Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PLC Fatek
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

transformator toroidalny 2kW softstart

sokmarcin 27 Mar 2010 22:36 7689 7
  • #1 27 Mar 2010 22:36
    sokmarcin
    Poziom 20  

    Witam,

    Chciałbym zrobić regulacje wartości napięcia po wtórnej stronie transformatora kluczując przebieg po stronie pierwotnej triakiem. W podobny sposób robi się regulacje prądu w spawarkach transformatorowych.
    Chcę użyć układu U2008B podobnego do U209B na którym widziałem kilka konstrukcji regulatora prądu do spawarki.
    Niestety martwi mnie czy będzie to chciało działać z trafem toroidalnym. Mam takie trafo 1,2kW które podłączone pod sieć pali 10A bezpiecznik (bez obciążenia, kondensatorów) Czy ktoś ma doświadczenia z tymi układami? Da się tak sterować takie duże trafo?

    0 7
  • Semicon
  • #2 28 Mar 2010 01:32
    Quarz
    Poziom 43  

    Witam,

    sokmarcin napisał:
    Witam,

    Chciałbym zrobić regulacje wartości napięcia po wtórnej stronie transformatora kluczując przebieg po stronie pierwotnej triakiem. W podobny sposób robi się regulacje prądu w spawarkach transformatorowych.
    Chcę użyć układu U2008B podobnego do U209B na którym widziałem kilka konstrukcji regulatora prądu do spawarki.
    Niestety martwi mnie czy będzie to chciało działać z trafem toroidalnym. Mam takie trafo 1,2kW które podłączone pod sieć pali 10A bezpiecznik (bez obciążenia, kondensatorów) Czy ktoś ma doświadczenia z tymi układami? Da się tak sterować takie duże trafo?
    i tak, i nie, ponieważ to zależy co będzie stanowić obciążenie tego transformatora.
    Ale wyżej nic o tym bliżej nie wyczytałem ...

    Układem - który opisałem TAM - regulowałem mocą poprzez transformator SN =2500VA w obciążeniu rezystancyjnym (żarówki halogenowe 24V), który dla pełnego wysterowania triaka był obciążony mocą znamionową.
    "Sensacji" nie było, 'przeżył' wielodniową pracę zarówno układ sterowania jak i transformator.
    Transformator rdzeniowy wykonany na dwóch połówkach rdzenia C - zwijanych i ciętych - o parametrach b. zbliżonych (% napięcie zwarcia oraz wartość indukcyjności głównej - prąd biegu jałowego < 1%) do transformatora toroidalnego.
    Oczywiście triak był 'mocniejszy' od tam podanego - BTA24-600B.

    Pozdrawiam

    0
  • Semicon
  • #3 28 Mar 2010 12:57
    sokmarcin
    Poziom 20  

    Obciążeniem niestety będą kondensatory. Wartość pojemności jeszcze bliżej nie określona, ale myślę, że na razie nie ma to znaczenia.
    Na czym polega soft start w tym układzie? na zmianie kąta załączenia triaka? od 180 do zera? (czy tam odwrotnie)
    Był swego czasu taki artykuł w EdW o transformatorach toroidalnych, ma ktoś może? - w sieci nie znalazłem.

    0
  • #4 30 Mar 2010 20:23
    Quarz
    Poziom 43  

    sokmarcin napisał:
    Obciążeniem niestety będą kondensatory. Wartość pojemności jeszcze bliżej nie określona, ale myślę, że na razie nie ma to znaczenia.
    Niestety, ale ma to znaczenie, ponieważ naładowany kondensator - domyślam się, iż za prostownikiem dwupulsowym - spowoduje nieciągłe przewodzenie prądu płynącego przez uzwojenie wtórne transformatora, a i tym samym również - choć niezupełnie - i przez uzwojenie pierwotne.
    Lecz indukcyjność w obwodzie pierwotnym zachowa się jak "koło zamachowe" i mówiąc kolokwialnie; 'narozrabia' ... z uszkodzeniem triaka włącznie - jeśli tylko wartość średnia strumienia magnetycznego w magnetowodzie za okres jego przebiegu nie będzie równa zero, a co ma ścisły związek z wartością kąta przewodzenia w obu połówkach sinusoidy.
    Niestety, ale ten dość prosty i analogowy układ sterowania fazowego triaka - jakim jest układ typu U2008B - tego nie zapewnia, a więc o konsekwencjach tego patrz wyżej ...

    sokmarcin napisał:
    Na czym polega soft start w tym układzie? na zmianie kąta załączenia triaka? od 180 do zera? (czy tam odwrotnie)
    Był swego czasu taki artykuł w EdW o transformatorach toroidalnych, ma ktoś może? - w sieci nie znalazłem.
    W tym, to znaczy w którym?
    Każdy soft start układu sterowania kąta zapłonu triaka polega na zmianie wartości jego kąta zapłonu - od małego, do maksymalnego.
    Należy nie zapominać, iż wartość kąta zapłonu jest mierzona przeciwnie do kierunki strzałki czasu na wykresie przebiegu wartości chwilowej sinusoidalnie zmiennego napięcia zasilania.

