Como limitar 10 Amperes em tensão DC ?

[Tito Fisher]

Ola, pessoal !

 

Tenho um probleminha tipo 'básico'  para resolver mas estou me enrolando ...

 

Possuo uma fonte chaveada de 24V por 30 amperes , mas pretendo fazer que ela forneça apenas 10 amperes na saída para trabalhar com folga .

 

O circuito a ser alimentado pode eventualmente exigir mais corrente porém  minha intenção é permitir que ele consuma qualquer valor entre 1 e 10A .

 

Daí pensei ... um  diodo tipo 10A10  tem dizendo no datasheet :

"Maximum average forward rectified current 0.375"(9.5mm) lead length T =60 C   =   10 amp "

 

Então, eu poderia colocar um diodo desse na saida da fonte para que o circuito alimentado não tente 'comer' mais que  10 Amperes ?

 

.....

 

Pensei nesse artifício porque conforme uns cálculos  aqui descobri que se usar um resistor ele seria aprox de 1,3R  por 130 Watts  e a diferença de preço entre esses dois 'trequinhos' é brutal .

 

'_'

 

 

[Renato.88]

4 horas atrás, Tito Fisher disse:

Então, eu poderia colocar um diodo desse na saida da fonte para que o circuito alimentado não tente 'comer' mais que  10 Amperes ?

Não serve, nesse caso seu diodo vira fusível. Então sai mais barato colocar um fusível de 10A no lugar que fica até melhor. 

O diodo não limita a corrente igual ao resistor. 

 

Do meu ponto de vista não vejo motivos pra limitar a corrente em um circuito físico. 

Mas existe várias artimanhas pra se fazer isso. 

 

A mais famosa é o resistor shunt, onde se monitora a tensão sobre ele. Quando chegar a 10A terá um valor x que pode acionar um relé. Esse circuito é mais simples, porém seu ponto fraco é trabalhar com cargas indutivas. 

 

Outra solução é um limitador com transistor, funciona de maneira semelhante. Porém o resistor vai diminuindo a tensão de saída a medida que a corrente aumenta de maneira gradual. 

Esse, se feito da maneira correta pode trabalhar com qualquer tipo de carga, pois o circuito se ajuste automaticamente. 

 

 

[.if]

Perdi a conta de quantas vezes mencionei o simpático circuito abaixo pra questões similares...

https://eletronicabr.com/forums/topic/78177-circuito-para-proteção-de-surto-de-corrente-curto-circuito/?tab=comments#comment-476843

Já montei um semelhante mas era com flio flop com 2 portas nand como memória trava

Mas se for pra rearmar sozinho como o questionante acima... ainda não pensei mas paira nas profundezas do meu vácuo mental algo como outro relé sob outro controle em paralelo com o scr. A propósito, no circuito acima o cara não colocou mas pra rearmar considere um push buttom em paralelo com o scr.

[Eder Neumann]

pensando com meus botões, acho que a maneira mais precisa para controlar isso é usar o shut do amigo @Renato.88 , monitorado por um comparador (ampop) usando uma referência de tensão conhecida (2 resistor em série entre + e - logo na entrada do circuito calculados para que o ponto médio lhe dê a tensão calculada que shunt terá em relação ao gnd quando a corrente chegar a 10A)

os calculos são simples (lei de ohm) então não deve ter muita dificuldade, mas estamos aqui para ajudar se for preciso.

ai a saida do comparador aciona um relé (relé pra 10A ou mais pode ser caro, se for menos de 10A pode colar contato) para seccionar a carga.

 

ou um pouco mais caro (dependendo da marca) mas muito mais prático de montar, um disjuntor curva B, ai a corrente do disjuintor deve ser dimensionada conforme o tempo de uso da carga na corrente maxima desejada (10A), pois o disjuntor curva B suporta de 3 a 5 vezes a corrente nominal por algum tempinho antes de desarmar, ai precisa ver o grafico da curva B.

veja que a curva temporizada (onde tudo se junta la em cima no lado esquerdo)  vai levar 30 segundos para armar a proteção (derrubar o disjuntor) se a corrente nominal for 2x a corrente do disjuntor e 5 segundos se for 3x a corrente dele. isso tudo observando a margem inferior (pois o disjuntor atua entre as duas linhas)

[Tito Fisher]

Ola Pessoal. Muito grato pelas respostas !

 

estou tentando mesclar cada sugestão para o propósito que pretendo implementar no circuito .

