Circuito variador de tensão

henriquehds · 20 de agosto de 2013

Olá pessoal

Alguém poderia me ajudar em um circuito, preciso de um variador de tensão para uma bobina de 45w, a variação precisa ir de 180v a 220v alternada, isso com proteção;

se alguém poder me ajudar, agradeço muito!

albert_emule · 20 de agosto de 2013

Olá pessoal
Alguém poderia me ajudar em um circuito, preciso de um variador de tensão para uma bobina de 45w, a variação precisa ir de 180v a 220v alternada, isso com proteção;

se alguém poder me ajudar, agradeço muito!

Um um transformador variac é a solução mais prática:

http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-500739974-regulador-controlador-transformador-tensão-variac-05-kva-_JM

No entanto a tempos eu venho pensando num variador de tensão AC eletrônico usando um 555 como PWM, Chaveadores IGBT operando como chaveadores bidirecionais e 4 diodos retificadores.

A princípio minha ideia partiu de um artigo do Newton c. Braga, que falava de um Mixer digital, veja;

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica/57-artigos-e-projetos/1178-art164

Imaginei que pudesse ser feito o mesmo com uma tensão de 127V ac ou 220V ac:

http://www.newtoncbraga.com.br/images/stories/artigos4/art0164_02.jpg

Daí por diante pesquisei um pouco mais e achei TCC de engenharia eletrônica descrevendo um tipo de estabilizador que usava chaveadores Bidirecionais e controle PWM a 20KHz. O princípio básico é o mesmo do Mixer digital do Newton C. Braga, a diferença é que o estabilizador descrito no TCC de engenharia eletrônica, o circuito é capaz de somar ou subtrair. Aqui no Mixer ele só subtrai.

No TCC eles também usam uma ponte completa de IGBT para fazer o serviço de chaveador bidirecional e o acionamento é complexo.

A minha ideia é usar apenas uma ponde retificadora completa. Do lado AC eu alimento o trado. Do lado DC eu coloco o chaveador e o controle PWM 20KHz.

henriquehds · 21 de agosto de 2013

Um um transformador variac é a solução mais prática:
http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-500739974-regulador-controlador-transformador-tensão-variac-05-kva-_JM

No entanto a tempos eu venho pensando num variador de tensão AC eletrônico usando um 555 como PWM, Chaveadores IGBT operando como chaveadores bidirecionais e 4 diodos retificadores.

A princípio minha ideia partiu de um artigo do Newton c. Braga, que falava de um Mixer digital, veja;

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica/57-artigos-e-projetos/1178-art164

Imaginei que pudesse ser feito o mesmo com uma tensão de 127V ac ou 220V ac:

http://www.newtoncbraga.com.br/images/stories/artigos4/art0164_02.jpg

Daí por diante pesquisei um pouco mais e achei TCC de engenharia eletrônica descrevendo um tipo de estabilizador que usava chaveadores Bidirecionais e controle PWM a 20KHz. O princípio básico é o mesmo do Mixer digital do Newton C. Braga, a diferença é que o estabilizador descrito no TCC de engenharia eletrônica, o circuito é capaz de somar ou subtrair. Aqui no Mixer ele só subtrai.

No TCC eles também usam uma ponte completa de IGBT para fazer o serviço de chaveador bidirecional e o acionamento é complexo.

A minha ideia é usar apenas uma ponde retificadora completa. Do lado AC eu alimento o trado. Do lado DC eu coloco o chaveador e o controle PWM 20KHz.

Já tinha pensado no Variac, só não usei por causa do preço, preciso gastar o menos possível, essa segunda opção é interessante...

albert_emule · 21 de agosto de 2013

Já tinha pensado no Variac, só não usei por causa do preço, preciso gastar o menos possível, essa segunda opção é interessante...

Porque não testar?

http://imageshack.us/a/img822/1113/pwmp.png

O capacitor de 250V por 5uF deve ficar na saída do trafo, não na entrada.

Pode usar este PWM:

Ao invés destes 5 mosfets, usaria um IRFP460N

Quanto ao variac, até que não está caro.

Trata-se de um transformador variador de tensão de 500Va, de 0 a 300V.

henriquehds · 21 de agosto de 2013

Porque não testar?
http://imageshack.us/a/img822/1113/pwmp.png

O capacitor de 250V por 5uF deve ficar na saída do trafo, não na entrada.

Pode usar este PWM:

Ao invés destes 5 mosfets, usaria um IRFP460N

Quanto ao variac, até que não está caro.

