Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Dobór regulatora napięcia do zasilacza

gusiu9 21 Apr 2014 00:30 2316 14
  • #1
    gusiu9
    Level 9  
    Witam. Potrzebuję regulatora napięcia w zasilaczu złożonym z trzech transformatorów toroidalnych połączonych szeregowo [3x (230/12V; moc 250VA) ]. Obciążeniem układu zasilającego jest drut oporowy. Regulacja napięcia ma za zadanie zmianę temperatury drutu. Obecnie zastosowany jest triak AVT 1007, który reguluje napięcie wejściowe (sterownik prędkości obrotowej do jednofazowych komutatorowych silników elektrycznych). Prosiłbym o doradzenie innego rozwiązania, które można zastosować w tym przypadku. Dodam, że regulator powinien być przystosowany do wytrzymywania dużych prądów rzędu 20 A. Proszę o pomoc. Pozdrawiam.
  • #4
    gusiu9
    Level 9  
    Nie wiem dlaczego ale transformatory jak i triak bardzo mocno się grzeją. Czy jest to normalne zjawisko?? Dodam, że są one dosyć mocno wykorzystywane. Pracują codziennie po 8 godzin. Być może triak powinien być podłączony na stronę wtórną ( jest on przystosowany do obciążeń rezystancyjnych a nie indukcyjnych). Dziekuję za zainteresowanie.
  • #5
    trymer01
    Level 43  
    Taki sposób sterowania transformatora - triak po stronie pierwotnej nie jest prawidłowy i często daje różne dziwne efekty.
  • #6
    _jta_
    Electronics specialist
    Czy nagrzewanie się triaka nie wynika z wielkości prądu, jaki przez niego płynie? Jeśli tak, to można tylko dać większy radiator (albo triak na większy prąd). Grzanie się transformatora - jest kwestia, w jakiej fazie włączasz, oraz czy pilnujesz symetrii, bo jeśli włączasz przed maksymalnym napięciem, albo asymetrycznie, to może dochodzić do nasycenia rdzenia, co powoduje nadmierne nagrzewanie się transformatora.
  • #7
    trymer01
    Level 43  
    Przy sterowaniu fazowym zawsze pojawia się składowa stała (mniejsza czy większa), która prowadzi do nasycenia rdzenia.
    Takie sterowanie zdaje egzamin tylko po uzwojeniu wtórnym.
    W tym przypadku (obciążeniem wtórnego jest grzałka) można myśleć o triaku w pierwotnym ale sterowanym grupowo, włączając triak w zerze.
  • #8
    _jta_
    Electronics specialist
    Nasycenie rdzenia nie powinno występować, jeśli triak jest włączany po przejściu napięcia przez maksymalną wartość (czyli nie mniej, niż 5ms po przejściu napięcia przez zero), i po zaniknięciu SEM, a wyłącza się w zerze prądu. Tylko że to ogranicza moc na obciążeniu (chyba prawie dwukrotnie), bo jest czas między wyłączeniem, a włączeniem; uzyskanie większej mocy wymaga bardziej złożonego sterowania - włączania na więcej, niż półokres - może włączanie przy maksymalnym napięciu (to niestety wyklucza płynną regulację) i utrzymanie stanu włączenia, kiedy prąd będzie przechodził przez zero.

    W żadnym wypadku nie można włączać triaka w zerze (napięcia): ćwierć okresu wystarczy, żeby namagnesowanie rdzenia zmieniło się z zera do nasycenia, potem przez drugie ćwierć okresu tylko oporność uzwojenia ogranicza prąd (w następnej połówce nie ma już problemu: przez ćwierć okresu namagnesowanie rdzenia maleje do zera, przez kolejne ćwierć magnesuje się w przeciwną stronę, dochodząc do nasycenia, kiedy napięcie przechodzi przez zero i zaczyna rozmagnesowywać rdzeń).

    Z kolei z PWM jest taki problem, że transformator ma pewną indukcyjność rozproszenia, więc jeśli próbuje się w nim nagle przerwać przepływ prądu, to w uzwojeniu generuje się spore napięcie, które może uszkodzić tranzystor użyty do przełączania. Można próbować "wygaszać" te impulsy napięcia jakimś tłumikiem, ale wtedy może się w nim wydzielać spora moc.

    Zarówno z PWM, jak i ze sterowaniem fazowym po stronie wtórnej jest taka niewygoda, że tam są zwykle większe prądy (jeśli transformator obniża napięcie) i trudno jest zrobić bez triaka (a na triaku tylko sterowanie fazowe), albo prostowania (można: dwa MOSFET-y połączone szeregowo w przeciwne strony), a wtedy jest spadek napięcia rzędu wolta na półprzewodnikach i odpowiednie do tego straty mocy (rzędu 20W) w tych półprzewodnikach. Natomiast zaletą jest brak zagrożenia silnym nasyceniem rdzenia, a jeśli trochę dba się o symetrię (jednakowe obciążenie prądem w obie strony), to nasycenia w ogóle nie będzie, poza momentem włączenia transformatora do sieci (jak się nie trafi w maksymalne napięcie).

