FORUM: Elettronica Generale
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Dimensionare NTC per protezione trasformatore
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MB54
postato il: 10.09.2019, alle ore 16:41
Dimensionare NTC per protezione trasformatore
segue...
MB54
postato il: 10.09.2019, alle ore 16:42
Voglio realizzare un raddrizzatore ad onda intera da un 50 V abbondanti.
Parto da un toroidale 450VA, 230->35+35v 6.5+6.5A circa.
Seguono due diodi D22-20 con IF(AV) 20A e IFSM 275A
Seguono 4x 1000 µ low ESR ( circa 15 mohm/cad)
Seguono 4x 1000 µ normali ( tang delta probabilmente errato sul DS)
Il toroidale ha R primario 3,2 ohm, R per ognuno dei due secondari 0,1 ohm circa: verrebbe una R riflessa sul secondario inferiore a 0,2 ohm.
La simulazione mi indica un picco di corrente nel trasformatore che nel primo ciclo arriva a superare i 90A. I diodi resistono, ma non credo che ciò faccia bene al toroidale.
Mi è venuto in mente di usare un NTC, ma sbirciando qualche pagina e qualche calcolatore on line, non sono sicuro di aver capito come dimensionarlo.
Avrei bisogno di una mano per capire:
1) l' NTC la metto sul primario o sul secondario?
2) se la metto sul secondario va prima o dopo i diodi? o non cambia?
3) se la metto sul secondario,come la scelgo? Al momento non prevedo di usare tutta la corrente del secondario; ad esempio Imax=6A. E' corretto il seguente dimensionamento?
I load = 6 A
NTC corrente stato stazionario = I load = 6A
NTC: resistenza a freddo. Ho varie opzioni, es. 2,5 ohm e 4 ohm
Con 4 ohm a freddo ho una corrente di spunto di 35Vac*1,41/4 ohm= 12A
Con 2,5 ohm a freddo ho una corrente di spunto di 35Vac*1,41/2.5 ohm= 20A
Mi verrebbe da dire che per il trasformatore un picco di 12A va bene, uno di 20 A va meno bene.
Sceglierei quella da 4 ohm a freddo, ma a caldo ha una resistenza di 97 mohm che a 6 A fa circa 0,5V di perdita e 3W da dissipare. Se scelgo quella da 2,5 ohm ho meno perdite ma una corrente di spunto di 20A, forse troppo alta (il DS del trasformatore non da info in merito).
Mi date un consiglio su come è meglio scegliere?
pippodue
postato il: 10.09.2019, alle ore 18:53
Il picco può essere dovuto al caricamento degli elettrolitici, o alla saturazione del nucleo nel caso che la chiusura avvenga nel punto morto della sinusoide.
Ovviamente nel secondo caso riguarda soltanto il primario.
Cosa potrebbe succedere al trafo per un breve sovraccarico?
anche i grandi uomini, come gli uomini comuni, possono talvolta cadere in errore (Voltaire)
MB54
postato il: 10.09.2019, alle ore 19:01
pippodue: Il picco può essere dovuto al caricamento degli elettrolitici, o alla saturazione del nucleo nel caso che la chiusura avvenga nel punto morto della sinusoide.
Ovviamente nel secondo caso riguarda soltanto il primario.
Carica degli elettrolitici, il mio simulatore è molto semplice (PSU Designer II) e non tiene conto della componente magnetica. Nel mondo reale ci sarà anche saturazione nel nucleo come conseguenza della corrente di inrush dei cap scarichi.
pippodue: Cosa potrebbe succedere al trafo per un breve sovraccarico?
Non lo so, il produttore non lo dice. Secondo me poco o nulla, ma faccio un ragionamento terra terra: se tutto il mondo limita la corrente di inrush ( stereo, tv ecc.), mettere una NTC da 1-2 eur potrebbe avere un senso. La mia conoscenza delle teoria si ferma a questo.
caccamo2
postato il: 10.09.2019, alle ore 19:37
La metti sul primario se vuoi proteggere il trasformatore dalla sua inrush causata da elevato dv/dt, per esempio quando accendi sui picchi.
La metti sul secondario se vuoi proteggere il rettificatore dall'inrush dei condensatori, prima o dopo i diodi non cambia presupponendo che kirchoff abbia ragione ( di solito ci piglia ;).
Il tuo dimensionamento non fa una grinza, se sei indeciso provale entrambi, anzi, due mi sembrano poche, io l'ultima volta ho ordinato una dozzina di tipi diversi, alla fine ho optato per le perdite.
Purtroppo quello dell'inrush e' un problema non da poco, i termistori hanno ovvie limitazioni, gli alimentatori switching hanno in parte mitigato il problema ma e' sempre una ricerca continua.
