Fazowy regulator mocy do transformatorów

Witam.
Dopadła mnie przedświąteczna nuda więc postanowiłem coś z nią zrobić.
Tata już od jakiegoś czasu marudził, że spawarka przy załączaniu lubi czasem "wyrzucić korki". Że męczy i denerwuje go kręcenie korbą w celu regulacji prądu spawania.
Postanowiłem więc zrobić mu w prezencie świątecznym regulator który zlikwiduje obydwa problemy.

Nie jest to nic szczególnego więc nie będę się rozpisywał:
regulator oparty jest o scalony fazowy sterownik tyrystorów U209B - ciężki do kupienia za rozsądną cenę w lokalnych sklepach, ale w internecie ciągle dostępny bez większego problemu (ja kupiłem 2 sztuki po 6,90zł). Jako element wykonawczy pracuje triak BTA 41-600 - również myślę, że dobrze znany.

Płytki zaprojektowane w protelu w oparciu o schemat znaleziony kiedyś na forum.
Drobnicę kupowałem w lokalnym sklepie. Niestety okazało się, że nie mają w ogóle rezystorów o dużej rezystancji i mocy - stąd 12 rezystorów 0.25W, polutowanych na pająka zamiast dwóch po 15k 1-3W.



Podczas uruchamiania tego typu urządzeń należy uważać! Brak jakiejkolwiek separacji od sieci może skutkować niemiłymi doświadczeniami w przypadku dotknięcia!
Również należy zwrócić szczególną uwagę odpowiedniemu wykonaniu części wykonawczej.
Ze względu na duże prądy płynące w układzie do ścieżek prądowych lutowałem drut o przekroju 1,5mm^2 co łącznie z cyną, której do tego użyłem daje przekrój ~3mm^2. Połączenia pomiędzy kostkami połączeniowymi a płytką części sterującej wykonałem kablem-linką 4mm^2.

W mojej wersji ze względu na błąd przy projektowaniu części wykonawczej (zamienione miejscami połączenia przy złączach ZAS i STER) układ nie odpalił od razu. Na szczęście przed pierwszym uruchomieniem włączyłem szeregowo w zasilanie żarówkę 20W, dzięki czemu układ scalony przeżył - spalił się jedynie R3.

Jeśli ktoś chce wykorzystać moje płytki to należy przy łączeniu części sterującej z częścią wykonawczą połączyć przewody w złączach ZAS i STER "na krzyż".




W załączniku dołączam wzory płytek i opisów.

Choć mam marne szanse, to jeśli spodobał Ci się ten projekt to oddaj głosik na konkurs DIY.

Pozdrawiam i życzę Wesołych Świąt!

Dodaję krótki filmik prezentujący pracę sterownika z żarówką 40W.

Zrobiłeś regulator do spawarki, a pokazujesz jak żarówka świeci... Lepiej pokaż jak spawarka spawa przed i po podłączeniu tego wspaniałego regulatora.

Będzie pokazane, zaraz po świętach. Nie mam miejsca na spawarkę w mojej klitce 24m^2 a do spawarki taty mam 200km...

Wiem że różne opinie są na temat sterowania fazowego transformatorem i tu wyczuwam że opinia ta jest mocno negatywna Tylko po co tyle jadu?

Widziałem w akcji małą spawarkę na 230V z prostownikiem i dławikiem regulowaną właśnie sterownikiem fazowym po stronie pierwotnej i oprócz dosyć odmiennego "dźwięku transformatora" nie widziałem w jej pracy nic złego...

Bardzo mnie razi triak umieszczony po stronie ścieżek.
Mogłeś go wlutowac tak jak resztę elementów od góry.

Dodano po 1 [minuty]:

Ten układ zachowuję się jak klasyczny ściemniacz.

szkielet-s1 wrote:

Bardzo mnie razi triak umieszczony po stronie ścieżek.
Mogłeś go wlutowac tak jak resztę elementów od góry.

Niech kolega sobie obejrzy dokładnie rozwiązanie mocowania radiatora.
Triak jest umieszczony optymalnie.

Quote:

Ten układ zachowuję się jak klasyczny ściemniacz.

A jak się ma zachowywać współpracując podczas prób z żarówką?
Hmm.. Do KLASYCZNYCH ŚCIEMNIACZY stosuje się układy fazowego sterowania typu U209B? Chyba do oświetlenia stadionów...

