Třífázový regulátor výkonu
Napísané: 14 Máj 2020, 21:47
Zdravím, delší dobu už tu nic nebylo tak to oživím.
Po delší době jsem měl chvílu volna, tak z potřeby regulovat třífázové topné těleso vznikl tento regulátor. Kdysi jsem narazil na článek v EW kde byl uveřejněn třífázový triakový regulátor, tak posloužil jako inspirace. Vzhledem k tomu, že ještě možná budou třeba nějaké úpravy po zkušebním provozu jsem estetiku až tolik neřešil. Pokud bude funkce korektní plechy vybrousím a protáhnu kartáčovačkou. Knoflík také dostane kryt.
Co se týče mechanické konstrukce, krabička je naohýbaná z hliníkového plechu o síle 2mm, pro připojení jsem použil konektory Harting. Uzemnění je řešeno přes svorku nacvaknutou na DIN liště pro jistič, proto není vidět nikde spoj s plechem. Spojení ochranného vodiče s krytem je myslím dostatečné a normě vyhoví. Spojení měřeno pulsem 200A s vyhovujícím výsledkem. Triaky od chladiče jsou izolovány pouze silikononovou teplovodivou podložkou a plastovou průchodkou. K mému podivu izolace odolal testu přiloženého napětí 2000VDC. Izolační odpor po zkoušce větší jak 1Gohm/1000V. Teplo z triaků je přenášeno přes plech do krytu, zde jsem sám se sebou vyj*bal. Triaky mají málo místa mezi deskami, takže se mi tam podařilo narvat pouze jedničku hlínu. Ale při osmihodinovém "zahřívacím" testu do odporu o výkonu 6kW je oteplení pouzder dle termokamery na 65°C s krytem, což bych se zamhouřeným okem považoval za použitelné. Přívodní kabel je průřezu 2,5mm2, vevnitř použity vodiče prlřezu 1,5mm2 kvůli svorkám, ovšem vždy dvojitě. Abych se přiznal s mechanikou nejsem uplně spokojen, plechařina šla udělat lépe
.
Regulátor je možné řídit ze dvou míst, dle přestavení přepínače. A to buďto lokálně potenciometrem, nebo vzdáleně buďto potenciometrem (v konektoru vyvedeno napětí +8V, GND a signál), nebo jiným nadřazeným systémem. Řízení je komplet galvanicky odděleno od sítě. Konektor uprostřed čelního panelu. Druhý konektor slouží pro vyvedení bezpečnostního stykače. V principu smyčka od jističe do silového napájení desky. Toto budu používat aby nadřazený řídící systém mohl v případě proražení triaků, nebo jiné závady násilně odpojit regulátor od sítě a nedošlo k přehřátí regulovaného systému. Zatím je osazen zkratovací konektor. Výstup regulátoru je zapojen přes zadní konektor. V každém konektoru pro "silovinu" je dostupná kombinace 3f+N+PE s průřezem alespoň 2,5mm2. Proudová zatížitelnost konektorů je oficiálně 10A přes 1 pin. Piny jsou dablované. Což pro 6kW je více než dostačující....
Co se týče regulátoru. Jedná se o tři shodné moduly, každý pro jednu fázi. Funkce modulu je následující. Do modulu vstupuje signál ze synchronizačního symetrického trafa. Signál je usměrněn diodami D1 a D2, na ně je navázán komparátor OP1/2 tvořící komutační signál v oblasti průchodu sinusovky nulou. Aby bylo zaručeno spolehlivé vypnutí triaků. Šířka komutačního pulzu je dána referenčním napětím Uref. Samotný regulátor je tvořen dvoumi kosínovými generátory OP2/1 a OP2/1, každý pro jednu půlperiodu. Díky posunu fáze o 90° a superpozici generovaného sinusového napětí jsou generovány dvě sinusoidy posunuté pro zápornou i kladnou půlperiodu o cca 90°. Tyto řídící signály jsou přepínány v závislosti na aktuální půlperiodě analogovým multiplexerem 4053 tak aby byly vyřezány "čtvrt" periody sinusového tvaru. Multiplexer je řízen komparátorem OP1/3 který rozlišuje jestli se jedná o kladnou, či zápornou půlperiodu. Výstupem multiplexeru je řídící signál pro výstupní komparátor OP1/1. Sinusový tvar signálu zajišťuje linearizaci regulace výkonu zátěže v závislosti na velikosti řídícího napětí Udrv. Určitou nevýhodou je kolísání referenčního signálu v závislosti na aktuálním napětí v rozvodné síti. Proto je nutné signál kosinových generátorů superponovat mírně pod 0mV. Na cca - 10- až - 50mV. Výstupem komparátoru OP1/1 je přes součinový člen D3 a D4 buzen tranzistor spínající budící optotriaky hlavních triaků. Izolační optotriaky musí být samozdřejmě bez obvodu spínání v nule. Dále už jsou jen silové triaky a komutačními členy.
