Corrente iniziale e fusibili

[mr2a3]

Ciao a tutti,
sò che la maggior parte ha già la testa a Marzaglia comunque spero ci sia lo stesso qualcuno disponibile ad aiutarmi ad uscire da quello che forse è solo un "bicchiere d'acqua" ma di cui io non vedo il confine

Sono capitato nel datasheet di un fusibile ritardato,

http://www.belfuse.com/Data/DBObject/5ET.pdf

dove a pag. 2 si vede che per frazioni di secondo un fuse da 1A è in grado di reggerne anche 10.

E quì è successo il disastro, perchè malauguratamente mi sono chiesto quanta corrente iniziale può richiedere un ampli all'accensione e, soprattutto, per quanto tempo (per capire se il fusibile possa "saltare" per questo motivo).

Il punto è che le uniche formule che conosco sono quelle dell'energia:
(Joule o Watt per secondo) E = 1/2 *C*V*V
E la solita time constant (T=RC).
Nessuna delle due però mi sembra aiuti a capire quante A di corrente servano e per quanto tempo (chessò per un'alimentatore da 50V con 40kuF).

Per la corrente posso anche provare a "tirare ad indovinare" utilizzando le R del trafo come limite, ipotizzando i C come un cortocircuito, ma la durata di questo "corto" proprio non ho idea come ottenerla.
Tra l'altro il fatto che sia corrente alternata e non continua non vorrei cambiasse qualcosa . . . . . . aiuto non sò cosa stò dicendo!

Grazie e ciao
Massimo

[plovati]

Attenzione che I2t del fusibile è la misure dell'energia necessaria a fondere il contatto. Pertanto il tempo è quello di intervento che si vuole ottenere dal fusibile.
Un fisubile da 1A nominale è in grado di portare per tempo infinito quella corrente e di interrompere con tempi via via decrescenti correnti più elevate.

Un software di fuse design:

http://www.gofusetek.com/index.cfm?page=fuse_software

_________
Piergiorgio

[Giaime]

Anche nel fusibile c'è progettazione da fare.

Matematica, Fisica, ragazzi miei.

Penso che in giro ci siano troppi cantinari, che "assemblano" gli apparecchi, non li "progettano", si fanno una reputazione e pure parecchi soldi sopra.

E poi scrivono sulle riviste. Ne ho letto più di uno che millantava la laurea in Ingegneria

Io adoro quando qualcuno che stimo molto come Massimo pone un quesito del genere, e adoro ancor di più quando ci scervelliamo per risolvere il problema.

Questo è lo spirito... scusate l'OT-sfogo

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[mr2a3]

OK, visto che sembra abbiate le mani troppo occupate dai pacchi da e per Marzaglia :p proverò a far funzionare l'unico neurone rimasto (tipo pubblicità acqua Lete ).

Allora, ipotizzando un trafo con secondario 35V (che raddrizzati diventano 49) e 40kuF di C, con la prima delle due misere formule che ho citato dovrei ottenere i Watt/secondo necessari a caricare i C:

E= 1/2*C*V2 = 1/2*0,04*49*49 = 48W/sec.

La seconda delle due formule dovrebbe dare il tempo necessario a caricare i C, ipotizzando per semplicità la sola Rdc del secondario (es. 0,5 Ohm).

T =R*C = 0,5*0,04 = 0,02 secondi

E' qui che temo più che altrove di farmi del male, pensando che la prima formula mi dica che per caricare i C ci vogliono 48W per 1 secondo (?????) e dato il tempo di carica di 0,02 sec. mi autoautorizzo a fare:

48/0,02 = 2401W (per 0,02 sec.)

Se fosse giusto quanto ho detto dovrebbe a questo punto essere facile ottenere la corrente che scorre per questi 0,02 sec. ovvero (2401W/49V) 49A (mannaggia sempre lo stesso numero, manco avessi copiato ).

Tranquilli ho quasi finito .

Ora se grossolanamente riporto queste A al primario (dove voglio piazzare il fusibile) mi vengono 7 o 10A, a seconda che usi i 35V del secondario o i 49 rettificati (ormai anche il neurone singolo ha deciso di cercar miglior fortuna altrove).

Tornando al datasheet che ho allegato questo significherebbe che per reggere 10A per 0,02 sec. basterebbe un fuse da (molto meno) di 1A, cosa chiaramente assurda.

