Речь идет об аппарате для разложения воды на кислородно-водородную смесь (гремучий газ) из щелочного раствора. Прибор предполагается применять в домашней мастерской для подмешивания гремучего газа к воздушному дутью газовых горелок с целью повышения температуры факела и для питания чистым гремучим газом специальных мини-горелок.
Электролизер - классического типа с питанием постоянным током без каких либо фантастических параметров. Такой прибор сколько ни будь существенной производительности весьма прожорлив электрически. БП такого электролизера – один из важных и дорогостоящих элементов. Стоит заметить – конструирование домашнее, в отличии от заводского КБ, чаще всего идет от материалов и элементов удавшихся достать и от подходящего БП имеющегося в распоряжении мастера, обычно и исходит расчет – количество пластин и их коммутация [1]. От мощности этого БП зависит производительность электролизера и изменить ее после изготовления прибора нельзя без дорогостоящей замены всего БП.
Главная часть электролизера – реактор, состоит из ряда пластин-электродов соприкасающихся с электролитом или погруженных в него. Здесь и далее, рассматривается «пластинчатая» конструкция электролизера без разделения газов на кислород-водород. Такая конструкция емкость с электролитом образует между стянутым пакетом пластин-электродов с герметизирующими резиновыми прокладками-изоляторами между ними (Рис. 1) [2].
Рис.1. Эскиз устройства стационарного электролизера Ю. Н. Бондаренко для мастерской по изготовлению газоразрядных ламп специального назначения [2].
Фото 2. Фото реактора электролизера Ю. Н. Бондаренко. Уже публиковалось на сайте автора notrural.ru
Мощный БП, низкочастотный или импульсный на соответствующее напряжение (кол-во ячеек * 1,8…2,4 В) и ток не менее 10 А (исходя из эмпирических 22 Вт на одну пару электродов – далее «ячейку») подключается к крайним, замыкающим толстостенным пластинам. Остальные промежуточные электроды поляризуются соответственным образом при протекание тока через электролит.
Идея каскадного построения БП электролизера состоит в применении ряда значительно менее мощных, последовательно включенных БП, питающих, каждый свою часть пластин реактора. Эквивалентная схема обычного включения – одного общего БП и каскадного - нескольких маломощных, приведена на Рис. 3, 4.
Рис. 3. Эквивалентная схема обычного включения БП электролизера, как например на Рис. 1.
Рис. 4. Эквивалентная схема каскадного включения ряда БП в электролизере.
Предлагаю в качестве каскадного питания электролизера использовать набор компактных импульсных БП от процессоров ПК. Системные блоки ПК часто модернизируются и источники от морально устаревшей техники – ресурс бросовый, часто достающийся во вполне работоспособном виде. Многие вышедшие из строя блоки можно починить обладая даже сравнительно невысокой квалификацией. Облегчают ремонт и широко доступная литература по устройству и принципу работы узлов БП ПК и пошаговые руководства вкупе с описанием характерных неисправностей.
Импульсные БП ПК (далее ИПБ) имеют набор стандартных напряжений и стандартный же диапазон «габаритной» мощности – чаще всего попадаются блоки «заявленной» мощностью 200…500 Вт. Сильноточные напряжения – «+5 В», «+12 В».
Известен ряд доработок разной степени сложности позволяющих изменять выходные напряжения ИБП. Здесь, предлагаю иметь дело с недоработанными, штатными ИБП – это снизит трудоемкость изготовления БП электролизера, сделает отдельные ячейки (ИБП) универсальными, легко заменяемыми. Кроме прочего, оставшиеся незадействованными напряжения позволят загрузить ИБП только частично, что повысит его надежность и долговечность.
Удобнее всего см.расчет [1] подобрать ИБП с током не менее 10 А в канале +12 В, при этом в канале +5 В обычно допустимый ток min в 2 раза выше – здесь ячейки можно включить параллельно. Опять же удобнее современные ИБП формата АТХ с дежурным питанием (в толстом жгуте к материнской плате есть зеленый провод – линия «РS-ON») это позволит упростить и удешевить автоматику электролизера.
Мы уже договорились одну пару пластин с изолятором между ними называть ячейкой. Тогда «секцией» будет именоваться часть электродов запитанная от одного ИБП.
Рис. 5. Эскиз подключения электродов реактора электролизера при каскадном питании от ИБП ПК. Обозначенные цвета проводов соответствуют стандартной цветовой маркировке.
Рис. 6. Эквивалентная схема каскадного включения ИБП ПК.
Глядя на Рис. 5 и 6, внимательный читатель даже поверхностно знакомый с конструкцией помянутых модулей питания непременно заметит, что общие провода каждого блока автоматически соединяются через заземляющий контакт в трехконтактной сетевой розетке и конструкционно - через металлический корпус. При этом в каждом ИБП начиная со второго, линия +12 В замыкается накоротко.
Этот досадный недостаток можно нейтрализовать несколькими способами, простейший из которых – включать ИБП в сетевую розетку без заземления и надежно изолировать жестяные корпуса отдельных блоков друг от друга.
Для проверки предложенного каскадного включения собрал простой стенд.
Что понадобилось для работы
Кроме радиоэлементов и ИБП – набор инструмента для электромонтажа, мультиметр, мелочи.
К делу.
Для удобной индикации работы каждого канала каждого БП собрал простой светодиодный индикатор. Цвета светодиодов соответствуют стандартным цветам проводов в блоках, дополнительные выводы из медного обмоточного провода Ø около 1 мм с зачищенной лаковой изоляцией (Фото 7).
Фото 7. Набор индикаторов для трех ИБП.
Три отобранных ИБП сложил в стопочку проложив между каждым импровизированный изолятор, вытащил из клубка проводов по жгуту с линией +5 В и +12 В, зафиксировал в удобном положении подручными материалами. Включил в розетку каждого жгута по индикатору (Фото 7) и соединил выводы питания блоков сообразно Рис. 5, 6, монтажным проводом и зажимами «крокодил». Сетевые вилки включил в имеющиеся розетки без заземления.
Фото 8. Проверка работоспособности предложенного включения ИБП ПК.
Итого.
Предложенное питание электролизера с каскадным включением ИБП от ПК позволяет очень гибко подойти к конструированию аппарата, общая стоимость его БП получается более чем умеренной. При необходимости, без существенной, коренной модернизации можно нарастить производительность уже готового электролизера подобного типа – добавлением секций – ИБП со своими пластинами и резиновыми уплотнителями-изоляторами (Рис. 5). Остальные части электролизера остаются без изменений.
Электролизер работает с постоянным избыточным давлением, по сигналу контактного манометра или реле давления. При значительной суммарной мощности ИБП и наличии трехфазной сети, очень удобно разделить весь БП электролизера на три части и включать их в разные фазы. «Мигание» втрое меньшей мощностью будет значительно менее заметно для остальных электроприборов.
ИБП от ПК АТХ формата, представляют еще и удобную низковольтную возможность управления БП.
Литература.
1. Стационарный электролизер для домашней мастерской. Авторский конспект.
2. Бондаренко Ю.Н. Изготовление газоразрядных источников света для лабораторных целей и многое другое.
3. Корж В.Н., Дыхно С.Л. – Обработка металлов водородно-кислородным пламенем. Киев, «Техника», 1985 г.
Babay Mazay, ноябрь, 2021 г.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