    Chyba najłatwiejszym rozwiązaniem jest użycie triaka po stronie wtórnej - musi to być triak na odpowiedni prąd (20A, albo więcej) z odpowiednim do takiego prądu radiatorem (sensowne jest użycie triaka z dużym zapasem prądu/mocy - wtedy radiator będzie tańszy, a triak pewnie niewiele droższy) - i sterowanie fazowe wykorzystujące do synchronizacji napięcie po stronie wtórnej (odmierzające czas od przejścia tego napięcia przez zero).
  • #9
    gusiu9
    Level 9  
    A czy jest możliwe, że triak włączony na stronie pierwotnej powoduje tak duże grzanie się transformatorów??
    Triak jest przystosowany do 12A. Podłączenie go na stronę wtórną z pewnością uszkodziłoby regulator.
    Aktualnie transformatory są umieszczone w plastikowej obudowie, którą musze wymienić na blaszaną.
    Dla wyobrażenia sobie skali grzania transformatorów dodam, że temperatura jaką wytwarzają doprowadziła do stopienia obudowy.
    Jeszcze jedno pytanie czy można w jakiś sposób przerobić teraźniejsze triaki tak aby można było je podłączyć na stronę wtórną bez obawy o ich uszkodzenie??
  • #10
    _jta_
    Electronics specialist
    Tak, bardzo silne nagrzewanie transformatora może być spowodowane przez przedwczesne włączanie triaka. Obliczyłem - wyszło mi, że w najbardziej niekorzystnych warunkach (np. włączanie triaka na początku każdej dodatniej połówki napięcia) może to doprowadzić do spalenia uzwojeń transformatora o mocy kilkuset wat w czasie około 10 sekund.

    Triaka się nie przerabia - to jest element elektroniczny. Można go wymienić na element o innych parametrach. A możliwe, że wystarczyłoby zastosować większy radiator - trzeba poczytać noty katalogowe triaków, zwracając uwagę na wymagania triaka co do radiatora w zależności od przewodzonego prądu.

    Są jeszcze dwie istotne sprawy. Jedna to odprowadzanie ciepła z obudowy, w której są umieszczone te transformatory - stopienie obudowy wskazuje, że nie było ono dobrze odprowadzane, może dlatego one się tak grzały - wyższa temperatura zwiększa straty w materiałach, więc nagrzany transformator bardziej się grzeje.

    Druga, to że przy regulacji fazowej wykorzystanie mocy transformatora jest gorsze, bardziej się grzeje, niż gdyby miał obciążenie o większej oporności i dać na nie taką samą moc, jakkolwiek mniej, niż gdyby na dane obciążenie miał dawać pełną moc, bez zmniejszania poprzez regulację fazową.

    Rozwiązanie z prostownikiem, zaproponowane w #3, byłoby bardzo sensowne, gdyby był potrzebny prąd wyprostowany; jeśli obciążenie potrzebuje prądu zmiennego, to prostownik w regulatorze powoduje niepotrzebną stratę energii w diodach prostowniczych.
  • #11
    gusiu9
    Level 9  
    W takim razie istnieje możliwość, że transformatory są już uszkodzone. Czy możesz napisać w jaki sposób sprawdzić ich stan?
    Jaki triak najlepiej zastosować? Taki, który włącza się na stronę pierwotną czy wtórną?
    Znalazłem coś takiego:
    http://allegro.pl/regulator-sterownik-obrotow-silnika-36v-dc-700w-i4169533194.html
    Tutaj maksymalny prąd wynosi 20A. A nasz prąd wyjściowy jest równy właśnie 20A. Czy taki triak będzie prawidłowo spełniac swoje zadanie?
  • #12
    _jta_
    Electronics specialist
    Transformatory: (1) należy zmierzyć prąd uzwojenia pierwotnego (podłączonego do sieci) bez podłączenia czegokolwiek do uzwojenia wtórnego - uszkodzony będzie miał dużo większy, jeśli na skutek przypalenia uzwojenia powstało w nim zwarcie; (2) należy sprawdzić izolację między uzwojeniem pierwotnym, a wtórnym - czy nie ma przebicia.

    Regulator: to jest PWM - przeczytaj trzeci akapit w #8.
  • #13
    gusiu9
    Level 9  
    Dziękuje za odpowiedź. Jestem zielony w temacie ale już co nie co się rozjaśniło.
    Odnośnie wyboru triaka - znalazłem na 40A do tego zastosuję odpowiedni radiator. Moje kolejne pytanie brzmi czy jest możliwość wymiany triaka, który jest zastosowany w układzie AVT 1007? Dodaje specyfikację układu:
    http://serwis.avt.pl/manuals/AVT1007.pdf
  • #15
    kybernetes
    Level 39  
    Układ AVT1007 jest przeznaczony do zasilania z sieci 230V, jeżeli chcesz go przystosować do zasilania z 36V to powinieneś wymienić co najmniej rezystor w zasilaniu, zgodnie z notą katalogową. Co do innych rezystorów to trzeba przeliczyć prądy na końcówkach układu i sprawdzić (wg. wspomnianej noty) czy można pozostawić oryginalne.