¿Cómo puedo reducir el consumo de corriente de un atenuador con un triac para un calentador de inmersión?

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He estado trabajando en el control variable para un calentador de inmersión. El problema es que el calentador consume mucha corriente, alrededor de 10 a 15 amperios. Ya tengo circuitos para controlarlo, el problema es que ambos circuitos se sobrecalientan hasta el punto de que ya quemaron algunos componentes. El calentamiento proviene de la resistencia en el circuito del triac, mientras que los componentes soportan más de 25 amperios (Triac y Mosfet).

Aquí están los dos circuitos que he probado. Necesito una forma de evitar el sobrecalentamiento de uno o ambos circuitos. ¿Cómo evito el sobrecalentamiento en estos circuitos?

    
pregunta Laza Alvarez

4 respuestas

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El consumo de corriente está determinado por la potencia del calentador que necesita. Si puedes reducir los vatios del calentador, haz eso. Asumiré que ya has dimensionado el calentador.

Tanto los triacs como los IGBT tienen pérdidas relativamente altas, y puede esperar aproximadamente 1W / A de pérdidas para un triac. El IGBT puede tener un poco más, y el puente requerido tendrá aún más.

Su mejor opción es usar una parte con una clasificación adecuada (por ejemplo, un triac de 40A para un uso de 25A) y colocar un disipador de calor lo suficientemente grande en la parte para mantener el aumento de temperatura por encima de la temperatura ambiente más alta esperada.

Por ejemplo, si las pérdidas son de 25W y necesita una temperatura ambiente de 50 ° C y cree que la temperatura de la caja de 100 ° C es aceptable, necesitará un disipador de calor que tenga una impedancia térmica inferior a 2 ° C / W. Con convección natural que es bastante grande (y bastante costosa) heatsink . La foto de abajo es una que mide 5 "x 3" x 1.5 ".

Undisipadordecalormáspequeñoseráposiblesiutilizaconvecciónforzada(unventilador).

Obtengaladisipacióndeenergíamáximaparaunacorrientedadade hoja de datos como con el triac 40A típico vinculado:

Para este, como dije anteriormente, la disipación a 25 A RMS es de 25W como máximo.

Si su aplicación puede lidiar con un poco de variación, puede ser mejor usar un relé o contactor y encender el calentador con un ciclo de encendido / apagado de los tiempos apropiados. Un contactor mecánico tendrá pocas pérdidas, pero debe preocuparse por la vida útil, ya que el contacto se desgastará después de unas 100.000 operaciones. Es posible utilizar un triac para hacer la conmutación y acortarlo con un relé (conmutación híbrida) con la temporización adecuada.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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El BUZ41A tiene una clasificación de 4.5 A, por lo que el circuito es totalmente inadecuado para su aplicación.

Para el circuito basado en Triac, necesita un disipador térmico, ya que la caída de tensión directa estará en el rango de 1.3 - 3 V, lo que dará como resultado una posible disipación de potencia de hasta 45 vatios a 15 A.

    
respondido por el Jack Creasey
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En cualquier interruptor semiconductor, el aumento de temperatura de la unión ΔTj es;

  • un producto de dos resistencias;

    • eléctrico en resistencia a veces llamado Rs, Ron, ESR, Rce o RdsOn [Ω]
    • resistencia térmica de la unión a ambiente Rja = Rjc + Rca [° C / W]

Tal que el aumento por encima de ambiente;

> ΔTj = Pd * Rja = I² * ESR * Rja <

Dado que los Triac están compuestos por 2 BJT, la caída es 1 P-N jcn + Vce / Ice donde la caída del diodo tiene un ESR y el Rce es otro ESR.

  • Todos los transistores se pueden modelar como resistencias a granel en saturación Vce / Ice = Rce , ~ más un poco de voltaje de compensación < 0.1V)
    • Los MOSFETS están clasificados para RdsOn de manera similar.

Así que tienes 3 opciones; baja R o ambos.

Comience siempre con una especificación:

  • como ΔTj = 25 ° C, luego elija su diseño en consecuencia.
  • deja ΔTj = 25 ° C = I² * ESR * Rja
  • entonces para Imax = 25Arms entonces ESR * Rja = 25 / 25² = 0.04

    • considere el costo de Rja = 0.1 ESR = 0.4 vs Rja = 1 ESR = 0.04 luego decida.
    • ya que Rja = 0.1 ° C / W es como un disipador térmico de CPU de "$ grandes", ignore & prueba ESR = 0.01
respondido por el Tony EE rocketscientist
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He reducido la potencia a un elemento de calefacción controlado por un PID / SSR insertando un diodo de potencia adecuada en serie con el calentador que redujo la corriente promedio a la carga a la mitad. Si su aplicación permite una reducción de potencia tan grande, entonces es un cambio fácil.

    
respondido por el Entrepreneur

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