 

Como falei, a fonte é de 30A e pretendo que o consumo exigido dela só atinja uns 10 Amperes .

 

Porque isso ?

 

Justamente para não haver desarme por sobrecarga , o circuito precisa dessa característica de não desligar caso a demanda supere um patamar estipulado.

O circuito precisa apenas limitar a demanda de corrente SEM interromper o fornecimento .

 

Como falei, a fonte é de 30A , justamente para trabalhar com folga e permanecer ligada 24x7 .

No manual essa fonte diz ter um rendimento de 80% , então eu imagino que seja apenas uns 70% e com isso ela vai sustentar 21A ao invés dos 30A  escritos na etiqueta .

 

Resumindo , A ideia seria não cortar o circuito e sim monitorar a corrente drenada para não exceder um valor predefinido e ajustar algum parametro que mantenha o funcionamento de forma racionada até que o dreno retorne ao desejado .

 

A ideia de usar um Shunt também foi a que me pareceu exequível ( dentro das minhas habilidades toscas ) . Ainda assim preciso ter como resposta a regulação da saída ao invés de corte .

 

Usar um circuito com transistores e comparadores para esse nivel de corrente está uns degraus acima e por enquanto vou deixar como segunda opção caso não consiga implementar o Shunt .

 

Vamos a luta, vai dar certo.

 

Ja consegui finalizar muitos projetos com a ajuda deste forum e agora com certeza não será diferente !!

 

 

[.if]

16 minutos atrás, Tito Fisher disse:

não cortar o circuito e sim monitorar a corrente drenada

Pra esta façanha o circuito minimalista é relativamente simples

Um circuito limitador de corrente (clique) tradicional é algo como...

recomendo tip31 e bc337 com 100R na base

https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/banco-de-circuitos/fontes/2465-cir035.html

A corrente limite seria I=0.7/R3. Pra 10A...70mR... seu shunt .. quase um chute

 

[albert_emule]

Todo mundo dando sugestão. Mas ninguém perguntou qual carga se trata. 

Normalmente é a carga que tem que limitar seu próprio consumo. Não a fonte 

 

Vai alimentar  qual carga? 

[Renato.88]

3 horas atrás, Tito Fisher disse:

No manual essa fonte diz ter um rendimento de 80% , então eu imagino que seja apenas uns 70% e com isso ela vai sustentar 21A ao invés dos 30A  escritos na etiqueta .

Não é bem assim que funciona.... 

A fonte até pode fornecer os 30A, mas aí o consumo vem por fora na rede. 

Ou seja, pra fornecer os 30A ela vai consumir a mais pra cobrir o desperdício de energia que ela tem. 

 

Mas, achei estranho... Que carga é essa que tem corrente variável? 

[Tito Fisher]

Bem,

realmente foi falha minha não informar a carga a ser alimentada, então vejamos :

 

Trata-se de um sistema de iluminação de estufas para germinação projetado com lâmpadas de 12V e alimentado por baterias  ou por um controlador de carga que fornece os 12V quando ligado na rede

( poupando assim o ciclo de carga das baterias ) 

 

O controlador de carga é o da imagem abaixo .

 

A  lâmpada de 12V da imagem na verdade são dezenas delas , que o controlador alimenta quando a fonte estabilizada  está provendo energia para o controlador , e existe uma comutação para usar as baterias quando não existe rede AC no local.

 

Então quando existe AC na fonte e as baterias estão em processo de carga a corrente drenada varia conforme a quantidade de lâmpadas acesas, e também conforme a quantidade de carga remanescente nas baterias.

 

O consumo nominal do controlador seria de 30 Amperes em carga plena , e a fonte não consegue prover isso, desarmando e deixando as câmaras de germinação no escuro caso as baterias estejam com tensão abaixo da linha de proteção das baterias.

 

Preciso que a fonte não corra o risco de desarmar , então quero limitar a corrente que o controlador vai puxar dela. 

 

Ja testei ligar  o a alimentação na tomada com um consumo presumido de 15 Amperes e funcionou, mas por precaução quero limitar o consumo da malha em apenas 10 Amperes.

 

Esse sistema foi criado pela necessidade de se alimentar as camaras de germinação em tempo integral e a chácara está situada em uma região provida com rede elétrica precária  e intermitente.

 

'_'

 

[Eder Neumann]

legal, deu pra ter uma noção melhor da situação...

quantas lampadas tem e qual a potencia delas?

 

as lâmpadas não vão variar sua potência (ao menos não que vá de 10 para 30 amperes), então saber quantas lâmpadas tem é importante.

