שרשור 2 ספקים של שרת בטור לצורך טעינה

[michaelgl]

הקדמה
לאחרונה אנחנו עדים לכך שבשוק צצים יותר ויותר מטענים בעלי הספק גבוה,
המטענים הזולים ("מהסיני") דורשים בדרך כלל 11~18v בזרמים נמוכים עד בינוניים,
ומחברות מוכרות יותר המטענים יקבלו מתחים 4.5 ~ 38V בזרמים גבוהים יותר
במאמר זה אלמד את העקרונות כיצד לקחת ספק של שרת, ולהתאימו לצרכי התחביב שלנו.

זהירות, מתח גבוה!!!
בספקים של שרתים ישנן המון מערכות הגנה על מנת להגן על ייעודם, שזהו השרת, ספקים אלו נועדו לשרת המון שנים,
במיהמנות מדהימה 24/7 ולהודיע בטרם עת על כשלון אפשרי
במאמר אלמד כיצד לחבר 2 ספקים בטור, תוך כדי ניתוק אמצעי הגנה חשוב על מנת שיתפקדו בצורה שאינם תוכננו עבורה,
ע"פי ידע ונסיון שנרכש ותועד בפורומים בשפות זרות ישנן שיטות רבות, אך אין ערובה ל100% בטיחות, לכן אינני לוקח אחריות על כל מקרה
שעלול לקרות לכם (בין היתר: התחשמלות ו\או מוות ו\או נכות וכו') ולסביבתכם ( בין היתר: קצר ו\או שריפה ו\או נזק וכו')
זכרו אם אינכם מבינים בצורה מלאה מה אתם עושים ומה התהליכים הפיסיקלים שעובדים - אל תעשו, הספקים האלו עלולים להסב לכם ולסביבתכם נזק תמידי.
קיימים פתרונות אמינים ובטוחים יותר להספק גבוה במתח נמוך (מתח נמוך= עד 50 וולט) כגון ספקים מוכנים של meanwell או כל חברה אחרת (אגב ספקים מצויינים, משתמשים בהם בתעשיות השונות).

במאמר זה לא אסביר הרבה דברים שלדעתי הם בסיסיים כמו חשמל, הלחמות וכו', אם יש משהו שאתם לא מרגישים בקאים בו מספיק, תשאלו, אל תעשו טעיות שנעשו בעבר ואל תסתכנו, תשאלו.

המטען
במאמר אשתמש במטען שלי מסוג icharger 3010B שנתוניו הם :

Input voltage range: 4.5 ~ 38V DC
Charge current range: 0.05 ~ 30A
Discharge current range: 0.05 ~ 30A
Maximum charge power capacity: 1000W @ input voltage 23V (500W @ input voltage 12V)
Maximum discharge power capacity: 80W
Maximum regenerative discharge power capacity: 1000W
Maximum extern discharge power capacity: 1200W @ 40V/30A

כמו שניתן לראות, עבור מתח כניסה של 12V, ניתן להסתפק ב500 וואט - נתון שמעל ומעבר עבור רוב המטיסים. כיצד לבחור מטען?
אם זהו כל רצונכם, אין צורך לבצע את התהליך המפורט במאמר.
הצורך קיים אם אתם רוצים לטעון הרבה סוללות במקביל (על טעינה מקבילה ניתן לקרוא חומר במאמר של רן ענבר בפורום) ובהספקים גבוהים.

למשל, אני טוען 6 סוללות של 6 תאים 5000 מא"ש במקביל בקצב של 1C = קצב טעינה של 30 אמפר (דהינו המקסימום של המטען מבחינת זרם)
לכן מדובר בחישוב גס:
Watts(out) = 6s * 30A = (25.2V) * 30A = 756W

לכן בתיאוריה ספר של 756 וואט יספיק לנו, אך בל נשכח שחישבנו את הספק המוצא של המטען.
זהו לא הספק הכניסה של המטען מאחר והמטען מאבד אנרגיה לחום, המרת מתחים, בקרה וכו'.
נניח כי הנצילות של המטען אינה 100% אלא 80% לכן:
Watts(ps) = 756W / 0.8 = 945W

