¿El PWM de baja frecuencia crea potencia reactiva en un transformador?

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Obtuve un transformador de 350VA (230V ~ / 24V ~) que está directamente conectado a una unidad de calefacción en sus extremos de 24V. El extremo de 230 V del transformador está conectado a una red de 230 V ~ a través de un relé de estado sólido (SSR).

El escenario es que un controlador activa el SSR para cambiar, la unidad de calefacción se calienta hasta la temperatura deseada y luego un controlador con un sensor de temperatura envía una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) de 5 Hz al SSR para mantener el Unidad de calentamiento a temperatura constante.

La unidad de calentamiento tiene una impedancia de 1.0, el transformador 0.3 Ω (inactivo). La frecuencia de PWM es tan baja como 5Hz y el relé de estado sólido tiene un tiempo de respuesta de 10 ms (utilizando el cruce por cero, todavía 20 veces más rápido que el PWM). Medí el voltaje real en el transformador con un multímetro RMS y medí 20 V (inactivo)

Por lo que entiendo, la corriente esperada sería

I = U / R = 20 V / (1.0 + 0.3 Ω) = 15.4 A

y el usuario avanzado sería

P = U * I = 15.4 A * 20 V = 308 VA

Todo funcionó bien durante un tiempo, con una temperatura perfectamente costosa en la unidad de calefacción, hasta que el transformador comenzó a fumar y finalmente falló.

¿Hay alguna potencia reactiva generada en el transformador debido al PWM que en realidad causa una corriente mucho más grande que la esperada de 15.4 A? ¿Qué podría hacer para evitar esto? ¿Ayuda si coloco el SSR entre la unidad de calefacción y el transformador en lugar de entre la red y el transformador?

Necesito el control de PWM ya que la temperatura constante es crucial en mi aplicación, la elección de la alimentación de CA en combinación con un SSR es simplemente porque los transformadores de CA son más económicos que las fuentes de alimentación de CC en ese rango (15+ A).

Gracias por cualquier consejo!

    
pregunta Moritz Walter

1 respuesta

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En realidad, hay un destello de verdad en la respuesta de Linard, pero no por la razón que piensa.

Cuando su PWM en tiempo es un imparificado múltiple de la mitad del período de CA de la línea eléctrica, usted está creando un componente de CC en la corriente a través del transformador. En el peor de los casos, si su ciclo de trabajo cae por debajo del 5%, estará aplicando impulsos unipolares a través de su transformador primario. No va a gustar esto en absoluto.

Si va a realizar este tipo de PWM de línea de alimentación de CA, debe asegurarse de que los tiempos de PWM se cuantifiquen en ciclos completos de la forma de onda de CA, para que nunca haya ningún DC componente.

Si baja su frecuencia PWM a 1 Hz, entonces puede ajustar la forma del ciclo de trabajo del 0% al 100% en pasos del 2% (20 ms).

    
respondido por el Dave Tweed

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