Toť asi vše. Pardon za "román"
Po delší době jsem měl chvílu volna, tak z potřeby regulovat třífázové topné těleso vznikl tento regulátor. Kdysi jsem narazil na článek v EW kde byl uveřejněn třífázový triakový regulátor, tak posloužil jako inspirace. Vzhledem k tomu, že ještě možná budou třeba nějaké úpravy po zkušebním provozu jsem estetiku až tolik neřešil. Pokud bude funkce korektní plechy vybrousím a protáhnu kartáčovačkou. Knoflík také dostane kryt.
Co se týče mechanické konstrukce, krabička je naohýbaná z hliníkového plechu o síle 2mm, pro připojení jsem použil konektory Harting. Uzemnění je řešeno přes svorku nacvaknutou na DIN liště pro jistič, proto není vidět nikde spoj s plechem. Spojení ochranného vodiče s krytem je myslím dostatečné a normě vyhoví. Spojení měřeno pulsem 200A s vyhovujícím výsledkem. Triaky od chladiče jsou izolovány pouze silikononovou teplovodivou podložkou a plastovou průchodkou. K mému podivu izolace odolal testu přiloženého napětí 2000VDC. Izolační odpor po zkoušce větší jak 1Gohm/1000V. Teplo z triaků je přenášeno přes plech do krytu, zde jsem sám se sebou vyj*bal. Triaky mají málo místa mezi deskami, takže se mi tam podařilo narvat pouze jedničku hlínu. Ale při osmihodinovém "zahřívacím" testu do odporu o výkonu 6kW je oteplení pouzder dle termokamery na 65°C s krytem, což bych se zamhouřeným okem považoval za použitelné. Přívodní kabel je průřezu 2,5mm2, vevnitř použity vodiče prlřezu 1,5mm2 kvůli svorkám, ovšem vždy dvojitě. Abych se přiznal s mechanikou nejsem uplně spokojen, plechařina šla udělat lépe
. Regulátor je možné řídit ze dvou míst, dle přestavení přepínače. A to buďto lokálně potenciometrem, nebo vzdáleně buďto potenciometrem (v konektoru vyvedeno napětí +8V, GND a signál), nebo jiným nadřazeným systémem. Řízení je komplet galvanicky odděleno od sítě. Konektor uprostřed čelního panelu. Druhý konektor slouží pro vyvedení bezpečnostního stykače. V principu smyčka od jističe do silového napájení desky. Toto budu používat aby nadřazený řídící systém mohl v případě proražení triaků, nebo jiné závady násilně odpojit regulátor od sítě a nedošlo k přehřátí regulovaného systému. Zatím je osazen zkratovací konektor. Výstup regulátoru je zapojen přes zadní konektor. V každém konektoru pro "silovinu" je dostupná kombinace 3f+N+PE s průřezem alespoň 2,5mm2. Proudová zatížitelnost konektorů je oficiálně 10A přes 1 pin. Piny jsou dablované. Což pro 6kW je více než dostačující....
Co se týče regulátoru. Jedná se o tři shodné moduly, každý pro jednu fázi. Funkce modulu je následující. Do modulu vstupuje signál ze synchronizačního symetrického trafa. Signál je usměrněn diodami D1 a D2, na ně je navázán komparátor OP1/2 tvořící komutační signál v oblasti průchodu sinusovky nulou. Aby bylo zaručeno spolehlivé vypnutí triaků. Šířka komutačního pulzu je dána referenčním napětím Uref. Samotný regulátor je tvořen dvoumi kosínovými generátory OP2/1 a OP2/1, každý pro jednu půlperiodu. Díky posunu fáze o 90° a superpozici generovaného sinusového napětí jsou generovány dvě sinusoidy posunuté pro zápornou i kladnou půlperiodu o cca 90°. Tyto řídící signály jsou přepínány v závislosti na aktuální půlperiodě analogovým multiplexerem 4053 tak aby byly vyřezány "čtvrt" periody sinusového tvaru. Multiplexer je řízen komparátorem OP1/3 který rozlišuje jestli se jedná o kladnou, či zápornou půlperiodu. Výstupem multiplexeru je řídící signál pro výstupní komparátor OP1/1. Sinusový tvar signálu zajišťuje linearizaci regulace výkonu zátěže v závislosti na velikosti řídícího napětí Udrv. Určitou nevýhodou je kolísání referenčního signálu v závislosti na aktuálním napětí v rozvodné síti. Proto je nutné signál kosinových generátorů superponovat mírně pod 0mV. Na cca - 10- až - 50mV. Výstupem komparátoru OP1/1 je přes součinový člen D3 a D4 buzen tranzistor spínající budící optotriaky hlavních triaků. Izolační optotriaky musí být samozdřejmě bez obvodu spínání v nule. Dále už jsou jen silové triaky a komutačními členy.
Toť asi vše. Pardon za "román"
