Układ gasikowy do triaka. Duże obciążenie indukcyjne.

Witam.
Zamierzam włączać triakiem transformator o mocy około 3kW, zasilany z jednej fazy.
Przeczytałem pobieżnie TEN materiał, jednak mój angielski techniczny nie jest wystarczający aby wyciągnąć wnioski na temat wartości elementów.
Prąd ciągły pobierany z sieci przy maksymalnym obciążeniu został wyliczony na ok. 13A, triak jaki planuję zastosować to BTA140-800.127.
Posiada on maksymalny prąd na poziomie 25A, maksymalne napięcie 800V i dopuszczalną stromość narastania prądu 50A/us.
Nie jestem jednak w stanie określić jakim obciążeniem będzie taki transformator, jakie warunki pracy stworzy dla triaka.
Układ gasikowy planowo RC + warystor.
Czy ktoś mógłby podpowiedzieć jak dobrać wartości gasika aby triak był bezpieczny przez dłuższy czas eksploatacji?

Może Koledze pomoże to:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic920408.html

A co do załączania transformatora, to dobrze jest wiedzieć to:
https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=15688434#15688434
Czyli żeby go nie załączać w zerze napięcia sieci.

Simon79 wrote:

Może Koledze pomoże to:

Dzięki za odzew, widziałem już ten temat.
Niestety nie rozjaśnij nic na temat doboru wartości do konkretnej indukcyjności.

atom1477 wrote:

Czyli żeby go nie załączać w zerze napięcia sieci.

Nigdy w to nie wierzyłem bo wszyscy kazali wierzyć na słowo.
Po przeczytaniu TEGO artykułu wiele się rozjaśniło, a na oscylogramach widać dokładnie przesunięcie prądu względem napięcia.
Zastanawia mnie tylko jedna rzecz, artykuł został napisany na podstawie materiałów z lat 60-70 poprzedniego stulecia, a więc dlaczego nie ma jeszcze optotriaków z załączaniem w szycie?
A może są ale o nich nie wiem?

Rafał 116 wrote:

Zastanawia mnie tylko jedna rzecz, artykuł został napisany na podstawie materiałów z lat 60-70 poprzedniego stulecia, a więc dlaczego nie ma jeszcze optotriaków z załączaniem w szycie?
A może są ale o nich nie wiem?

Też się zastanawiam.
Może po prostu jest za małe zapotrzebowanie.

Quote:

Nie jestem jednak w stanie określić jakim obciążeniem będzie taki transformator, jakie warunki pracy stworzy dla triaka.

A co wiesz o tym transformatorze, czy producent podał napięcie zwarcia? czy znane są straty jałowe i pod obciążeniem? jakie będzie obciążenie transformatora? Z takich informacji można co nieco wyliczyć.

Pytanie: jak zmienia się prąd tego transformatora po skokowym włączeniu napięcia?

jarek_lnx wrote:

A co wiesz o tym transformatorze, czy producent podał napięcie zwarcia? czy znane są straty jałowe i pod obciążeniem? jakie będzie obciążenie transformatora? Z takich informacji można co nieco wyliczyć.

Napięcie zwarcia? Domyślam się że chodzi o napięcie na uzwojeniu wtórnym? Jednak nie wiem jak miało by to pomóc w obliczeniu wartości gasika.
Odnośnie obciążenia - będzie ono zmienne, ale w momencie załączenia przewiduje że będzie zerowe.
Mam raczej niewiele informacji na temat samego transformatora. Producent to raczej Bester (ten stary) ale nie jestem pewien, pozostałe parametry całkowicie nie znane, jednak część parametrów mógłbym zmierzyć.

_jta_ wrote:

Pytanie: jak zmienia się prąd tego transformatora po skokowym włączeniu napięcia?

Dobre pytanie, ale ja szukam odpowiedzi.
Są one zawarte w dokumencie z postu #4.
Najważniejszym czynnikiem decydującym o prądzie udarowym i skokach napięcia z tym związanych jest moment włączenia i indukcyjność uzwojenia.
Wiem już że prąd można obniżyć poprzez włączenie w szczycie przebiegu, jednak to zbyt mocno komplikuje układ.
Indukcyjność mogę zmierzyć jedynie miernikiem indukcyjności, ale myślę że częstotliwość pomiaru jest znacznie większa niż 50Hz dlatego obawiam się że pomiar będzie mało miarodajny.

