diseño de una fuente de 6-10v y 1000A

[peruano]

BÁSICAMENTE ESTE EQUIPO DEBE DE SERVIR PARA PODER HACER un proceso
de electrolisis a lo que me refiero es una fuente de potencia,tengo los conceptos de como se hace una fuente de regulación, pero estas fuentes comunes llegan por lo mucho a 30A,esto es haciendo el tratamiento de la señal a la salida del transformador ,pero en este caso la señal tendrá que ser tratada a la entrada,
me explico :si reduzco 220:10AC tendría que tratar con 1000A a la salida,mientras que a la entrada hablamos de 50A según la relación que hay en un transformador,lo cual es un valor de corriente tratable y podria reducir el valor desde 220 hasta 132vac si quiero 6 voltios a la salida,
con este procedimiento seria mas factible realizar,si alguien ha hecho esto antes me gustaría que me de algunas ideas para diseñar esta tarjeta de potencia ?

 

[weimarvillarreal]

podira ser capaz deentregar esa potencia manteniendo la relacion de voltaje y tencion de las bobinas primarias y secundarias en un intento que hice hace ya tiempo logre una salida de 5V 99A teoricos pero solo se podia obtener 66A maximo la forma de realizar mi transformador fue debanando tanto el primario como el secundario cables en forma litzs ocea bobinas en paralelo esto para subir el amperaje de un cabvle awg 33A por 3 alambres en teoria te entregaria 99A aun asi los 1000A que requierres estan lejos de del mio talvez si arrollas mas cables en paralelo llegues al amperaje requerido
otra forma es la de un reductor electroquimico pero no creo que te funcione

 

[Chico3001]

A mi me toco diseñar un regulador de 440VCA para el laboratorio de una fabrica, teniamos un autotransformador con diversas salidas y una sola entrada, e ibamos cambiando los taps de la salida para mantener el voltaje dentro de cierto nivel aceptable, todo se hizo con un PIC y contactores

Intentamos hacerlo con reles de estado solido, pero los transientes eran tan elevados que los fundian al primer cambio... asi que decidimos mejor dejar los contactores con muchisimos varistores en paralelo para eliminar lo mas posible los transientes

Supongo que podrias hacer lo mismo invertido, conmutar las entradas de un autotransformador para mantener el voltaje de salida dentro de cierto rango... incluso con un poco de programacion se puede variar ese rango de entrada

El inconveniente de este sistema es que no produces un voltaje estable a la salida, mantienes un rango de voltaje aceptable y cuando se sale de ciertos limites cambias al siguiente tap para volver a regresarlo dentro de parametros, tampoco puedes hacer cambios muy rapidos, el voltaje tiene que permanecer cierto tiempo (uno a tres segundos) fuera de rango para que el circuito conmute a otro tap, ya que el voltaje de entrada algunas veces tiene transientes que duran algunos milisegundos y aunque el PIC los detecta, el contactor no puede cambiar tan rapido, ademas de que cada cambio genera un transiente mas..

 

[Eduardo]

BÁSICAMENTE ESTE EQUIPO DEBE DE SERVIR PARA PODER HACER un proceso
de electrolisis a lo que me refiero es una fuente de potencia,tengo los conceptos de como se hace una fuente de regulación, pero estas fuentes comunes llegan por lo mucho a 30A,esto es haciendo el tratamiento de la señal a la salida del transformador ,pero en este caso la señal tendrá que ser tratada a la entrada,
me explico :si reduzco 220:10AC tendría que tratar con 1000A a la salida,mientras que a la entrada hablamos de 50A según la relación que hay en un transformador,lo cual es un valor de corriente tratable y podria reducir el valor desde 220 hasta 132vac si quiero 6 voltios a la salida,
con este procedimiento seria mas factible realizar,si alguien ha hecho esto antes me gustaría que me de algunas ideas para diseñar esta tarjeta de potencia ?

Los rectificadores para esas aplicaciones comúnmente son con regulación en primerio con 6 tiristores en antiparalelo por ser lo más económico. Su contra es un ripple relativamente alto.

Pero como en algunos procesos electrolíticos se exige un ripple mas bajo, se hace una rectificación dodecafásica con los tiristores en el secundario.
O a la vieja usanza --> transformador con autotransformador, variac o reactor saturable en primario.

 

[tinchusbest]

este sistema me hace acordar cuando era niño y en mi pais habia muy mala tension domiciliaria,entonces en ese tiempo se colocaba un ELEVADOR DE VOLTAJE que el trafo constaba con varios devanados y un selector que pasabamos para mantener los 220V de la red domiciliaria,esta seleccion de la que hablo no se puede hacer con un circuito PWM que regule el primario como si regulara un motor????

