Ottenere Una Tensione Dc Da Un Trasformatore

[chiodo92]

Ciao a tutti. Mi chiamo Davide, frequento la 5° all'ITIS Euganeo di Este.

Mi è stato posto un problema, devo dimensionare e costruire un trasformatore da 80VA con tensione primaria 230V-50Hz e come tensione secondaria devo avere una tensione tale da avere una tensione in uscita dal ponte di Graetz pari a 24Vdc.

Lo schema è il seguente:

Come vedete devo calcolarmi la tensione secondaria, sapendo che sul carico devo avere 24Vdc.

Ho cercato qualcosa su internet, tra cui ho questo: http://www.ariacireale.org/didattica/trasf01.pdf.

Se leggete a pag.15 e pag.19 dice che la tensione Vo in uscita dal ponte sarà uguale a 1,37 per la tensione secondaria del trasformatore.

Ecco i dubbi:

1) La tensione in uscita è più grande perchè è il condensatore in parallelo ad aumentarla?

2) Quel 1,37 da dove salta fuori?

3) La caduta di tensione del ponte di Graetz, se non volessi mettere il condensatore in parallelo, come la ricavo?

Grazie.

[Livio Orsini]

Vediamo di affrontare il problema passo - passo.

1 - La tensione ai capi del condensatore, in assenza di carico, sarà pari acirca V_c = (V_s * 1.41) -1.4. dove V_s è la tensione efficace al secondario, 1.4 rappresenta la cdt ai capi dei diodi del ponte (ci son sempre 2 diodi in serie).

2 - Se ai capi del condensatore si collega un carico di valore R, la tensione ai suoi capi raggiungerà il valore di picco calcolato prima, poi inizirà la scarica del condensatore secondo la legge esponenziale. Riducendo tutto alla costante di tempo di scarica si avrà che in un tempo pari R*C la tensione ai capi di C sarà scesa al 27% del valore iniziale.

Riassumendo. Con frequenza di rete si avrà un picco di tensione ogni 10 ms. La costante di tempo di carica del condensatore è trascurabile a questa frequenza, pertanto il condensatore si caricherà si al valore di picco.

Tra due picchi di tensione l'entità della scarica dipende dal volre di R e C.

Il calcolo analitico dell'ondulazione e del vero valore efficace non ne semplice ne agevole. Solitamente ci si avvale di normogrammi empirici che danno un'ottima approssimazione.

Scrivere che la tensione continua ai capi del carico vale 1.37*V_s, non è molto corretto se non si chiariscono il limiti al contorno. Molto dipende dal rapporto V_s/1.4; se è >> 10 e si trascura l'ondulazione è accettabile.

Per esempio, con V_s = 18 V avresti: V_c = (18*1.41) - 1.4 = 23.98 V circa. In questo caso la relazione V_c = V_s * 1.37 è quasi rispettata.

Poi bisogna cosiderare la percentuale di ondulazione e le tolleranze sia del trasformatore che della rete di alimentazione, per avere i limiti minimi e massimi dell'escursione della tensione V_c

[chiodo92]

Dunque la scelta della tensione secondaria del trasformatore dipende dal valore della resistenza del carico?

[Livio Orsini]

In parte si, ma solo in parte.

Attenzione. Distinguere sempre tra tensione a vuoto e tensione a carico.

Il carico influenza maggiormente la scelta del valore di capacità o, meglio, del tipo di filtro: "L", pigrco, etc.

[chiodo92]

Ok grazie delle risposte

[Mirko Ceronti]

Sono sempre affascinanti questi argomenti.

Saluti

Mirko

[Benny Pascucci]

Sono sempre affascinanti questi argomenti.

Già...Chiodo è stato fortunato...ha avuto una risposta di una chiarezza e di un dettaglio estremo...direttamente dal guru del forum!...

E' bello vedere un diciottenne che naviga su siti didattici alla ricerca di dritte per il progetto della tesina d'esame, anzichè scopiazzarla da siti dedicati allo scopo.

Bravo Chiodo!...

Modificato: 25 novembre 2010 da Benny Pascucci

[Livio Orsini]

...direttamente dal guru del forum!...

