Питание радиоаппаратуры: 12 В и 220 В

Трансивер на 100 ватт берёт из сети 220 вольт около 0,8 ампера, а из сборки 12 вольт — двадцать. Отсюда всё различие двух схем питания: одна тянет массу и шум, вторая требует ёмкости и дисциплины разряда.

ПАСПОРТ ОБЗОРА · шесть выводов

1. ПРЕДМЕТ АНАЛИЗА

Питание полевой радиоаппаратуры мощностью до 120 Вт от генератора 220 В и от сборок 12 В

2. МАССОГАБАРИТНЫЙ ОПТИМУМ

Генератор 0,9 кВт — 25–30 кг с топливом; сборка 3S6P — 3 кг на 140 Вт·ч

3. ПИТАНИЕ И ТОК

12 В: до 20 А на передаче; 220 В: 0,8 А через блок питания с КПД 85–90 %

4. ПОЛЕЗНЫЙ ДИАПАЗОН

Сборка 140 Вт·ч — 6–7 часов приёмa или 45 минут передачи; генератор — сколько есть топлива

5. КРИТИЧЕСКИЙ РИСК

Просадка ниже 10,5 В при передаче отключает трансивер; генератор даёт помеху на приём

6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ВЕРДИКТ

Сборка для тишины, генератор для долгой работы: 2 источника, а не один

Две схемы и их арифметика

Передача на 100 ватт при КПД усилителя 50–60 % требует от источника 170–200 ватт. При питании от 12 вольт это 15–17 ампер, а с учётом просадки и броска на старте — до 20. Такой ток нельзя взять с тонкого провода и нельзя долго тянуть с небольшой батареи: просадка ниже 10,5 вольта отключает передатчик, и связь пропадает именно в момент, когда она нужна.

Через 220 вольт та же мощность — это 0,8 ампера в сети. Провод в 0,75 квадрата, обычная вилка, блок питания на 250 ватт с КПД 85–90 %. Ток в низковольтной части остаётся тем же — 17–20 ампер, но путь его короткий: от блока питания до трансивера полметра, и потери на этом участке ничтожны.

Отсюда первое правило: высокое напряжение выгодно для передачи энергии на расстояние, низкое — для хранения. Генератор даёт 220 вольт и позволяет тянуть кабель на двадцать метров без потерь; аккумулятор хранит энергию при 12 вольтах, потому что четыре ячейки Li-Ion собираются в 14,8 вольта номинала без преобразователя.

Сборка 12 вольт: сколько нужно элементов

Конфигурация 3S6P — три последовательно, шесть параллельно — даёт 11,1 вольта номинала и 13 ампер-часов при элементах по 2,2 ампер-часа. Это 144 ватт-часа. На приёме трансивер берёт 0,5–0,8 ампера, то есть 6–7 часов работы; на передаче 20 ампер — 40–45 минут непрерывного разговора, что в реальном эфире растягивается на целый день, потому что передача занимает 10–20 % времени.

Пассивная сборка из шести параллельных групп требует балансира: без него самая слабая группа разряжается глубже остальных, и через сезон ёмкость падает на треть. BMS на 40 ампер с балансировкой решает обе задачи — защиту от переразряда и выравнивание. Экономить на этой плате бессмысленно: она стоит дешевле двух элементов, которые выведет из строя.

Зарядка сборки — отдельная история. От генератора через блок питания на 14,6 вольта и ток 5 ампер полный цикл занимает три часа. От солнечных панелей с отдачей до 3,65 ампера — пять-шесть часов при хорошей погоде, и здесь нужен контроллер, иначе напряжение холостого хода панели уйдёт за 20 вольт и сожжёт вход.

Генератор: мощность, шум и помеха

Генератор на 0,9 киловатта — это 900 ватт номинала, из которых трансиверу нужно 200. Запас вчетверо нужен не для мощности, а для пусковых токов и для того, чтобы генератор работал не на пределе: при нагрузке 20–30 % от номинала он экономичнее и тише. Расход при такой нагрузке — 0,4–0,6 литра в час, при полной — до 1,2.

Главная проблема генератора в поле — не топливо, а помеха. Инверторная схема даёт на выходе не чистую синусоиду, а последовательность импульсов, и на приёме это слышно как треск, ползущий по диапазону. Лечится тремя вещами: ферритовые кольца на кабелях, заземление корпуса генератора и вынос его на 15–20 метров от антенны. На передаче помеха не мешает, на приёме — решает всё.

Второй нюанс — масса и логистика. Двадцать пять килограммов, канистра, масло, свеча: всё это нужно возить и обслуживать. Для выхода на сутки такой комплект избыточен, для недельной стоянки с ежедневной связью — оправдан.

Что выбрать под задачу

Сборка 12 вольт выигрывает там, где важны тишина и скрытность: приём, дежурство, короткие сеансы связи. Генератор — там, где нужна длительная передача, освещение лагеря и зарядка всего остального. Практика показывает, что оптимальный комплект — оба источника, причём сборка работает постоянно, а генератор включается на два-три часа в сутки.

Мороз, дежурство и расход

На морозе литиевая сборка теряет ёмкость, и расчёт 6–7 часов приёма превращается в 4–5 при минус 20 °C. Спасает термосумка и привычка держать сборку у тела: при переноске в рюкзаке температура падает до уличной за час. Для дежурства в палатке, где минус держится всю ночь, лучший вариант — свинцовый AGM: он тяжелее, но не теряет ёмкость так резко и дешевле.

Расход на дежурстве считается просто: приём 0,6 ампера в течение суток — это 14 ампер-часов, то есть почти вся сборка на 13 ампер-часов. Поэтому в комплекте нужен либо второй блок, либо генератор на два часа в сутки, либо режим прослушивания по расписанию.

Проверка комплекта перед выходом занимает пятнадцать минут: замер напряжения на сборке без нагрузки, затем под нагрузкой 10 ампер, затем контроль просадки на 20 амперах. Разница между первым и последним замером показывает реальное внутреннее сопротивление, а оно и определяет, удержится ли передатчик.

Сравнение схем питания

Схема комплекта

[1] ГЕНЕРАЦИЯ ──→  генератор 0,9 кВт, 220 В, 0,8 А
                   задача: заряд, свет, длительная передача
                        │
[2] ЗАРЯД     ──→  БП 14,6 В / 5 А или панель 3,65 А через контроллер
                   контроль: не выше 14,6 В, иначе BMS отключит
                        │
[3] ХРАНЕНИЕ ──→  сборка 3S6P, 11,1 В, 13 А·ч, 144 Вт·ч
                   правило: не ниже 10,5 В под нагрузкой
                        │
[4] ПОТРЕБИТЕЛЬ ─→  трансивер до 120 Вт, 20 А на передаче
                   защита: предохранитель 25 А, провод от 4 квадратов

Порядок важен именно такой: генератор не питает трансивер напрямую, а заряжает сборку. Тогда помеха от инвертора не идёт в эфир, а передача всегда имеет стабильные 12 вольт с запасом по току.

Ошибки и рабочие приёмы

Частые вопросы