 

outra coisa é sobre o rendimento da fonte, se a saída indicada é 30A não significa que ela vai entregar somente o valor do rendimento, e sim que ela vai puxar a diferença a mais da entrada e 20% desta energia da entrada irá se perder ao longo do circuito (a maior parte por efeito joule).  então nao precisa se preocupar em usar a fonte "no talo".

a titulo de curiosidade eu tenho um radinho VHF em casa com potencia de transmissão de 75W, segundo o manual ele "puxa" 15A da fonte, e esta ligado numa fonte de 5A, então preciso diminuir a potencia de transmissão para que a entrada puxe só 5A, por um engano de configuração nas memorias do radio programei um canal com potencia um pouco mais alta (10A na entrada) e o radio funcionou sem problemas para transmissões curtas sem apresentar afundamento de tensão significativo.

 

talvez para o seu caso pode ser interessante pegar um trafinho de 500VA e fazer uma "fonte linear" que apesar de grande terá grande robustez para o seu sistema, e guardaria esta de 30A para backup

[.if]

Não devo te ajudar muito mas quando baterias aparecem no palco, o fator eficiência costuma ser interessante também. Neste caso a ideota que dei passa a ser desinteressante. Passe a pensar em termos de regulador chaveado... não tenho contato direto com algum a estes níveis de V e I. Aguarde opinião de verdade. Talvez haja opção melhor do que a pensaste inicialmente...

[Sérgio Lembo]

24V x 30A = 720W. Não é pouca potência quando se trata de iluminação. Pelo que eu entendi sua preocupação está na possibilidade que uma lâmpada entre em curto ou situação de sobrecarga e derrube sua fonte como um todo. Com uma fonte de corrente limitada a lâmpada defeituosa vai comprometer o funcionamento de de todo o conjunto. Com certeza serão muitas lâmpadas espalhadas pela estufa. Coloque um fusível de vidro de 1A para cada 20W de lâmpada. Dessa forma, caso um conjunto entre em pane o fusível desliga o conjunto defeituoso e os demais continuam acesos.

[rmlazzari58]

Curiosidade: aquelas fontes de bancada como essa aqui embaixo, podem ser ajustadas para fornecer até n amperes, não é isso? E se a carga pede mais, o que acontece? Ela corta a alimentação para a carga? Continua fornecendo porém só aquele máximo especificado?

 

[.if]

Cada uma é cada uma por isso cada uma tem seu manual @rmlazzari58

[rmlazzari58]

4 horas atrás, .if disse:

Cada uma é cada uma por isso cada uma tem seu manual @rmlazzari58

Sapearei, caro. Valeu!

[albert_emule]

É possível fazer um limitador de corrente com  Ci UC3843.

Mas aí é uma fonte chaveada. 

[Tito Fisher]

Ola pessoal .

 

Demorei pra postar a solução encontrada porque precisei comprar  os componentes e testar a implementação.

 

São os dois itens mostrados nas imagens abaixo, um sensor de corrente e um conversor DC-DC com ajuste de tensão/corrente .

 

Um camarada havia me sugerido inicialmente esse sensor de corrente para implementar com o Arduino, mas como ( ainda ) não tenho afinidade com ele consegui de outro colaborador a integração do sensor com o buck através de transistores .

 

Quando atingidos os limites de corrente desejados o buck ( que só vai controlar a malha de lâmpadas  para priorizar  o carregamento de bateria ) recebe correções de tensão e/ou corrente .

 

Foi necessário remover os trimpots do buck e substituir por resistores de valores obtidos na véspera pelas correções manuais nos trimpots, já que o sistema precisa ser autônomo . 

 

A seleção de qual resistor entra em ação então varia conforme a medição de carga obtida no sensor.

 

Agradeço a todos pelas ideias apresentadas, tudo foi considerado e serviu de referência para o êxito na missão.

 

'_'

 

 

[Sérgio Lembo]

Em 23/06/2021 às 16:10, Tito Fisher disse:

Trata-se de um sistema de iluminação de estufas para germinação projetado com lâmpadas de 12V e alimentado por baterias  ou por um controlador de carga que fornece os 12V quando ligado na rede

( poupando assim o ciclo de carga das baterias ) 

 

Em 23/06/2021 às 16:10, Tito Fisher disse:

Preciso que a fonte não corra o risco de desarmar , então quero limitar a corrente que o controlador vai puxar dela. 