    0
  • #5 30 Mar 2010 22:27
    sokmarcin
    Poziom 20  

    Tak to będzie pojemność filtrująca (~2200u) - czy w takim przypadku nie da rady sterować tak jak sobie to wymyśliłem?

    Może starszy brat U2010B bardziej się nada?

    Mnie najbardziej martwi i zastanawia przypadek kiedy kąt zapłonu triaka jest równy 90 st - jaki będzie prąd w uzwojeniu? Czy rdzeń może się nasycić?

    0
  • Pomocny post
    #6 31 Mar 2010 01:58
    Quarz
    Poziom 43  

    sokmarcin napisał:
    Tak to będzie pojemność filtrująca (~2200u) - czy w takim przypadku nie da rady sterować tak jak sobie to wymyśliłem?

    Może starszy brat U2010B bardziej się nada?
    Specjalnie nic to nie zmieni - oba działają podobnie, czyli kiepsko jeśli idzie o symetrię kątów zapłonu w obu połówkach sinusoidy, choć w innych zastosowaniach sprawują się one wyśmienicie.

    sokmarcin napisał:
    Mnie najbardziej martwi i zastanawia przypadek kiedy kąt zapłonu triaka jest równy 90 st - jaki będzie prąd w uzwojeniu? Czy rdzeń może się nasycić?
    Patrz wyżej, rdzeń może nasycić się jeśli nie zostanie wyrównana do zera wartość średnia strumienia magnetycznego w rdzeniu za okres.
    Dlatego też im gorszy materiał magnetowodu - szersza jego pętla histerezy - tym trudnej nasycić taki magnetowód.
    Natomiast nowoczesne magnetowody stosowane w transformatorach toroidalnych są prawie bezhisterezowe, a co objawia się bardzo małymi stratami mocy na ich przemagnesowywanie.
    Zaś zmniejszenie strat mocy na prądy wirowe w magnetowodzie osiąga się poprzez rozwalcowanie taśmy anizotropowej (na gorąco na początku i jednocześnie studzonej w polu magnetycznym do zimnej) - o strukturze granatu - do bardzo cieńkiej (1/10mm, czy już nawet 7/100mm) warstwy.

    Do sterowania w/w transformatorów toroidalnych zasilających po stronie wtórnej żarówki halogenowe firma Siemens opracowała - pod koniec lat '80 ub. w. - układ SLB0587, gdzie wyznaczanie wartości kąta zapłonu tyrystora jest już na drodze cyfrowej.
    Jednak jest to typowy układ ściemniacza - dimmera - o sterowaniu dotykowym i nie bardzo on tu nadaje się na miękki start (taki układ z PCB SMD - z SLB0587G - zaprojektowanym swego czasu przeze mnie mam przed sobą leżeć).
    Odpowiedzią na tę konstrukcję Siemensa było opublikowanie w Nocie Aplikacyjnej (Application Notes) AN392 przez Firmę STM układu dimmera, gdzie została rozwinięta idea cyfrowego sterowania kąta zapłonu triaka przy użyciu ich produkcji jednoukładowego µCPU typu ST6210, czy ST62T10 lub ST62T01 (OTP - układy jednorazowego programowania) - temat dość szeroko opisywany na łamach AVT.
    Zechciej też zauważyć (schemat na stronie 3 w/w PDF), że zasilanie sterownika oraz jego synchronizacja z przejściem przez zero sinusoidy jest równoległe (podobnie jak w U2008B) - w odróżnieniu od SLB0587, gdzie w fabrycznym schemacie jest ten układ zasilany szeregowo z obciążeniem.




    Zaprojektowany przeze mnie w/w układ z SLB0587G ma zasilanie równoległe i przeznaczony jest on do użycia w halogenowych lampach stołowych, gdzie takie podłączenie nie stanowi problemu w odróżnieniu od włączenia go w miejsce zwykłego wyłącznika (w puszce instalacyjnej), a gdzie dochodzą tylko dwa przewody obwodu prądowego.
    Na przełomie lat '80 - '90 ub. w. Firma STM opublikowała nie tylko "wsad" dimmera do w/w µCPU, ale również kod źródłowy w asamblerze.
    Otrzymałem też - w ramach promocji dla dalszej współpracy - KIT uruchomieniowy do ich µCPU z serii ST62xx, a co pozwoliło mi na dokonanie - wraz z Kolegami - przeróbek, by ze zwykłego dimmera o sterowaniu dotykowym (przypomnę wzorowano się na idei sterowania zrealizowanej w SBL0587) uzyskać ściemniacz - sterownik fazowy triaka - o kilku wybieranych wariantach pracy i dość uniwersalnym zastosowaniu.
    Ale o tym napisałem, swego czasu, w poście do którego linkę dałem tu w mojej pierwszej wypowiedzi.
    Został też ten układ przebadany z dużą gamą różnych transformatorów, oraz różnych ich obciążeń i nie "skopciłem" żadnego z nich.
    Jego prototyp - na uniwersalnym PCB - mam też leżeć przed sobą, a niepolutowane jeszcze PCB - SMD leżą gdzieś w szufladzie.

