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

Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.

jaszczur1111 25 Lut 2016 14:54 9540 21
  • Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.


    Zaczynam nietypowo, od oscylogramu. Przedstawia on 2 przebiegi. Górny to "czysta" sinusoida prosto z sieci podana na we. oscyloskopu przez transformatorek 230/12V 2W. Jak widać zawiera jakieś śmieci. Sieć energetyczna w moim rejonie to sama końcówka ok 2000m sieci napowietrznej budowanej w latach 70-tych. Po drodze kilku sąsiadów i różne domowe patenty zniekształcające przebieg. Nie wiem co przychodzi po 15KV.

    Drugi przebieg to wyjście wzmacniacza podłączone do we. oscyloskopu. Na wejście wzmacniacza podaję przez taki sam jak wyżej opisany transformatorek przebieg brany z sieci energetycznej. Różnica polega na tym że podaję sygnał na we. przez potencjometr 47kΩ. włączony potencjometrycznie do we. wzm. Równolegle z wejściem wzmacniacza kondensator ok. 90nF.

    Wyjście wzmacniacza podłączyłem do sieci poprzez transformator bezpieczeństwa 230/24V 100W szeregowo z żarówką 230V 60W.

    Po tym skomplikowanym na pozór opisie rodzi się pytanie czemu przebieg na wyjściu wzm. jest taki czysty? To pytanie konkursowe do wszystkich.

    Po co to wszystko? Po prostu urodził się taki pomysł by wykorzystać wzmacniacz klasy D jako falownik sieciowy. Moim zdaniem da się.
    Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.


    Drugi obrazek przedstawia te same co wcześniej przebiegi z tą różnicą że na wejściu wzmacniacza nie ma kondensatora. Widać że przebieg wyjściowy ze wzmacniacza wyprzedza o kilkanaście stopni przebieg z sieci. Wydaje się to nielogiczne biorąc pod uwagę że ten wcześniejszy przebieg, skoro że ma dłuższą drogę, powinien być opóźniony. Jest inaczej najprawdopodobniej za sprawą pojemnościowego charakteru sprzężenia miedzy stopniami wzmacniacza. By to zjawisko skompensować zastosowałem na wejściu przełączany kondensator by dobrać właściwą pojemność.
    Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.

    Na marginesie,polecam zbudować sobie takie ustrojstwo jeśli ktoś lubi eksperymentować z doborem wartości w swoich lub gotowych układach.

    Sprawność ogólna całości jest bardzo niska, myślę że ok 40%, głównie za sprawą samego wzmacniacza. Jest to zwykła, analogowa końcówka mocy do samochodu 4x55W (sinus zmierzone osobiście) Do eksperymentu zmostkowałem 2 kanały uzyskując ok 110W mocy wyjściowej. Zasilanie 14V z zasilacza labolatoryjnego.

    Całość traktuję jako ciekawostkę, co nie oznacza możliwości zastosowania w praktyce. Gdyby użyć wzmacniacza klasy D opisanego wcześniej na elektrodzie to sprawność układu będzie znacznie wyższa. Może ok 80%.

    W chwili zaniku napięcia w sieci zanika też wysterowanie wzmacniacza a pozostałe na linii odbiorniki wygaszą ewentualne samowzbudzenie.

    Kolejny obrazek to ogólny widok. Zwracam uwagę na wskazanie amperomierza włączonego na pierwotnej stronie trafa bezpieczeństwa.

    Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.

    Następne 2 obrazki to nałożone na siebie przebiegi wcześniej prezentowane.

    Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.

    Wzmacniacz m.cz. jako falownik sieciowy.

    Na razie tyle. Proszę o pytania.

    Ps. Żarówka która świeci na widoku ogólnym to wyżej wspomniana 60W. Poprzez regulację wzmocnienia można oczywiście decydować ile chcemy oddawać. Wahania napięcia sieci są natychmiast kompensowane samoczynnie w bardzo szerokim zakresie. Ponieważ całość zasilałem przez autotransformator, sprawdziłem że spokojnie można oddawać prąd już w zasadzie od 0 do pełnego napięcia sieci. W praktyce należałoby dodać układy uniemożliwiające pracę w tak szerokim zakresie ograniczając od dołu powiedzmy do 170 a do góry 260V

    Na marginesie dodam że taki przedział napięć to u mnie normalka. Wystarczy tylko odpowiednio długo mierzyć :D

