Alimentatore 68V DC 1000VA in costruzione, consigli

[Pedro]

il diodo puoi metterlo, è tutto quel popò di capacità che è troppa. Guarda, evito di fare discorsi complessi e formule che aumentano solo la confusione ma ti riporto cosa consiglia ad esempio la LAM, metto quella perchè li ho usati e ho la documentazione, a seconda del numero dei driver, della corrente che ciascuno eroga. Siccome alla fin fine sono dei driver e funzionano tutti secondo lo stesso principio bene o male, credi che suggeriscano di mettere capacità di quel valore per far risparmiare? non credo proprio, avranno fatto i loro conti. Ripeto, metto i LAM per esempio. Poi vedi tu, ho sempre detto di essere laico fino in fondo

Condensatori per Lam.jpg

e questi sono i modelli di cui si parla con la corrente max erogabile per ciascuno

Tipi Lam.jpg

[progress]

vedo.....

premetto, non ho comprato tutti quei condensatori apposta, mi hanno offerto lo stock per un prezzo ridicolo, quindi ho preso tutto.

Il calcolo della capacità necessaria l'ho basato sulle tue dispense, ed a calcolo, se non ricordo male, mi veniva fuori una capacità richiesta di 21.000uF quindi 5 di quei condensatori perchè alimentando a 68V li devo prendere almeno da 100V , poi in collaborazione con Walgri su un foglio di calcolo fatto da altri mi veniva fuori un valore ancora più elevato di capacità, circa 47.000uF

Poi ho letto il 3AD di Zebrauno che per un alimentatore di 80V 10A ha usato un totale di 33.000uF, quindi i conti mi sembravano tornare

ora leggo da quelle tabelle che mi basterebbero solo 4700uF, quindi uno solo di quelli, quindi capisci che le cose sono un po' confuse? E' cosi chiara la meccanica...

[FrancoOrsini]

Per progress.

Dopo aver letto i tuoi ultimi post, credo ci siano anche altri problemi:

ad esempio, non puoi basare la tensione di uscita sul calcolo fatto con i dati del trasformatore e posizionarti a 68 V quando la tensione massima accettata dal carico è 72 V. Il tuo margine sarebbe meno del 6%. Ma la tensione di rete può variare del 10% in condizioni normali e avere sbalzi molto superiori per durate limitate (limitate ma più che sufficienti a danneggiare il carico).

Inoltre, la tensione nominale di un trasformatore è data a pieno carico (nel tuo caso 10 A), e a vuoto sarà nettamente superiore, di certo ben oltre il 6% che hai preso come margine.

Sulla rettificazione, se hai un seondario 50 + 50 V, non puoi usare un ponte di diodi perché rettificheresti i 100 V, ottenendone 140. Per rettificare i 50 V e sfruttare entrambi gli avvolgimenti devi usare due diodi e mettere al comune la presa centrale.

Per inciso, non è vero che un trasformatore toroidale sia più efficiente di uno tradizionale: può esserlo, come no. Di certo ha meno campo magnetico disperso, ma questo ha ben poco a che fare con l'efficienza.

Mentre è assolutamente falso che qualsiasi alimentatore lineare (con trasformaore tradizionale o toroidale che sia) possa essere più efficiente (o anche solo avvicinarsi all'efficienza) di un alimentatore switching.

Se si vuole alimentare un carico vicini al limite di tensione massima sopportata da quest'ultimo, è giocoforza utilizzare un alimentatore stabilizzato e, a queste potenze, solo uno switching risulta ipotizzabile. Differentemente, se si vuole utilizzare un alimentatore lineare è necessario considerare tutte le tolleranze massime per le tensioni in gioco (variazioni di linea, di temperatura, di carico, ecc.) e poi aggiungere un margine di sicurezza. In soldoni si parla del 30-40% in meno, non del 6%.

Per Franco99.

Come già anticipato da Pedro, con il post precedente mi riferivo ai diodi di isolamento dei vari carichi, non a quelli del rettificatore.

Ad ogni modo, non è possibile utilizzare il ponte per ottenere quella tensione da un trasformatore sifatto per le motivazioni di cui sopra.

