Konwersja napięcia 100V AC do 230V AC dla elektrycznego rusztu z Japonii - pytania

Dzień dobry,

Będąc w Japonii zakupiłem coś jak elektryczny ruszt. Jak wiadomo napięcie w Japonii wynosi 100V 60Hz. Elektrycznie ten ruszt to tylk ogrzałka z szeregowo połączonym zabezpieczeniem (292 stopnie C) i wyłącznikiem.
Mój plan na to, żeby uzdatnić ten produkt do użytku w Polsce to poniższy schemat. Jednak mam kilka pytań.

Pomysł jest jak widać prosty. Prostujemy sinus z gniazdka i tniemy PWMem. Maksymalne wypełnienie ~40%.

Czy przy tranzystorze nie powinna być dioda zabezpieczająca? (idukcja grzałki jest wystarczająco mała?)
Czy ten schemat sterowania bramką jest poprawny? Czy prąd na przeładowanie bramki w tym układzie jest wystarczający?

Dziękuję za wszelką pomoc i rady.
Pozdrawiam serdecznie

Dziękuję za odpowiedź.
Grzałka ma moc 650W @ 100V AC
Zastanawiałem się nad wspomnianym rozwiązaniem. Jednak uległem wrażeniu, że jak się przepuści taki pocięty sinus to on sie "lepiej" uśredni niż taki sygnał ze ściemniacza.
Pozdrawiam


Edit: Poszukałem w internecie i takie ściemniacze kosztują dużo mniej niż mi sie wydawało. Chyba warto spróbować.

Edit2: Widziałem wiadomości, które usunięte (nie wiem dlaczego). Czy faktycznie pomysł z diodą jest wystarczający? chodzi i o to, że się trochę "cykam", żeby nie spalić tej grzałki. Czy jak dostanie pół sinusa napięcie dwa razy większego to czy nie wyda trzasku z następującym "niebieskim dymem"? W pierwszej iteracji nie musi być sterowania temperaturą (oryginalnie nie ma takiego sterowania). Chodzi tylko o to, żeby tego nie spalić.

Dodano po 18 [godziny] 10 [minuty]:

Pytanie jeszcze do rozwiązania z prostownikiem jedno-połówkowym. Czy mógłbym zastosować powiedzmy 20 diod 1N4001 połączonych równolegle do tego układu? Wiem, że nie są to diody przystosowane do pracy w takim układzie, ale jak prąd szczytowy ma wynosić około 16A to czy można tak to zrobić?

Witam,

miszcz310 napisał:

Pytanie jeszcze do rozwiązania z prostownikiem jedno-połówkowym. Czy mógłbym zastosować powiedzmy 20 diod 1N4001 połączonych równolegle do tego układu? Wiem, że nie są to diody przystosowane do pracy w takim układzie, ale jak prąd szczytowy ma wynosić około 16A to czy można tak to zrobić?

prostownik jednopołówkowy jest złym rozwiązaniem. W Twoim przypadku aktualne napięcie jest 2.3 raza większe od nominalnego. Ponieważ moc na grzałce, która jest obciążeniem rezystancyjnym, jest proporcjonalna do kwadratu napięcia, będzie ona dla 230 V 5.29 raza większa. W przebiegu sinusoidalnym, w jednym okresie, obie połówki są identyczne w sensie kształtu, więc każda z nich dostarcza połowę energii tego okresu. Jeżeli zastosujesz prostownik jednopołówkowy, dostarczysz połowę energii w okresie sinusoidy, czyli połowę mocy, czyli 2.6 raza więcej niż moc nominalna grzałki.
Regulator fazowy (ściemniacz) może być niezbyt dobrym rozwiązaniem. Takie regulatory, ze względu na zasadę działania, mają tendencję do generowania dość dużych zakłóceń.
W pierwszym poście jest rysunek sugerujący użycie Arduino, ewentualnie jakiegoś innego "komputera". Można więc to zrobić następująco, chociaż układ nie będzie zbyt trywialny.
Grzałkę można podłączyć za pomocą triaka, sterowanego optotriakiem. Dodatkowo należy do "komputera" doprowadzić sygnał detekcji zera sieci elektrycznej, jest trochę opisów takich układów na elektrodzie.
Dalej już normalna regulacja grupowa: przepuszczamy jedną połówkę sinusoidy a kolejne cztery nie, uzyskamy wypełnienie 1/5, czyli mniej więcej tyle ile trzeba (faktycznie jest 5.29, ale różnica jest niewielka). Równie dobrze można uzyskać wypełnienie 1/6, 1/7, itd, ewentualnie można nieco "podkręcić" na 1/4 lub 1/3.
Regulacja grupowa, ze względu na przełączanie obciążenia w zerze sieci elektrycznej, praktycznie nie generuje zakłóceń.