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Offline 
    jaszczur1111 napisał 1901 postów o ocenie 296, pomógł 170 razy. Mieszka w mieście Lutomiersk. Jest z nami od 2007 roku.
  • TestoTesto
  • #2
    Banan-PL
    Poziom 11  
    Nie mogę skumać po co coś takiego. Generalnie wszystko się da jak się chce, ale czy warto? Zwykły falownik z filtrem LC i odpowiednim sterowaniem potrafi wygenerować sinusa z THD < 1% i sprawności sięgającej ponad 90 - 97%...
  • TestoTesto
  • #3
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Sprawność jaką opisałem w przypadku wzmacniacza klasy D jest wartością przybliżoną. Być może będzie ona większa. Na pewno na transformatorze wystąpią dodatkowe straty. Falowniki seryjne nie mają transformatorów na wyjściu. Ogólnie trudno znaleźć falownik na dowolne napięcie we. a już na pewno nie na 12V. Dodatkowa zaleta to właśnie odseparowanie galwaniczne od sieci i tym samym zwiększenie odporności na uderzenie pioruna. Biorąc pod uwagę dostępność i ceny falowników z okolicy 2kW /24V stwierdzam że wykonanie takiego urządzenia w oparciu o wzmacniacz klasy D wyjdzie znacznie taniej.

    Ponadto miałem okazję zapoznać się z kilkoma konstrukcjami fabrycznymi. Te które widziałem bardzo długo (ok 1 minuty) synchronizują się z siecią np. po całkowitym zaniku napięcia. Podobnie jest w przypadku chwilowych spadków napięcia. W mojej konstrukcji synchronizacja jest natychmiastowa niezależnie od stanu sieci. Na moim terenie,choć w 21 wieku wydaje się to niemożliwe, taki falownik czasami mógłby przespać 1/4 czasu pracy. Jak sąsiedzi spawają to czasem po kilka godzin. Nowoczesne spawarki nie powodują wprawdzie tak dużych spadków napięcia jak tradycyjne ale i tak światło przygasa.

    Te zniekształcenia na poziomie 1% zdaje się nie są dopuszczalne przez energetyków. Musi być chyba poniżej 0.5%. Ale i tak nie dopuszczają do odbiorów wszystkiego jak leci tylko wyłącznie z atestem. To powoduje bezsensowny wzrost cen tych urządzeń.
  • #4
    elektronik000
    Poziom 19  
    Ciekawy projekt.
    Sam poszukuję jakiegoś falownika o mocy ~100W, do zasilania maszynki do włosów z USA (na elektromagnesie 120V 60Hz).
  • #5
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    Pisze o tym od dawna ze w domowym laboratorium czasem trzeba użyć nietypowych rozwiązań jak właśnie np wzmacniacz (i to niekoniecznie w klasie D bo może być tani paździoch w klasie AB) i transformator by uzyskać wartościowy przyrząd pomiarowy.
    Co do wzmacniacza w klasie D - po prostu uzmiennij napięcie odniesienia w przetwornicy by uzyskać właśnie taki wzmacniacz...

    Nie masz generatora audio a potrzebujesz dobrej jakości sygnał do celow pomiarowych - użyj karty audio, przenośnego odtwarzacza mp3 (lepiej by odgrywał wav) czy nawet dawno nie używanego odtwarzacza CD/DVD z płytą na której nagrałeś różne sygnały jako oddzielne ścieżki - jest duża szansa ze twój "generator" będzie miał parametry o klasę lepsze od najlepszego prostego generatorka z 8038 czy RC (krytykom odpowiadam ze większość nowszych odtwarzaczy DVD jest w stanie pracować z 96 i 192ksps a wiec odpowiednio ma 48 i 96kHz max).
  • #7
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Temat mojej pracy dyplomowej z 87' "przetwornica napięcia 12/110/220V 100W 50/60 Hz stabilizowana kwarcem". Niestety na wyjściu piękny prostokąt ale elektromagnes by zasiliła...wtedy to był hicior. Dawała nawet 120W i miała stabilizację napięcia wyjściowego w zakresie 0-110W obciążenia ok.5% !!!

    Myślę że tą maszynkę możesz łatwo zasilić z sieci 50Hz przez transformator 2:1 co wyjdzie znacznie taniej a niższa częstotliwość w tym przypadku nie będzie miała znaczenia. Czasem trafiają się takie gotowce o mocy 50W wkładane do gniazdka i mają w sobie gniazdko na amerykański standard. Chyba mam nawet coś takiego, musiałbym poszperać.

    Schemat pierwszy bardzo mnie zaciekawił, drugi mocno skomplikowany. Nie wiem tylko jakiej jakości się spodziewać. Na elektrodzie już wcześniej był publikowany dość ciekawy wzmacniacz.