Trata-se de um transformador variador de tensão de 500Va, de 0 a 300V.

Poderia me explicar a parte que protegeria de uma possível volta de corrente da bobina?

albert_emule · 21 de agosto de 2013

Poderia me explicar a parte que protegeria de uma possível volta de corrente da bobina?

"protegeria de uma possível volta de corrente da bobina?"

Eu não entendi

henriquehds · 21 de agosto de 2013

"protegeria de uma possível volta de corrente da bobina?"
Eu não entendi

Exatamente.

MatheusLPS · 21 de agosto de 2013

albert_emule, o trafo com o capacitor, seria um trafo comum 1:1?

Falou

albert_emule · 21 de agosto de 2013

Exatamente.

Você se se refere a tensão reversa da bobina quando o chaveador corta?

Um snubber resolve.

É apenas um resistor de uns 10 Ohms em série com um capacitor de alguns nF ligado em paralelo com o primário do trafo.

Geralmente é usado em trafo de fonte chaveada. Em toda fonte chaveada você vai ver um:

albert_emule, o trafo com o capacitor, seria um trafo comum 1:1?
Falou

Olá O trafo a princípio poderia ser qualquer um, sempre com seu primário adequado à tensão de alimentação.

O capacitor precisa estar na saída.

Na entrada está errado.

Estando na saída ele forma um filtro passa baixa.

MatheusLPS · 22 de agosto de 2013

albert_emule, ontem de forma rápida tentei simular esse circuito básico que você sugeriu. Achei bem interessante a ideia.

No entanto, o proteus, não conseguiu simular as formas de ondas de forma esperada. Por um estante, consegui simular com sucesso, mas depois o programa só mostrava erros. Nesse final de semana, testarei com mais calma.

Essa sua ideia, abre algumas possibilidades interessantes.

Fico imaginando a seguinte situação (se eu estiver viajando, diga): Imagina que eu queira fazer uma fonte linear simples variável com o famoso LM338. Sabemos que quanto maior é a diferença entre entrada e saída, a dissipação aumente muito.

Dessa forma, fico imaginando, se quisermos nossa fonte a 5V, e nossa entrada é de 25V teremos uma queda grande que gerará calor. E se ao invés dos 25V, utilizarmos esse seu circuito para abaixar a tensão do trafo de saída. Aí não teremos mais 25V na saída e sim algo menor a nossa escolha.

Seria viável?

Com essa minha ideia, poderíamos manter sempre 3V acima do regulador, evitando perdas pela diferença entre entrada e saída.

Tem um porém também. Você disse que temos que colocar um capacitor de 5uF na saída do trafo para realizar o filtro passa-baixa. Mas pela minha ideia, depois desse capacitor, ainda teria outra ponte de diodos e mais capacitores eletrolíticos e mais o regulador LM338 como exemplo. Isso poderia afetar toda a ideia?

Falou

faller · 22 de agosto de 2013

Dessa forma, fico imaginando, se quisermos nossa fonte a 5V, e nossa entrada é de 25V teremos uma queda grande que gerará calor. E se ao invés dos 25V, utilizarmos esse seu circuito para abaixar a tensão do trafo de saída. Aí não teremos mais 25V na saída e sim algo menor a nossa escolha.
Seria viável?

Com essa minha ideia, poderíamos manter sempre 3V acima do regulador, evitando perdas pela diferença entre entrada e saída.

Veja ai, conceitualmente, exatamente o que desejas e, mais, numa fonte composta (chaveada/linear) ajustável..

Pode usar qualquer ci regulador na parte linear. Note que a parte chaveada providenciará que sobre o CI regulador fique sempre uma pequena tensão para que o mesmo opere a contento..

Nunca o montei e nunca usei essa topologia dai, mas tem tudo para funcionar numa boa..

Se a montares, comente conosco acerca do desempenho da mesma..

albert_emule · 22 de agosto de 2013

albert_emule, ontem de forma rápida tentei simular esse circuito básico que você sugeriu. Achei bem interessante a ideia.
No entanto, o proteus, não conseguiu simular as formas de ondas de forma esperada. Por um estante, consegui simular com sucesso, mas depois o programa só mostrava erros. Nesse final de semana, testarei com mais calma.

Essa sua ideia, abre algumas possibilidades interessantes.

Fico imaginando a seguinte situação (se eu estiver viajando, diga): Imagina que eu queira fazer uma fonte linear simples variável com o famoso LM338. Sabemos que quanto maior é a diferença entre entrada e saída, a dissipação aumente muito.

