Artificiu Email
Scris de Stroescu Dan Mihai   
Joi, 24 Martie 2011 15:45

 

  Am ales acest titlu fiindcă ceea ce vă voi prezenta mai departe nu este propriu-zis vreo mare inovaţie, ci mai degrabă o adaptare.

  De multe ori se întâmplă ca atunci când abordăm un proiect mai complicat, să ne concentrăm atenţia asupra multiplelor şi complicatelor detalii ale montajului, neglijând un aspect foarte important, precum alimentarea cu energie. De pildă, ne apucăm să strângem şi să selectăm piese pentru un amplificator audio de mare putere şi performaţe, împerechem tranzistoare după factorul de amplificare şi nu numai, achiziţionăm condensatoare electrolitice din cele mai rapide şi performante etc etc, dar nu dăm atenţia cuvenită sursei de alimentare, sursă care, în cazul unei scheme pretenţioase, trebuie să facă faţă necesităţilor şi standardelor ridicate după care a fost proiectat şi realizat montajul pe care îl deserveşte.

   Cea mai întâlnită greşeală în acest sens este subdimensionarea. Această eroare îşi are rădăcinile încă din faza de proiectare. De exemplu, pentru un amplificator audio normal, în clasa de funcţionare AB, de 2 x 100W, se „cam ştie”, aşa... empiric (dacă nu există referinţe în schemă) că trebuie 2 condensatoare de filtraj de câte 10000 uF, fără alte discuţii, fără alte complicaţii; e aşa simplu... Lucrurile nu stau deloc aşa. Există o formulă care ne indică precis valoarea capacităţii condensatoarelor de filtraj din alimentarea unei sarcini în curent continuu.

  Aşadar, după cum v-aţi dat seama, articolul se referă la filtrajul capacitiv al redresoarelor de curent alternativ.

  Bineînţeles, trensformatorul de reţea nu trebuie neglijat din atenţia noastră, acesta fiind în mod indirect furnizorul de  energie electrică. În general, un traf, fie că e cu tole E + I, fie că e toroidal, dacă are o putere cu cel puţin 10 % mai mare decât puterea maximă a montajului deservit, e bine. O putere şi mai mare de-atât, e foarte bine, dar nu e economic. Atenţie la un aspect: când calculaţi puterea debitată de un traf, înmulţiţi tensiunea continuă rezultată după filtraj cu amperajul maxim consumat de sarcină (cel în curent continuu). De exemplu, tensiunea unui traf este de 10 Vca, după filtrare, aceasta va ajunge la cca. 14 Vcc [10V x radical din 2] (cel puţin... teoretic, practic, un coeficient empiric de 1,38, e numai bun de folosit în calcul). Mai departe, dacă montajul nostru alimentat la 14 Vcc consumă 1 A, curentul debitat de transformator va trebui să aibă valoarea de 1,4 A, nu de 1 A. [1 A x radical din 2] Deci puterea consumată de sarcină este: 14 Vcc x 1 A = 14 W şi este egală (aproape*) cu puterea debitată de traf: 10 Vca x 1,4 A = 14 W. *Am spus că este aproape egală, deoarece practic mai are loc o cădere de tensiune şi pe diodele redresoare, deci un consum de putere, astfel încât puterea debitată de traf este ceva mai mare decât cea consumată de sarcină.

  Condesatoarele de decuplare trebuie, de asemenea avute în vedere (Cd). Fără a intra prea mult în detalii, vă pot spune că ele au un rol important, mai ales în curăţarea „mizeriilor” de pe reţea (zgomote sub formă de impulsuri scurte ce apar inevitabil, de ex. de la motoarele aspiratoarelor, de la becurile economice, de la diodele redresoare etc etc). Acestea e bine să fie de tip MKTsau MKP, să aibe valori de zeci - sute de nano-Farazi, cu tensiuni mai mari decât acelea sub care sunt utilizate. De ex. pt capacitatea din paralel cu secundarul, se poate lua acoperitor o valoare de 100nF/63V pt. o tensiune de până la 20Vca, fiindcă vârfurile impulsurilor ce pot apărea, pot avea valori foarte mari.