Volendo puoi tentare metodi attivi, in lineare puoi caricare i condensatori con una corrente limitata, ti basta un riferimento un opamp ed un mos, oppure la via switching puo essere un rettificatore controllato.
...
MB54
postato il: 10.09.2019, alle ore 19:54
caccamo2: Volendo puoi tentare metodi attivi....
Non voglio buttarla sul complicato. E' solo un raddrizzatore. Sugli ampli BF dove i fanatici usano centinaia di millifarad (ma anche farad) il pacco di elettrolitici è spesso dopo uno stabilizzatore, e la V viene fatta a rampa.
Di norma si mette una resistenza ed un relay temporizzato che la cortocircuita.
Io vorrei rimanere sul semplice.
caccamo2: La metti sul primario se vuoi proteggere il trasformatore dalla sua inrush causata da elevato dv/dt, per esempio quando accendi sui picchi.
La metti sul secondario se vuoi proteggere il rettificatore dall'inrush dei condensatori,
Magari sia prima che dopo.... Costano poco, è un esemplare unico ecc.
caccamo2: ... prima o dopo i diodi non cambia presupponendo che kirchoff abbia ragione ( di solito ci piglia ;).
Sant'uomo, mi perdonerà se mi dimentico spesso di lui
Grazie
sinalco
postato il: 14.09.2019, alle ore 14:38
Sul sito della Epcos TDK puoi trovare un documento a questo link https://www.tdk-electronics.tdk.com/en/373562/tech-library/a… che spiega come dimensionare i resistori NTC per limitare la corrente di spunto.
La corrente di spunto legata alla carica dei condensatori elettrolitici influenza solo i diodi raddrizzatori, il nucleo del trasformatore non satura in alcun modo a causa di questa corrente. La saturazione del nucleo è legata al prodotto tempo x tensione applicato a un suo avvolgimento, un trasformatore può saturare anche a vuoto se mal usato o dimensionato.
La corrente di spunto legata alla carica dei condensatori elettrolitici non danneggia il trasformatore.
La corrente di spunto legata all'inserimento del trasformatore a rete è presente quando lo si inserisce con tensione di rete prossima a zero, se inserito quando la sinusoide è al suo picco positivo o negativo non hai questo problema. Con trasformatori come il tuo dubito fortemente che possa intervenire il magneto-termico del tuo impianto elettrico.
Stai attento alle simulazioni se il modello del trasformatore è scarso molte cose non le 'vedi'. Nel tuo caso l'induttanza di dispersione del trasformatore può aiutare a ridurre il picco di corrente nei diodi raddrizzatori, come pure la ESR dei condensatori elettrolitici.
Il resistore NTC ovviamente protegge solo da freddo se si accende e si spegne ripetutamente non aiuta più.
Volevo far notare che il problema della corrente di spunto è presente soprattutto negli alimentatori a commutazione in quanto tra la rete e il gruppo diodi-condensatori non c'è nulla che può limitare la corrente a differenza dei lineari dove un trasformatore a 50 Hz è praticamente sempre presente.
Sinalco
MB54
postato il: 17.09.2019, alle ore 18:30
sinalco: ...
Il sw che ho usato è molto essenziale, e del trasformatore considera solo le perdite ohmiche.
Non avevo particolari dubbi sulla mantenimento del magnetotermico, e neppure sui diodi ( oltre 200 A di picco) e neppure sulla saturazione del nucleo: pensavo a magnetostrizioni, che ho visto a dire il vero solo sui trasformatori EI non troppo bene impaccati.
Piu' che altro ho pensato alla NTC in termini di 'male non fa' (non del tutto vero), e forse alla lunga fa bene.
Grazie.
pippodue
postato il: 17.09.2019, alle ore 19:10
Può anche darsi che gli NTC o simili vengano messi per ridurre il disturbo sulla rete.
anche i grandi uomini, come gli uomini comuni, possono talvolta cadere in errore (Voltaire)
MB54
postato il: 19.09.2019, alle ore 17:22
Mi spiace di avervi fatto perdere tempo, ma sono partito da un assunto errato: il raddrizzatore in questione non alimenta un carico a corrente costante, anzi. Tutti i miei ragionamenti li ho fatti per il caso di carico massimo, che sarebbe un eventualità possibile, ma molto saltuaria. Spesso o quasi sempre sarebbe acceso in assenza di carico, carico che potrebbe poi variare da poche decine o centinaia di mA fino ad 1-2 A e molto raramente fino a 5A ed oltre.
Quindi un NTC (che sia utile o meno in caso di carico costante) in questo caso non serve a nulla.
Sorry,
M.
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