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15072259#15072259

    Cytat:
    po prostu uzmiennij napięcie odniesienia w przetwornicy
    hmm. wydaje mi się że przetwornica to daje po prostu prąd do zasilania całości w szczególności końcówki mocy i chodzi na wielu kHz. Które napięcie odniesienia? Raczej trzeba wysterować wzmacniacz z generatora.
  • #8
    elektryku5
    Poziom 38  
    jaszczur1111 napisał:
    Schemat pierwszy bardzo mnie zaciekawił, drugi mocno skomplikowany. Nie wiem tylko jakiej jakości się spodziewać. Na elektrodzie już wcześniej był publikowany dość ciekawy wzmacniacz.

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15072259#15072259


    IRS2092 to kość do audio, więc o jakość bym się nie obawiał (warto poczytać parametry w tamtej aplikacji), ale rozwiązanie z TL494 ma tą przewagę, że zamiast IR2010 można dać driver na większe napięcie. Jakość raczej będzie gorsza niż z IRS, ale przy niskich częstotliwościach nie powinno być tragedii.
  • #9
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    No właśnie chodziło mi o ten TL 494. On jest chyba stosowany w zasilaczach do kompów ? Właśnie pod kątem audio mi się nie widzi. Jako przetwornica/falownik na pewno ok. I wychodzi dość zgrabny i prosty układ.
  • #10
    deus.ex.machina
    Poziom 32  
    jaszczur1111 napisał:

    Cytat:
    po prostu uzmiennij napięcie odniesienia w przetwornicy
    hmm. wydaje mi się że przetwornica to daje po prostu prąd do zasilania całości w szczególności końcówki mocy i chodzi na wielu kHz. Które napięcie odniesienia? Raczej trzeba wysterować wzmacniacz z generatora.


    No tak - przepraszam skrót myślowy zbyt nieprecyzyjny.
    Klasyczna przetwornica używa pewnego stałego napięcia odniesienia, komparatora i sprzężenia zwrotnego które jest porównywane w komparatorze z napięciem odniesienia. Proporcjonalnie do różnicy miedzy nimi generowana jest fala prostokątną z zmiennym wypełnieniem.
    Jeśli na wejście komparatora podamy uzmiennione (np właśnie 50Hz) napięcie (referencyjne lub sprzężenia zwrotnego) to na wyjściu pojawi się przebieg o wypełnieniu zmieniającym się zgodnie z uzmiennionym napięciem.
  • #11
    DariuszEE
    Poziom 17  
    Do Autora Postu
    Bardzo fajny eksperyment , ale Falowniki w gruncie rzeczy są wzmacniaczami w klasie D :-)
    wadą kolegi rozwiązania jest to iż nie posiada "regulatorów" i zabezpieczeń więc jest będzie niestabilny dynamicznie i troszkę niebezpieczny :-)

    Banan-PL napisał:
    Nie mogę skumać po co coś takiego. Generalnie wszystko się da jak się chce, ale czy warto? Zwykły falownik z filtrem LC i odpowiednim sterowaniem potrafi wygenerować sinusa z THD < 1% i sprawności sięgającej ponad 90 - 97%...

    chciał bym zobaczyć kolegi
    Banan-PL napisał:
    sinusa z THD < 1% i sprawności sięgającej ponad 97%
    bardzo jestem ciekaw jak kolega to robi ?

    bo tak na marginesie pomiędzy 90% a 97% jest ogromna różnica technologiczna .

    Proszę sobie poczytać jaka jest różnica pomiędzy
    falownikami dwu-poziomowymi i falownikami trzy-poziomowymi :-)
  • #12
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    W gruncie rzeczy to fakt z tym wzmacniaczem klasy d z tym że wzmacniacze audio mają lepszy przetwornik, bo muszą nadążać za 20 Khz. A z tą sprawnością może być bliżej 95%. Układ jest 2 stopniowy ale stopień końcowy bezpośrednio do sieci, bez trafa. Mój układ ma typowo poglądowy charakter i bez zabezpieczeń nie odważyłbym się odejść od niego na 1 minutę. Faktem jest że pracował stabilnie ale licho nie śpi.
  • #13
    Matheu
    Poziom 21  
    jaszczur1111:
    Nie jestem pewien, czy to jest tak jak mówisz "falownik"?

    Falownik na wejściu dostaje napięcie stałe i przetwarza je na napięcie zmienne.
    Twój układ chyba raczej spełnia funkcję filtra i wzmacniacza (bardzo proszę - popraw mnie jeśli się mylę?) - na wejściu dostaje sygnał zmienny (sinusoida z zakłóceniami) i na wyjściu dostajesz wygładzoną sinusoidę o wyższym napięciu i prądzie?
    Bez dostarczenia temu układowi sinusoidy na wejście - sinusoida nie pojawi się też na wyjściu...