   După redresarea bialternanţă (cea mai folosită), avem nevoie de o celulă de netezirea a impulsurilor sinusoidale rezultate (la frecvenţa reţelei de 50 Hz, rezultă impulsuri sinusoidale de 100 Hz). Cel mai adesea acestea se realizează în mod pasiv cu filtre capacitive (condensatoare electrolitice de valoare mare). Ea nu se face oricum, ci după următoarea formulă: Cf [uF] =(300 x I [mA])/(U [V] x m [%]). Din formulă rezultă că valoarea capacităţii este direct-proporţională cu intensitatea curentului de sarcină şi invers-proporţională cu tensiunea de alimentare. De asemenea este invers-proporţională cu acel coeficient de ondulaţie [m].

  După redresare, curentul continuu obţinut nu poate avea o alură perfect liniară (ca şi curentul debitat de o baterie), ci un aspect pulsatoriu cu frecvenţa de 100 Hz, dar cu amplitudinea cu atât mai mică cu cât coeficientul „m” este mai mic.

  „m” poate lua valori de la 0,5% la 20%, funcţie de necesităţi şi pretenţia montajului alimentat.

  Ex: m = 0,5 - 1 % - pt. aparate de măsură, etaloane de tensiune, oscilatoare de precizie

       m  = 1 - 3 % - pt. etaje de intrare audio, video, preamplificatoare,  corectoare audio HiFi

       m = 3 - 7 % - pt. amplificatoare audio de putere, circuite de comandă şi automatizări

       m = 7 - 10 % - pt. amplificatoare audio nepretenţioase, montaje uzuale

       m > 10 % - pt. jucării electronice,  încărcătoare de acumulaoare etc

   Din calculul capacităţii de filtraj (Cf), poate să reiasă o valoare nestandardizată (de ex 14100 uF). Această problemă se poate rezolva în mai multe moduri, prin legarea în paralel a mai multor valori standardizate, întotdeauna prin rotunjire pozitivă:

   1) 10000 + 4700 uF (total 14700 uF)

   2) 6800 + 6800 + 680 uF (total 14280 uF)

   3) 4700 + 4700 + 4700 (total 14100 uF)

   4) 4700 + 4700 + 2200 + 2200 + 470 uF (total 14270uF)

   Dacă, de exemplu montajul deservit este un amplificator audio HiFi, atunci se preferă ultima variantă deoarece condensatoarele electrolitice sunt cu atât mai rapide cu cât au capacitatea mai mică iar inductanţa lor parazită scade odată cu scăderea capacităţii. Ca regulă generală, se preferă amplasarea fizică a capacităţilor în ordinea descrescătoare a capacităţii pe linia de alimentare, astfel încât capacitatea cea mai mică să fie cât mai aproape de montaj, iar cea mai mare spre capătul din care se face alimentarea (cel mai mic are viteza cea mai mare, după cum am explicat).

  Din calcule pot reişi, de asemenea, valori foarte mari ale capacităţilor, astfel încât la pornire curentul de încărcare a acestora să aibă valori foarte mari (pot porni de la câteva mii de amperi pt un timp foarte scurt). E adevărat că timpul este scurt, dar curentul extrem de mare poate arde siguranţa fuzibilă, siguranţă pe care dacă o schimbăm cu una de valoare foarte mare, ne trezim că ne „puşcă” puntea sau chiar traf-ul.  În acest caz pe parcursul încărcării acestor capacităţi o limitare de curent este mai mult decât binevenită. E-adevărat că timpul de încărcare creşte considerabil, dar câteva secunde la pornirea unui aparat, nu incomodează, din-contră - asigură o protecţie suplimentară la uzura condensatoarelor (care, dacă sunt de calitate, pot ajunge la preţuri destul de mari).

