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Titolo: Appello per Chenickname

Ciao Livio,
per caso, hai mai avuto a che fare con progetti di apparecchi Inverter monofasi? Conosci qualche progettino da almeno 1 KW capace di alimentare carichi induttivi (motori asincroni come pompe, frigoriferi, ecc.)?
 
Ciao,
 
Carlo

 per caso, hai mai avuto a che fare con progetti di apparecchi Inverter monofasi? Conosci qualche progettino da almeno 1 KW capace di alimentare carichi induttivi (motori asincroni come pompe, frigoriferi, ecc.)?
 
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No, non era il mio campo. Se avevo bisogno di qualche cosa del genere, a Torino
c'era la Ghisalba: 
http://www.ghisalba.com/
 
 
Ciao
Livio
 


CARLO
Sì, lo so che in commercio se ne trovano di tutti i tipi, ma nel mio caso la questione è proprio quella di evitare le ditte fornitrici. L'idea è di trovare un paio di progettini affidabili da assemblare artigianalmente e di far assemblare in Africa da personale locale nel quadro della Cooperazione allo Sviluppo, in modo che, una volta montati gli impianti foto-voltaici, in caso di guasto, lo stesso personale locale sia in grado di intervenire sulle apparecchiature senza bisogno di ricorrere alle (per loro) esose ditte europee. 
...Insomma è la logica del "Non regaliamo pesce, ma insegniamo a pescare"!


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Quanti ricordi! Ho dato la tesi sperimentale nel '76 sugli alimentatori switching.
 
Un inverter come vuoi tu e' concettualmente semplice, le cose pero' si complicano 
se vuoi ottenere queste caratteristiche:
1) Tensione in uscita stabile.
2) Forma d'onda (quasi) sinoidale.
3) (Soprattutto) protezione dai cortocircuiti. Ho visto tanti transistor di potenza
fottersi per "secondo breakdown".
 
In bocca al lupo.
Ciao
Livio
 


CARLO
Infatti. Ho trovato un paio di proposte sulla vecchia e gloriosa Nuova Elettronica (che purtroppo è fallita l'anno scorso) e in entrambe è impiegato un semplice fusibile come protezione dai cortocircuiti. Per cui io, da non-elettronico (sono un elettrotecnico), mi (ti) chiedo: ...ma i tempi di intervento dei fusibili non sono troppo alti per proteggere efficacemente dei transistor di potenza? Voglio dire: non è più veloce a bruciarsi la giunzione di un transistor di quanto non lo sia il filamento di un fusibile? Già mi è successo che, insieme al fusibile, mi è zompato anche il diodo di protezione contro le inversioni di polarità. Sai qualcosa più di me su questo tema?

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Esatto! La protezione da cortocircuiti con un fusibile non esiste proprio!
Gia' e' difficile fare un efficace sistema di protezione elettronico. Bisogna
calcolare bene i tempi di intervento in modo da stare sotto ai parametri di
rottura dei transistor per picco di potenza. Francamente per me sono 
riminescenze del passato, non saprei neanche piu' da dove tirare fuori questi
dati. Pero' ricordo (nel caso degli switching, analoghi agli inverter) che
anche la fase sperimentale era pesante: ad ogni errore si doveva ricominciare
daccapo. C'erano anche fenomeni di "invecchiamento" dei transistori: una botta
oggi, una botta domani... No, non avrei voglia di rifarlo. :-)
 


CARLO
...E allora forse il gioco è tutto qui: sovradimensionare i transistor e impiegare dei fusibili di valore inferiore alla corrente di cortocircuito, ...e che Dio ce la mandi buona!  :-)


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Mmmm...
Almeno cerca questo diagramma dei transistor che userai:
ACTIVE-REGION SAFE OPERATING AREA
esempio: 
http://html.alldatasheet.com/html-pdf/2587/MOSPEC/BDV64/588/4/BDV64.html
 
ultimo diagramma.
 
In funzione del tempo di intervento del fusibile puoi calcolare il surdimensionamento.
Pero' dovrai limitare elettronicamente almeno la corrente di collettore, se no ti
salta semplicemente di corrente.
 
In )( alla balena.
 
 


CARLO
In definitiva: una volta calcolata la corrente di cortocircuito, devo andarmi a vedere sul grafico caratteristico del fusibile (il tipo più rapido possibile) il relativo tempo di intervento; e poi scegliere il transistor nella cui ACTIVE-REGION SAFE OPERATING AREA rientrino entrambi quei valori. Dico bene?

