Usando uma bomba de esgoto de 12 V 3 A em uma fonte de alimentação LED de 12 V 8,5 A

Recentemente, comprei o seguinte para um projeto de sistema de águas cinzas no qual estou trabalhando:

• 3 bombas de esgoto de 12 V, 3 A
• 1 x 12 V 12,5 A fonte de alimentação

Como não sou especialista em eletrônica, assumi que a fonte de alimentação deveria alimentar facilmente as bombas de esgoto. Este não era o caso. No momento em que você conecta a bomba à fonte de alimentação, parece que ela suga a fonte de alimentação (o LED realmente morre). O porão faz meia rotação a cada 1,5 segundos, o LED acende e o processo se repete. Então, pensei que havia algo errado com a fonte de alimentação.

Como eu moro na África do Sul, enviar a peça de volta para a Amazon foi uma missão e, por isso, decidi comprar outra fonte de alimentação localmente, pois achei que o original estava com defeito. Este era um suprimento de 100 W, 8,5 A.

Funciona um pouco melhor; a bomba realmente gira depois da terceira explosão de 1,5 segundo. No entanto, se estiver submerso, é novamente como se a fonte de alimentação não pudesse fornecer energia suficiente à bomba. Contanto que eu gire antes de submergir, funcionará bem. É quase como se o suprimento precisasse de alguma ajuda para sair dos blocos de partida.

É óbvio que há um conhecimento crítico que não tenho aqui. Alguém pode explicar por que uma fonte de alimentação classificada para 12,5 A ou 8,5 A (12 V) não pode alimentar uma bomba de esgoto de 12 V, 3 A?

Eu corro normal 220 V CA, 50 Hz.

Certamente um problema atual de pico (ou pressa). Os motores elétricos, na partida (quando ainda não estão girando) e principalmente ao conduzir uma carga (como girar o impulsor da bomba contra a água) consomem uma enorme corrente de curto prazo (surto). Esse surto desaparece rapidamente quando o motor "liga".

Da wikipedia

Quando um motor elétrico, CA ou CC, é energizado pela primeira vez, o rotor não está em movimento e uma corrente equivalente à corrente paralisada flui, reduzindo à medida que o motor aumenta a velocidade e desenvolve um EMF traseiro para se opor à alimentação. Os motores de indução CA se comportam como transformadores com um secundário em curto até o rotor começar a se mover, enquanto os motores escovados apresentam essencialmente a resistência do enrolamento. A duração do transiente de partida é menor se a carga mecânica no motor for aliviada até atingir a velocidade.

Você acabou de se deparar com um fato da vida: a corrente de partida de um motor é muito maior que a corrente de operação.

Para motores DC, a regra geral é que a corrente de partida é cerca de 3 vezes a corrente de funcionamento. Portanto, um suprimento de 12,5 A deve ser adequado para um motor de 3 A. Mas.

1) A classificação atual da bomba de esgoto pode ou não refletir a potência adicional necessária para bombear a água, em vez de apenas girar o rotor.

2) Uma fonte de alimentação chinesa barata pode ou não atender às suas especificações.

Portanto, algumas etapas a serem seguidas:

Obtenha um medidor decente e meça a resistência da sua bomba de porão. Provavelmente é de cerca de 1 ohm com o rotor não se movendo. Tenha cuidado para compensar a resistência das sondas do seu medidor. Quando você aplica a energia pela primeira vez, a corrente necessária será de 12 volts dividida pela resistência. Quando a bomba começar a girar, ela produzirá internamente o que é chamado de EMF de volta, o que reduzirá efetivamente a tensão e a corrente - mas você deve aplicar a corrente completa por tempo suficiente para fazer a coisa girar.

Obtenha um resistor de potência com a mesma resistência que o motor e algo como 100 watts. Conecte-o ao seu suprimento de 12,5 A, ligue o suco e meça a tensão. Se a tensão permanecer em 12 volts, você saberá que a fonte está dentro das especificações. Se a tensão de saída cair, você sabe que já teve. Pode ou não ser uma unidade defeituosa.

Uma fonte de alimentação LED não se destina a alimentar cargas indutivas, como bombas.

Agora, um suprimento de 8,5 A deve ser suficientemente grande demais para acionar um motor 3A, mas sinceramente: acredito que nem a classificação das fontes de alimentação compradas pela Amazon nem das bombas de esgoto, então cabe a você descobrir (por exemplo, medindo realmente atual) para descobrir quem está errado.

Você ziguezagueou quando deveria ter zagado.

Este tipo de bomba é uma bomba de esgoto marinha. É feito para funcionar com um sistema de bateria que é reabastecido por um gerador. As baterias podem fornecer uma enorme corrente de pico, exatamente o que o motor precisa. Eles não o projetaram para o limite de corrente na inicialização porque isso simplesmente não é necessário em um barco.

Portanto, você deveria ter comprado uma bateria de chumbo-ácido de quase qualquer tamanho e um carregador de bateria de tamanho apropriado para a bateria e a carga.

Você vê pelo menos uma pessoa aconselhando um capacitor muito grande. Isso é basicamente o que é uma bateria.

Para obter o desempenho máximo, você quer uma fonte de alimentação feita para carregar as baterias, mas eu sei que você já tem dinheiro demais nisso ... As fontes disponíveis são suficientes? Sim, se a tensão de saída encher a bateria o suficiente para ser útil, mas sem risco de sobrecarga. Eu acho que uma bateria de chumbo-ácido preenche a conta, porque a 12,00 volts está em cerca de 50% do estado de carga, e os chumbo-ácidos têm muita corrente de impulso. Veja se alguém tem uma bateria de carro antiga e pode deixá-lo, para que você possa testar. Verifique se há uma carga. Então, se funcionar, troque uma bateria econômica, como uma célula de gel.