כלומר אנחנו צריכים ספק שיתן לנו קרוב ל 1000 וואט ("1kw") בשקע המוצא שלו.
שוב, מדובר בהספק היוצא מן הספק.
לשם המחשה נחשב כמה הספק יצרוך לנו חשמל מהשקע, שוב, בהנחה של 80% נצילות
Watts(AC) = Watts(out) / .8 = 945W / .8 = 1181W
ובחישוב מהיר
Current (A)=Watts(ac)/Vin=1181/230=5.135A
כלומר, בקירוב, כל משך הטעינה המטען ימשוך מהקיר אמפר (יש להתייחס לנתון זה כאשר משרשרים מספר רב של ספקים, ולוודא שהשקע בקיר+הכבילה לשקע מתאימה)
הנתונים מן הסתם לא תלושים מהמציאות, ואלו מדידות שנראו במקרים מסויימים בניסויים, כמובן שכל מערכת בעלת נצילויות שונות, שישפיעו על בחירת המערכת

הספק
אני אישית ממליץ בכל מקרה (גם עבור מסב הספקים המתחיל) על בחירה בספק של שרת על פני בחירה של ספק מחשב בגלל מנגנוני הגנה, הספקים יותר גדולים, אמינות יותר גבוהה, מתחים יותר רלוונטיים, ומחיר כמעט זהה
ספקים אלו ידועים ביכולתם לספק החל מכמה מאות וואטים בודדים ועד לאלפי וואטים לספק, באריזות וגדלים שונים

במקרה שבחרתי מצאני חנות ביתית קטנה שמוכרת ספקים משומשים\חדשים של שרתים במחירים נמוכים (במחיר של ספק מחשב!!!)
דגם הספק שבחרתי הינו: Hp DPS 800gb ונתוניו העיקריים הם:


82.3 אמפר במסילת ה 12V
כל השאר פשוט לא מעניין
יש לציין שניתן להפעיל כל מטען של 12V מהספק הנ"ל בהספק המקסימאלי שלו, והספק פשוט לא יתאמץ
כמו כן ישנם המון ספקים שניתן להשתמש בהם, הספק שאני בחרתי הינו אחד מתוך ים אפשרויות שונות, המתאימות לצרכים שונים.
בחרתי בו כי הוא קטן, מכיל מאוררים (לא כל הספקים מכילים, והם מתבססים על קירור שקיים בתוך השרת) ויש עליו ועל אחיו המון מידע ברשת.


בדיקה בעת קבלת המשלוח
בקבלת המשלוח, הדבר הראשון שמומלץ לעשות זה לבדוק מהם הפינים של הספק ומה הם נותנים, במקרה שלי:



ולבדוק איך מדליקים אותם (בדומה לחיבור הכבל השחור והירוק בספקים של מחשבים אישיים) -
במקרה שלי מדובר בחיבור 2 פינים מסויימים - מסומנים בכחול בסכמות. יש להדליקם ולמדוד את כל המתחים שהספק נותן בעזרת רב מודד.


היות והספקים משומשים אין לדעת מה מצבם בעת קבלתם, לכן מומלץ לבצע מספר בדיקות לא הורסות בטרם תתחילו לשרשר ספקים.

בדיקת מתח תחת עומס
א) יש לחבר את עומס לספק שאם יכולים בשני מקרים שונים:
1) עבור מצב שבו המטען שלכם יכול למשוך יותר זרם משהספק מסוגל לספק, מומלץ להתחבר אליו ולבחון כיצד הספק מתמודד עם עומס מקסימאלי
למשל אם הספק מסוגל לתת עד 20 אמפר, יש למשוך ממנו 20 אמפר (לא לשכוח שזרם הטעינה של הסוללה הוא לא זרם המשיכה של המטען ולוודא מה זרם המשיכה האמיתי דרך פונקציה במטען\חישוב).
כמו כן ניתן לבדוק את מנגנון ההגנה של הספק ע"י משיכת יותר זרם מהזרם המקסימאלי של הספק ולבדוק את ההגנה בפני עומס יותר.
2) עבור מקרה בו הספק חזק יותר מהמטען (במתח 12V) יש לתת למטען להתפרע.

בשני המקרים יש לוודא שהספקים יחזיקו זמן סביר ולא יתחממו יותר מדי,
יש לעשות בדיקות אלו עבור כל ספק שקניתם.

ב) יש לבדוק בעזרת המוד שמצפצף ברב מודד בעת קצר (בדיקת דיודות) האם ישנו קצר בין הגוף להדק השלילי בספק
בדרך כלל אתם תראו שיש קצר, כלומר ההארקה מחוברת להדק השלילי של הספק - הדבר תקין.

ג) בדיקת קצר - לחבר תנינים להדקים ואליהם רב מודד, לקצר עם כבל אחר את התנינים ולוודא שהמתח נשאר 0 גם לאחר ניתוק הקצר.