miszcz310 napisał:

jak się przepuści taki pocięty sinus to on sie "lepiej" uśredni niż taki sygnał ze ściemniacza.

Tym się nie ma co przejmować. Bezwładność grzałki jest przynajmniej kilkadziesiąt razy większa niż czas trwania półokresu sieci (10 ms), więc grzałka działa po prostu jak filtr dolnoprzepustowy o dość dużej stałej czasowej.

Pozdrawiam

A czy nie taniej i lepiej będzie kupić/zamówić nową grzałkę.
Co będzie jak optotriak lub triak zostaną zwarte.... POŻAR!
Miałem ostatnio taki przypadek. Zwarcie dostał optotriak regulatora prędkości silnika jednofazowego wentylatora. Jednak silnik był na 230VAC a nie 100 i nic złego sie nie stało. Tu może być katastrofa.

jack63 napisał:

Co będzie jak optotriak lub triak zostaną zwarte.... POŻAR!

Możliwe, chociaż

miszcz310 napisał:

z szeregowo połączonym zabezpieczeniem (292 stopnie C)

jack63 napisał:

A czy nie taniej i lepiej będzie kupić/zamówić nową grzałkę.

Pomysł jest dość oczywisty.
Autorowi jednak nie przyszedł do głowy, może nie jest to aż tak proste jak się wydaje, może grzałka ma jakiś dziwaczny kształt, itp.
Równie dobrze można poszukać transformatora 230 V / 100 V.

Są firmy produkujące grzałki na zamówienie ale podnosi koszt zakupu...

Kraniec_Internetów napisał:

Chyba jestem zbyt zmęczony ale spróbuję:

Chyba rzeczywiście jesteś zbyt zmęczony albo umyka Ci definicja wartości skutecznej przebiegu okresowego:
https://pl.wikipedia.org/wiki/Napi%C4%99cie_skuteczne
Wartość całki (oznaczonej) będzie dwa razy mniejsza (bo tylko jedna połówka sinusoidy, druga równa zero), po wyciągnięciu pierwiastka kwadratowego będzie już tylko 1.41 razy mniejsza, czyli 163 V, niestety.

A może po prostu trafo obniżające napięcie

Kraniec_Internetów napisał:

Nadal byłbym za ściemniaczem, albo baterią kondensatorów (ceramicznych?) Potrzebujemy tylko 160uF. Proponowałbym użyć 2 kondensatorów elektrolitycznych 160uF o odpowiednim napięciu, i 2 diod.

Jeżeli chodzi o rozwiązanie z kondensatorami. Zastanawiam się jeżeli dam dwa elektrolity na powiedzmy napięcie 400V plus dioda, to czy elektrolity wytrzymają prąd przez nie płynący?
To znaczy wiem, że to jest prąd zmienny, ale mimo wszystko jakoś mnie to gryzie (ale to chyba najprostsze i najtańsze wyjście).
Pozdrawiam i przepraszam, że tak późno piszę

