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Banco prova reattanze monofasi

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[1] Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoFry » 17 gen 2022, 9:32

Ciao a tutti,
avrei la necessità di testare delle reattanze monofasi, nel range di frequenza da 400 a 1000 Hz.
In particolare si tratta di induttanze di livellamento DC, oppure filtri dv/dt per inverter.
Lo scopo è verificarne le caratteristiche simulando il reale funzionamento, così da capire (preventivamente al montaggio) se il componente lavora correttamente.

L’idea è quella di utilizzare un amplificatore audio di elevata potenza (modelli a 12V da auto) e bassissima impedenza di uscita (attorno ad 1 ohm) modulando il segnale con un generatore di funzioni.
Le reattanze da provare si aggireranno tutte come valore da 1 Ohm a 20 Ohm massimo.

I primi dubbi che mi sorgono sono i seguenti:
- Il fatto che come carico ho un componente molto reattivo, il quale assorbirà per lo più corrente reattiva induttiva che attiva, può comportare problemi all’amplificatore?
- Utilizzando un generatore di segnali ci sarà la possibilità anche di fornire in ingresso all’amplificatore realmente una tensione DC raddrizzata per simulare il comportamento citato sopra: potrebbe soffrirne l’amplificatore per il fatto che sta amplificando un segnale continuo e non alternato?

La corrente in gioco non dovrà superare i 25A, ho visto esserci sul mercato amplificatori di elevato costo (ma fortunatamente questo al momento non è un problema) che dovrebbero garantire correnti molto maggiori.
Verrà inoltre previsto un adeguato sistema di alimentazione.

Vedete poi altre eventuali controindicazioni per questo progetto?
Grazie a tutti
Marco
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[2] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 18 gen 2022, 9:59

MarcoFry ha scritto:- Il fatto che come carico ho un componente molto reattivo, il quale assorbirà per lo più corrente reattiva induttiva che attiva, può comportare problemi all’amplificatore?

L'amplificatore audio va a pilotare un altoparlante, che è induttivo, resta da vedere se il valore induttivo di questo è molto diverso del valore induttivo che gli applichi tu. Se parlassimo di potenze ridotte direi che non fa niente, in questo caso avei dei dubbi.


MarcoFry ha scritto:- Utilizzando un generatore di segnali ci sarà la possibilità anche di fornire in ingresso all’amplificatore realmente una tensione DC raddrizzata per simulare il comportamento citato sopra: potrebbe soffrirne l’amplificatore per il fatto che sta amplificando un segnale continuo e non alternato?

Non so se ci siano generatori di segnale che diano uscita raddrizzata, la puoi ottenere con il diodo ed una resistenza, la qualità del segnale risentirà della soglia del diodo e non sarà perfetta, oppure raddrizzare con circuito attivo tramite op, ma il problema maggiore sarà l'amplificatore, questo lavora su segnali alternati, (che io sappia), non ti darà mai una raddrizzata in uscita, inoltre se lo facesse, andresti a pilorare l'uscita con una compnente DC, che in caso di reattanza induttiva ti darebbe un bel corto.

MarcoFry ha scritto:La corrente in gioco non dovrà superare i 25A, ho visto esserci sul mercato amplificatori di elevato costo (ma....
Sono molti anni che non seguo più l'audio e gli ampilicatori, mi sembrano molti 25A gestiti da un amplificatore.
Se ti tiferisci ad amplificatori classe D, lavorando ad alte frequenze, ci andrei con i piedi di piombo a collegarci circuiti reattivi non noti.


saluti.
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[3] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 18 gen 2022, 10:23

L'argomento mi incuriosisce.
Si dovrebbero definire prima quali parametri o curve di parametri caratterizza un induttore.

