Un inaspettato .. trasformatore …quarta

A questo punto dopo le precedenti puntate .. 😀 .. mi ritrovo disponibile e funzionante un bel trasformatore monofase, della potenza di 320 VA stimati, con una tensione di uscita a vuoto al secondario di 24, 4 V.

L’idea iniziale ..

Quando trovai questo trasformatore fra le cianfrusaglie, l’idea era ed è quella di utilizzarlo per realizzare un alimentatore variabile di tipo lineare, un classico delle realizzazioni elettroniche. Pertanto noto l’obiettivo da realizzare dovrò necessariamente fissare delle caratteristiche di funzionamento dell’alimentatore, e poiché prevedo un utilizzo multiuso, l’idea è di realizzare un alimentatore variabile in tensione . 0 -15 V, e generoso in corrente : 10 A.

Come è noto l’alimentatore, è quel dispositivo che fornisce una tensione continua, ai suoi morsetti di uscita, prelevando una tensione di alimentazione dalla tensione di rete di 230 V 50 Hz; al suo interno prevede una serie di passaggi per la trasformazione di questa tensione, identificati come “stadi”..

Il primo stadio.. adattamento della tensione di rete,

L’alimentatore lineare, come ogni dispositivo elettronico ed elettrico, possiamo vederlo semplificato suddiviso in blocchi, dove ogni blocco rappresenta uno stadio di funzionamento. Il primo stadio è il noto protagonista : il trasformatore, che si occupa di trasformare la tensione di rete da bassa in bassissima tensione, attraverso due circuiti elettrici (primario-secondario) magneticamente accoppiati (nucleo magnetico), nel nostro caso trasforma la tensione di 230 V 50 Hz in una tensione bassissima di 24,4 V 50 Hz, quindi avremo una tensione di ampiezza inferiore ma sempre con andamento sinusoidale e di frequenza uguale – ripasso rapido del trasformatore –

Il secondo stadio.. raddrizzamento della tensione alternata,

L’alimentatore, come è noto fornisce ai suoi morsetti , una tensione di uscita di tipo costante o continua, pertanto vien da se che dopo il primo stadio (trasformatore) essendo la tensione disponibile di tipo variabile (sinusoidale, con f:50 Hz), il compito dello stadio successivo sia quello di rendere costante questa tensione, o meglio una prima sistemazione della tensione. Il secondo stadio si occupa di questo “raddrizzando la tensione” utilizzando il ponte di diodi o ponte di Graetz. Il ponte di diodi, realizzato con quattro diodi connessi secondo lo schema a ponte, è fatto in modo che ogni coppia di diodi conduca durante una semionda, fornendo così alla sua uscita una corrente pulsante, o unidirezionale , o meglio composta da semionde positive, e doppie rispetto alla tensione alternata in ingresso, ovvero di frequenza pari a 100 Hz.. Ora rimandando la parte teorica sul ponte di Graetz, ai fini della realizzazione e delle caratteristiche scelte, direi che tenendomi largo , evitando di far lavorare al limite questo componente, sceglierei per questo stadio, un ponte raddrizzatore  che possa supportare una Imax di 25 A, ovvero il KBPC2506

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet pdf/view/34032/WTE/KBPC2506.html

Il collegamento del ponte raddrizzatore è semplice, bisogna rispettare le polarità indicate sul corpo stesso , e considerando la Potenza in gioco è opportune fissarlo su un’aletta di raffreddamento o supporto metallico che lo aiuti a smaltire il caldo nel funzionamento a regime , al momento per le verifiche del caso, mi limiterò in tal senso a sfruttare il telaio in metallo del trasformatore..

A questo punto dopo aver verificato a freddo, con il multimetro in portata misura per diodo, la bontà del ponte raddrizzatore, procedo a saldare sui terminali di uscita del ponte i conduttori (rosso-nero) della tensione, ed i conduttori del circuito secondario in ingresso del ponte. Dopo aver dato tensione al primario del trasformatore verifico a caldo il funzionamento del ponte raddrizzatore, misurandone la sua tensione in uscita, con il solito multimetro, ma questa volta in portata tensione continua..