Existem maneiras eletrônicas de limitar a corrente de inicialização do motor, mesmo usando bancos de resistores da mesma forma que os velhos troles. Mas acho que essa é uma solução mais simples.

Qual o tamanho de um capacitor que você pode colocar na fonte de alimentação para fornecer correntes de pico / partida?

Suponha que seja necessário 10X os 3 amperes, por 1 segundo, com queda de apenas 1 volt. Portanto, antes de conectar a bomba, a tensão é de 12 volts; e depois de fornecer essa corrente extra (30 - 8 = 22 amperes), a tensão do capacitor caiu apenas para 11 volts.

Dado G = C * V, e I = C * dV / dT, podemos calcular o C como

I * dT / dV = C, ou

30 ampères (por que não os 30 ampères completos) * 1seg / 1volt

ou 30 Farads é o que você precisa.

De um modo geral, sua suposição está correta. Os circuitos devem ter sua tensão nominal, mas apenas consumirão a corrente necessária. Portanto, você deve sempre fornecer a tensão idêntica, mas na maioria das vezes, fornecer acesso a uma corrente maior funcionará perfeitamente.

Nesse caso, estamos perdendo uma ou mais informações.

• A bomba de esgoto é realmente uma bomba DC? Eu possuo fontes de alimentação de 12V com 12 Volts AC e seus LEDs querem 12 Volts DC. O comportamento que você está vendo ocorreria se a bomba estivesse esperando um suprimento de CA.

• Como outros já mencionaram, qual é o pico de carga da bomba de esgoto? Quando uma fonte de alimentação CC não é marcada com uma classificação de carga de pico, significa que a fonte nunca deve ser usada em condições que excederão a classificação de carga listada. (IE, a classificação listada é tanto a de pico quanto a de carga máxima.) Lembre-se de que, quando você liga o interruptor pela primeira vez, a fonte de alimentação é exposta a um curto-circuito quase perfeito. Se a bomba ou seu motor não tiver sido projetado com circuitos de buffer, sua fonte de alimentação deverá sobreviver àqueles momentos iniciais até que as magnéticas do motor sejam carregadas (por assim dizer) e funcionem, fornecendo uma reatância diferente de zero. (A reatância é a versão CA da resistência e inclui o comportamento em circuito aberto dos capacitores e o comportamento em curto-circuito dos indutores, melhor entendido aqui como enrolamentos do motor.)

Seu verdadeiro problema é não saber. Reservei um momento para procurar as especificações da sua bomba de porão. Se ela espera uma fonte de alimentação CC, uma solução temporária de correção rápida é usar uma bateria de carro em vez da fonte de 8.5A.

Você pode conectar a fonte de alimentação e a bateria em paralelo, e funcionará, mas geralmente há circuitos de proteção envolvidos que não existiriam nessa situação. O circuito de proteção desliga o caminho entre a fonte de alimentação e a bateria quando a bateria é carregada. Sem ele, você arrisca a fonte de alimentação. Tecnicamente, você também arrisca a bateria, mas é realmente difícil danificar uma bateria de carro.

Aqui está um rápido esboço da ideia de partida suave que sugeri nos comentários (responda em vez de estender os comentários e adicionar uma imagem). Tudo isso seria possível na minha caixa de lixo, e é por isso que proponho uma solução tão simples. Igualmente, todas as peças necessárias são baratas no eBay e robustas. Existem maneiras mais inteligentes de reduzir a corrente de irrupção também. Você precisaria criar um destes para cada bomba, o que é uma abordagem mais simples se você quiser que as bombas sejam independentes.

Isso mostra o estado desligado. Quando quiser dar partida no motor, feche a chave liga / desliga e depois de alguns segundos feche a chave de velocidade. Abra o último novamente quando você parar o motor. Minha sugestão nos comentários foi comprar dois resistores de 1 Ω. Conecte-os em série para obter uma resistência inicial de 2 if se a fonte de alimentação ainda cair com 1 Ω ou tente conectá-los em paralelo para obter 0,5 Ω se a bomba não iniciar com 1 Ω.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

O capacitor C1 é discutido em outra resposta, mas poderia ser muito menor nesta configuração; Eu apenas o coloquei para mostrar para onde iria.

Os interruptores devem ser superestimados: eu provavelmente usaria interruptores de 10 A para algo assim na minha van, talvez até mais se estivesse entrando em um produto. Na verdade, 50 W é subestimado para o resistor se você assumir que toda a tensão da fonte de alimentação caiu sobre ele. Os enrolamentos do motor terão alguma resistência, mesmo se estiver parado. Se essa resistência for maior que 0,7 Ω, você está dentro da especificação R1. Não há mal nenhum em obter um resistor de 100W.

A fonte de alimentação provavelmente é regulada por corrente, de modo que a corrente de energização para alimentar o torque do motor ab-initio necessário, a corrente de acionamento nunca ocorra e atinja uma parede de energia de armazenamento magnético invertido rápido que finalmente para o motor. mais corrente pode ou não ligar as bobinas, dependendo das configurações de energização da unidade de energia que você pode estar enfrentando um fato da vida ... troque a unidade de energia por um grande transformador. um inversor 3A pode precisar de uma energia de bomba ab-initio de 17,7 amper de pico, para que a corrente de energização possa ou nunca seja alcançável, dependendo do torque da bomba.