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Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5 kVA

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentevenexian » 10 nov 2018, 23:16

fpalone ha scritto:Ė chiaro che se riesci a chiudere sull'angolo ottimale la corrente di inrush si riduce, così come il fatto che, in buona approssimazione, l'angolo ideale di ritardo corrisponda a circa 90 gradi.

Dall'affermazione riportata in [9] sembrava non esistesse un angolo ottimale, ma fosse indifferente.

Prove di laboratorio hanno dimostrato che l'angolo spesso si discosta anche molto dai teorici 90° a causa del cambiamento di impedenza che si ha nella prima fase di movimento del nucleo nell'avvolgimento. Ogni valvola si comporta in modo diverso, proprio per questo motivo è nato lo studio.

fpalone ha scritto:Se tuttavia non dimensioni l'interruttore elettronico per sopportare la corrente di inrush del trasformatore, dovrai prevedere opportune protezioni per evitare che durante eventi di rete, come buchi di tensione, il componente rimanga in conduzione e si becchi l'inrush pieno al ritorno della piena tensione di rete.

L'interruttore è dimensionato per sopportare la corrente di inrush, con gli adeguati margini.
Ciò che non può sopportare è la corrente derivante dalla saturazione del nucleo nel caso in cui la corrente raddoppi con un pilotaggio zero-crossing (*).

Le protezioni del caso ovviamente ci sono.

(*) Il pilotaggio zero-crossing avviene anche statisticamente se il driver non ha un angolo di fase prestabilito.
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[12] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentefpalone » 10 nov 2018, 23:49

Per chiarire a cosa mi riferivo: nell'ambito dei trasformatori per corrente di inrush si intende proprio quella dovuta alla saturazione del nucleo a seguito di una manovra di energizzazione.
Purtroppo la saturazione di un trasformatore non è solo causata dalla sua energizzazione ad un istante di tempo sfavorevole, ma anche da brusche variazioni della tensione di rete (ad esempio buchi di tensione per guasto e successivo ritorno della piena tensione).
Appunto per questo se (come sembra nello schema in [1]) non ci sono protezioni per evitare che il triac si becchi l'inrush nelle condizioni peggiori, il circuito va appunto dimensionato per le condizioni peggiori (cioè angolo più sfavorevole) in termini di corrente e TRV.
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[13] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentevenexian » 11 nov 2018, 0:07

Non riesco a vedere come un buco di tensione possa mandare in saturazione il nucleo di un induttore, ma ammetto di non aver considerato in modo appropriato il possibile problema, cosa che ora sono costretto a fare immediatamente.

A che buchi di tensione ti riferisci? Cortocircuito o apertura del circuito? intendo con sorgente a impedenza zero o infinita? Al ripristino, la fase è mantenuta?
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[14] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 11 nov 2018, 0:31

Se prendiamo un libro vecchio di elettronica industriale, l'angolo di innesco del Triac usato come interruttore era un concetto ignorato. Forse oggi un microcontrollore darebbe la massima flessibilità nel gestirlo.
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[15] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentestefanodelfiore » 11 nov 2018, 12:53

Vorrei far notare che la discussione era nata considerando un un trasformatore il cui secondario è caricato con un resistore di valore resistivo decisamente basso e che questo viene poi rivisto al primario moltiplicato per il rapporto spire al quadrato. Il carico visto dall'interruttore non è solo induttivo ma misto e il problema è solo legato alla possibile saturazione del trasformatore.
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[16] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentefpalone » 12 nov 2018, 10:10

stefanodalfiore, il carico visto dall'interruttore può essere in prima approssimazione considerato come parallelo di due elementi:
- il primo (lineare) costituito dalla serie della resistenza del carico (riportata al primario) e dell'impedenza serie del trasformatore;
- il secondo (non lineare) costituito dalla reattanza di magnetizzazione del trasformatore.

La saturazione del trasformatore è ovviamente legata al secondo dei due elementi, ed è più o meno questo che si discute di mitigare.
[url]venexian[/url], il motivo è questo: in caso di brusco abbassamento della tensione ai capi dell'induttanza (non lineare) di magnetizzazione, semplificando al massimo per un corto circuito franco, la corrente ed il flusso sull'induttanza di magnetizzazione tendono a rimanere costanti al valore immediatamente precedente al corto-circuito.
Al momento di eliminazione del corto circuito, l'induttanza (non lineare) si troverà quindi con un flusso residuo che al ritorno della tensione, si sovrappone a quello del nuovo regime sinusoidale.
A seconda del momento (angolo elettrico) di innesco e di quello eliminazione del guasto si potrà avere una situazione anche peggiore rispetto all'energizzazione di un nucleo non magnetizzato.
Chiaramente poi ci sono tutti i casi intermedi: in caso di variazioni brusche, ma di ampiezza più o meno maggiore, della tensione si hanno fenomeni di inrush di entità più o meno maggiore:
anche quando si energizza un trasformatore "vicino" ad un altro già in servizio, il secondo subisce un inrush (inrush simpatetico)
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[17] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentevenexian » 12 nov 2018, 10:28

@fpalone
Da una prima analisi appare ovvio che se gli 'abbassamenti' di tensione riguardassero sempre e solo le semionde positive o negative, fino a portarle a tensione nulla, l'induttanza vedrebbe tensione solo positiva o negativa con corrente costantemente in crescita e conseguente saturazione del nucleo. Il TRIAC non si sgancerebbe neppure se venisse tolta la corrente di controllo perché la corrente controllata non si azzererebbe mai.

Per un carico anche solo parzialmente induttivo non c'è soluzione a una situazione così estrema, che però è ovviamente molto improbabile.

Esiste una norma di riferimento per queste interruzioni di alimentazione che consideri anche fase, durata delle stesse e impedenza di sorgente nelle fasi di interruzione?
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[18] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto Utentefpalone » 12 nov 2018, 14:22

Non ho capito venexian,

io immagino che una volta "chiuso" l'interruttore elettronico, il TRIAC rimanga sempre in conduzionee che non ci sia quindi una parzializzazione: mi riferisco a "banali" eventi di corto-circuiti in rete, che interesserebbero quindi sia le semionde positive che quelle negative della tensione ai capi dell'induttanza non lineare.
Per capirsi, un evento del genere:
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nel quale all'inizio l'induttanza viene energizzata all'istante di tempo corrispondente al picco della tensione, ma successivamente la tensione ai capi dell'induttanza (fino a quel momento in condizioni di regime permanente e lineare) si abbassa per via di un corto-circuito in rete, per poi ritornare all'ampiezza precedente al termine dell'evento di guasto.
inrush_I.jpg
inrush_I.jpg (60.89 KiB) Osservato 583 volte


Se al momento dell'energizzazione non si ha un'elevata corrente di inrush, al ritorno della tensione dopo il corto circuito si ha un inrush significativo.
Anche se l'interruttore (statico o meccanico) non ha dovuto sopportare l'inrush all'inizio, esso dovrà sopportarlo dopo, al ritorno della tensione, a meno di non prevedere logiche opportune che ne comandino l'apertura in caso di variazioni rapide della tensione.
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[19] Re: Rele' a stato solido per carico induttivo 380 V 5KVA

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 13 nov 2018, 15:43

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