[Pedro]

Sui trasformatori con secondario doppio non a presa centrale rispettando le indicazioni di solito stampate dal costruttore sulle connessioni,se non lo si fa si mette in corto, si possono benissimo mettere i due avvolgimenti,di pari spire, in parallelo. Detto ciò': le cose non sono per nulla confuse ma tutto dipende da cosa si alimenta con un alimentatore, un amplificatore per chitarra, uno strumento di misura, una lampadina o un driver per motore stepper. Per un driver per stepper serve quello che hai letto poichè' l'assorbimento e' pulsato e non istantaneo, per un amplificatore di chitarra sarebbe invece rumoroso.

A parte che il trasformatore, per quello che ti serve e' parecchio su ridimensionato e quindi, considerando anche la bassissima perdita di un toroidale, con quella capacità' enorme riuscirebbe comunque a fare il suo lavoro. Ma tutta quella capacità' potrebbe aumentare i problemi all'accenzione, gia' presenti e dovuti all'inrush dei toroidale.

[FrancoOrsini]

Per Pedro.

E' vero che si possono utilizzare i due secondari in parallelo e un ponte completo. Ma perché farlo se con la connessione a comune centrale e due diodi si dissipano 10 W in meno e si utilizza un numero inferiore di componenti? A valle del rettificatore le due configurazioni sono indistinguibili vedendo rettificate entrambe le semionde.

La questione dell'alimentazione dei carichi diversi non l'ho capita. Per me (non sono un elettronico, forse è per questo), che l'assorbimento sia impulsivo o continuo, se la corrente media nel periodo della minima frequenza della corrente assorbita è inferiore alla capacità della sorgente e tale frequenza è opportunamente maggiore del polo costituito dalla capacità di uscita, allora i picchi di assorbimento possono essere di qualsiasi ampiezza. Se sbaglio, indicami per favore un riferimento dove possa correggermi.

Per progress.

Correggo il mio post precedente. Dopo aver riletto con maggiore attenzione ciò che hai scritto, vedo che la tensione massima sopportata dal carico è 80 V e non 72. Dal link del trasformatore che hai postato si vede anche che la regolazione di carico è del 5% (valore medio...).

Il problema più grande risulta sempre la variazione della tensione di rete che può raggiungere il +15% per periodi anche molto lunghi (elettronicamente parlando).

In condizione di carico nullo (motori in folle), la tensione al secondario può raggiungere

50 * 1.01 * 1.05 * 1.15 = 61 V

Raddrizzati, anche ipotizzando l'uso dei secondari in parallelo e un ponte completo (...) di diodi al silicio, si ottengono

61 * 1.41 - 2 * 0.7 = 85 V

Anche mettendo un'altro diodo in serie si è sempre oltre la tensione massima sopportabile dal carico. E tutto questo senza alcun margine di sicurezza. Basta che sulla stessa linea venga spento un carico importante che i transitori si riflettono tutti sulla tensione di uscita (per quanto il polo offerto dai condensatori possa limitarli) con effetti non certo piacevoli per il carico.

[Pedro]

aggiungo in merito alle capacità in parallelo:
Vero che mettendo più condensatori in parallelo si abbassa la resistenza parassita interna (ESR) del condensatore equivalente, le capacità si sommano e le resistenze in modo proporzionale al numero dei condensatori ne diventano frazione. Cosa vera sia all'uscita, scarica dei condensatori, che all'ingresso, ovvio no? QUindi avremo il secondario del trasformatore che per un periodo limitato di tempo, lo diceva un post poco fa, si trova in "corto" sui condensatori praticamente. Il filtraggio RC, e lo si fece notare in un asltro topic mesi addietro, si chiama RC perchè la costante di tempo la da la resistenza R per la capacità C e ne limita anche la corrente di carica e di scarica. Il discorso che si fece era su condensatori di pochi picofarad dove la resistenza interna era comunque di qualche centinaio di ohm per cui si poteva tranquillamente trascurare di mettere una resistenza serie. Qui il discorso è diverso, trasformatore di alta potenza, quindi bassa resistenza, più banco di capacitori che grazie al loro parallelo abbassano anche la resistenza "serie". Quindi, all'atto della "ricarica" dei condensatori quando il ginocchio dei diodi viene superato, quindi conducono il secondario si trova a dover caricare dei condensatori "quasi" non avendo resistenza limitatrice. Quindi un forte picco di corrente e siccome il trasformatore è una "macchina" elettrica che ha fortissime correlazioni tra avvolgimento primario e quello secondario il fenomeno si riperquote anche sugli avvolgimenti del primario dando un forte impulso dovuto all'improvvisa richiesta di corrente sopratutto dove i trasformatori hanno un basso rapporto primario/secondario, per un 50 volts è uno a 5. Quindi? quindi rumore sulla rete elettrica, a quel punto come uno switching se non di più