Villen, całkiem przyzwoite wykonanie.
V.

Wszystko jest pięknie jesli się steruje żarówką, ale jak dasz wypełnienie 50% na trafo, to na uzwojeniu pierwotnym bedzie tylko jedna połówka sinusa, nasyci się rdzeń transformatora i trzeba bedzie nie tylko wymienić "korki" ale i przewinac trafo.

vorlog - dziękuję. Szczególną uwagę poświęciłem bezpieczeństwu całości, bo przy tych prądach i napięciach nie ma już żartów.

user777 - nie połówka sinusa (dobrze myślę że chodzi Ci o górną lub dolną połówkę?). Przy połowie mocy na wyjściu przebieg wyjściowy wygląda tak:



Nadal jest to napięcie przemienne.

Dziękuję za zainteresowanie!

"user777 - nie połówka sinusa (dobrze myślę że chodzi Ci o górną lub dolną połówkę?). Przy połowie mocy na wyjściu przebieg wyjściowy wygląda tak: "

tak chodziło mi o górną lub dolą połówkę, gdyby tak było trafo by sie spaliło, po screenie widze że jest ok

Villen wrote:

Będzie pokazane, zaraz po świętach. Nie mam miejsca na spawarkę w mojej klitce 24m^2 a do spawarki taty mam 200km...

Chętnie poczytam jakie były efekty. Mile widziany opis.

Villen wrote:

Wiem że różne opinie są na temat sterowania fazowego transformatorem i tu wyczuwam że opinia ta jest mocno negatywna Tylko po co tyle jadu?

To nie jad, naprawdę. To są opinie z doświadczenia innych. Koledzy są po prostu sceptyczni, transformator dużej mocy to nie żarówka. Poskromienie prądów impulsowych przy transformatorze kilka kW może nie być banalne.
Pamiętaj też że euforia że działa kiedy nie wiadomo czy zadziała to odpowiedzialność za kolegów którzy uwierzą i zbudują taki regulator. A jeśli nie działa?

Poczytaj to:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic501550.html

albo to:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic343999.html

albo:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1159128.html

Quote:

Spawarka działała bardzo krótki okres czasu dosłownie parę razy zwarłem elektrodę i coś się stało że cały czas spawa mi maksymalnym prądem, wypiąłem spawarkę i podłączyłem zarówkę i to samo, żarówka świeci pełnym blaskiem.

Wiemy co się stało. Spalił się triak.

Jak Tobie to zadziała ze spawarką to OK, wcale nie wyrokuję że nie zadziała a w wątkach które zamieściłem są porady co, jeśli nie zadziała taki prosty regulator. Ale na forum wiecznie są opisywane problemy że da się sterować żarówką czy transformatorem małej mocy ale jak transformator jest dużej mocy to nie działa jak należy.

Na pewno ten sterownik do spawarki transformatorowej się nie nadaje absolutnie - tak tylko można zniszczyć spawarkę, ten prosty sterownik lub a może i równocześnie - zależnie od szczęścia inne urządzenia będące akurat podłączone do danej instalacji zasilającej - z uwagi na między innymi wytworzone przepięcia, harmoniczne o dużym poziomie i to w zakresie napięć i prądów w całej dziedzinie zespolonej.

Do tej spawarki dorzuć jeszcze diody i dławik i będzie ok.

Witam
Płytki wykonałeś fajnie, postarałeś się nawet o opisy elementów. Szkoda, że nie zwróciłeś uwagi na BEZPIECZEŃSTWO Twojego urządzenia dla innych użytkowników. Przewód w izolacji żółto-zielonej jest zastrzeżony do obwodów ochronnych i nie powinien być wykorzystany do innych celów. Oczywiście myślę, że triak jest odizolowany od radiatora. Powodzenia.

Sam kiedyś zrobiłem ten sterownik z nadzieje ze poskromi moja spawarkę... Nie dało się spawać normalnie regulacja była taka ze na ustawieniu 1/3 elektroda 2mm nie kleiła a na max robiła się czerwona cała i spływała po 5 minutach triak się spalił..

Witam!