 

Em 23/06/2021 às 16:10, Tito Fisher disse:

Esse sistema foi criado pela necessidade de se alimentar as camaras de germinação em tempo integral e a chácara está situada em uma região provida com rede elétrica precária  e intermitente.

 

 

Em 23/06/2021 às 17:10, Sérgio Lembo disse:

Pelo que eu entendi sua preocupação está na possibilidade que uma lâmpada entre em curto ou situação de sobrecarga e derrube sua fonte como um todo. Com uma fonte de corrente limitada a lâmpada defeituosa vai comprometer o funcionamento de de todo o conjunto. Com certeza serão muitas lâmpadas espalhadas pela estufa. Coloque um fusível de vidro de 1A para cada 20W de lâmpada. Dessa forma, caso um conjunto entre em pane o fusível desliga o conjunto defeituoso e os demais continuam acesos.

Prezado @Tito Fisher

Se um conjunto de lâmpadas entrar em curto ou sobrecarga TODAS as lâmpadas apagarão por conta da limitação imposta ao conjunto geral. Para ter a segurança desejada tem que fazer limitação por zona. Fazendo por zona cai a zona defeituosa mas as demais permanecem iluminadas, limitando o prejuízo. Da forma que sugeriste protegeste a fonte de trabalhar no limite de potência e esqueceste de proteger o bem maior do projeto que é a iluminação contínua da estufa. Por conta de um pequeno conjunto de lâmpadas ou instalação defeituosa todas as demais ficarão apagadas. Onde há comida há ratos e estes gostam de roer fiação elétrica.

[euleozinho]

@Tito Fisher Estou precisando de um circuito parecido. Se possível detalhar mais como foi feito e se realmente foi eficiente. Agradeço.

[Andreas Karl]

@euleozinho Parecido não é igual. Uma pequena variação e o sistema mais adequado para a sua necessidade pode mudar da água para o vinho. Aconselho voce a passar todas as informações, o que você já tem em mãos (fonte, etc..) o que pensa em fazer e o que exatamente pretende alimentar.

[euleozinho]

@Andreas Karl Tem razão. Mas seria bem parecido mesmo. Só que vou usar em uma fonte em um equipamento que pode alimentar poucas ou muitas valvulas solenoide. Então o sistema não poderia se desligar e sim manter a corrente constante máxima de uns 6A. Já vi os circuitos com resistores shunt e transistor com Base e Emissor no resistor para limitar a corrente. Mas o transistor esquenta muito, a ponto de até queimar(fiz o teste aqui). Isso com um dissipador grande. Então estou em busca  algumas semanas se existe outro sistema alternativo que não esquente tanto o transistor ou mosfet.

[Renato.88]

29 minutos atrás, euleozinho disse:

equipamento que pode alimentar poucas ou muitas valvulas solenoide.

E qual o interesse em limitar a corrente nesse tipo de projeto? 

[euleozinho]

@Renato.88 Se acontecer um curto na saída e/ou o mosfet ou transistor não aguentar a demanda de corrente que as válvulas precisam. 
Acho que não disse, mas no caso seria feito em um circuito de PWM.

[Renato.88]

1 hora atrás, euleozinho disse:

Se acontecer um curto na saída

Nesse caso a melhor opção são proteções mais simples como fusíveis, disjuntores e seus derivados com corrente e curva de disparo adequadas ao seu projeto. 

Circuitos eletrônicos para proteger cargas indutivas não são uma boa, tornam a coisa cara, complexa e não muito funcional. 

1 hora atrás, euleozinho disse:

mosfet ou transistor não aguentar a demanda de corrente que as válvulas precisam.

Nesse caso os transistores devem ser dimensionados para suportar toda a corrente necessária. 

[Sérgio Lembo]

PWM em solenóide? A forma mais simples, barata e segura de alimentar esse tipo de carga é por relé. Para reduzir o faíscamento dos contatos nas manobras pode colocar um diodo antiparalelo com o solenóide. Pode ser o 1N4001. Mesmo sendo para 1A suporta breves surtos de corrente. Solenóides realmente entram em sobrecarga com frequência. Um fusível de vidro resolve o problema, sendo até possível colocar um aviso de queima do fusível. O interessante da queima do solenoide é que se dá aos poucos. As espiras da bobina vão entrando gradualmente em curto, o que eleva a corrente mas não interrompe o funcionamento. A queima só ocorre quando a quantidade de curtos na bobina eleva a corrente a um valor insuportável para o fio.