 

[Chico3001]

Tambien se puede hacer.. solo que el PWM es de 220VCA a 50A

 

[hazard_1998]

se puede hacer con tiristores en primario, pero es medio peligroso, pues es muy probable que se te sature el nucleo del trafo producto de diferencias de timing en el disparo de los mismos, tambien se puede hacer con derivaciones en el primario o en el secundario del trafo, hay tambien otras maneras de hacer rectificacion en el secundario, con uno o dos trafos, depende del nivel de ripple que tolere la cuba electrolitica, si se requiere de muy bajo ripple o casi nulo, lo mas recomendable es hacer un rectificador doble estrella con trafo de interfase (ver http://potencia.eie.fceia.unr.edu.ar/electronica%20IV/A%20subir%202/Conversion%20AC-CC1%20parte.pdf pagina 29), con lo cual no es necesario tener inductor de alizado de CC (para filtrar en un rectificador de 1000Acc es muy ventajoso reemplazar el inductor de CC por un simple autotrafo de CA y muy baja tension de operacion) hoy en dia, con 6 diodos a rosca de 450A podes tranquilamente rectificar 1000Acc...

 

[tinchusbest]

se puede hacer con tiristores en primario, pero es medio peligroso, pues es muy probable que se te sature el nucleo del trafo producto de diferencias de timing en el disparo de los mismos, tambien se puede hacer con derivaciones en el primario o en el secundario del trafo, hay tambien otras maneras de hacer rectificacion en el secundario, con uno o dos trafos, depende del nivel de ripple que tolere la cuba electrolitica, si se requiere de muy bajo ripple o casi nulo, lo mas recomendable es hacer un rectificador doble estrella con trafo de interfase (ver http://potencia.eie.fceia.unr.edu.ar/electronica%20IV/A%20subir%202/Conversion%20AC-CC1%20parte.pdf pagina 29), con lo cual no es necesario tener inductor de alizado de CC (para filtrar en un rectificador de 1000Acc es muy ventajoso reemplazar el inductor de CC por un simple autotrafo de CA y muy baja tension de operacion) hoy en dia, con 6 diodos a rosca de 450A podes tranquilamente rectificar 1000Acc...

¿¿Este inductor que hablas seria,por ejemplo,el primario de un trafo 220V-6V,o si tengo unas chapas de un trafo desarmado le puedo bobinar unas cuantas vueltas de alambre de cobre hasta obtener la inductancia deseada???
Una consulta mas,si el colega llegase a poner un elevador de 220v a 380v o mas,no seria mejor,ya que al poner otro trafo de 380v o mas a 10v la corriente de trabajo seria menor a 30A,con esta corriente no se puede manejar mejor con PWM
Yo he conocido unos trafos 220v a 1000v que son de los equipos emisores a valvulas de los barcos,talves uno de estos y otro de 1000v a 10v manejas menos corriente y es mas facil de controlar,aparte si queres solo 2 tensiones,o sea 10v y 6v,te alcanzaria con una llave selectora que cambie los bobinados,a no ser que quieras algo que funcione con un sensor para que cambie los bobinados automaticamente.
1000v/10v=1000A/X===> X=1000A x (10v/1000v)=1000A x 0.01=10A
A estas tensiones solo tenes 10A de corriente en el primario, o sea:
TRAFO 220v-1000v-10A===>Controlador PWM===>TRAFO 1000v-10v-1000A

 

[hazard_1998]

¿¿Este inductor que hablas seria,por ejemplo,el primario de un trafo 220V-6V,o si tengo unas chapas de un trafo desarmado le puedo bobinar unas cuantas vueltas de alambre de cobre hasta obtener la inductancia deseada???
Una consulta mas,si el colega llegase a poner un elevador de 220v a 380v o mas,no seria mejor,ya que al poner otro trafo de 380v o mas a 10v la corriente de trabajo seria menor a 30A,con esta corriente no se puede manejar mejor con PWM
Yo he conocido unos trafos 220v a 1000v que son de los equipos emisores a valvulas de los barcos,talves uno de estos y otro de 1000v a 10v manejas menos corriente y es mas facil de controlar,aparte si queres solo 2 tensiones,o sea 10v y 6v,te alcanzaria con una llave selectora que cambie los bobinados,a no ser que quieras algo que funcione con un sensor para que cambie los bobinados automaticamente.
1000v/10v=1000A/X===> X=1000A x (10v/1000v)=1000A x 0.01=10A
A estas tensiones solo tenes 10A de corriente en el primario, o sea:
TRAFO 220v-1000v-10A===>Controlador PWM===>TRAFO 1000v-10v-1000A

ehhhhmmm estemmmmmm.... el tema es que no es tan simple master, de hecho no vas a encontrar facilmente semiconductores que puedan operar sin problemas a 1000V, ademas, no es muy simple controlar PWM para alimentar luego un trafo....
lo mas simple es lo que postie yo, trafo trifasico, doble estrella y trafo de interfase, de esa manera logras, muy bajo ripple (o nulo en teoria) muy alta corriente con tiristores, que son facil de controlar, podes realimentar tranquilamente la salida sin problemas. no te compliques buscando hacerlo con pwm ni alta frecuencia, es mucho mas simple y mas robusto hacerlo con rectificacion controlada.

