала заряжается любым подходящим зарядным устройством, а затем разряжается при помощи такой нагрузки.

Максимальное напряжение нагрузки ZB206+ (слева) 8,5 В, что подходит для теста двух последовательно включенных литий-ионных аккумуляторов, ток 2,6 А, мощность до 12 Вт.
ZPB30A1 (справа) мощнее, до 60 Вт, 10 А и 30 В.
При этом обе имеют возможность четырехпроводного подключения и функцию измерения внутреннего сопротивления аккумулятора.

Универсальные функциональные нагрузки

ZKETECH: стабильность и большой функционал

Те, кто кочет получить стабильно работающее устройство с большим функционалом без работы паяльником, могут обратить внимание на электронные нагрузки ZKEtech. Это китайская фирма, специализирующаяся как раз на подобных устройствах.

Их изделия делятся на два класса:

EBD — обычные электронные нагрузки.
EBC — электронные нагрузки совмещенные с зарядным устройством, представляющие собой тестер аккумуляторных батарей. Они отличаются по мощности, току и по напряжению.

Но перед тем, как перейти к общему описанию моделей, стоит сказать об особенностях устройств этой фирмы.

1. Все устройства поддерживают подключение к компьютеру, это необходимо как для управления, так и для построения графиков тока, напряжения и мощности, а у моделей серии EBC и работу по программе.

Кроме того, если у вас несколько электронных нагрузок ZKEtech, то ими можно управлять одновременно из одного окна ПО, они доступны в дополнительных вкладках в левом верхнем углу окна.

Подобный функционал необходим для контроля и удобен для построения групповых графиков, на которые можно наложить до 9 кривых.

2. Все нагрузки имеют четырехпроводное подключение, что сразу снимает проблему корректности измерения. Для этого у нагрузок имеется четыре клеммы.

Четыре клеммы у нагрузок: две для силового подключения и две для измерения.

EBC-A05+ – более функциональна, так как имеет в составе зарядное устройство. Его мощность достигает 60 Вт при напряжении до 30 В и токе до 5 А. Эта модель оформлена в корпусе, комплектуется блоком питания и кабелем для подключения к компьютеру. Нагрузка подходит для измерения емкости аккумуляторов, рассчитанных на небольшой ток: мобильных телефонов, планшетов, смартфонов, ноутбуков.

Если необходимо тестировать аккумуляторы, с большой токоотдачей, то здесь лучше подойдет EBC-A20, который также содержит в составе зарядное устройство, но максимальный ток составляет 20 А. Его максимальная мощность 85 Вт. Таким током получится нагружать только до напряжения 4,25 В.

EBC-A20 поддерживает работу и при входном напряжении до 30 В с пропорциональным снижением тока.

Эта модель подойдет для заряда и тестирования свинцово-кислотных батарей, позволяя заряжать их током до 5 А и разряжать током до 6 А. Как и у других нагрузок, подключение здесь четырехпроводное, пары проводов соединены непосредственно на «крокодилах».

Модель EBC-A10H послужит универсальным решением, например, для тестирования блоков питания, измерения емкости аккумуляторов и их заряда. Она обеспечивает ток нагрузки до 10 А, ток заряда до 5 А, но при этом её максимальная рассеиваемая мощность составляет уже 150 Вт, что заметно больше предыдущих. Управление осуществляется при помощи нажимного энкодера, потому управлять ею автономно удобнее чем предыдущими, хотя она также подключается к компьютеру.

Внешне EBD-A20H похожа на EBC-A10H, разница только в других клеммах и боковом расположении вентилятора.

Нагружаем блоки питания

Например, KUNKIN KP184 имеет простой индикатор, возможность подключения к компьютеру, четырехпроводное подключение, функцию динамического тестирования блоков питания (частота 10 кГц), измерение емкости аккумулятора и внутреннего сопротивления, потому больше подходит для тех, кто хочет тестировать не только блоки питания, а и аккумуляторные батареи напряжением до 150 В.

East Tester ET5410 отличается информативным дисплеем, большим количеством функций, динамическим тестом не на одной частоте, а с гибким выбором параметров, комплексной нагрузкой CC + CV и CR + CV, режимом измерения сопротивления, напряжения и тока, а также подключением клавиатуры для более удобного управления. Она подходит для тестирования аккумуляторов, но имеет двухпроводное подключение и не подключается к компьютеру.

Выше пошла речь о функции динамического тестирования. Этот режим важен при проверке подключения блоков питания к импульсным нагрузкам и перепадам тока. Иногда блок питания, нормально работающий при стабильном токе нагрузки, начинает «сходить с ума» при подключении нагрузок, с импульсным характером потребления. Для подобных тестов и реализован режим динамической нагрузки, в нем ток потребления меняется с заданной частотой и скважностью.

Условная схема режима динамической нагрузки, в котором ток потребления меняется с заданной частотой и скважностью.

Программируемые нагрузки

Если необходима точность и функциональность, близкие к максимальным, то здесь лучше смотреть на устройства более известных фирм. Но следует учесть, что при этом они часто рассчитаны на меньшую мощность, чем показанные выше, либо у них начнет расти цена.

Как пример, программируемая нагрузка ITECH IT8511A+: 150 В, 150 Вт, 30 А, режимы CC, CV, CP и CR, динамическая нагрузка, необходимый комплекс защит, функция работы по списку (программируемый аналог динамического режима), проверка источника на короткое замыкание, прямое задание параметров, подключение к компьютеру и «теплый ламповый» VFD дисплей.

Лабораторные электронные нагрузки

Рассказав о нагрузках, начиная с недорогих наборов и заканчивая профессиональными решениями, нельзя не упомянуть об устройствах лабораторного класса, например ITECH IT8615. Здесь мощность уже 1800 Вт, напряжение 420 В, ток до 20 А. Но важнее то, что эта нагрузка рассчитана на работу не только с постоянным током, но и переменным, причем помимо обычного перечня режимов работы, она имеет настраиваемый пик-фактор и коэффициент мощности.

Но если присмотреться на неё сзади, то видно будет что «в душе» это все тот же прибор для перевода электрической энергии в тепло, хотя и очень умный.

Производители оснастили свое детище не только большим экраном, но и встроенным осциллографом, для наблюдения тестирования в динамике и то как тестируемое устройство на него реагирует. Кроме того, нагрузка измеряет гармонические искажения до пятидесяти гармоник.

Ну а если кому-то будет мало её 1800 Вт, то поддерживается функция параллельной работы и работы в трехфазном режиме по схеме включения «треугольник» и «звезда». Соответственно суммарная мощность будет расти пропорционально количеству подключенных устройств.

Подведём итоги

Для упрощения выбора, скажем так:

Какими бы не был ваш уровень, независимо от ваших задач, на полках нашего магазина вы найдёте подходящий товар. Электронные нагрузки разной мощности и для разных сфер применения уже ждут своего покупателя!

Источник

• Популярная книга Круть доступна для чтения прямо сейчас на нашем сайте boochi.ru. Скачать книгу в формате FB2, TXT, PDF, EPUB бесплатно без регистрации. →