Unità Thyristor con Trasformatore
Daniele Carnevale
29/09/2003
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Generalità
L’apparato di cui si intende descrivere le funzionalità consente di fornire ad
un circuito di carico una tensione continua di ampiezza variabile. L’unità
thyristor opera come un parzializzatore d’onda controllato; questa sua caratteristica è stata sfruttata nella configurazione in dotazione per parzializzare
il primario di un trasformatore, la cui uscita secondaria è stata raddrizzata.
L’unità permette quindi di regolare la potenza inviata al circuito di carico
sotto forma di una tensione continua di ampiezza variabile. Di seguito parleremo separatamente del thyristor, il cui campo di impiego non si limita
alla configurazione proposta con il trasformatore.
220Vac
L1
Thyristor
T1
A2+ A1-
Tensione di riferimento (0- 10Vcc)
Trasformatore
Carico
24Vcc
12Vcc
Figura 1: Schema semplificato del collegamento Thyristor-trasformatorecarico.
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Figura 2: Schema dettagliato di collegamento.
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Il Thyristor
Il thyristor è un dispositivo che funziona come un interruttore mediate l’uso di due semiconduttori thyristor in parallello. Attraverso un segnale di
controllo (o tensione di riferimento) è possibile indurre nel circuito di switching il taglio della semionda in ingresso all’unità, con un particolare angolo
della fase, determinando conseguentemente anche la percentuale di potenza
fornita al carico, a valle dell’unità stessa.
Il thyristor in dotazione è il modello: SERIE 3000, 15 A, alimentazione
ausiliaria (del thyristor stesso) 240V, tensione al carico 240V, segnale di
controllo 0-10V, metodo di switching (firing mode) ad angolo di fase.
È possibile modificare alcune caratteristiche del thyristor quali segnale di controllo, firing mode ecc... come riportato nell’apposito manuale di
istruzioni.
2.1
Montaggio del thyristor
Per la messa in opera del thyristor (la configurazione in dotazione con l’unità
collegata al trasformatore è già funzionante, più avanti nel paragrafo 4 sono
riportate le ulteriori spiegazioni di funzionamento) è necessario realizzare le
connessioni riportate nella figura 2 di seguito commentate:
1. posizionare il thyristor verticalmente ed in maniera da favorire la
ventilazione del dissipatore termico;
2. collegare l’unità ad una tensione alternata (alimentazione ausiliaria) di
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240Vac mediante i morsetti1 n.ro 16(L2), 18(L1), 17(Ground). Il collegamento deve prevedere un fusibile di dimensioni: 10.33x30/16A, con
codice portafusibile: FFH1038/16A, e codice fusibile: FU1038/10A;
3. cortocircuitare i morsetti n.ro 3 e 4 (cortociruitazione indicata in figura
2 come reset);
4. collegare una fase della rete elettrica di alimentazione (la medesima
del circuito di carico come mostrato in figura 1) al morsetto L1;
5. collegare il morsetto T1 al carico. Il thyristor è stato quindi inserito
in cascata tra la rete di alimentazione ed il carico. La frequenza della tensione d’alimentazione del carico deve essere la medesima della
tensione ausiliaria (che alimenta l’unità tyristor);
6. il componente indicato con l’acronimo CT in figura 2 indica un trasformatore amperometrico opzionale per abilitare un controllo di rottura
del carico (Heater Break);
7. cortociruitare i morsetti n.ro 5 e 6;
8. collegare il carico alla rete con il terminale T1 ed L2 ;
9. controllare che il led verde PW(AUX) sia illuminato (thyristor alimentato);
10. controllare la modalità di firing come descritto da pag. 25 a 27 del
manuale. Il firing mode di default è Phase Angle, con il Delay Triggering attivato per evitare i picchi di corrente all’accensione se il carico
è di tipo induttivo (figura 3);
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Riferisciti alla figura 2.
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Figura 3: Pagina del manuale relativa all’opzione phase delay e firing mode
angle phase.
11. è ora possibile collegare la tensione di riferimento (segnale di controllo)
in A2(+) e A1(-);
12. la messa in opera del dispositivo è terminata. E’ possibile portare
in conduzione l’unità mediante una tensione di riferimento non nulla
compresa tra 0 e 10 Volts.
ATTENZIONE! La percentuale
di potenza inviata al carico non è lineare con la tensione di
riferimento).
Durante il funzionamento il led ON sul pannello di sinistra indica il livello
di conduzione; il led SC se spento indica lo stato normale di funzionamento
dell’SCR2 . Se al contrario il led SC è accesso allora l’SCR è in corto. Infine
il led HB se acceso implica che il carico è nella condizione normale di lavoro,
se spento rivela un danno al circuito di carico (tale funzionalità è disponibile
solamente se si è abilitato il circuito di diagnosi Heater Break, come spiegato
sul manuale a pag.22).
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Silicon Controlled Relay, semiconduttori thyristor in parallello.
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Figura 4: Informazioni generali sull’unità thyristor.
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Trasformatore
Il trasformatore è in grado di fornire una potenza massima di 300VA. L’uscita è regolabile a 12V o 24V (in realtà il valore effettivo sarà leggermente
più alto a causa del circuito raddrizzatore), selezionabili dall’interruttore a
fronte della scatola elettrica. All’interno vi sono due teleruttori che consentono lo switching della tensione d’uscita. Un ponte raddrizzatore ed un
condensatore da 10000 µF e max. 50V rendono continua la tensione al secondario del trasformatore. All’interno è stato installato anche un fusibile con
caratteristiche adeguate per la sicurezza del trasformatore e del thyristor.
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Thyristor con trasformatore
Per realizzare le connessione tra il thyristor ed il trasformatore si è proceduto come descritto nei passi riportati nel paragrafo 2. L’utilizzazione del
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dispositivo richiede le successive operazioni ad ogni messa in opera:
1. scollegare la tensione di riferimento ai morsetti A2(+) e A1(−);
2. collegare un carico resistivo (anche una semplice resistenza) sulla presa
a fronte della scatola elettrica (out+,out−) per eliminare la tensione
residua accumulata nel condensatore. Tenere collegato il carico per
qualche secondo;
3. collegare alla rete elettrica la presa principale di alimentazione ed
assicurarsi che il led PW(AUX) sull’unità thyristor sia acceso;
4. collegare il carico sull’uscita secondaria del trasformatore (out+,out−
a fronte della scatola elettrica);
5. è ora possibile ricollegare la tensione di riferimento (morsetti A2(+) e
A1(−)) ed utilizzare il dispositivo.
Avvertenze:
E’ necessario rispettare i limiti operativi dei dispositivi; ciò consiste nel soddisfare i seguenti vincoli, relativi ai diversi valori di uscita del trasformatore:
Uscita a 12V
Vmax1 Imax1 ≤ 300W
(1)
Imax1 ≤ 15A
(2)
Attenzione! Vmax1 dipende dalla tensione di alimentazione della rete e deve essere misurata (una tantum) per il collegamento alla rete elettrica che si utilizza. Per misurare Vmax1 basta scollegare il carico dal
secondario del trasformatore e portare a conduzione massima il thyristor
dando 10V come tensione di controllo.
La minima impedenza elettrica R che il carico deve avere in base a quanto
detto sopra deve essere (ricava Imax1 dalla (1) e (2) una volta determinata
Vmax1 ):
R≥
Vmax1
Ω
Imax1
(3)
Uscita a 24V
Vmax2 Imax2 ≤ 300W
300
Ω
R≥
Imax2 2
(4)
(5)
Anche Vmax2 deve essere calcolata come Vmax1 .
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