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................zzzzzzzzzzzzzzz

E adesso chi mi aiuta, magari con quelle belle formule da ingegnere con dt/dv o simili che non ho mai capito?

Grazie e ciao!
Massimo (e meno male che internet è anonimo, di persona mi sarei vergognato a spararle così grosse )

[Giaime]

Ciao Massimo,

Allora, ipotizzando un trafo con secondario 35V (che raddrizzati diventano 49) e 40kuF di C, con la prima delle due misere formule che ho citato dovrei ottenere i Watt/secondo necessari a caricare i C:

E= 1/2*C*V2 = 1/2*0,04*49*49 = 48W/sec.

Eh no! Questa è l'energia immagazzinata nei condensatori, e si misura in Joule. Tu hai 48J da immagazzinare nel banco di condensatori.

La seconda delle due formule dovrebbe dare il tempo necessario a caricare i C, ipotizzando per semplicità la sola Rdc del secondario (es. 0,5 Ohm).

T =R*C = 0,5*0,04 = 0,02 secondi

Questo è "tau", il tempo per arrivare al 63% della carica. Per caricare completamente i condensatori, meglio considerare 3tau = 0.06s. In ogni caso questa è una becera semplificazione, in realtà sotto il carico dei condensatori, che rappresentano essenzialmente un corto, la tensione del trasfo collassa per qualche istante. Oltretutto ci siamo dimenticati di modellare la ESR del condensatore: poniamola uguale a mezzo ohm, 3tau ci viene 0.12s.

Ammettendo di andare avanti con questa semplificazione (credo che anche Spice ti sia in grado di dare risultati più accurati, basta che gli fai plottare la corrente nei primi istanti e cerchi di modellare tutto, resistenze parassite etc etc...

Ammettendo, dicevo, abbiamo 400W da far passare nei primissimi istanti. Quindi un fusibile da 3A penso sia più che sufficiente.

E ti ho risparmiato i dV/dt...


Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[Giaime]

Mmmm... comunque ad occhio e croce non ho capito neanche io, facendo altri conti vengono fuori i tuoi risultati. Infatti per esempio PSU Designer mi dice che la corrente massima al secondario è circa 42A.

Eccoti l'andamento:


Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[mauropenasa]

hahaha, Massimo, ma è proprio vero che chi i problemi non ce li ha se li tira...

Dunque, premesso che se un progettista si mette a fare dei calcoli complessi solo per dimensionare un fuse di rete, non sarà mai in grado di arrivare "al sodo", visto che se affronti un progetto con quel piglio, sai le trasformate a schifio....

Le tue valutazioni di massima sono condivisibili, cosi come i calcoli (che siano in Joule, in Watt o altro) sono più o meno realistici, salvo il fatto che, per brevissimi istanti, tutta la potenza che hai calcolato si scarica sul primario, per cui hai verosimilmente i 50 Ampere sul primario (parliamo di pochi microsecondi, ma tant' è).

Ecco svelato il motivo per cui il tuo 1A ritardato non resisterà mai a quelle accensioni (si fonde molto prima).

A questo punto le cose sono 2:
o metti un fuse ritardato che resiste al picco di 50Ampere (ipotizzati) senza saltare, o metti un circuito di assorbimento dell' energia in serie al circuito primario, e a quel punto dimensioni il fuse per la corrente nominale (potenza di targa del trafo) e non ci pensi più.
A tale scopo, leggiti questo:

http://sound.westhost.com/project39.htm

oppure le semplici conclusioni pratiche a cui ho approdato io (circuito soft start).

PS: Giaime, guarda che conosco fior di Laureati in elettronica che non hanno la minima idea di come si dimensiona un fuse...
Spesso, proprio perchè la gente si riempie la testa di formule non riesce più ad avere una "visione di insieme" del lavoro, mancando di senso pratico.
Di norma, un progettista di qualsiasi livello dispone di una serie di tabelle di coefficienti pronti all' uso, da applicare di volta in volta, a volte derivate da calcoli teorici a volte da calcoli empirici, come in questo caso.

ciao





Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[Giaime]

PS: Giaime, guarda che conosco fior di Laureati in elettronica che non hanno la minima idea di come si dimensiona un fuse...
Spesso, proprio perchè la gente si riempie la testa di formule non riesce più ad avere una "visione di insieme" del lavoro, mancando di senso pratico.
Di norma, un progettista di qualsiasi livello dispone di una serie di tabelle di coefficienti pronti all' uso, da applicare di volta in volta, a volte derivate da calcoli teorici a volte da calcoli empirici, come in questo caso.