Via Benny, su questi argomenti sei tu il guru, oltre che per la competenza tecnica, anche per la semplicità e nfacilità di esposzione.

Anch'io condivido il tuo giudizio sull'approccio di Chiodo. Sono fatti che permettono di essere ancora ottimisti sulla voglia d'imparare delle nuove generazioni

[chiodo92]

Stamattina abbiamo avuto TDP. Il prof ci ha dato qualche dritta:

1) Se voglio avere un valore basso di ripple devo aumentare il valore della capacità del condensatore da mettere in parallelo al carico, ipotizzo un ripple del 5% (e fin qui ci sono);

2) Il trasformatore da costruire dovrà avere una potenza di 80VA, quindi se in uscita voglio avere circa 24V potrò avere una corrente massima di circa 3.3A;

3) La resistenza sarà data da V/I dove V=24V e I=3.3A(considero 3A per semplicità di calcolo) e quindi R=8 ohm;

4) La capacità del condensatore è data da 1/4*rad(3)*0.05*8*50 = 7.22mF; dalla formula deduco che la capacità dipende dal ripple(ripple più basso, C alta), dalla resistenza(T=R*C) e dalla frequenza; mi sapete dire brevemente 4 e rad3 da cosa derivano?

5)Vmax=24+3/4*50*7.22*10^-3 =26.08 V, ipotizzando una caduta di tensione sui diodi di 1.5V circa, ottengo che la tensione massima secondaria deve essere di circa 27.6 V; la tensione efficace sarà Vmax/rad2 = 19.52 V;

6) la corrente massima sui diodi Idmax= 3*pi greco*rad(50*8*7.22*10^-3) = 16A, scelgo quindi quattro diodi da 3A-30V(con Imax>16A).

E' corretto? Sbaglio qualcosa?

Questo è il circuito che ho appena fatto in simulazione con Multisim:

[Livio Orsini]

Se sai usare excel potresti fare una verifica abbastanza formativa.

Con i valori di tensione e di cdt sui diodi, che hai previsto, dovresti avere la tensione di picco sul condensatore pari a circa 25,4 V. Ti calcoli la scarica del condensatore sapendo che la tua costante di tempo RC = 8*7*10^-6. Plotti la funzione (100 punti son sufficienti ed abbondanti) sovrapponi a questo diagramma le semisinusoidi, facendo coincidere l'inizio di scarica con il picco della prima semisinusoide.

Sa fai bene il lavoro avrai la verifica del tuo ripple. Infatti la tensione di scarica del condensatore andrà ad intercettare l'arco ascendente della semisinusoide ad un valore prossimo al massimo. Quel valore determina l'ondulazione. Ti fai il rapporto in percnetuale e vedis e coincide con le ipotesi di progetto.

[Mirko Ceronti]

Se sai usare excel potresti fare una verifica abbastanza formativa.

Con i valori di tensione e di cdt sui diodi, che hai previsto, dovresti avere la tensione di picco sul condensatore pari a circa 25,4 V. Ti calcoli la scarica del condensatore sapendo che la tua costante di tempo RC = 8*7*10-6.

Se sai usare Excel sei a posto, ma in caso Ti serva una dritta sul programma, io appartengo alla generazione dei "commodore 64" ovvero non capisco nulla di Excel, ma un po' di Basic lo mastico, e diversi anni fa, ammaliato dall'argomento, realizzai proprio in Basic questi 2 programmi sulla scarica del condensatore.

Ora non so se possono aiutarTi per editare il programma in "Excel", ma in caso di problemi, se hai una versione di QBasic da qualche parte, lì girano di sicuro.