    Czyli jeśli nie mamy dostępu do sieci energetycznej tylko np akumulator - to "falownikiem" byłby chyba dopiero układ:
    "niezależny generator sygnału sinusoidalnego + wzmacniacz"
  • #14
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Masz 100 % racji. Nazwa falownik jest jednak trafna. Takie same układy są stosowane w mikroenergetyce. Jeśli nie ma prądu w sieci, nie generują nic. A zarówno mój jak i tamte są zasilane z prądu stałego a sterowane przebiegiem.

    A sprawa wygładzenia przebiegu jest w zasadzie nie rozwiązana choć mógłbym pokusić się o nieudolną próbę wyjaśnienia...

    Wydaje mi się, że ponieważ biorę sygnał zniekształcony z sieci i puszczam go na transformator i "biorę" z tego sygnału tylko powiedzmy 1/1000 pierwotnego napięcia, to zniekształcenia też osłabiam 1000 razy. Tylko że potem wzmacniam więc znów powinny się pojawić. Tam jest tylko transformator 230/12 i potencjometr 47kΩ. Wejście wzmacniacza ma charakter pojemnościowy i może to w jakiś sposób wygładza?

    Ja w tym rozumowaniu nie widzę logiki :D
  • #15
    nyquist
    Poziom 25  
    jaszczur1111 napisał:
    A sprawa wygładzenia przebiegu jest w zasadzie nie rozwiązana

    Może jednak jest...
    jaszczur1111 napisał:
    podaję sygnał na we. przez potencjometr 47kΩ. włączony potencjometrycznie do we. wzm. Równolegle z wejściem wzmacniacza kondensator ok. 90nF.

    Sygnał przechodzi przez filtr dolnoprzepustowy RC ;-)
  • #16
    Kwierzchos
    Poziom 12  
    elektronik000 napisał:
    Ciekawy projekt.
    Sam poszukuję jakiegoś falownika o mocy ~100W, do zasilania maszynki do włosów z USA (na elektromagnesie 120V 60Hz).

    Daj w szereg pomiędzy sieć a lokówkę diodkę prostowniczą i będziesz miał 115V RMS.
  • #18
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Cytat:
    Sygnał przechodzi przez filtr dolnoprzepustowy RC ;-)


    Chyba jednak nie. W tej końcówce nie ma filtrów. A nawet jeśli by były to nie wydaje mi się możliwe by tak pięknie wygładziło przebieg.
  • #19
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 43  
    jaszczur1111 napisał:
    Myślę że tą maszynkę możesz łatwo zasilić z sieci 50Hz przez transformator 2:1
    Albo i nie, albo ze zmniejszoną amplitudą nożyków....rezonans mechaniczny Koledzy, dostrojenie kotwicy i zespołu tnącego do 60Hz .
    Kwierzchos napisał:
    Daj w szereg pomiędzy sieć a lokówkę diodkę prostowniczą i będziesz miał 115V RMS.
    :D Czytaj uważnie, i nie pisz bzdur!
  • #20
    nyquist
    Poziom 25  
    jaszczur1111 napisał:
    W tej końcówce nie ma filtrów
    W końcówce nie, ale sam kolega wstawił filtr na wejściu końcówki:
    jaszczur1111 napisał:
    podaję sygnał na we. przez potencjometr 47kΩ. włączony potencjometrycznie do we. wzm. Równolegle z wejściem wzmacniacza kondensator ok. 90nF
    jaszczur1111 napisał:
    (...) nie wydaje mi się możliwe by tak pięknie wygładziło przebieg.
    Jeżeli się przyjrzeć, sinusoida wcale nie jest idealna, widoczne są pewne zaburzenia, zgodne z przebiegiem wejściowym.
    ps. Możesz spróbować odłączyć zastosowany przez siebie kondensator na wejściu i porównać uzyskany przebieg.
  • #21
    Kwierzchos
    Poziom 12  
    Krzysztof Kamienski napisał:
    Kwierzchos napisał:
    Daj w szereg pomiędzy sieć a lokówkę diodkę prostowniczą i będziesz miał 115V RMS.
    :D Czytaj uważnie, i nie pisz bzdur!

    Racja - Do maszynki, musi być napięcie przemienne.
  • #22
    jaszczur1111
    Poziom 33  
    Cytat:
    Możesz spróbować odłączyć zastosowany przez siebie kondensator na wejściu i porównać uzyskany przebieg.


    Na drugim obrazku.