Condensatore di livello - limitare la corrente allo spunto

[bit]

Devo realizzare un circuito alimentato da una tensione di circa 310 V in continua, che ottengo raddrizzando e livellando i 220 V di rete. Poiché il consumo di corrente è elevato (punte di circa 10 A) e ho bisogno di un ripple non eccessivo (10% circa) devo utilizzare capacità di livellamento abbastanza elevate, due condensatori da 2200 uF in parallelo.

L’applicazione non merita la realizzazione di uno stabilizzatore switching, che permetterebbe l’utilizzo di capacità più modeste.

Il mio problema è lo spunto di corrente all’accensione del sistema, temo possa provocarmi danni al ponte raddrizzatore (35 A con picchi sopportabili di 300 A), al relè di accensione e possibile sgancio del magnetotermico a protezione del circuito. Un calcolo teorico mi dà come picco di corrente di carica un valore di circa 450 A se chiudo il circuito al passaggio per lo zero della tensione di rete, negli altri casi è sicuramente peggio!

Avevo pensato di effettuare una precarica del condensatore alimentando il circuito tramite una resistenza, e dopo un certo tempo, cortocircuitarla con un secondo relè. Tutto questo ovviamente prima di attivare il resto del circuito. Per avere una carica abbastanza veloce (mi sono imposto 5 secondi) dovrei utilizzare una resistenza da 200 ohm circa (T = 5xRC = 5x200x0.0044 = 4.4 s).

La corrente sarebbe quindi limitata a un massimo di 1,1 A, ma la resistenza dissiperebbe una potenza superiore a 200 W! Probabilmente quella potenza, anche se per poco tempo, mi creerebbe problemi, dovrei prevedere un dissipatore apposito.

Ho pensato allora di utilizzare un condensatore al posto della resistenza (montato ovviamente a monte del ponte raddrizzatore, come si fa quando si alimentano piccoli circuiti direttamente dalla rete). Con una capacità da 15 uF ottengo una reattanza di 210 ohm circa. E’ fattibile o potrebbe crearmi problemi? E’ meglio utilizzare condensatori poliestere, o elettrolitici (non polarizzati o montandone due da 33 uF 400 V in antiserie)?

Ci sono altre soluzioni più pratiche per risolvere il problema della carica del condensatore di livello?

[Mario Maggi]

Caro bit,

sicuramente meglio il resistore.

Se scegli bene, troverai resistori che sopportano sovraccarichi in potenza di 5 volte per alcuni secondi o altri 10 volte per pochi secondi. Quindi con un resistore da 25 W ce la puoi fare, a patto che garantisci che non ci siano piu' operazioni di seguito senza il necessario raffreddamento.

Di solito di precarica a meta' tensione, poi il rele' cortocircuita il resistore.

Scegli un ponte "a valanga controllata" (controlled avalanche). Tieni un buon margine di tolleranza perche' - se trovi un buco di rete come avviene sempre piu' spesso - i calcoli teorici finiscono nel cestino.

Potresti anche usare una precarica a tiristore, se l'applicazione lo consente.

Ciao

Mario

[Livio Orsini]

Visto che necessiti di un ripple abbastanza basso, sarebbe consigliabile oltre ai condensatori di filtro, prevedere un induttore di spianamento, come veniva fatto nei vecchi alimentatori per tubi a vuoto. Realizzando un cella a L (induttanza in serie e capacità verso massa) riduci anche i fenomeni derivanti dalla carica dei condensatori. Ovviamente la precarica limitata da un dispositivo come la resistenza è meglio mantenerlo comunque.

Attenzione comunque al circuito di precarica. Se capita di avere frequenti accensioni e spegnimenti si possono avere inconvenienti

[bit]

Grazie dei consigli. Problemi di frequenti accensioni non ce ne sono. Il circuito deve stare sempre alimentato.

L'induttore di filtro non credo sia la migliore soluzione, mi abbasserebbe il ripple, d'accordo, ma mi abbasserebbe anche la tensione di uscita e io ho bisogno della massima tensione possibile.

Per i buchi di tensione potrei anche bloccare il circuito e rifare l'accensione da capo, dovrei valutare la durata massima che posso accettare per una mancanza di tensione.

Con una corrente assorbita di 10 A, buchi di tensione di oltre 0,1 s scaricherebbero troppo i condensatori e sicuramente devo rifare la precarica.

Che durata massima hanno di solito i buchi di tensione più frequenti?

Chiaramente se non blocco il circuito alimentato è inutile rifare l'accensione tramite il resistore, la corrente assorbita non mi permetterebbe la carica.

Avevo anche pensato alla precarica a tiristore, dovrei aggiungere un circuitino che controlli il suo innesco aumentando progressivamente la tensione applicata la condensatore, o fare un'aggiunta al programma del micro che gestisce il tutto per controllare il tiristore. Penso sia più semplice e sicuro l'uso del resistore.

Per curiosità mia, se non è un problema spiegarmelo: che problemi darebbe la caduta capacitiva al posto di quella resistiva?

[Mario Maggi]

Caro bit,

rispondo solo alla prima domanda.

I buchi di tensione piu' frequenti hanno una durata di 300 ms. Questo dipende da una procedura normalizzata ENEL che prevede il reinserimento di un interrruttore automatico dopo 300 ms dall'evento che lo ha fatto aprire. Se scatta ancora non si riarma da solo.

Se la tua applicazione e' una tantum, se sono previsti quantitativi fatti sentire. Mi occupo di accumulo energetico. Stamattina verranno dei canadesi per discutere un accumulo senza batterie di 4000 A per 2 sec.

Niente e' impossibile tecnicamente, basta pagare.

Ciao

Mario

[samp]

scusa mario se mi intrometto ma la cosa dell' accumulo senza batterie mi intriga come è possibile per una potenza del genere?

ciao

samp

[bit]

Grazie dell'aiuto Mario! Il dato che mi hai fornito mi sarà molto d'aiuto. In effetti ho fatto un piccolo calcolo per vedere l'energia dissipata dalla resistenza pe caricare il condensatore e mi vengono effettivamente valori molto bassi, la capacità termica del resistore dovrebbe assorbirla tranquillamente. Ora farò delle prove pratiche, ma penso di diminuire il valore della resistenza, tanto l'energia dissipata è sempre la stessa, quindi se termicamente la resistenza è uguale non dovrebbe cambiare nulla.

Comunque non è prevista la produzione di nessuna apparecchiatura, sto solo facendo esperimenti poco più che casalinghi.

Accumulo senza batterie da 4000 A per 2 secondi? Accidenti!

Scusa ma sono curioso anch'io. Funziona con dei condensatori, o è elettromeccanico? In che applicazioni serve?

Grazie ancora dei preziosi consigli!

[Mario Maggi]

Caro bit,

ci sarebbe da scrivere troppo !

Se passi alla fiera EPQ dal 19 Febbraio a Bologna, vedrai diverse tecnologie per accumulo energetico.

Per esempio, hai una fabbrica di elettrodomestici che consuma 50 MVA, e ci sono molte saldatrici monofasi a punti che creano problemi di "buchi di rete" anche alla linea Enel e agli altri utenti connessi all'Enel. Puoi aggiungere un sistema in container che accumula per esempio 20 MW per mezzo secondo, e che risolve brillantemente il problema.

Altre info generiche su www axu it/pq

Ciao

Mario

[bit]

Capito! Piu o meno mi immaginavo come funzionassero. Grazie della segnalazione. Ciao!