Ostatecznie skłaniam się ku układowi łagodnego startu na triaku załączanym w dowolnym momencie.
Stromość narastania prądu regulowana byłaby rezystorem w szeregu, gdy cykl stanu nieustalonego czyli magnesowania rdzenia by się zakończył albo przynajmniej byłby przy końcu uruchamiałby się przekaźnik połączony równolegle.
Iskrzenie na stykach przekaźnika by odpadło dlatego przekaźnik powinien wytrzymać około 100 milionów cykli.
Kwestia najważniejsza to maksymalnie skrócić czas uruchamiania się całego układu, aby jak najszybciej był gotowy na stu procentowe obciążenie.
Znalazłem informacje że w najgorszym wypadku ustalanie się prądu może potrwać do 20 okresów co daje 0.4s + włączenie przekaźnika,
dlatego ciekawym rozwiązaniem byłoby jednak zapobiec powstaniu dużego prądu np. poprzez załączenie w szczycie.

Rafał 116 wrote:

Napięcie zwarcia? Domyślam się że chodzi o napięcie na uzwojeniu wtórnym? Jednak nie wiem jak miało by to pomóc w obliczeniu wartości gasika.

Błędnie się domyślasz, po prostu w transformatorach większych mocy (kilka kVA i więcej) parametr ten można odczytać z tabliczki znamionowej, to nie ma nic wspólnego z napięciem wtórnym, ale dajmy już temu spokój nie wiesz co to i nie ma tego na tabliczce znamionowej, to nie ma o czym gadać.

Rafał 116 wrote:

Mam raczej niewiele informacji na temat samego transformatora. Producent to raczej Bester (ten stary) ale nie jestem pewien, pozostałe parametry całkowicie nie znane, jednak część parametrów mógłbym zmierzyć.

Jakbyś chciał policzyć to jak w przytoczonej nocie aplikacyjnej musiał byś pomierzyć impedancję i przesunięcie fazowe. Można też wziąć skrajny najgorszy przypadek - sama indukcyjność wyliczona z impedancji.

Rafał 116 wrote:

Ostatecznie skłaniam się ku układowi łagodnego startu na triaku załączanym w dowolnym momencie.

Piszesz jakby to było zamiast układu gasikowego a tak nie jest, układ gasikowy ma zapobiegać niekontrolowanym włączeniom triaka po zaniku sygnału wyzwalającego.

Jedna z prostszych i jednocześnie pewnych metod określenia parametrów: zmierzyć.
Tylko pasuje do tego mieć cyfrowy oscyloskop.
Jakiś czas temu robiłem układ do wyzwalania rolet i mi się przekaźniki sklejały. A w internecie aż huczy że jest to wina dużego prądu rozruchowego. A mi to nie pasowało bo stawiałem na przepięcia.
No to zmierzyłem i wyszło że prąd rozruchowy jest ... 2x większy on nominalnego. Czyli całe nic.
A powodem sklejania były właśnie przepięcia. Warystor na 400VAC rozwiązał problem.

I tak samo będzie tutaj. Wszystko zależy od różnych parametrów transformatora. A nie tylko mocy. Liczy się też to co jest za transformatorem. Bo jak jest prostownik z filtrem pojemnościowym to się sprawa jeszcze bardziej komplikuje.
Piszesz że tutaj obciążenie po włączeniu będzie zerowe. No chyba że tak. Ale jakoś mi sobie ciężko wyobrazić takie obciążenie. No chyba że ma być dodatkowy włącznik obciążenia za uzwojeniem wtórnym, to wtedy tak.
Dlatego jedynym sensownym rozwiązaniem jest zmierzyć prądy rozruchowe dla różnych momentów załączenia (czyli trzeba sobie zrobić regulowany wyzwalacz triaka do testów) a potem przeanalizować je.

Jeśli transformator będzie często załączany, to może warto zrobić układ z pamięcią, tak aby pierwszy półokres po załączeniu był w przeciwnym kierunku niż ostatni przed wyłączeniem, wtedy transformator w ogóle "nie zauważy" że był wyłączony, będzie gotowy do użycia już w pierwszym półokresie i nie będzie potrzeba softstartu ani załączania w szczycie.