Witam
Nie znam japońskich urządzeń ale chciałbym zwrócić koledze uwagę na inną nie braną pod uwagę ważną sprawę.
Z Twojego opisu wynika że "ruszt" posiada dostępne przewodzące elementy, no chyba że to jakieś całkowicie ceramiczne cudo. Producent przystosował urządzenie: grzałkę ale i wyłącznik termiczny przewody ew. wyłącznik, przewód zasilający (ogólnie izolację) do napięcia 100V . Po obniżeniu napięcia "sprytnymi metodami" wtrąconą reaktancją czy cięciem sinusoidy, skuteczne napięcie zasilające między przewodami roboczymi L a N może być prawidłowe, natomiast napięcie względem obudowy w dalszym ciągu będzie 230V a to stanowi niebezpieczeństwo uszkodzenia i porażenia.
Niestety moim zdaniem przy tego typu urządzeniach ( w Polsce w tzw. pierwszej klasie ochronności) jedynym profesjonalnym choć bardzo drogim rozwiązaniem jest zastosowanie transformatora 230V/100V i jeśli ruszt był wyposażony w przewód ochronny pozostawienie jego.
Pozdrawiam.

Urządzenie nie jest przyłączone do sieci na stałe i nikt nie zagwarantuje przyłączenia reaktancji na przewodzie L. także te metody odpadają.
Może te moje uwagi na wyrost. Dla siebie bawiłbym się na szybko prostym tanim regulatorem fazowym na triaku i koniecznie przewód ochronny, ale nikomu innemu tych metod nie polecę. Kiedyś w Polsce popularne były szlifierki kątowe 2kW 110V z dołączonym na zewnątrz regulatorem tyrystorowym ale urządzenie w II klasie ochronności.
Inna sprawa to poprawnie pomierzyć prawdziwą moc skuteczną urządzenia odrobina wiedzy potrzebna.
Pozdrawiam

Zrobiłem układ. Z dwoma diodami i elektrolitami. Diody do 16A, elektrolity 150uF napięcia do 400V. Działa, grzałka nagrzewa się prawidłowo, nie wywala korków (uważałem też, żeby faza była na kondensatorach). Problem jest taki, że układ się grzeje. To znaczy po jakiś 3-4 minutach kondensatory zaczynają topić klej na gorąco i dalej nie próbowałem. Dają się dotknąć, ale są bardzo gorące. Trochę boję się, żeby ich nie wysadziło. Co mogłem zrobić nie tak? Jak układ ostygnie to wrzucę zdjęcia.
Pozdrawiam

Szeregowa rezystancja zastępcza.

Kraniec_Internetów napisał:

Przecież tam są miliomy.

Tak, ale dla kondensatorów na małe napięcia.
Trochę to bez sensu, ale dla eksperymentu należało by zrobić baterię małych, w sensie pojemności, kondensatorów połączonych równolegle.

Trochę zasugerowaliśmy się prostotą tego układu, nikt nie sprawdził jaki jest realny dopuszczalny prąd tętnień kondensatora o takiej pojemności, z przeglądu danych katalogowych wynika, że z biedą około 1 A RMS.

jack63 napisał:

Kraniec_Internetów napisał:
Przecież tam są miliomy.

Tak, ale dla kondensatorów na małe napięcia.

Raczej dla kondensatorów o dużej pojemności, rzędu kilku tysięcy µF, w dodatku typu LOW-ESR, które przypadkowo są na małe napięcia.

jack63 napisał:

Trochę to bez sensu, ale dla eksperymentu należało by zrobić baterię małych, w sensie pojemności, kondensatorów połączonych równolegle.

Raczej nie, kondensatory o małej pojemności mają dość duże wartości ESR / mały dopuszczalny prąd tętnień, należałoby ich połączyć równolegle tak dużo, że wypadkowa pojemność będzie zbyt duża.
Można znaleźć kondensatory, które wytrzymują odpowiedni prąd. Będą one miały znacznie większą pojemność, więc należy odpowiednią ich liczbę połączyć szeregowo. Tyle, że to dość mało praktyczne.
Raczej należy zmierzać w innym kierunku.

miszcz310 napisał:

Zrobiłem układ. Z dwoma diodami i elektrolitami. Diody do 16A, elektrolity 150uF napięcia do 400V

Daj scgemat połączenia, bo w sumie nie wiadomo co zrobiłeś.