   Depăşind noţiunile teoretice (dar peste care e imposibil să se treacă), să analizăm artificiul propus în acest articol.

   Cele două scheme corespund celor două tipuri de redresoare bialternanţă: redresorul simplu şi cel simetric. În ambele cazuri,  protecţia se realizează constructiv prin temporizarea obţinută din înserierea dintre rezistorul de balast şi capacitatea de filtrare. Practic curentul maxim de încărcare a condensatoarelor, corespunde momentului 0 (zero), după care acesta scade exponential, timp în care valoare tensiunii la borne creşte logaritmic. Valoarea rezistorului se calculează având în vedere tensiunea nominală a redresorului şi un curent de cca 12 - 24 ori mai mic decât curentul maxim debitat de sursă. De exemplu pentru o sursă simplă de alimentare a unui sistem de amplificare 5.1, care debitează cam 12 A sub o tensiune de 16 V, balastul poate fi de 47 ohmi/ 3W, ceea ce conferă o temporizare de vreo 3 secunde. La tensiuni atât de reduse, balastul poate fi chiar un beculeţ cu incandescenţă (de 12V/5W), care, în plus, indică şi starea (aprins = încărcare (sau avarie), stins = funcţiune).

   Atenţie, releul trebuie neapărat să fie prevăzut cu atâtea contacte, astfel încât să separe circuitul de ieşire spre sarcină, altminteri, dacă sarcina este conectată, releul nu va anclanşa niciodată! Sarcina releului însuşi este suficient de mică a.î. la bornele lui să crească tensiunea până la pragul de anclanşare a acestuia (aproximativ 75 % din tensiunea nominală a releului), dar dacă pe linie mai există vreo sarcină suplimentară, tensiunea nu atinge acest prag (nu uitaţi că în serie cu această presupusă sarcină este balastul pe care pică tensiune, deci care în ultimă instaţă constituie un divizor potenţiometric).

   Aşadar, pt. ca lucrurile să meargă, trebuie să se respecte  câteva lucruri simple:

 * Să se folosească un releu cu atâtea contacte încât să şunteze balastul, dar şi să separe sarcina de la ieşire (sau să se folosească 2 relee diferite),

 * Releul (releele) folosit(e) să aibe o rezistenţă a înfăşurării cât mai mare, iar contactele acestuia (acestora) să suporte cel puţin curentul maxim absorbit de sarcină,

 * Valoarea rezistenţei de balast să se tatoneze a.î. să nu apară o temporizare prea mare (rezistenţă prea mare), dar nici siguranţele fuzibile din circuit (calculate) să nu se ardă (rezistenţă prea mică),

  Artificiul acesta mai are şi rolul de a oferi o protecţie suplimentară în caz de scurt-circuit undeva pe traseul de putere, fiindcă indică în mod evident avaria prin declanşările şi anclanşările reapetate ale releului (în cazul în care nu cedează vreo siguranţă). Oricum, preţiosul transformator, cât şi puntea redresoare, se află în deplină siguranţă, iar condensatoarele de filtraj vor avea o viaţă înzecit mai lungă.

   Vă pot spune că folosesc cu succes acest principiu (în diverse variante) de mulţi ani de zile, în mai multe aplicaţii şi că acesta şi-a dovedit din plin utilitatea.

  Vă urez succes! Redresor Simplu

 Redresor Simetric

Comments
Doar utilizatorii inregistrati pot scrie comentarii.!
LAST_UPDATED2
 
 
Statistici vizitatori: [+/-]
Azi:
Ieri:
Alaltaieri:
226
1209
1215

-6
Saptamana asta:
Saptamana trecuta:
Cu 2 sapt. in urma:
226
8387
9516

-1129
Luna asta:
Luna trecuta:
Acum doua luni:
23073
24972
0

+24972
Anul asta:
Anul trecut:
50001
0
+50001
Avem 56 vizitatori online