Dessa forma, fico imaginando, se quisermos nossa fonte a 5V, e nossa entrada é de 25V teremos uma queda grande que gerará calor. E se ao invés dos 25V, utilizarmos esse seu circuito para abaixar a tensão do trafo de saída. Aí não teremos mais 25V na saída e sim algo menor a nossa escolha.

Seria viável?

Com essa minha ideia, poderíamos manter sempre 3V acima do regulador, evitando perdas pela diferença entre entrada e saída.

Tem um porém também. Você disse que temos que colocar um capacitor de 5uF na saída do trafo para realizar o filtro passa-baixa. Mas pela minha ideia, depois desse capacitor, ainda teria outra ponte de diodos e mais capacitores eletrolíticos e mais o regulador LM338 como exemplo. Isso poderia afetar toda a ideia?

Falou

Sua ideia de manter a fonte primária 3V acima da tensão de saída do regulador é totalmente viável.

Existe um amplificador de áudio classe AB no mercado que usa esta técnica:

A fonte simétrica é chaveada e mantem poucos voltes acima da tensão de saída dos transistores, evitando as perdas térmicas elevadas.

É chamado de amplificador de classe TD.

Possui um controle complexo na fonte chaveada, pois esta tem que acompanhar a "circunferência" da onda.

https://fbcdn-sphotos-c-a.akamaihd.net/hphotos-ak-frc3/431790_343015442493102_1810221210_n.jpg

No seu caso não é muito diferente.

Não basta ter o controle PWM no trafo. Teria que ter também um amplificador de erros que fizesse ajustes automáticos, pois a tensão da rede elétrica muda a cada momento.

Os capacitores eletrolíticos de filtragem só ajudam pois eles armazenam carga.

Aquele capacitor AC é só para filtrar a componente de 20Khz, a filtragem depois de um retificador nada influencia.

A diferença deste circuito proposto por mim para um inversor de tensão é que no inversor de tensão existe uma tensão DC alta, digamos que 170V e os mosfets chaveia ela com PWM que vai do pulso mais fino até o mais largo, passando a diminuir chendo no pulso mais fino é o que se chama PWM senoidal ou SPWM. Faz isso para fazer variar uma corrente senoidal no trafo, veja o esquema abaixo:

https://fbcdn-sphotos-b-a.akamaihd.net/hphotos-ak-prn2/1044802_358536180941028_1429827296_n.jpg

Neste caso a onda PWM precisa ficar variando a largura dos pulsos para poder criar a onda senoidal a partir de uma tensão DC fixa.

No nosso caso a onda já vem senoidal da rede elétrica, então o PWM não precisa variar a largura como no SPWM.

O "fatiamento' desta onda senoidal e a variação da largura deste, vai variar a tensão média eficaz RMS.

Contudo este corte da onda só faz efeito para cargas resistivas ou indutivas.

De nada adiantaria alimentar cargas capacitivas, como num retificador com capacitores eletrolíticos na saída, pois estes capacitores se carregam com a tensão de pico e armazena a carga.

Aí é que vem o truque:

Ao invés de alimentar a carga capacitiva (Retificador filtrado) diretamente com esta onda fatiada, você primeiro injeta esta onda fatiada num trafo (Vai funcionar com um indutor) e põe na saída um capacitor AC para filtro.

Se for apenas para alimentar Retificador filtrado, não é preciso este capacitor AC na saída.

O filtro passa baixa aqui utilizado é o mesmo que são usados em inversores de tensão:

https://fbcdn-sphotos-b-a.akamaihd.net/hphotos-ak-prn2/1044802_358536180941028_1429827296_n.jpg

Existem cálculos para determinar este capacitor, mas eu não sei os cálculos, então vou na base da tentativa e erro. Na prática quando maior o capacitor, mais limpa será a onda, porém se o valor ultrapassar certo limite, o capacitor vai injetar energia reativa no sistema.

Acredito que o ideal seria que o capacitor tivesse um valor que no máximo cancelasse a indutância da bobina da saída do transformador ou próximo disso, formando um circuito tanque.

É assim que se corrige fator de potência da rede elétrica.

Quando uma rede elétrica alimenta muitos motores de indução, a corrente surge de forma atrasada em relação a tensão.

Coloca-se então um capacitor AC na rede pois esta faz com que a corrente surja de forma adiantada em relação a tensão, então cancela-se a indutância dos motores e os mesmo vão funcionar na rede mais ou menos como se fosse cargas resistivas puras.