Sugerencias para actualizar este circuito de CA PWM para manejar 3000w

Me gustaría agregar a la excelente respuesta de @ replete. La conmutación de alta frecuencia propuesta crearía una tonelada más de ruido que el control de fase de tipo de atenuador más simple. Encender y apagar el alto voltaje es lo que crea el ruido.

Mi práctica ha sido usar siempre interruptores de cruce por cero para el control de carga térmica. De hecho, la forma más fácil de hacer esto es usar un relé de estado sólido (SSR) que tenga incorporado el cruce por cero. Solo elija uno que pueda manejar su voltaje de CA y tenga un índice de corriente lo suficientemente alto como para ser aproximadamente del 40 al 50%. por encima de sus requisitos de carga real. Asegúrese de montar el SSR en un disipador de calor adecuado y suministre un ventilador para hacer circular el aire a través del disipador de calor si es necesario.

LainerciadelossistemastérmicoshacequeseabastanterazonableoperarelcontroldelcalentadorqueentraenelSSRcomoENCENDIDOoAPAGADOsimplementesisutemperaturamedidaestáporencimaopordebajodelvalorobjetivo.Sinembargo,sideseaimplementarunsistemadecontrolsimple,puedeelegirencenderoapagarporcompletocuandolatemperaturasuperaelpuntodeajustedeseadoenunciertonúmerodeumbralesdegrados.Dentrodelrangodeumbral,podríaaplicarunciertonúmerodesemiciclosdeCAalcalentador,dependiendodelocercaqueestélalecturadelvalorestablecido.UnsistemabasadoenochotiemposdeciclodeCAledaría16nivelesdecontrolcomosemuestraacontinuación:

Se detectó un problema XY.

Ignoraré los aspectos legales y de seguridad y comentaré solo el sistema de control propuesto.

La conmutación de un elemento de calefacción tan grande a una frecuencia tan alta no tiene sentido. Es necesario tener en cuenta la inercia térmica del sistema. Tomará un tiempo significativo, incluso del orden de 100s de ms, responder mucho a un cambio en la entrada de potencia.

Una primera conjetura sobre la respuesta de su sistema podría ser determinada por experimentos con maquetas.

A la frecuencia de conmutación y al manejo de potencia requerido, un relé o contactor podría tener más sentido.

Por cierto, las soluciones basadas en TRIAC para la conmutación de elementos de calefacción no suelen cortar en fase, sino que simplemente conectan los múltiplos de la frecuencia de línea en el cruce por cero. Esto no propaga la basura de alta frecuencia como lo hace el corte de fase. Nuevamente, esto se debe a que un sistema de control de mayor velocidad no es necesario.

El punto aquí es totalmente: ¿Cómo se mide el medidor? Si verdaderamente se mide en ciclos completos, entonces funcionará un enfoque de control de fase.

También tengo un pequeño sistema de conexión a la red, y al mirar el registro de energía cuando estamos lejos, parece que el medidor se equivoca considerablemente en favor de la compañía eléctrica con un error para contar una pequeña cantidad de energía entrante, cuando en realidad está exportando. (Es un medidor electrónico que registra la importación / exportación por separado, pero nosotros los consumidores no podemos ver esos datos).

Los medidores electrónicos manejan las cargas de corriente espigada muy mal (especialmente si tiene un sensor de bobina rogowski), y desea colocar cualquier apuesta en la que caiga el error.

No tengo conocimiento de cómo funcionará, de todas formas hay múltiples marcas de medidores que se utilizan en Nueva Zelanda. Muy interesado en saber si haces algún experimento.

No es necesario utilizar un variador de CA. Puede rectificar a DC, y ejecutar el elemento fuera de eso. Esto también significa que solo necesita un único transistor de conmutación / fet. También puede considerar un acuerdo de conversión de dólar. Los convertidores Buck tienen corriente cortada en la entrada y DC suave en la salida. Sin embargo, puede darle la vuelta y conectar el interruptor a la carga, y tenerlo entrecortado, y la conexión de red terminará sin problemas. Tenga en cuenta que esto no es realmente un regulador de 2400W, solo lleva 75V / 7A o 115V / 5A o 150V / 4A. L1 seguirá siendo bastante gordo.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Un par de alternativas:

• Hay elementos duales disponibles , esto permitiría 2400,1200,600W. 3 elementos de fase permitirían poderes 400,600,1200,1800,2400,3600. El uso de uno de estos le permitirá cambiar entre niveles de potencia con SSR de cruce cero y sin ruido. [En realidad, nz elementos de 3 fases ]. Utilizando 3 transistores / triacs con un común terminal, usted podría obtener 0,600,1200,1800,2400. Cada interruptor solo tiene que llevar 5A - aproximadamente 12W de disipación usando triacs. 3 relés SPDT dan los 6 niveles de potencia.

^{simular este circuito}

• si aplicara el control de fase a un sistema de este tipo con un elemento 3ph, solo tendría pasos de potencia mucho más pequeños < 600W en el control de fase.

• Cambia a un elemento más pequeño. Si tiene agua caliente solar como yo, un elemento de 1kW podría estar bien.

• Puede usar un regulador lineal refrigerado por agua en serie con el elemento. Simplemente regularía la corriente a través del elemento. El calor se sumaría a la calefacción total. Siempre que aplique el control de temperatura (a 70 ° C) directamente a los transistores, no habrá ningún problema con la falla de la bomba de circulación. La potencia máxima es 600W en los transistores para 2400W máx., Y tienden a tener un límite de 100-200W cada uno, es decir, necesita 6+ transistores como este . Si su tanque tiene un grupo de puertos de 1/2 "en el lado, puede colocar un tubo de calor en el cilindro y no tener una bomba de circulación.

• Usted podría hacer un híbrido con un cambio lento que no altere el medidor, y no genere ruido para ser filtrado, pero se disipa, digamos 100W en los transistores en lugar de 600W (no solo necesita un transistor) pero todavía necesitará refrigeración.

• Puedes usar un estrangulador en serie. Nuevamente, el estrangulador será de 600VA o menos.