Regulación de un modelo de generador a vapor

1

En esta era de búsqueda de diseños de circuitos cada vez más eficientes, se me ha presentado un problema de diseño anacrónico: necesito mantener una carga aproximadamente constante en un generador de turbina a vapor. Así que estoy buscando un circuito regulador lineal que pueda disiparse un poco más de 50W cuando todas las cargas eléctricas del sistema están apagadas. Y esto es en un entorno hostil: está unido a una locomotora de vapor modelo, por lo que está expuesto a temperaturas ambientales relativamente altas.

Supongo que estos circuitos alguna vez fueron comunes (por ejemplo, en las primeras aplicaciones automotrices ... ¡o en locomotoras de vapor reales!) pero no encuentro mucha información de referencia sobre ellas en línea. ¿Alguien puede recomendar un buen recurso de diseño para tales circuitos? ¿Y tal vez una parte de un regulador lineal existente con un esquema para disipar tanta energía en un entorno de alta temperatura?

La salida bruta del generador se especifica para ser trifásica de CA, 0-12V (RMS? Peak-to-peak?) y 0-4.2A.

    

3 respuestas

3

El puente rectifica la CA y la suavidad (suavizado casi opcional) suministra una carga resistiva que proporcionará algo más que la potencia nominal
 por ejemplo, ~ = R < = V ^ 2 / P < = 144/50 < = 2.88 ohmios  Así que digamos 2 ohmios de resistencia de 100 W.
 Esto podría ser, por ejemplo, una bobina de alambre de Nichome adecuadamente grueso que puede obtenerse de proveedores industriales.

Luego PWM esto con un transistor (MOSFET puede ser el más fácil) y varía el ciclo de trabajo de PWM. El ciclo de trabajo de PWM se puede ajustar automáticamente para actuar como un regulador.  Se puede proporcionar un circuito pero eso puede ser suficiente.

Básicamente lo hice hace algunos años para proporcionar cargas de 500 vatios + para máquinas de ejercicios. Funciona bien. Utilicé ~ = 20 kHz PWM principalmente para obtener una tasa de PWM superior a la audible, por lo que el alternador de "canto" no era objetable. En su caso, una frecuencia PWM muy baja puede ser aceptable, esencialmente un zumbido subsónico.

    
respondido por el Russell McMahon
1

Si su objetivo es desperdiciar 50 vatios de vapor, su mejor apuesta es probablemente hacer una resistencia PWM. Sin embargo, si su objetivo real es evitar que se libere una gran cantidad de vapor cuando no hay una gran demanda de electricidad, entonces lo que realmente necesita es una fuente de alimentación de conmutación cuyo circuito de retroalimentación funcione efectivamente hacia atrás desde uno más típico, de modo que dibujará la corriente máxima en condiciones de carga mínima. Debido a la respuesta de retroalimentación impar en el sistema, es casi seguro que sea necesario usar un diseño de dos etapas: la etapa uno usará el generador para cargar una tapa cuyo voltaje puede variar ampliamente (probablemente por un factor de al menos 2: 1 ). La etapa dos introducirá esa tapa en un conmutador más convencional para producir una salida regulada. Tenga en cuenta que si la carga puede aumentar rápidamente, por ejemplo, 1 vatio a 50 vatios, puede ser necesario que la primera etapa del suministro se apague por una fracción significativa de segundo mientras el generador se acelera lo suficiente como para suministrar 50 vatios; la tapa debe almacenar suficiente energía para lidiar con eso. Tenga en cuenta que intentar extraer la corriente del generador cuando está significativamente por debajo de la velocidad necesaria aumentará la cantidad de tiempo que la tapa tendrá que suministrar energía y, en la mayoría de los casos, aumentará la energía total que tiene que suministrar la tapa.

Por cierto, se muestra un enfoque simple de PWM / resistencia aquí . No mucho para eso. La tensión variable, la resistencia en serie y la tapa se usan para modelar el generador (aquí, escalado para producir 10-75 mA). Cuando se extrae menos corriente de lo que se necesita para mantener el equilibrio, el generador se acelerará y la tensión aumentará; Cuando se dibuja más corriente, disminuirá. El pestillo tendrá una salida alta cuando la entrada sea de 2.5 voltios o más; ya que estoy usando un divisor de voltaje 4: 1, detectará si la tapa está por encima o por debajo de diez voltios. Cuando la tapa está por encima de diez voltios, el transistor cambia en una resistencia que representa aproximadamente una carga de 100 mA.

Tenga en cuenta que cambiar la corriente de entrada a este circuito (es decir, la diferencia entre la corriente que debe extraerse del generador y la corriente que utilizan otras cosas) solo afectará marginalmente el voltaje en la tapa de 1uF (lo que significa que solo afecta marginalmente la velocidad del motor). En la práctica, las variaciones de velocidad del generador no serían tan graves como se muestra aquí (la inercia del generador se comportaría como un límite mucho mayor) pero elegí un límite pequeño para mostrar cómo funciona el PWM.

    
respondido por el supercat
1

Si entiendo su pregunta correctamente, necesita un circuito de lastre. Se conectaría en paralelo con la carga principal. Desviaría la potencia excesiva, cuando las demandas de carga son bajas.

Resistor w / PWM

La resistencia controlada por PWM es un buen enfoque, especialmente si su sistema ya tiene un controlador para generar PWM. Este enfoque se describió en detalle en publicaciones anteriores.

Circuitos de lastre lineal

Aquí hay 2 circuitos (que son variaciones de circuitos de corriente constante). Regulan la corriente en lugar del poder, por lo que podría ser solo una respuesta aproximada a su pregunta. Estos circuitos intentan mantener una corriente constante a través de \ $ R_ {sense} \ $. La carga y el transistor de derivación \ $ Q_1 \ $ están conectados en paralelo, y comparten la resistencia de detección \ $ R_ {sense} \ $. Si la carga no extrae suficiente corriente, el transistor shunt comienza a \ $ Q_1 \ $ conducir más actual. El poder se disipa en \ $ Q_1 \ $ y (en menor medida) en \ $ R_ {sense} \ $.

Circuito de lastre OpAmp

CircuitodebalastoBJT

menoscomponentes

    
respondido por el Nick Alexeev

Lea otras preguntas en las etiquetas