 

[Eduardo]

Un rectificador de 1000A puede parecer mucho comparado con las corrientes "corrientes", pero en procesos electrolíticos no lo es. Salvo por supuesto si se trata de piezas chicas.

Yo trabajo justamente en una empresa que entre otras cosas hace cromado duro, la mayor cantidad de rectificadores que tenemos están en el rango de 2500A a 5000A, unos son con tiristores en primario y rectificacion hexafásica y los otros con autotrafo y rectificacion trifasica (son los mas viejos)
Hay uno solo de 1000A que es regulación con variac y rectificacion trifásica.

Solamente el mas grande, uno de 10000A, es mas refinado --> Dos transformadores con primario en Y y D respectivamente (para desfasar la salida) y 12 tiristores tipo disco en el secundario.

 

[Chico3001]

Esa es muy buena idea... un Variac motorizado de 50A, acoplado a un transformador de 220VCA a 6V y finalmente un rectificador de 1000 o 2000A

 

[hazard_1998]

Un rectificador de 1000A puede parecer mucho comparado con las corrientes "corrientes", pero en procesos electrolíticos no lo es. Salvo por supuesto si se trata de piezas chicas.

Yo trabajo justamente en una empresa que entre otras cosas hace cromado duro, la mayor cantidad de rectificadores que tenemos están en el rango de 2500A a 5000A, unos son con tiristores en primario y rectificacion hexafásica y los otros con autotrafo y rectificacion trifasica (son los mas viejos)
Hay uno solo de 1000A que es regulación con variac y rectificacion trifásica.

Solamente el mas grande, uno de 10000A, es mas refinado --> Dos transformadores con primario en Y y D respectivamente (para desfasar la salida) y 12 tiristores tipo disco en el secundario.

estoy de acuerdo eduardo, pero estoy casi seguro que los trafos que tienen tiristores en el primario tienen entrehierro para no saturar el nucleo.... sobre todo si la rectificación de salida es de media onda....

el de los dos trafos en YΔ con dos rectificaciones hexafásicas y reactor de interfase es la versión mejorada del que dije yo, de doble estrella, rectificacion de 6 pulsos (en vez de 12) y reactor de interfase, con un solo trafo y 6 secundarios.

 

[Eduardo]

estoy de acuerdo eduardo, pero estoy casi seguro que los trafos que tienen tiristores en el primario tienen entrehierro para no saturar el nucleo.... sobre todo si la rectificación de salida es de media onda....

No tienen, y creería que no necesitan. Al ser trafos trifásicos, las líneas de campo de una columna se cierran pasando mitad y mitad por las otras columnas. Eso en un ciclo completo te anula esa "componente continua" de campo.

 

[hazard_1998]

No tienen, y creería que no necesitan. Al ser trafos trifásicos, las líneas de campo de una columna se cierran pasando mitad y mitad por las otras columnas. Eso en un ciclo completo te anula esa "componente continua" de campo.

el tema es que la distribucion de lineas no es de "mitad y mitad", depende de cual columna estemos hablando, por ejemplo, (siempre hablando de un trafo de 3 columnas tipo EI) viendo el flujo de la columna central, las lineas de campo se cierran ½ y ½ en las otras 2, pero si vemos el flujo de una columna lateral, las lineas de campo de cualquiera de estas, se cierra en un 66% contra la columna central y en un 33% contra la del otro lateral (dependiendo de la geometria y proporciones del nucleo), con lo cual, en las I del nucleo, (me refiero en realidad a los 2 lomos) la densidad de flujo no es cero, puede ser tambien que el flujo de CC lo lleguen a absorver con reactores de primario, pero ahi no estoy seguro, como sea, si la rectificacion de salida es de ½ onda, es mas que seguro que el trafo necesite de entrehierro, ya que el nucleo del mismo tiende a saturar (a menos que compensen los flujos con secundarios en zigzag, que creo esta en desuso hoy dia), si te fijas bien, en el link que postié lo explica claramente.

por otro lado, con rectificacion doble estrella y reactor se logran algunas cosas que ni siquiera con puente H trifasico se llegan, por ej, muy pero MUY bajo riple, la corriente media de salida se divide entre 6 tiristores y no entre 3, no se necesita de inductor de CC el cual para 1000A tiende a ser grande y que ademas no logra bajar el ripple a menos del 3-5%...