Poi un altro discorso: mettere tanta tanta capacità a volte leggo pe gli "spunti". Forse il discorso vale per i motori a spazzole dc che da fermi non assorbono ma gli stepper asosrbono la stessa energia da fermi che in movimento, in effetti in movimento di più ma un po'. Quindi discorso un po' scarsino quello di avere tutta questa esigenza di capacità

Carico nullo e motorii in folle per gli steper non ha senso,si..sipossono mettere in "disable" ma tanto di per se ogni driver assorbe, di suo, una decina di W comunque

Carichi diversi: vedi, in effetti in alcune occasioni, alimentatori a basso noise, si usano capacitori molto grandi per ridurre di parecchio il ripple, dopodichè superato un certo livello si adottano altre strategie di stabilizzazione, ma vengono usati per correnti medio basse per tutti i motivi che ho detto. Ci si dimentica, troppospesso, che un driver per stepper è a sua volta un alimentatore a corrente costante per carichi induttivi.

Poi: l'ho detto, sono laico e massimo rispetto delle altrui convinzioni

[progress]

perfetto...dopo questo vendo tutto e compro un altro switching

[Pedro]

nel tuo topic dell'altro forum si parlava del tuo alimentatore, 450 w con 15000 uF, adesso la capacità dei condensatori è 5 volte tanto...vedi tu. Io fossi te di quei condensatori ne monterei tre, max quattro in parallelo senza diodo all'uscita e andrei alla grande. L'alimentatore di zebrauno, ma lui non usa dei motori dc a spazzole o sbaglio? li il discorso, un po', ovviamente cambia

Claudio, non ti sto dicendo che il tuo alimentatore sia sbagliato solo che tutta quella capacità è un po' difficile gestirla, potrebbe darti dei problemi all'accensione e peraltro per quello che ti serve è tanta. Fallo pure il tuo alimentatore, occhio al circuito di softstart che deve "gestire" bene il carico all'accensione e poi vai tranquillo...

[progress]

si, nell'altro topic stavo cercando di capire cosa fare e i numeri li avevo tirati fuori a spanne, ma poi mi sono confrontato con altri topic e consigli vari.

ripeto, il toro da 1000VA e i condensatori sono stati un affare in blocco quindi, il fatto di usarli tutti è venuto fuori dal consiglio di un utente in MP ....

A questo punto non so se continuare con questa cosa o comprarne uno già fatto e buonanotte tipo il Leadshine PS806-5, non ho voglia di friggere 700 euro di drivers

Purtroppo l'elettronica non è il mio campo e per formamentis vado con i piedi di piombo su argomenti da me poco conosciuti, sopratutto con potenze elettriche alte.

[FrancoOrsini]

sono laico e massimo rispetto delle altrui convinzioni

Beh, sono laico anch'io...

Spero proprio tu non te la sia presa, non è questione di posizioni, stiamo portando l'apporto delle proprie conoscenze, chi più, chi meno (io), su un argomento interessante.

Il problema dell'inrush c'è anche negli switching, e ancora di più nei modelli con correttore del fattore di potenza dove il condensatore principale è connesso direttamente alla linea, tramite al massimo una coppia di diodi. Le soluzioni sono sempre le stesse a basso livello; per i palati più fini ci sono sistemi di parializzazione a semiconduttore anche per la carica iniziale del condensatore (ne parlo perché è quello che stanno facendo adesso, nell'altra stanza per una machina per il caffè...).

In un circuito come quello di progress, la resistenza con cui il condensatore crea la costante di tempo è essenzialmente la resistenza dell'avvolgmento di secondario. Dai calcoli fatti sui dati del link dovrebbe aggirarsi sul paio di ohm. L'inrush deve essere calcolato sul valore di cresta della tensione secondaria quindi siamo nell'intorno di

50 * 1.41 / 2 = 35 A

che riportati all'ingresso (diminuiscono, non aumentano...) diventano

35 * 50 / 230 = 7.5 A

Non sono questi che fanno saltare il contatore. E' la corrente di prima magnetizzazione del nucleo che è ordini di grandezza superiore, la causa dell'intervento delle protezioni.