Hm... Można włączać i wyłączać w ustalonej fazie (np. kiedy napięcie przechodzi przez 0 z ujemnego na dodatnie) - był taki układ na forum, do ładowania akumulatorów. To pozwoli uniknąć dużego prądu, jeśli włączanie będzie po normalnym wyłączeniu. Tylko jest ryzyko, że przy pierwszym włączeniu (albo po zaniku zasilania) transformator będzie namagnesowany w niewłaściwą stronę i dlatego potrzebna będzie odpowiednie procedura włączania, żeby uniknąć dużego prądu. Może odłączyć obciążenie, a za to szeregowo z transformatorem (po stronie pierwotnej) włączać grzejnik, albo żarówkę. Jaki jest prąd jałowy tego transformatora? Bo taki będzie potrzebny, żeby go namagnesować w prawidłową stronę.

A inny sposób: dwa triaki, najpierw jeden włącza poprzez opornik (o bardzo dużej mocy), żeby ograniczyć prąd włączeniowy, po ułamku sekundy drugi bez opornika - włączenie przez opornik pozwoli wstępnie namagnesować transformator, przez co uniknie się dużego impulsu prądu.

I jeszcze dwie uwagi: (1) jakakolwiek pojemność równoległa do transformatora (np. pojemność kabli) może spowodować bardzo szybkie narastanie prądu i przekroczenie dopuszczalnej szybkoście narastania prądu - niestety daje się w ten sposób spalić tyrystor, albo triak - indukcyjność szeregowa 10uH powinna temu zapobiec; (2) prąd bramki triaka musi być utrzymany na poziomie gwarantującym włączenie, aż prąd przewodzony osiągnie wartość prądu podtrzymania włączenia triaka.

_jta_ wrote:

Jaki jest prąd jałowy tego transformatora?

Transformator ma kilka odczepów na uzwojeniu pierwotnym.
Na najdłuższym odczepie , a więc na tym na którym napięcie wyjściowe będzie najniższe prąd jałowy wynosi 150mA.
Na uzwojeniu głównym bez dodatkowego odczepu czyli na maksymalnym napięciu wyjściowym prąd jałowy to 0.7A

_jta_ wrote:

A inny sposób: dwa triaki

Ostatecznie myślę że sposób z miękkim startem będzie najlepszy. Niezbyt skomplikowany, a powinien ograniczyć stromość narastania prądu, co powinno ograniczyć przepięcia.
Jednak zamiast drugiego triaka wolałbym dać przekaźnik który byłby bardziej odporny na przeciążenia niż triak nawet 40A.
Ma to być prostownik o większym prądzie ładowania, którego nie odłącza się od akumulatora w momencie rozruchu.
A więc obciążenie na wyjściu to prostownik pełno okresowy, i podłączony akumulator.
Planowany jest stycznik po transformatorze przełączający 12/24 V, jednak raczej zrezygnuję z włączania nim obciążenia.
Dlatego obciążenie w momencie przełączania uzwojeń nie będzie zerowe, ale nie jestem w stanie określić dokładnej wartości.

_jta_ wrote:

prąd bramki triaka musi być utrzymany na poziomie gwarantującym włączenie, aż prąd przewodzony osiągnie wartość prądu podtrzymania włączenia triaka.

Nie bardzo rozumiem.
Załączanie triaka w uproszczeniu wygląda tak:


Zamierzam zaświecić diodę w optotriaku a reszta ma się dziać.

Rafał 116 wrote:

_jta_ wrote:

Jaki jest prąd jałowy tego transformatora?

Transformator ma kilka odczepów na uzwojeniu pierwotnym.
Na najdłuższym odczepie , a więc na tym na którym napięcie wyjściowe będzie najniższe prąd jałowy wynosi 150mA.
Na uzwojeniu głównym bez dodatkowego odczepu czyli na maksymalnym napięciu wyjściowym prąd jałowy to 0.7A

To zamiast rezystora rozruchowego można wykorzystać załączanie przez ten najdłuższy odczep. Tylko trzeba by zapewnić aby na pewno oba odczepy nie zostały załączona na raz.

Rafał 116 wrote:

Jednak zamiast drugiego triaka wolałbym dać przekaźnik który byłby bardziej odporny na przeciążenia niż triak nawet 40A.

Zależy który to mia być ten drugi. Zakładam że ten rozruchowy.
No to jako jego to ja bym proponował właśnie triaka. Triaki czy tyrystory na kilkanaście A mają często prądy non-repetitive rzędu setek A. Trzeba sprawdzać w datashetach.
Sam używałem i to takich w obudowach TO-220, jako wyzwalacze w generatorach w.n (gdzie prądy przełączane przez tyrystory były rzędu 300A).