5 CLS

10 PRINT " CALCOLO DEL TEMPO CHE UN CONDENSATORE IMPIEGA A"

20 PRINT " RAGGIUNGERE UN DATO LIVELLO DI TENSIONE DI SCARICA"

21 PRINT " IN BASE ALLA COSTANTE TAO = R * C"

22 PRINT ""

23 PRINT " DI CERONTI MIRCO "

25 PRINT ""

28 PRINT " INSERISCI IL VALORE DEL CONDENSATORE IN MICROFARAD "

40 INPUT Z

50 C = Z * 10 ^ -(6)

60 PRINT " INSERISCI IL VALORE DELLA RESISTENZA DI SCARICA IN OHM "

70 INPUT R

80 Q = R * C

90 PRINT " QUAL E' IL VALORE ORIGINARIO IN VOLT DI CARICA DEL CONDENSATORE ?"

100 INPUT V

110 PRINT " UNA VOLTA POSTAGLI IN PARALLELO LA RESISTENZA DI CUI SOPRA,"

111 PRINT " A CHE LIVELLO DI TENSIONE DI SCARICA DEL CONDENSATORE TI"

112 PRINT " INTERESSA SAPERE IL TEMPO TRASCORSO ? "

120 INPUT VL

130 T = -Q * LOG(VL / V)

131 PRINT " IL CONDENSATORE, PER SCARICARSI AL VALORE DI TENSIONE DA TE "

132 PRINT " INDICATO,IMPIEGHERA' UN TEMPO DI"

133 PRINT ""

134 LOCATE 21, 30

140 PRINT T

145 PRINT " SECONDI"

150 END

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5 CLS

10 PRINT " CALCOLO DEL VALORE DI SCARICA DI UN CONDENSATORE"

20 PRINT " DOPO TEMPO T IN BASE ALLA COSTANTE TAO = R * C "

21 PRINT " "

22 PRINT " DI CERONTI MIRCO "

23 PRINT ""

24 PRINT " INSERISCI IL VALORE DEL CONDENSATORE IN MICROFARAD "

40 INPUT Z

50 C = Z * 10 ^ -(6)

60 PRINT " INSERISCI IL VALORE DELLA RESISTENZA DI SCARICA IN OHM "

70 INPUT R

80 Q = R * C

90 PRINT " QUAL E' IL VALORE ORIGINARIO IN VOLT DI CARICA DEL CONDENSATORE"

100 INPUT V

110 PRINT " UNA VOLTA POSTAGLI IN PARALLELO LA RESISTENZA DI CUI SOPRA,"

111 PRINT " DOPO QUANTI SECONDI TI INTERESSA SAPERE IL VALORE DI SCARICA"

112 PRINT " IN VOLT RAGGIUNTO DAL CONDENSATORE ?"

120 INPUT T

130 VL = V * 2.71828 ^ -(T / Q)

131 PRINT " TRASCORSO IL TEMPO DA TE INDICATO, IL CONDENSATORE SI SARA'"

132 PRINT " SCARICATO FINO AD UN LIVELLO DI"

133 PRINT ""

134 LOCATE 20, 30

140 PRINT VL

141 PRINT " VOLT"

150 END

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vi prego....non ridete......io con questi 2 programmini mi ci diverto un mondo..... :blush:

Saluti

Mirko

[Del_user_127832]

OT

Ma che ridere e ridere... mi hai fatto ricordare del Basic e soprattutto del fatto che anche io

appartengo alla generazione dei "commodore 64"

A quei tempi ne ero affascinato, e con le poche informazioni/nozioni che ero riuscito a reperire col "Basic" mi ci divertivo anche io... ma sono passati più di vent' anni, e certe cose purtroppo le ho dimenticate, riavendolo davanti però penso che tante cose tornerebbero a galla!

A proposito, tempo fa avevo installato un emulatore del C64 (uguale all' originale anche per la programmazione).

?SINTAX ERROR

READY.

_

[Benny Pascucci]

io appartengo alla generazione dei "commodore 64"

Imbroglione tenti di nascondere gli anni....dovevi dire....appartengo alla generazione del VIC 20..... Modificato: 26 novembre 2010 da Benny Pascucci

[Mirko Ceronti]

Commodore 64, Vic 20, Spectrum, Sinclair, ZX81, Atari....Il periodo è quello, 1981 -:- 1985...altro che nascondere gli anni

Allora rettifico in : Appartengo alla generazione che ha usato il Commodore 64 !

Saluti

Mirko

Modificato: 27 novembre 2010 da Mirko Ceronti

[IZ1PKR]

Non posso che associarmi al plauso per l'approccio tenuto da chiodo92, non ha chiesto la soluzione, ha chiesto come risolvere e questo mi sembra determinante!

appartengo alla generazione del VIC 20

Eh si due righe in basic e si risolvevano tante cose..... che bei tempi! Sigh!