Se l'esigenza è quella di ridurre il rumore (non mi pare questo il caso), non si aumenta la capacità, ma si fanno filtri calcolati allo scopo. Ad esempio un filtro a Pi-greco con due condensatori e un'induttore appropriato nel mezzo provvede un filtraggio decisamente superiore, pur mantenendo bassa la capacità vista dalla sorgente. Si fa sia per basse correnti che per alte. Qui da noi è stato utilizzato in un apparecchio per sigillatura a filo caldo dove il problema era quello delle emissioni da parte proprio del filo, con necessità di filtrare la corrente (tanta) necessaria a riscaldarlo a dovere.

Come hai detto tu, i driver sono degli alimentatori a corrente costante (di tipo isteretico, se non sbaglio), ma vengono alimentati a tensione costante, e all'alimentatore poco importa cosa fanno dopo. Ciò che può dare fastidio è invece il fatto che presentano alla sorgente un impedenza dinamica negativa (all'aumentare della tensione di alimentazione, cala la corrente assorbita), cosa che può dare molto fastidio ad uno switching fatto male.

Quindi non solo switching per queste applicazioni, ma switching buoni.

(si vede che da qualche settimana ho un tutor di prim'ordine per la parte elettronica del mio lavoro? )

[Pedro]

il fatto è proprio che siamo sul forum e succede, e lo sai, che se tu metti 10 quello che legge poi dopo per fare meglio mette 20 e poi 30 a salire. Non è sbagliata di per se la capacità è per come lavora e che essendo "tanta", in modo relativo all'uso che ne devi fare, potresti avere dei problemi alla sua gestione. Io ripeto, fossi in te andrei avanti, anche io uso per gli stepper il toroidale, metterei tre o quattro al massimo di quei condensatori. Tanto lo slow start lo devi fare anche con il trasformatore senza carico tanto vale...Vedrai che non avrai problemi

Per Franco Orsini:

siamo due laici allora bon..



Buon per te che avete la macchinetta del caffè nelle vicinanze

non è una battuta, io sono un fruitore di caffeina affezionato, mi piace quando il dispensatore di caffè + vicino

[Zebrauno]

Vero che con gli stepper la potenza del trasformatore e' molto piu' influente rispetto alla capacita' di filtraggio, ma voglio comunque lasciare 2 centesimi in merito.

Si trovano forse decine di post in cui qualche utente dichiarava di avere perdite di passi ogni volta che i 3 motori lavoravano insieme, anche su macchine acqistate pronte all'uso, in cui io ed altri abbiamo consigliato di aumentare drasticamente la potenza degli alimentatori.
Esiti? Sempre positivi, salvo altri problemi di natura elettronica erroneamente attribuiti all'alimentazione.

Sulla piccola cnc servo in firma, con motori a spazzole, si verifica l'altro caso descritto da Pedro, ovvero motori capaci di violenti assorbimenti impulsivi.
I 33'000uF che ho reputato essere 'sufficienti' in quell'applicazione si giustificano cosi':
- all'inizio usavo un alimentatore switching di potenza massima inferiore a quella degli assorbimenti massimi previsti
- nelle vicinanze dell'utenza a cui collegavo la macchina era presente un ascensore capace di far scendere, per pochi ms, la tensione anche a 160V. Avevo dimostrato che con 6800, 10000 e 16800uF non riuscivo ad impedire una vistosa perdita di corrente in concomitanza di queste oscillazioni sulla rete. Con 33'000 invece rendevo il sistema insensibile a tali oscillazioni.

Morale?
Visto che li hai e probabilmente hanno dei connettori a vite nulla ti vieta di verificare con i tuoi occhi se con 1/4 della capacita' totale a tua disposizione la macchina lavora bene con tutti e 3 i motori sotto carico (lavorazioni 3D).
A seconda di come imposti la corrente di riposo sul drive (per non far surriscaldare i motori anche da fermi) vedresti che, pinza amperometrica alla mano sul primario del toroidale, aumentare la capacita' di filtraggio riduce anche sensibilmente la velocita' con cui variano gli assorbimenti in corrente sul primario.
La potenza che deve entrare sara' sempre quella, ma anziche' fare 10 picchi di corrente brevi ne potrai osservare 2 o 3 lunghi.