Suggerisco di provare a misurare la reattanza incrementale, ossia sovrapporre una corrente continua alla tensione (corrente) alternata erogata da un generatore/amplificatore. La potenza alternata iniettata può essere di valore molto contenuto.
Ossia mettere un condensatore in serie all'amplificatore.
La corrente continua sposta il punto di lavoro dell'induttore; leggendo la tensione alternata ai capi dell'induttore e dividendola per l'ampiezza della corrente alternata si ricava la reattanza.
La mia è solo un abbozzo di metodo, forse nel web si trovano metodi di misura meglio dettagliati.
O_/
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[4] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoFry » 18 gen 2022, 17:09

Grazie intanto per le risposte.
Allora partendo dal messaggio di Foto Utentelelerelele

Vero, i reattori che dovrei provare sono pur sempre componenti induttivi come l'altoparlante, ma essendo quest'ultimo un componente che serve in primis per generare energia meccanica non vorrei che di norma assorba comunque più potenza attiva che reattiva, e magari gli amplificatori sono previsti per tale scopo (minima parte di corrente induttiva). In effetti non conosco che tipo di potenza reattiva possa assorbire un altoparlante.

Per i generatori di funzioni ricordo aver visto la possibilità di generare forme d'onda raddrizzate e in ogni caso se la funzione non ci dovesse essere sarebbe sufficiente quella raddrizzata direttamente da un ponte. Per assurdo andrebbe bene anche una sinusoide standard al momento (forme d'onda più distorte potranno venire anche in un secondo momento).

Per quanto riguarda il corto sulla reattanza in DC: in realtà fornirei sempre un segnale variabile, seppur continuo (la sinusoide raddrizzata appunto). Anche perché uno di questi componenti si installerà proprio su un filtro DC, dove si avrà una componente continua e un ripple sovrapposto da compensare (ovviamente di entità molto inferiore alla componente continua).

Esatto, si tratta proprio di amplificatori in classe D che possono arrivare a gestire impedenze nell'ordine di 1 Ohm con potenze di 8kWrms. Non conosco questo tipo di amplificatori e mi dovrò documentare anch'io, però considerando che non si tratta proprio di prodotti general purpose e che le correnti in gioco sono molto inferiori a quelle calcolate a tale potenza, non vorrei scartare la possibilità di approfondire questo progetto.

Preciso anche che il componente induttivo da testare sarà ben conosciuto invece, in quanto tale prova è semplicemente per simulare la reale messa in servizio, in realtà le caratteristiche di induttanza, perdite attive, caduta di tensione alla frequenza utilizzata, corrente assorbita sono tutte già conosciute.

Rispondendo a Foto UtenteMarcoD

Come detto sopra in effetti le caratteristiche/parametri le avrei già, la prova è semplicemente per simulare il reale funzionamento ed eventualmente fare misure più realistiche alla vera frequenza di funzionamento.
Le reattanze da testare varierebbero da 1 Ohm a 20 Ohm con corrente non superiore a 25A.

Non capisco però quando dici:
MarcoD ha scritto:Suggerisco di provare a misurare la reattanza incrementale, ossia sovrapporre una corrente continua alla tensione (corrente) alternata erogata da un generatore/amplificatore. La potenza alternata iniettata può essere di valore molto contenuto.
Ossia mettere un condensatore in serie all'amplificatore.
La corrente continua sposta il punto di lavoro dell'induttore; ...
O_/


Capisco che la componente continua varia il punto di lavoro dell'induttore, infatti sarà tra l'altro il reale funzionamento (ad esempio una Idc di 150A e un ripple a 300 Hz di 6A (ponte trifase) è un caso attuale)) ma non ho compreso la metodolgia che suggerisci e che forse, mi sembra di capire, potrebbe essere anche più completa della mia. Infatti io avrei solamente voluto simulare la parte "alternata" di questa forma d'onda.
Non comprendo anche cosa intendi con reattanza incrementale, intenderesti una reattanza differenziale? Che informazione darebbe in questo caso specifico?

Grazie ancora a tutti
Marco
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[5] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoFry » 18 gen 2022, 17:27

Mi sono reso conto anche di aver "sparato" un po' alto sui valori di impedenza da testare. Probabilmente non si andrà oltre gli 8 Ohm e di norma si varierà dai 2 ai 4 Ohm con la corrente di 5~25A.
A 8 Ohm e 25A si avrebbe una caduta sull'induttore di 200V, non saprei come reagirebbe l'amplificatore.