[Benny Pascucci]

Davide, sta attento che nella simulazione Multisim hai inserito un generatore operante alla frequenza di 60 Hz. Devi correggere il valore a 50 Hz!

[chiodo92]

Davide, sta attento che nella simulazione Multisim hai inserito un generatore operante alla frequenza di 60 Hz. Devi correggere il valore a 50 Hz!

Ops che svista! Grazie, corretto.

Grazie anche agli altri per la collaborazione, appena ho un pò di tempo provo con excel altrimenti adopererò il programmino in basic di Mirko, grazie.

Vi aggiorno a breve

Modificato: 27 novembre 2010 da chiodo92

[tesla88]

MI sembra che vi sia un altro errore nello schema di Multisim ..... io uso Proteus quindi non so se vale la stessa cosa ma.....direi che c'è un errore nel mettere a ground sia un polo del generatore che il negativo della parte in DC ......io il generatore non lo avrei posto a terra....

[Mirko Ceronti]

Infatti così facendo D3 viene automaticamente cortocircuitato.

Saluti

Mirko

[Livio Orsini]

Sabato pomeriggio e domenica son state, dal punto di vista climatico, du giornate di m****; così, per divertimento, mi son messo a fare un programmino in VB per calcolo e dimostrazione di questo circuitino. E' quasi finito, gli devo togliere alcune "brutture"; poi lo metto sul webb. Se qualcuno lo prova, sarebbe gradito se mi segnalasse le bugs.

[chiodo92]

Scusate, la settimana scorsa ero completamente out. Ho aggiustato i vari errori che ho commesso nella simulazione. Ho corretto la frequenza del generatore e ho tolto la messa a terra del generatore. Ora la nuova tensione è di circa 19.07 V.

Sto lavorando a un nuovo progetto in cui dovrò usare i componenti soprariportati; vorrei realizzare per l'area di progetto un trenino elettrico funzionante a 230Vac, all'interno del trenino metterei il trafo 230-x V con il ponte a diodi e come carico un motorino a corrente continua che muove il trenino. Il difficile secondo me è il dimensionamento del motorino perchè deve avere una coppia sufficiente a far partire il trenino(con il peso del trafo al suo interno).

Dovrò lavorarci molto; secondo voi è fattibile come cosa? Se magari avete qualche suggerimento da darmi nel frattempo ve ne sarei grato, grazie.

Ciao

[Livio Orsini]

Hai pensato alla modalità con cui porti la tensione di 230V al trenino? Non vorrai elettrificare i binari?

[Livio Orsini]

Questo è il link al programmino in VB. Sono graditi commenti ed eventuali segnalazioni di bugs e suggerimenti.

[chiodo92]

Avevo pensato di fare una piccola linea aerea soprastante il percorso del treno ad un conduttore (fase) e chiudere il circuito attraverso una rotaia. Altrimenti se ciò non fosse possibile mettere entrambi fase e neutro in aria.

Sì, in effetti è più difficoltoso il passaggio attraverso i binari perchè bisognerebbe isolarli da terra, sbaglio?

P.S. Complimenti per il programmino, magari sapessi usare anch'io un qualsiasi linguaggio di programmazione

Modificato: 29 novembre 2010 da chiodo92

[Livio Orsini]

Sì, in effetti è più difficoltoso il passaggio attraverso i binari perchè bisognerebbe isolarli da terra, sbaglio?

Non c'è solo l'isolamento verso terra! 230 V son pericolosi per la salute.

Bisogna assolutamente evitare i contatti accidentali. Niente linea aerea, niente rotaie in tensione. Vuoi avere qualche folgorazione sulla coscienza?

Trenini, piste, et similia dove è facile il contatto accidentale devono essere alimentati esclusivamente con tensioni PELV.

Complimenti per il programmino,...

E' una cosa veramente banale. Lo hai provato? Se si e hai delle osservazioni falle. Imparare a programmare non è difficile, anzi è facilissimo; basta provarci seriamente.