Vieni poi a scrivere i risultati delle tue prove, sulla tua macchina e con la tua fornitura elettrica.

ps: mi raccomando il softstart...quello deve essere in perfetta efficienza sin dalla prima accensione o rimarrai al buio

[Franco99]

Con un alimentatore fatto da trasformatore, rettificatore e condensatore non puoi ottenere
tutta la corrente (e quindi la potenza) nominale del trasformatore, ma meno della metà.

@FrancoOrsin:

Dalla tua frase visibile sopra e il resto del tuo messaggio (link) non mi sembrava che ti riferivi ai diodi di isolamento in serie ai driver.
Quello che scrivi è corretto solo se utilizzi un solo diodo per il raddrizzatore dove raddrizzi una singola semionda che non è il caso però
per l'alimentatore di questo thread che utilizza un raddrizzatore a ponte.

Saluti,

Franco

[Pedro]

per zebrauno: sono in perfetto accordo con te. Un alimentatore fatto bene ed equilibrato con i trasformatori va molto bene ed è abbastanza "elastico" a variazioni momentanee, gli switching lavorando a frequenze più alte hanno, vistosamente, bisogno di condensatori più piccoli, proprio grazie alla diversa costante di tempo necessaria, ma sono più suscettibili a quello che a te accade, oddio...non è che accade a tutti ma tu hai risolto brillantemente così. Io amo tutti e due i sistemi, di solito per gli stepper preferisco i trasformatori ma sono questioni di piccole preferenze, un buon alimentatore rimane sempre un buon alimentatore. La perdita di passi: discorso come sai ampissimo ma vale anche il discorso che aumentare sempre e comunque le capacità dei condensatori filtro non deve essere a caduta libera, insomma, bisogna mettere il giusto ne il troppo ne il troppo poco

[FrancoOrsini]

Quello che scrivi è corretto solo se utilizzi un solo diodo per il raddrizzatore dove raddrizzi una singola semionda

no, no Franco, stiamo parlando di due cose diverse.

Non è la banalità del raddrizzatore a singola semionda, ma la questione dell'assorbimento impulsivo dovuto all'azione dei diodi e del condensatore.

Ti ripeto l'esempio che è stato fatto a me:

1) Prendi un trasformatore e collegalo direttamente ad un carico resistivo che lo porti a lavorare alle sue massime possibilità. La corrente è sinusoidale e la potenza dissipata dal secondario (motivazione del limite di caratteristiche) è

P = R I^2

dov R è la resistenza dell'avvolgimento (secondario) e I la corrente (rms) circolante nel carico.

2) Ora metti un raddrizzatore (non importa di che tipo) e un condensatore di livellamento e collega tutto ad un carico che assorba la stessa potenza. Andiamo a vedere la corrente nel secondario del trafirmatore: per una grande parte del tempo, il trasfomatore non eroga corrente (perche la sua tensione istantanea è inferiore a quella dei condensatori); per un breve periodo il trasformatore eroga molta più corrente che nel caso con carico resistivo. Questo perché, a parità di potenza erogata e con meno tempo di conduzione, la corrente deve essere maggiore. Giusto per fare un calcolo, diciamo che il trasformatore eroga per metà del tempo, ovviamente una corrente (rms) doppia.

3) Ma una corrente di secondario doppia implica un potenza dissipata quadrupla! Infatti,

P' = R (2I)^2 = 4 R I^2 = 4 P

e quindi, se questa potenza è dissipata per solo la metà del tempo, la dissipazione totale sarà

P" = 1/2 P' = 2 P

4) Come vedi, se il trasformatore eroga la stessa potenza, ma utilizzando solo la metà del tempo di un ciclo, la potenza dissipata sale in ragione della riduzione della finestra di conduzione. Se il trasformatore era al limite con il carico resistivo (fornendo la potenza nominale), quando utilizzato con un raddrizzatore e un condensatore di livellamento non può fornire la stessa potenza.

5) Svolgendo i calcoli con gli infinitesimi la situazione migliora un po', ma comunque, in un alimentatore ideale, la corrente circolante nel periodo di conduzione è nell'ordine del doppio della corrente equivalente su carico resistivo, da cui il fatto che non è possibile ottenere che la metà della potenza del trasformatore, quando utilizzato in un circuito come questo.

Non c'entra nulla con l'efficienza di utilizzare una o due semionde. Ovviamente un raddrizzatore a singola semionda dimezza ancora il tempo di onduzione nel ciclo ed ha una capacità di sfruttamento del trasformatore ancora inferiore.