 
"Carlo Pierini"
 
del fusibile (il tipo più rapido possibile) il relativo tempo di intervento; 
e poi scegliere il transistor nella cui ACTIVE-REGION SAFE OPERATING AREA 
rientrino entrambi quei valori. Dico bene?
...................
 
http://www.elektro.it/disturbi_carichi_induttivi/disturbi_carichi_induttivi_01.html
 
 
non credo, almeno in questa pagina non e' menzionata la parola "fusibile"..
e il fusibile al max si fonde...!!
 
 
 
 
 
 
 


..
in sintesi ci vuole un varistore in parallelo al carico!!
che ne dice chenick!!?
;) 
 
 

 In definitiva: una volta calcolata la corrente di cortocircuito, devo andarmi a vedere sul grafico caratteristico del fusibile (il tipo più rapido possibile) il relativo tempo di intervento; e poi scegliere il transistor nella cui ACTIVE-REGION SAFE OPERATING AREA rientrino entrambi quei valori. Dico bene?
 
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Dici bene, ma non sara' una passeggiata.
Intanto, come dicevo, dovrai limitare la corrente dei transistor perche' il 
supero del maximum rating anche per poco te li fotte. Lo puoi fare con la
storica resistenza da 0.1 ohm sull'emitter, pilotando la base in tensione.
Ma a questo punto anche la corrente in uscita sara' limitata e i fusibili
hanno il brutto vizio di avere un tempo di intervento in funzione del
sovraccarico di corrente. Se usi un surdimensionamento mettiamo fattore 2,
avrai solo una sovracorrente del doppio di quella di esercizio, con tempi
di intervento del fusibile molto alti.
Allora sarai portatato ad usare il transistor con la SOA in DC e a questo
punto ti troverai una batteria di transistor esagerata. Esempio:
 
Batteria 24V uscita 1KW
transistor 20A 120W usati a 4A: ce ne vanno almeno 10 per parte, totale 20
per un'onda quadra. Se vuoi una forma d'onda che abbia almeno il picco e
il valore efficace uguale a quello di una sinusoide (per poter alimentare
sia motori che apparecchiature elettroniche) devi parzializzare l'onda quadra 
e la corrente e il numero dei transistor sale del 30%.
 
Insomma... c'e' una certa diferenza tra un progetto industriale, dove si
puo' star li' a limare i componenti e il progetto di un muletto esemplare
unico che deve funzionare sempre e "alla prima", anche se costa un po' di piu'.
 
Ma a questo punto e' "didattico", nel mondo globale, insegnare a fare qualche
cosa fuori mercato? E qui rientriamo nella filosofia! :-)
 
 

 
"Chenickname"
....
per un'onda quadra. Se vuoi una forma d'onda che abbia almeno il picco e
il valore efficace uguale a quello di una sinusoide (per poter alimentare
sia motori che apparecchiature elettroniche) devi parzializzare l'onda 
quadra
e la corrente e il numero dei transistor sale del 30%.
 
Insomma...
 
......
la stessa cosa che ho pensato io!!
:))
ma rientra nella filosofia, l'applicazione della logica
come potrebbe essere considerata la rappresentazione
di un circuito.
come e' vero che la legge di OM vale anche per la depressione!!
si tratta di tensione e di resistenze e flusso di libido.. 
 
 


http://s13.postimg.org/sf5fhnu4n/ohm.jpg
 
 
Ciao! :-)
 

 e la corrente e il numero dei transistor sale del 30%.
 
--------
Toh guarda:
 
http://s28.postimg.org/4ihzqmiu5/Calcolo_VRMS.jpg
 
 
... qua calcolavo che una forma d'onda squadrata con lo stesso valore efficace
e di picco di una sinusoidale ha esattamente un duty cicle del 50%. 
(Questo vuol anche dire che la corrente nei transistor sale del 42%, non del 30%)
Questa forma d'onda, meglio se resa trapezoidale con degli smorzatori RC, e'
importante per far funzionare apparati elettronici che ricavano la continua
dal valore di picco, non dal valore efficace, mentre i motori hanno comunque
bisogno del valore efficace.
 