 

[Eduardo]

Tenés razón, al no haber simetría los flujos no se reparten por igual.

Ese link me puso nostálgico, el autor me dió clases de electrónica industrial allá lejos y hace tiempo


Lo que te puedo asegurar, es que los rectificadores media onda que tenemos (son los mas viejos) son sin entrehierro.
La razón que deduzco es por simplicidad constructiva. Como los secundarios no son con alambre sino con planchuelas roladas y la salida son barras, hacer una conexión zigzag significa cruces de barras abulonadas + un extra de vueltas. Mientras que con una estrella simple salís derecho hacia la barra negativa y los diodos.

 

[peruano]

permitanme agradecerles a todos los que están aportando con sus ideas,y decirles también que el tipo de transformador del cual hablo es uno del tipo monofasico, de 20 KVA (fijo), por otro lado, la idea de usar tiristores es, después de analizar los comentarios, y estar leyendo otras informaciones, la mas adecuada, pero como el sistema es monofasico, se que el control es mas sencillo, ahora tengo una pregunta o en todo caso corrijanme si me equivoco:
los tiristores van a servir para reducir el valor efectivo de la onda senoidal pero sin variar su amplitud (esta sera la forma de onda en el primario, la de Vcarga)

luego que tengo la forma de onda en el primario en el secundario tendre una onda de menor valor Vrms y por lo tanto de menor voltage DC al rectificarla entonces variare el valor de voltage DC en el secundario, variando el angulo de disparo del los tiristores.

 

[Eduardo]

....decirles también que el tipo de transformador del cual hablo es uno del tipo monofasico, de 20 KVA (fijo), ....

Que? Acaso querés enchufar en tu casa un trafo de 20KVA ? ?

De que sección son los cables de tu instalación?

 

[hazard_1998]

permitanme agradecerles a todos los que están aportando con sus ideas,y decirles también que el tipo de transformador del cual hablo es uno del tipo monofasico, de 20 KVA (fijo), por otro lado, la idea de usar tiristores es, después de analizar los comentarios, y estar leyendo otras informaciones, la mas adecuada, pero como el sistema es monofasico, se que el control es mas sencillo, ahora tengo una pregunta o en todo caso corrijanme si me equivoco:
los tiristores van a servir para reducir el valor efectivo de la onda senoidal pero sin variar su amplitud (esta sera la forma de onda en el primario, la de Vcarga)

luego que tengo la forma de onda en el primario en el secundario tendre una onda de menor valor Vrms y por lo tanto de menor voltage DC al rectificarla entonces variare el valor de voltage DC en el secundario, variando el angulo de disparo del los tiristores.

ehhhmmmm todo eso esta muy lindo, pero, para hacer un rectificador de 10Kw y de 1000A de salida, particularmente, y por la experiencia que tengo en este tema, monofasico no entra ni en la lista de opciones... trifasico de cajon. pensa que sino, la tension de salida del rectificador debería ir a parar a un inductor de CC muchissssimo mas grande que en uno trifasico, por un lado porque la frecuencia del ripple es de 100hz y no de 300hz como en el caso del trifasico de onda completa, por otro lado, la componente de alterna de la tension que cae sobre el inductor es muy grande, ya que a maximo angulo de disparo la tension media de salida será 2/Π (0.636) veces la tension de cresta, como consecuencia tendras toda la tension eficaz de alterna del secundario del trafo sobre el inductor.

en un rectificador trifasico esto no sucede, puesto que el valor de tension media de salida a angulo maximo es 0.955 veces la tension de cresta fase a fase, y a su vez, la componente de alterna de la tension aplicada al inductor (si bien varía dependiendo del angulo de disparo) cuando esta a conduccion maxima, no es mayor al 4% de la tension de CC de salida.

 

[Chico3001]

ehhhmmmm todo eso esta muy lindo, pero, para hacer un rectificador de 10Kw y de 1000A de salida, particularmente, y por la experiencia que tengo en este tema, monofasico no entra ni en la lista de opciones... trifasico de cajon.

+10000000

 

[peruano]

ok, ok, ok esta bien tienen razon es un trafo trifasico de 20KVA,bueno para la parte del primario tengo una idea pero necesito ayuda, y para la etapa del secundario solo serian 6 diodos de potencia ,de esta manera.

lo que tendria que hacer es controlar la potencia de la etapa primaria con scr,

en esta parte es que tendré problemas.