Gratuluję udanego ściemniacza do żarówek.
Nie zgadzam się z większością twierdzącą że nie da się zrobić regulatora spawarki na stronie pierwotnej, jednak potwierdzić muszę że układy "ściemniaczowe" do tego się nie nadają. Problem nie leży w dużych prądach, tylko w trudności opanowania przesunięcia prądu względem napięcia przy transformatorach o sporej indukcyjności. I nic tu nie pomoże że w nocie aplikacyjnej jest napisane że układ nadaje się do sterowania obciążeń indukcyjnych, że wykrywa brak wyzwolenia triaka i ponawia impulsy wyzwalające, ale nie poradzi sobie gdy triak przestaje przewodzić po prześjciu sinusa sieci przez maximum.

Pozdrawiam - Daniel

Podejrzewałem że będzie ostra dyskusja więc po kolei:

cefaloid - czytałem wszytskie tematy które podlinkowałeś a nawet sporo innych. Czytałem o problemach z tym sterownikiem i jestem ich świadom, ale mimo to postanowiłem sprawdzić jak będzie w tym wypadku.

EAndrzej, bialy20 - tak jak Wy i wielu innych twierdzicie że sterownik ten nie nadaje się do spawarki transformatorowej, tak ja zadałem sobie trud dotarcia do tych, którzy twierdzili że działa dobrze. Odbyłem nawet kilka rozmów telefonicznych. Regulacja po stronie wtórnej jest nie tylko droższa ale i bardziej skomplikowana. Nie demonizujmy również i nie straszmy kataklizmem elektronicznym - choć opinie były różne to nie spotkałem nigdzie takiej, która mówiłaby o jakicholwiek uszkodzeniach powstałych w wyniku użycia tego sterownika, chyba że na nim samym.

patryk-84a - również słyszałem że najlepiej reguluje się tym sterownikiem spawarki wyposażone w mostek i dławik.

Robewit - tak, przewód koloru zielono-żółtego porazi użytkownika sam z siebie... Zastosowałem taki tylko dlatego, że nie mogłem dostać innego (tzn w innym kolorze) o dużym przekroju. Nie jest to urządzenie przeznaczone do sprzedaży komukolwiek więc nikt kto bezwzględnie stosuje się do norm i kolorystyki nie zginie w wyniku użycia. Z resztą, widać tego przewodu raptem centymetr i to tylko po zdjęciu osłony kostek połączeniowych. Struktura triaka jest izolowana od obudowy - izolacja ta ma wytrzymać według datasheetu chyba 1kV (o ile nie więcej).

PERKUN - ten regulator nie ma za zadanie poskramiać spawarki. Transformator jest wykonany dobrze - mały prąd spoczynkowy, maksymalny pobór prądu na poziomie 16-18A w porywach, napięcie jałowe chyba 54V. Jedyne co mu się zdarza to sporadyczne "wyrzucenie korków", co może być z resztą wynikiem ich zużycia (sugerował to nawet elektryk który dokonywał kiedyś przy okazji pomiarów).

Tak jak obiecywałem - zdam relację po świętach. Będą również zdjęcia spawów przed i po. Bo mimo wszystkich gromów jakie są rzucane w kierunku tego regulatora myślę, że będzie działało

Przydałoby się solidnie uziemić radiator. Użyłeś triaka BTA41, którego obudowa jest izolowana. Teoretycznie jest ok, ale generalnie układ pracuje bezpośrednio pod wysokim napięciem, a radiator jest dostępny dla użytkownika, niczym nie chroniony. Dodatkowo na nieszczęście istnieją także triaki BTB, których obudowa nie jest izolowana. W przypadku zamontowania takiego triaka istnieje wysokie niebezpieczeństwo porażenia.

Villen wrote:

Transformator jest wykonany dobrze - mały prąd spoczynkowy, maksymalny pobór prądu na poziomie 16-18A w porywach, napięcie jałowe chyba 54V. Jedyne co mu się zdarza to sporadyczne "wyrzucenie korków", co może być z resztą wynikiem ich zużycia

I to właśnie może być przyczyną kłopotów (dobre wykonanie trafa) , ale poczekajmy na wynik doświadzeń . Moim zdaniem sam fakt że taki regulator zachowuje się inaczej przy różnych transformatorach dyskfalifikuje go jako sterownik do spawarki czy prostownika. Ty napiszesz że u Ciebie działa, ktoś będzie miał inną spawarkę i u niego nie zadziała - stracone pieniądze i czas. Już poprawiałem kilka takich spawarek, widziałem półśrodki stosowane w celu poprawieniu jego działania (wstępne obciążenie trafa żarówkami, grzałkami , odwijanie pierwotnego).
Mimo wszystko życzę powodzenia i sukcesu w uruchomieniu tej spawarki.