Uffa! Non mi starai mica coinvolgendo? :-)
 
 


CARLO
La questione sta diventando troppo complicata per farne oggetto di una semplice chiacchierata da NG e, soprattutto, in relazione alla mia (scarsa) conoscenza dell'elettronica. Tanto più che non ho ancora capito se il progettino di inverter di Nuova Elettronica (LX.989) che sto esaminando si presti per alimentare dei carichi induttivi (fattore di potenza inferiore a 1) come, appunto, dei motori asincroni, visto che utilizza come transistor di potenza degli HexFet al posto dei classici 2N3055 (sistema PWM "Pulse Width Modulation", cioè, modulazione della sinusoide con il metodo della variazione dell'ampiezza t degli impulsi).
Ma, tornando alla questione della protezione, Rawmode suggerisce dei semplici varistori per limitare la I di cortocircuito. Che tu sappia, esistono varistori che aumentino il valore di R in funzione della corrente e che lo facciano in tempi più rapidi di quelli di intervento di un fusibile? ...Sempreché, poi, non rischiamo di mantenere alimentato un eventuale cortocircuito con una corrente nominale!
...E - altra possibilità - di interruttori di protezione che siano sensibili al gradiente di corrente, oltreché al valore assoluto?

 
"Carlo Pierini"
 
Ma, tornando alla questione della protezione, Rawmode suggerisce dei
semplici varistori per limitare la I di cortocircuito. Che tu sappia,
esistono varistori che aumentino il valore di R in funzione della corrente e
che lo
....
 
cmq, la mia risposta continuava a stare sul piano filosofico, come dire:
e' un problema tipico, anzi e' il vero problema il "semplice" on/off!!
perche' non vorrei sbagliarmi ma da zero "parte alla velocita' della luce",
circa e allo stesso modo deve bloccarsi!
"con conseguente sfracello di elettroni"!?..
Quindi sembra un semplice clik...
ma e' una vecchia questione, il varistore da quanto ho capito, cioe'
ricordo,
che "diminuisce" la resistenza, in caso di scarica, verso terra.
poi ho visto di che si tratta, non avevo compreso bene, mi sembra
abbastanza complesso.
non e' solo cortocircuito, sono picchi di tensione che si misura in Kv
tipo quelli dell'accendino.
con quello bruci tutto, poco ma sicuro!!
:!!
 
 
 
 

 ...E - altra possibilità - di interruttori di protezione che siano sensibili al gradiente di corrente, oltreché al valore assoluto?
 
-------------------
Anche questi non ne conosco. Ma sarebbe un doppione. L'interruttore di potenza E'
il transistore. Il circuito di protezione deve andare a togliergli la polarizzazione
in un tempo ragionevolmente breve per evitare la sua rottura. Questa e' la strada
maestra. 
 
Se vuoi puoi scrivermi in privato, la gmail e' valida.
Ciao
Livio
 


CARLO
Tu stai parlando dei varistori che si usano come scaricatori di protezione contro le sovratensioni. Ma non è l'unico tipo esistente: per esempio, alcuni di essi variano il proprio valore di R in funzione (o in funzione inversa) della temperatura come quelli impiegati nei compressori dei frigoriferi, o quelli impiegati in certi amplificatori per limitare le correnti di spunto, ...ecc...
Riguardo al resto, invece, è il campo elettrico che si propaga alla velocità della luce, non gli elettroni, i quali nei normali circuiti elettrici vanno ad una velocità di circa qualche metro all'ora, anche quando formano correnti molto elevate. Solo nelle scariche elettrostatiche (archi voltaici, fulmini, ecc.) essi possono raggiungono velocità molto più alte.

 in un tempo ragionevolmente breve per evitare la sua rottura. Questa e' la strada maestra. 
 
CARLO
...Ma per una cosa del genere si deve mettere una R  (qualche decimo di ohm) in serie al circuito di potenza per poi utilizzare il valore di tensione ai suoi estremi in un circuito a parte che mandi a zero la tensione sulla base dei transistors da proteggere?
 
 
 

 ...Ma per una cosa del genere si deve mettere una R  (qualche decimo di ohm) in serie al circuito di potenza per poi utilizzare il valore di tensione ai suoi estremi in un circuito a parte che mandi a zero la tensione sulla base dei transistors da proteggere?
 
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Esatto anche questo. Non e' difficile pensare a circuiti con tempi di intervento
dell'ordine di qualche microsecondo.
 

 Esatto anche questo. Non e' difficile pensare a circuiti con tempi di intervento dell'ordine di qualche microsecondo.
 
CARLO
E' vero. Una trentina di anni fa costruii un alimentatore da laboratorio (che ho tutt'ora) con una tensione di uscita variabile da zero a 50 Vcc/5A che ha una protezione di questo tipo. 
Ma adesso che ci penso, in caso di corto, la V in uscita scende pressoché a zero, ma continua a circolare la I massima di 5 A; e non si può fare altrimenti perché se interrompesse l'erogazione, entrerebbe in risonanza. E questo è un problema se volessi utilizzarlo nel mio inverter, perché in caso di corto sul 220 il magneto-termico di protezione potrebbe non intervenire e si continuerebbe ad alimentare il corto con una corrente nominale massima. 
...A meno che... boh, ci devo pensare. ...Ma mi sa che dovrò accontentarmi di un banale fusibile! :-)

 Infatti. Tant'è che che gli inverters che usano dei comuni TR del tipo 2N3055 raggiungono a malapena il 25% di rendimento, mentre con i PWM si arriva all'80%. E quando si tratta di impianti foto-voltaici questa cosa qui è basilare.
 