Originally posted by mauropenasa - 13/05/2006 : 11:53:55

Infatti, io non sono nè laureato nè esperto, perciò sono qua

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[mauropenasa]

Vedo la simulazione, Giaime, e sembra quasi che ci abbia colto...

Altri elementi:
Il fatto che la tensione di rete sia AC non mutua sempre (come sarebbe ipotizzabile a causa del Dv/Dt finito della tensione), il problema, perchè gli spikes causati dalla accensione casuale (esempio a piena cresta) possono dare luogo a correnti istantanee ancora maggiori di quelle presenti in caso di energia in DC....
Questo porta ad essere più realisitici per approssimazione che su base teorica.
stabilire in modo preciso la reale entità di uno spikes energetico aleatorio non è agevole per nessun teorico...

ciao



Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[Giaime]

Inoltre, 0.04 Farad avranno una ESR in pratica dipendente dalla temperatura, sicuramente! E' difficile valutare quanto potrà essere, e inoltre la misura del datasheet si riferisce alla ESR misurata facendo passare un segnale alternato attraverso il condensatore. Chissà in un processo di carica in DC, con sicuramente la presenza di una forma d'onda di rettificazione sovrapposta, come va a complicare le cose!!

Non si potrebbe mettere una R di infimo valore in serie al primario e CON CAUTELA misurare "visivamente" con l'aiuto dell'oscilloscopio cosa succede?

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[mauropenasa]

Assolutamente si, ed è anche per questo che conosco il problema "di prima mano". Quando feci le valutazioni per il semplice circuito di soft start, ho usato proprio questo sistema per analizzare i parametri in gioco.
Peccato che credo di non avere foto dell' evento.... Se ne trovo le posto....
Naturalmente se si usa l' oscilloscopio si deve lavorare isolando bene da rete e da terra il tutto (trasformatori di isolamento) per eseguire misure sulla rete....

Ricordo che in fase di accensione esisteva un picco molto elevato, dove i 50A ipotizzati sono una cosa realistica, dipendente dal punto in cui la sinusoide di rete rete veniva commutata, e di durata molto breve, seguito da una serie di 3-8 cicli di rete a corrente prossima a quella calcolata da Massimo, ovvero i 10A relativi alla corrente primaria di carica condensatori , per poi gradualmente assestarsi alla corrente nominale (o meno, nel caso di ampli in classe B...)
In pratica vedi più o meno la situazione della simulazione, riflessa sul primario dal suo rapporto spire, salvo il primo impulso che assume (in base agli spikes di attivazione) valori abnormi....

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[Giaime]

Mauro, per curiosità scusami, un po' OT:

se io volessi fare misure di questo genere con l'oscilloscopio, es. vorrei misurare i disturbi che butta sulla rete un apparecchio. O misurare appunto questa cosa della corrente iniziale. Come devo comportarmi con i trasfi di isolamento e il resto? Mi daresti qualche delucidazione, io non ne so niente di queste cose...

grazie!

Saluti termoionici


Giaime Ugliano

http://giaime.altervista.org

[mauropenasa]

Magari si fà un altro 3D dedicato alle misure e metodi....

Diciamo che se si vuole eseguire misure e lavori sui collegamenti di rete serve una certa accortezza, un banco attrezzato in modo adeguato e prudenza, pena fare danni anche inreparabili.

Di norma si isola l' apparecchio che si vuole misurare, con dei trafo 1:1 di potenze adeguate (tra 500VA e qualche KVA, a seconda del tipo di carico).
Il collegamento di terra spesso viene interrotto sul apparecchio e lasciato attivo solo sul banco e strumenti di misura.
In questo modo qualsiasi punto del collegamento rete dell' apparecchio da misurare si trova galvanicamente isolato, nel senso che non è riferito a terra come la normale distribuzione rete, per cui teoricamente puoi venire a contatto con una fase senza subire correnti di scarica. In questo modo si può collegare la massa degli stumenti direttamente su fasi e "punti caldi" del circuito di rete.

Diventa evidente che queste operazioni devono essere fatte da gente che sa esattamente cosa sta facendo....

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html