    Obciążenie w postaci prostownika pełnookresowego z wejściowym filtrem pojemnościowym - patrz wyżej - jest zdecydowanie najgorszym typem obciążenia transformatora i sterowanego po stronie pierwotnej fazowego, a to ze względu nieciągły przepływ prądu w uzwojeniu wtórnym - co generuje przepięcia po stronie pierwotnej w chwili ustania przewodzenia - oraz ze względu na możliwą asymetrię prądu (efekt nierównego sterowania wartością kąta zapłonu) w obu połówkach sinusoidy i co za tym idzie; podmagnesowanie rdzenia składową stałą prądu.
    Z zastosowaniem do tego celu - prostownik z filtrem pojemnościowym - układu typu U2008B mam negatywne doświadczenia.
    Po prostu przez zapomnienie i pozostawienie bez dozoru, oraz na pełnym obciążeniu, transformatora na rdzeniu RZC (zwijany i cięty o SN =1500VA, ale magnetycznie gorszy od porządnych rdzeni używanych w toroidach) "puściliśmy z niego dym" ... :cry:

    Reasumując; zrezygnuj z porządnego toroida na rzecz transformatora o gorszym magnetowodzie.
    Lub użyj na miękki start starej i wypróbowanej metody za pomocą rezystorów rozruchowych (nie koniecznie tylko jednego), a włączanych w szereg z uzwojeniem pierwotnym.
    Oczywiście takie rozwiązanie nie nadaje się do regulacji wartości średniej napięcia wyprostowanego i wyfiltrowanego.
    Jednak jeśli taka regulacja jest konieczna, to należy rozważyć zastosowanie po stronie wtórnej prostownika pełnookresowego z wejściowym filtrem indukcyjnym - dławik - a dopiero potem kondensator filtracyjny.
    Wartość indukcyjności dławika należy tak dobrać, aby zapewniał on dla kątów zapłonu triaka większych od 90° (włączenie przed maksimum sinusoidy) ciągłe przewodzenie prądu w uzwojeniu wtórnym transformatora - tzw. "przeciąganie prądu" przez dławik - już dla minimalnej wartości prądu obciążenia po stronie prądu stałego.
    Ale to wiąże się z niemożnością pracy bez obciążenia po stronie prądu stałego, albo z podłączeniem dodatkowych rezystorów - bleeder resistor - stanowiących to wstępne obciążenie.

    0
  • #7 01 Kwi 2010 21:00
    sokmarcin
    Poziom 20  

    Dzięki za wyczerpującą odpowiedz. Pomysł z dławikiem po stronie wtórnej jest niezły, ale chyba daruje sobie taki sposób regulacji - boje się, że straty przy uruchamianiu prototypu będą zbyt duże. Nie czuje się w temacie najlepiej, zwłaszcza, że nie jest to trafko 100W.
    Pozostaje jeszcze użycie tzw. "gorszego" transformatora, jednak problem składowej stałej na uzwojeniu pierwotnym dalej występuje - przy różnych kątach zapłonu triaka. Chociaż z drugiej strony widziałem konstrukcje używane do regulacji prądu w spawarkach transformatorowych - zrobione właśnie na takim układzie U209B (podobny do wcześniej wspomnianych) - i jakoś to działało?

    No nic, mam jeszcze kilka pomysłów na regulacje napięcia, zobaczymy co z tego wyjdzie.

    0
  • #8 02 Kwi 2010 10:37
    Quarz
    Poziom 43  

    sokmarcin napisał:
    Dzięki za wyczerpującą odpowiedz.
    Proszę ...
    [ .. ]
    sokmarcin napisał:
    Chociaż z drugiej strony widziałem konstrukcje używane do regulacji prądu w spawarkach transformatorowych - zrobione właśnie na takim układzie U209B (podobny do wcześniej wspomnianych) - i jakoś to działało?

    No nic, mam jeszcze kilka pomysłów na regulacje napięcia, zobaczymy co z tego wyjdzie.
    To własnie dzięki dławikowi po stronie wtórnej te spawarki DC z regulacją po stronie pierwotnej za pomocą układu typu U2008B działają poprawnie.

    0