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Beh no, un inverter con il 25% di rendimento e' soltanto un progetto sbagliato.
Un inverter a onda quadra a 50Hz ha tutti i diritti di pretendere un decorosissimo
rendimento, l'80% deve essere un buon target. A questa frequenza, nei transistor
si perde soltanto la potenza data dalla VceSAT x corrente del primario. (Il 2N3055
e' un po' tanto datato, c'e' di meglio). Qualche punto percentuale si perde 
nel trasformatore, qualcun altro nelle protezioni, nel circuito di polarizzazione
e negli smorzatori, ma poi basta. :-)
 
 
 
 
 
 


CARLO
Credo che ti sbagli. Se pensi che in un amplificatore audio, solo per alimentare le bobine di due altoparlanti da 20-30 W (medi, non di picco) sono necessari dei dissipatori-raffreddatori ad alette di 150-200 cmq che scaldano come una mini-stufetta, immagina, cosa dovresti metterci per modulare una sinusoide di 50 Hz che trasporta una decina di Ampere! Del resto un Tr. classico si comporta in definiva come una resistenza (reostato) variabile in funzione della tensione di "gate"; mentre gli HexFet sono dei semplici interruttori on-off (rapidissimi) che quando sono "aperti" non dissipano nulla e quando sono chiusi dissipano come un Tr. classico in piena conduzione, cioè quasi nulla. Insomma, tra i due casi c'è la stessa differenza che c'è tra il variare la luminosità di una lampada con un reostato e il farlo con un circuito di Triac: se hai un "vari-light" in casa avrai notato che non scalda per niente neanche per lampade da 200-300 W, mentre i reostati che si usavano un tempo nei teatri per regolare le luci erano delle vere e proprie stufette.
Pensa che con gli HexFet, ogni semionda viene "costruita" con un treno di 1.250 impulsi (on-off) a larghezza (tempo) variabile in funzione del valore istantaneo della sinusoide; il che, considerando le 100 semionde al secondo dei 50 Hz, fa un totale di 125KHz. Geniale, no?


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Il tuo discorso e' valido se vuoi un'uscita sinusoidale e nel primo caso
la ottieni con dei finali di potenza in classe A (come in certi amplificatori
audio). Io parlavo di onda quadra. Ma se ti sei innamorato della PWM non
ti fermera' nessuno: lo farai in PWM! :-)
 

 ti fermera' nessuno: lo farai in PWM! :-)
 
CARLO
...E' vero, da una parte l'dea del sistema PWM mi sembra geniale e quindi non vedo l'ora di costruirlo, anche per capirlo meglio; ma dall'altra, non posso fornire un'onda quadra a un'utenza che si aspetta un'onda sinusoidale: per la maggior parte degli usi le due cose potrebbero essere equivalenti, ma immagino che non sia così per *tutti* gli usi, se pur al momento non saprei dirti con certezza quali sono i casi che fanno la differenza. Per esempio: ho il sospetto che se alimentassi il primario di un trasformatore con un'onda quadra invece che sinusoidale, mi ritroverei al secondario una tensione più alta del previsto, oltreché delle maggiori perdite nel ferro del nucleo. Ho detto una cazzata?

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Il tuo ragionamento e' corretto (anche se quella forma d'onda a 50Hz che ti ho
scarabocchiato andrebbe bene nel 99% dei casi).
 
Sappi comunque che sara' dura. :-)
A titolo d'esempio, quando mi sono occupato di PWM professionalmente, avevo
a disposizione uno dei migliori oscilloscopi Tektronix che mi permetteva di
vedere il picco di potenza dissipata ad ogni transizione. Quando un transistor
commuta OFF-ON (e viceversa) la tensione passa da tutto a niente e la corrente
da niente a tutto. Poiche' la commutazione non e' istantanea, i fronti si
incrociano e nasce un notevole picco di potenza da dissipare. Sa la PWM e'
a 125 KHz, avrai 250.000 picchi di potenza al secondo da gestire, tipicamente
di ampiezza pari a 1/2 Imax X 1/2 Vmax (mica poco). Capirai che limare il
nanosecondo in queste condizioni puo' essere risolutivo.
 