אז אם תקין, למה לגעת?
ראשית, יש לציין שאת ההסבה עושים רק לספק אחד (יפורט בהמשך), וגם זה בתנאי שמתח המוצא אינו צף, כלומר מחובר להארקה

ספקים בדרך כלל פועלים בצורה דומה:
כניסת מתח AC ->המרתו לDC>ההדק השלילי בDC מחובר להארקה
הדבר בריא וכך צריך לבנות ספק
בעת שרשור ספקים בטור אנחנו נחבר את המוצא של ספק אחד (להלן:הספק הראשון), להדק השלילי של הספק השני (להלן:הספק השני). בכך שרשרנו את הספקים בטור,
הבעיה במקרה שלנו היא שכאשר חיברתם את מתח המוצא של הספק הראשון למתח הכניסה של הספק השני יצרתם קצר בהדקים של הספק הראשון (כאמור האדמה בשני הספקים מחוברת להדקים השלילים שלהם)
לכן עלינו לנתק בין ההדק השלילי לבין האדמה בספק השני.

הסבה של הספק השני
ראשית יש לציין שבכל ספק ההסבה עלולה להיות מעט שונה, אך העיקרון דומה.
יש למצוא היכן נוצר הקצר בין ההדק השלילי לאדמה, בדרך כלל זה יהיה כבל מולחם לגוף\אדמה בכניסה או דרך הברגים שמחזיקים את הלוח למקומו
במקרה שלי לאחר מדידות ראיתי שהברגים הם אלו שמעבירים את המתח



החלטתי שהדרך הנכונה תיהיה למונע מגע פיסי הין הבורג ללוח, יש המתשמתשים בשיטות אחרות כמו בורג מפלסטיק ו\או דבר חם וכו'
לכן הרחבתי במעט את הלוח באזור הקדחים עם דרמל (יש להיזהר, מאחר ובלוחות כאלו יש הרבה שכבות של ניתובים ואתם עלולים לפגוע בגיד קריטי ולגרום לנזק).



וציפוי הבורג ותעלתו בHeat shrink וחיזוק הלוח + השרינק עם דבק חם בנוסף לבורג.




א) יש לבדוק ולוודא שכעת אין קצר בין ההדק השלילי בספק לבין הגוף
ב) יש לציין שבין גוף הספק להדק ההארקה במחבר המבוא חייב להיות קצר.

זהו, השלמתם עם ההסבה.


שרשור הספקים
כעת, לאחר שיש לכם ספק עם מתח מוצא צף (השני) אתם צריכים לחבר אותו לספק הראשון
הדרך הנכונה לעשות זאת הינה הדבק פיסית בין הספקים
והלחמת המחברים בינהם (את ה+ של הראשון ל- של השני "מוסב")
שיטת החיבור צריכה להיות מתאימה לזרם שאתם מעבירים דרכה
אני השתמשתי בגידים של נחושת מלאה 2.5 מ"מ, כל אחד כזה יכול להעביר כ20 אמפר, מאחר והספק מסוגל לתת כ 80 אמפר
השתמשתי ב4 גידים (החמרת יתר מאחר ובטווח הקרוב~בינוני לא אשתמש בשיא היכולות של הספקים (1000 וואט כל אחד) לעומת 1000 וואט של המטען שלי.

התוצאה אמורה להיראות כך:


כעת יש למדוד את המתח בהדקים


אתם אמורים לראות לפחות 24V, אם אתם רואים מתח אחר עשיתם משהו שגוי!!
בתאוריה, ובפרקטיקה ניתן לשרשר עוד ספקים ולהגיע למתח של 36 ואף 48 וולט, במידת הצורך, כל הספקים פרט לראשון חייבים להיות מוסבים.

כעת יש להלחים את הקונקטורים המועדפים עליכים לשימוש, אני השתמשתי במחברי בננה 4 מ"מ, מאחר ואלו הגיעו עם המטען



אז מה יצא לנו?
קיבלנו מהימינות מטורפת של שרתים הספקים מטורפים במחירים זניחים לכל כיס
בחישוב גס יש לי 2000 וואט במתח של 24 וולט
ואם אני ארצה, אני יכול להשמתש בספק אחד בלבד, ולקבל 12 וולט עבור מטענים "פשוטים"
תמיד אפשר לוותר על 24 וולט, ולהתפנק ב12 וולט בזרמים של עשרות אמפרים.

טעינה, 6 סוללות 6 תאים במקביל, 30 אמפר



זרם 30.8 אמפר, מתח 24.50v



תם ונשלם
להערות\ הארות\ ספקים מומלצים \חנויות מומלצות ושאר ספאם אתם יודעים איפה למצוא אותי