Rafał 116 wrote:

Ma to być prostownik o większym prądzie ładowania, którego nie odłącza się od akumulatora w momencie rozruchu.
A więc obciążenie na wyjściu to prostownik pełno okresowy, i podłączony akumulator.

Czyli jak pisałem że nie wierzę że nie będzie obciążenia w momencie rozruchu to miałem rację

Rafał 116 wrote:

_jta_ wrote:

prąd bramki triaka musi być utrzymany na poziomie gwarantującym włączenie, aż prąd przewodzony osiągnie wartość prądu podtrzymania włączenia triaka.

Nie bardzo rozumiem.

Chodzi o to żeby podawać ciągły prąd na bramkę, a nie tylko jeden impuls wyzwalający.

Rafał 116 wrote:

Załączanie triaka w uproszczeniu wygląda tak:


Zamierzam zaświecić diodę w optotriaku a reszta ma się dziać.

No akurat do tego zastosowania takie rozwiązanie może nie być za dobre. Do zapewnienia ciągłego prądu bramki trzeba by mieć osobne stałe źródło nacięcia zasilania (niewielkiego, kilka V).

atom1477 wrote:

To zamiast rezystora rozruchowego można wykorzystać załączanie przez ten najdłuższy odczep.

Obawiam się że mimo wszystko to nie wystarczy.
Impedancja nienamagnesowanego transformatora w najgorszym wypadku może być bliska rezystancji DC uzwojenia.
Rezystancja wynosi 0.5Ω, dajmy optymistycznie impedancje 2Ω, co daje 130 A, malejąco przez kilka - kilkanaście okresów.

atom1477 wrote:

Zależy który to mia być ten drugi. Zakładam że ten rozruchowy.
No to jako jego to ja bym proponował właśnie triaka.

Jako rozruchowy ma być triak z rezystorem szeregowym. Po rozruchu, czyli zakładam, że jakieś 0.4 s, uruchamiałby się równoległy przekaźnik.

atom1477 wrote:

Triaki czy tyrystory na kilkanaście A mają często prądy non-repetitive rzędu setek A.

Non-repetitive tak, niestety oscylacje prądu mogą się powtarzać do dwudziestu razy.
Z każdą kolejną oscylacją będą malały, ale powstaną również skoki napięcia które nie ułatwią zadania triakowi.


Podsumowując całą dyskusję, całkiem sporo ustaliłem.
Układ na triaku 25A, uruchamiany przez optotriakia bez układu detekcji przejścia przez zero. (Wstępnie bez innego źródła prądu na bramkę triaka, zobaczymy co wyjdzie.) Triak szeregowo z rezystorem 20-50Ω, na anodach tłumik wstępnie 39Ω 10nF (może większy kondensator?) z warystorem na 400V DC. Do tego przekaźnik na przykład taki.
Na styki przekaźnika może sam warystor bez tłumika. Całość wyłączana razem w tym samym momencie.

Rafał 116 wrote:

Obawiam się że mimo wszystko to nie wystarczy.
Impedancja nienamagnesowanego transformatora w najgorszym wypadku może być bliska rezystancji DC uzwojenia.
Rezystancja wynosi 0.5Ω, dajmy optymistycznie impedancje 2Ω, co daje 130 A, malejąco przez kilka - kilkanaście okresów.

Nienamagnesowanego? Takiego będzie dość duża.

Ale po włączeniu w zerze napięcia nasyci się, zanim napięcie dojdzie do następnego zera, i wtedy popłynie duży prąd.

Dla transformatora dużej mocy ten prąd może być blisko sto razy większy od nominalnego prądu uzwojenia pierwotnego.

Ten konkretny prąd niekoniecznie.
Ja pisałem o nienamagnesowanym transformatorze.
Na pewno prąd będzie duży.
Ale jeszcze większy by był gdyby transformator był namagnesowany w kierunku w którym prąd po włączeniu będzie próbował magnesować dalej.

Ograniczeniem prądu, którego nie wziąłem pod uwagę, może być indukcyjność cewki uzwojenia pierwotnego transformatora - rdzeń może się nasycić i przestać dawać wkład do indukcyjności, ale niezależnie od niego cewka będzie miała swoją własną indukcyjność, w takim transformatorze chyba na poziomie ułamka mH (a żeby określić dokładniej, to trzeba mieć więcej danych).

Można by pomyśleć o skonstruowaniu układu do wstępnego magnesowania transformatora (do użycia wtedy, gdy nie ma pewności, że był odpowiednio wyłączany) - do zasilania takiego układu wystarczy moc około 100W przez parę sekund.