Cmq... la fortuna aiuta gli audaci. :-)
 
 
 

 di ampiezza pari a 1/2 Imax X 1/2 Vmax (mica poco). 
 
CARLO
...Allora, pensi che sia proprio a questo che servono i due diodi-fast (DS6  DS7 nello schema che provo a linkarti) tra l'ingresso e l'uscita dei due HexFet (di colore blu nello schema)?
 
http://postimg.org/image/3v5t2edl3/
 

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No, sono diodi damper, essenziali al funzionamento.
Hai finito per coinvolgermi. Se mi passi anche l'elenco componenti, cerchero'
di capirlo meglio. Mi interessa anche come sono fatti Z1, Z2 e T1.
C11,12,13 spero siamo molto piccoli. Qual e' la potenza totale dichiarata?
 
(Dal link escono fuori donnine che vogliono darmela :-) )
 
 

 C11,12,13 spero siamo molto piccoli. Qual e' la potenza totale dichiarata?
 
CARLO
La potenza nominale è di 200W se lo alimentiamo con 12Vcc; ma se aggiungiamo un'altra coppia di di HexFet in parallelo con i primi, possiamo alimentare a 24Vcc e la potenza sale a 300W. Il trasformatore T1 dovrà essere da 300VA nel primo caso (200W nominali) e di 500VA nel secondo (300W nominali).
 
Comunque, l'elenco dei componenti è questo:
 
http://postimg.org/image/ewys3oi8p/
 
 
...e visto che ci siamo, ti linko anche il disegno del circuito stampato dello stadio "filtro L/C", così ti fai un'idea anche delle dimensioni fisiche dei componenti che dici:
 
http://postimg.org/image/hfovp20gl/
 
 
...Ad ogni modo, non sentirti coinvolto: quando lo metterò in funzione non sarai tu il responsabile di un eventuale incendio del mio laboratorio.  :-) 
 
P.S. Lo stadio "amplificatore di errore" è solo uno stabilizzatore dei 220 Vca in uscita.

 C11,12,13 spero siamo molto piccoli. Qual e' la potenza totale dichiarata?
 
CARLO
Se ti fa piacere mantenerti in allenamento, posso mandarti in privato l'intero articolo di Nuova Elettronica in formato PDF ma, ripeto, solo se ti fa piacere: non sei obbligato a farmi da consulente. :-)
Nel caso, mandami il tuo indirizzo e-mail a: pierinic chiocciola 
alice.it
 
 
 
 


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Fatto :-)

 Fatto :-)
 
CARLO
Primo quesito. Secondo me, Nuova Elettronica si sbaglia in un punto:
se la porta IC3-A produce un'onda quadra di 250KHz, che poi esce dal piedino 13 di IC2-A (diretta al commutatore IC3-B/C/D) già modulata in larghezza e con i 100 Hz, allora non può essere vero che all'uscita del driver (IC4-A/B/C/D) ci sono 125 KHz modulati a 50 Hz, ma, a mio avviso, ci saranno gli stessi 250 KHz presenti sull'ingresso del commutatore poiché questo si limita a commutare (alla "velocità" di 50 Hz) i 250 KHz entranti e non a dimezzarli. Dico bene?

 se la porta IC3-A produce un'onda quadra di 250KHz, che poi esce dal piedino 13 di IC2-A (diretta al commutatore IC3-B/C/D) già modulata in larghezza e con i 100 Hz, allora non può essere vero che all'uscita del driver (IC4-A/B/C/D) ci sono 125 KHz modulati a 50 Hz, ma, a mio avviso, ci saranno gli stessi 250 KHz presenti sull'ingresso del commutatore poiché questo si limita a commutare (alla "velocità" di 50 Hz) i 250 KHz entranti e non a dimezzarli. Dico bene?
 
Aggiungo: il commutatore dimezza SOLO i 100 Hz che gli arrivano in ingresso, mandando una semionda a HFT1 e la successiva a HFT2, ma NON dimezza i 250 KHZ.
 
Comunque non c'è fretta. Tra mezz'ora vado a Roma per una cena tra ex cooperanti e torno domani.
 
A domani.

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Cosi', a caldo, prima di andare a dormire, mi sembra pesantemente errato quel
circuito. Il modulatore delta non ha molte probabilita' di funzionare, cosi'
come e' disegnato.

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CARLO
...Beh, non esageriamo..! Se lo hanno costruito (ci sono le foto), vuoi che non lo abbiano provato prima di pubblicare l'articolo? Dici che potrebbero aver sbagliato il disegno dello schema?
Provo a cercare il numero della rivista immediatamente successivo (il 226) per vedere se riportano un eventuale "errata corrige".