..leggendo sul display dello strumento 22.1 Vdc ai capi del nostro amico raddrizzatore ..

Da questa misura è evidente che ci siam persi  2.4V, considerando i 24,4 V alternati in ingresso del ponte, questo perchè il funzionamento del ponte raddrizzatore, introduce durante il passaggio di ogni semionda una caduta di tensione (Forward Voltage Drop) dei due diodi che si occupano del raddrizzamento, ovvero 1,2 V per ogni diodo (questo valore varia per ogni diodo all’incirca il valore è più o meno 1 V) quindi ecco dove son finiti i nostri 2.4V.

Il terzo stadio.. livellamento della tensione raddrizzata,

La tensione disponibile ai capi del ponte ha un andamento pulsante non ancora adatto ad essere utilizzato, non ancora continuo o costante come ci occorre, pertanto necessita inserire un ulteriore stadio, per rendere costante la nostra tensione, iniziando a spianarla , e di questo se ne occupa lo stadio di livellamento, realizzato da un condensatore elettrolitico di adeguata tensione di isolamento e generosa capacità .. Il compito che svolge questo condensatore, sarà quello di evitare che la tensione sia pulsante, facendo da serbatoio negli istanti in cui i diodi non conducono, il condensatore fornisca l’energia necessaria, rendendo quasi continuo l’andamento della tensione..

Ovviamente, questo condensatore dovrà essere opportunamente dimensionato, per quanto riguarda la tensione di isolamento, è sufficiente considerare un valore superiore a quello di regime, considerando i 22,1 Vdc di uscita dal ponte raddrizzatore, una tensione di isolamento superiore anche di 50 Vdc non guasta, anzi .. diverso è il discorso per determinare il valore della capacità, espressa in µF.

Ora per dimensionare la capacità di livellamento dopo il ponte raddrizzatore, occorre stabilire il valore di tensione di ripple che si vuole ai capi del condensatore, ed il valore della corrente massima disponibile in uscita, dall’alimentatore. Da qualche parte ricordo di aver letto che un trasformatore può fornire un’intensità di corrente pari a quella sua nominale diviso un fattore di 1,8 pertanto nel caso del trafo in questione i 13,3 A trovati saranno pari 13,3/1,8 = 7,6 A  quindi volendo  tenermi comodo e non stressare il trasformatore considero una corrente massima di 7,5 A ed una tensione di ripple pari a 3V in questo caso l’espressione per stimare il valore della capacità è:

C= Io / 2 x f x Vr

 .. C= 7,5/ (2x50x3) =0,0375=37500 uF

Un valore di capacità molto alto, un altro metodo (più pratico) per valutare la capacità di livellamento è quello di considerare un valore di 2000 uF per ogni ampere che supporta l’alimentatore, quindi nel mio caso dovrebbero essere 2000 x 7,5 = 15000 uF  di gran lunga inferiori a quelli forniti dall’espressione. Poiché la realizzazione di questo alimentatore prevede l’utilizzo dei “componenti nel cassetto” utilizzerò come capacità di livellamento un condensatore disponibile di 20000 uF 50 V di isolamento, sufficienti allo scopo. 🙂

Si procede pertanto all’installazione del condensatore dopo il ponte raddrizzatore ed alla misura delle tensioni fornite..

Ricordiamoci che la tensione in uscita dal ponte di diodi è in valore efficace, mentre quella misurata ai capi del condensatore a vuoto, è una tensione di picco, ed ha un valore : Vp = 1,41 x Veff , quindi nel nostro caso ai capi del condensatore andremo a misurare un valore di tensione prossimo o uguale a : 22,1×1,41 = 31.1 V !!!

 

 

 

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