Pozdr. Daniel

Poczytaj sobie o harmonicznych i jakie straty i spustoszenia powodują w transformatorach. Każde odstępstwo od podstawowej harmonicznej to zło dla transformatora i sieci zasilającej. Takie sposoby stosuje się do rezystancyjnych odbiorników a nie indukcyjnych czy pojemnościowych. Tyrystory też trzeba włączać w odpowiednim momencie okresu, ale nie dowolnym, a jak nie to zabija je ΔV/Δt.
Powodzenia

@janusz65 i michalko12 - Tyrystory i triaki można włączać w dowolnym momencie przebiegu sieci, nazywa się to regulacją fazową. Regulacja fazowa stosowana była (i nadal jest) np. w wiertarkach, odkurzaczach, spawarkach trójfazowych BESTER, do dzisiaj parę firm w Augustowie produkuje spawarki i prostowniki z regulacją fazową na stronie wtórnej, a jedna z regulacją po stronie pierwotnej. Wszystko działa i nie ubija ani triaków ani tyrystorów, ja w domu używam migomatu własnego pomysłu, regulacja triakiem BTA41/600 po stronie pierwotnej, i też śmiga aż miło, nie wybija bezpieczników, nie grzeje się trafo. Można też załączać je w określonym momencie (przejście przez zero) na kilka pełnych okresów zasilania, wtedy jest to regulacja grupowa i nie nadaje się ona do regulacji mocy urządzeń innych niż grzałki.

danthe - dokładnie.

Układ U209B choć już stary to realizuje wszystkie funkcje sterownika fazowego.
Myślę że problemy z palącymi się triakami leżą w złym wykonaniu transformatorów i samych sterowników.

Ważne jest podłączenie wyprowadzenia 1 układu przez rezystor do wyprowadzenia A2 triaka (w tym wypadku środkowa nóżka). Tylko wtedy będzie prawidłowo działała synchronizacja z siecią, konieczna do poprawnego sterowania fazowego.

No ale jak mówiłem, pierwsza próba pokaże czy teoria spisała się w praktyce. Na obecną chwilę niestety nie mam żadnego dużego transformatora którym mógłbym obciążyć regulator...

Na pewno radiator musi być osłonięty przed możliwością dotknięcia. I bezwzględnie nie uziemiony. Wewnętrznej izolacji triaka nie można uważać za bezpieczną - wtedy musiałaby wytrzymywać 3-4 kV AC 50 Hz, od nóżek do blachy musiałoby być 3-4 mm mierzone po powierzchni izolacji, a na samym triaku byłby pewnie namalowany znak bezpieczeństwa.
Mogą być problemy z kondensatorami 100nF przy triaku - włącznie z wypalaniem dziur w obudowie. Skutek dużych i stromych impulsów. Kondensatory winny być tzw. szybkie / impulsowe - takie są stosowane w odchylaniu H OTV - polipropylenowe (stare polskie KMP, KFMP, zachodnie MKP). W żadnym wypadku nie mogą to być poliestrowe - polskie MKSE, KSE czy zachodnie MKT.
Jak już pisali inni - ten układ nie jest najlepszym do tej roli. Jednak spawarka z prostownikiem, regulacją i stabilizacją prądu na wtórnym + układ wspomagający zajarzanie łuku sprawuje się całkiem inaczej (lepiej). Ogranicz zakres regulacji do takiego przy którym da się zapalić łuk. Prawdopodobnie będzie to od 75 do 100 %, przy mniejszych napięciach łuku nie zapalisz.
Nie wierzę że spawarka bierze 16-18A. Dwa - trzy razy tyle to tak...
Co do harmonicznych i zakłóceń - nie ma co panikować o ile to spawarka używana sporadycznie a nie zawodowo. Co najwyżej kondensatory - np w oprawach świetlówkowych - którym blisko po drucie do spawarki mogą siadać (zwykle utrata pojemności). Transformator - o ile nie będzie pracował po kilka godzin bez przerwy - przeżyje.

danthe wrote:

@janusz65 i michalko12 - Tyrystory i triaki można włączać w dowolnym momencie przebiegu sieci, nazywa się to regulacją fazową. Regulacja fazowa stosowana była (i nadal jest) np. w wiertarkach, odkurzaczach, spawarkach trójfazowych BESTER, do dzisiaj parę firm w Augustowie produkuje spawarki i prostowniki z regulacją fazową na stronie wtórnej, a jedna z regulacją po stronie pierwotnej. Wszystko działa i nie ubija ani triaków ani tyrystorów, ja w domu używam migomatu własnego pomysłu, regulacja triakiem BTA41/600 po stronie pierwotnej, i też śmiga aż miło, nie wybija bezpieczników, nie grzeje się trafo. Można też załączać je w określonym momencie (przejście przez zero) na kilka pełnych okresów zasilania, wtedy jest to regulacja grupowa i nie nadaje się ona do regulacji mocy urządzeń innych niż grzałki.

Nie mówię tutaj o stronie wtórnej, na stronie wtórnej masz już obciążenie rezystancyjne.
Żeby załączać po stronie pierwotnej obciążenie trzeba tyrystory odpowiednio zabezpieczyć przed udarami prądowymi i napięciowymi. W przemyśle do regulacji obrotów silników nie stosuje się anie regulacji fazowej ani grupowej, do tego są falowniki.

cyruss - dziękuję za fachową wypowiedź. Najprawdopodobniej będę musiał wymienić kondensatory, bo są chyba MKT własnie.

Tylko jakim cudem mogłaby spawarka pobierać tak duży prąd skoro bezpieczniki na garaż są 25A?

Czy dołożenie również równolegle do wyprowadzeń triaka warystora na jakieś 630V poprawiłby bezpieczeństwo pracy triaka (chodzi mi o ewentualne przepięcia)?

Wyglądają na MKT... - użyj MKP na jak najwyższe napięcie np 1000V.
Raczej nie używa się do takich celów warystorów. Chodzi nie tyle o wielkość "szpilki" a o jej stromość, a do tego wystarczy RC. Ten oporniczek 100Ω ma 3W o ile jest tak ze 1-3 cm od płytki, w tej pozycji ma góra 1,5W. Sprawdź czy się nie przegrzewa.

Co do poprzedniego postu - łuk jest specyficznym obciążeniem, do rezystancji mu daleko...

I nie przejmuj się gdy nie ruszy - układ będzie kapryśny i wiele zależy od parametrów trafo. Dlatego Chińczycy robią albo proste spawareczki z aluminiowymi uzwojeniami albo inwertery...

cyruss wrote:

Nie wierzę że spawarka bierze 16-18A. Dwa - trzy razy tyle to tak...

Ja spawam na takim zabezpieczeniu. Układ średnio, ale nadaje się do spawarek - tr. spawalniczy w trakcie pracy i tak generuje potężne zakłócenia, tak że
harmonicznymi nie ma się co przejmować. Dodatkowo działa jak soft start, co bywa przydatne.

cyruss - rezystor 100R nie nagrzewa sie praktycznie w cale. Sporo cieplejsza jest nawet pająkowata konstrukcja z rezystorów na płytce sterującej.
Kondensatory wymienię jak najszybciej. Pojemność zostawić dalej 200n?

bialy20 - chodzi o softstart w czasie załączania spawarki. Prąd rozruchowy tak dużego transformatora nawet bez obciążenia potrafi wyrzucić "perki".

Mówią że kilkakrotnie odgrzewany kotlet schabowy już tak nie smakuje jak świeży prosto z patelni. Opisów takiego sterownika jest kilka na Elektrodzie.Jak już robiłeś sterownik trzeba było mu wpakować nowszy układ U 208 ośmio nóżkowy który się lepiej sprawdza w tym sterowniku.Ponadto zwracam Ci uwagę jeżeli masz potencjometr z metalową ośką to że względów bezpieczeństwa powinieneś go zamontować na płycie bakelitowej z założoną na ośkę plastykową gałką.Zmontowałem 2 takie sterowniki na U 208 i współpracują ze spawarką jednofazową 230V produkcji litewskiej i sprawują się bez problemu.W celu obniżenia jałowego prądu spawarki równolegle do pierwotnego uzwojenia wmontowałem kondesator od oświetlenia ulicznego 20 mikrofaradów 600V i prąd jałowy spawarki spadł mi o około dwie trzecie.

Potenciometr ma plastikową gałkę i jest zamontowany w plastikowej obudowie. Myślałem wręcz o potencjometrze z plastikową ośką, ale w warunkach garażowych łatwo byłoby ją "utrącić".