Ciao
Marco
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[6] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 18 gen 2022, 17:30

Non comprendo anche cosa intendi con reattanza incrementale, intenderesti una reattanza differenziale?
Si

Ho disegnato uno schema di principio. Occorre dimensionare i valori per vedere se è realizzabile e se è conveniente. Sono poco competente, non ho mai fatto misure simili. O_/



La R in verticale è una resitenza di valore noto di valore basso rispetto alla impedenza.
Forse misurando lo sfasamento con l'oscillo si ricavano i valori di reattanza e resistenza perdita dell'induttore.
L'induttore su nucleo magnetico è un componente non lineare per la saturazione.
Interessa la reattanza / induttanza media, la minima o la massima o quella differenziale o tutte?
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[7] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 18 gen 2022, 20:03

Si potrebbe utilizzare un inverter per motori in configurazione di uscita monofase.
Se è previsto il controllo in tensiona e in frequenza risulta tutto già fatto.
Ciao
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[8] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoFry » 19 gen 2022, 12:33

Foto UtenteMarcoD

Grazie per lo schema, ma quello che non capisco fondamentalmente è a cosa serve in questo caso una reattanza differenziale. Se ho capito bene (analogamente ad una resistenza non lineare) in effetti io andrò a caratterizzare la mia reattanza ad una tensione e ad una corrente, se lo facessi ad un'altra tensione e ad un'altra corrente otterrei un valore probabilmente leggermente diverso, l'utilità è relativamente a questo ultimo aspetto?

Per quanto riguarda il tuo schema ho molto apprezzato, però è ancora troppo avanti per me, nel senso che al momento mi serve più che altro creare il sistema per generare la componente alternata, sono convinto anch'io che poi avere quanto hai descritto sarebbe l'ideale.

Foto Utentestefanopc

Grazie Stefano, l'idea dell'inverter sarebbe ottima, che tu sappia è possibile variare esclusivamente la tensione o la frequenza? In questo caso rispetto al normale utilizzo V/f sarebbe necessario che i parametri fossero indipendenti.
Oltre a questo comunque, utulizzando un generatore di funzioni avrei molte altre possibilità che stavo considerando, ad esempio simulare la presenza di componenti armoniche.

Grazie ancora a tutti
Marco
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[9] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 19 gen 2022, 13:36

quello che non capisco fondamentalmente è a cosa serve in questo caso una reattanza differenziale.
La reattanza differenziale è la caratteristica di un induttore attorno a un punto di lavoro (corrente continua ) che lo attraversa.

..in effetti io andrò a caratterizzare la mia reattanza ad una tensione e ad una corrente, se lo facessi ad un'altra tensione e ad un'altra corrente otterrei un valore diverso.

anche molto diverso al crescere della corrente


Per quanto riguarda il tuo schema ho molto apprezzato, però è ancora troppo avanti per me, nel senso che al momento mi serve più che altro creare il sistema per generare la componente alternata, sono convinto anch'io che poi avere quanto hai descritto sarebbe l'ideale
. Il mio schema permette di adoperare un generatore di alternata di potenza molto minore di quello che tu hai previsto.

Dipende dallo scopo del collaudo:
di accettazione per verificare se un induttore è diverso dagli altri
oppure
di caratterizzare completamente un induttore prototipo

O_/
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[10] Re: Banco prova reattanze monofasi

Messaggioda Foto UtenteMarcoFry » 20 gen 2022, 10:44

Foto UtenteMarcoD

Scusami non avevo visto la parte di messaggio appena sotto lo schema, ora capisco il perché delle tue domande.
In realtà non ho necessità di caratterizzare il valore di induttanza, questo posso farlo anche a 50Hz ricreando l'induzione che avrebbe a frequenze più alte (ad esempio 300Hz), mancherebbero per la completa caratterizzazione tutti i valori di perdite e rumore.

Tornando al tuo schema, si tratta di due generatori indipendenti in parallelo che alimentano l'induttore. Uno crea la componente continua e l'altro la componente alternata e il condensatore filtrerebbe la componente continua verso il generatore in alternata, corretto?
Detto questo mi sembra che alla fine io debba ottenere un generatore in alternata, ovvero quello che sto cercando di mettere in piedi. E' così o mi sfugge qualcosa?

Ciao
Marco
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