Home Forum ELETTRONICA GENERALE Un regolatore di tensione per alte tensioni

Questo argomento contiene 21 risposte, ha 5 partecipanti, ed è stato aggiornato da  Vittorio Crapella 9 mesi, 1 settimana fa.

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  • #58264

    Tutti conosco e fanno uso dei regolatori di tensione come i soliti LM78xx e 79xx oppure il classico LM317 perchè lavorano a tesnioni basse, ma appena si sale di tensione diventa difficile trovare un integrato regolatore non perchè non esistono ma perchè poco conosciti.
    Uno di questi è LR8 della Supertex

    http://www.supertex.com/pdf/app_notes/AN-H40.pdf

    http://www.supertex.com/pdf/datasheets/LR8.pdf

    Ovviamente come con tutti gli altri regolatori anche con questo è possibile aggiungere
    un PNP adeguato per incrementare la corrente mettendo ad esempio in serie una R sull’ingresso del regolatore di 150 Ohm la cui caduta di tensione diventa la Vbe del PNP aggiunto.
    Qui http://www.antiqueradios.com/forums/viewtopic.php?t=34581
    si trova uno schema che utilizza un NPN per incrementare la corrente e propone un alimentatore in grado di variare la tesnione da 10 a 300Vcc con un interessante metodo per la limitazione di corrente.

    Altri interessanti regolatori di tensione

    http://www.datasheetdir.com/Regulators

    #69829

    Ciao Vittorio Crapella,

    hai perfettamente ragione, si conoscono molto bene i comuni LM78xx, LM79xx o LM317 ma sono poco diffusi (anzi, io non li conoscevo proprio) i regolatori per alte tensioni.

    Io non li conoscevo e adesso che vedo i datasheet e le application note, devo dire che sono oggettini molto intressanti, soprattutto perchè anche loro, hanno la possibilità di avere una tensione variabile oltre che, tramite degli adeguati transistor, una corrente di uscita maggiore.

    Oggettini veramente interessanti, grazie per il nuovo knowhow :)

    #69861

    Fabrizio87
    Membro

    Secondo me è dovuto al poco utilizzo di queste tensioni,
    l’elettronica digitale di solito si usano con delle tensioni 3.3 e 5 V o e più raramente 12 V, nell’ambito dell’elettronica analogica Le tensioni che vengono utilizzate sono anche qui limitate a un massimo 24 V per la maggior parte degli elettronici.
    In secondo luogo le tensioni che vanno 50 a 300 V non si usano quasi per niente.

    Dove viene utilizzato delle tensioni così alte di solito è nel caso dell’elettronica di potenza,
    dove viene spesso utilizzato l’attenzione di rete 230 v per alimentare dei motori con dei componenti molto particolari come DIAC, Transil o IGBT.

    È anche il fatto che le persone di solito preferiscono usare bassa tensione per ragioni di sicurezza,
    se tocchi da 12 V non succede nulla, e una diversa storia se tocchi 300 V in continua.

    Tutto questo rende poco la diffusione dei componenti che permettono di raddrizzare e di stabilizzare gli altri tensione.

    #69865

    In effetti tensioni alte sono poco usate se non, ad esempio, per la tensioni anodiche di circuiti a valvole termoioniche.
    Pure io non conoscevo l’esistenza del regolatore LR8 se non quando giorni fa dovendo realizzare un alimentatore in grado di fornire 162V, in sostituzione del pacco batterie a secco per alimentare un vecchio ricetrasmettitore militare R48 risalente alla seconda guerra mondiale, nelle varie ricerche in Internet sono capitato in un sito dove parlavano appunto di questo regolatore.
    Non avendolo disponibile in laboratorio ed essendo tale componente di non immediata reperibilità, ho poi optato per un classico alimentatore a transistori come qui descritto http://www.webalice.it/crapellavittorio/oldrx/RTX_R48.html.

    #69871

    Fabrizio87
    Membro

    personalmente avrei fatto diversamente per produrre una tensione di 162 V,
    avrei usato un trasformatore 230 V a 115 V quelli tipicamente che si usanoper adattare La tensione europea con degli apparecchi che funzionano con una tensione usata negli Stati Uniti, si fa il calcolo raddrizzando questa tensione ottiene una tensione in continua 162 V all’incerta, visto che deve alimentare delle valvole termoioniche può essere benissimo tollerato.
    dopo per il blocco di raddrizzamento e di stabilizzazione avrei fatto circuito prima con un ponte a Diodidopo aver rimesso in cascata diversi blocchi di condensatori elettrolitici tra di loro separati da bobine al posto delle resistenze così da evitare cadute di tensione.

    chiaramente l’alta tensione in continua viene sempre più utilizzata soprattutto nel trasporto energetica a lungo distanza tutte le tecnologie che lavorano a queste tensioni si chiamano HVDC High Voltage Direct Current questa tecnologia.

    questo è dovuto all’evoluzione elettronica di potenza,
    allora attuale è molto facile produrre un inverter AC to DC e DC to AC con bassissime perdite, fino a qualche anno fa era necessario usare convertitori rotanti che erano piuttosto scarsi nella conversione.

    sicuramente il settore HVDC avrà grandi sviluppi nel futuro visto che l’energia viene prodotta sempre più lontana dal luogo di consumo.

    pensavo alle centrali solari che ho sentito parlare nei diversi deserti, una centrale idriche che vengono messi a centinaia di kilometri dal luogo di consumo

    #69899

    Soluzione interessante la tua Fabrizio87! Molte volte per stabilizzare una tensione si pensa subito ai componenti discreti e ci si dimentica delle soluzioni più classiche che forse sono quelle più affidabili.
    Effettivamente per alimentare le valvole termodinamiche non è necessaria una tensione eccessivamente precisa e forse è proprio perchè questi componenti non vengono più di tanto utilizzati, che ci si sta dimenticando delle High Voltage Direct Current (HVDC).

    Non ho capito una cosa: perchè interponi delle bobine tra i condensatori elettrolitici in cascata (parallelo?!)? o meglio, ho capito perchè le sostituisci alle resistenze (per evitare cadute di tensione) ma non ho capito perchè bisogna mettere queste induttanze (o resistenze) tra i blocchi di condensatori.

    Dici che le HVDC avranno sempre più sviluppi in futuro perchè l’energia prodotta viene utilizzata in luoghi che sono sempre più distanti dal luogo di produzione ma non è più facile “trasportare” la tensione alternata visto che possono essere applicati trasformatori per ridurre e innalzare la tensione (stesso motivo per cui nella storia si è passati da una rete elettrica in continua ad una rete elettrica in alternata)? Forse parli esclusivamente per i pannelli fotovoltaici?!

    #69912

    Le bobine sono un pezzo di filo per la continua mentre la loro reattanza induttiva XL in quantitativo di Ohm è direttamente proporzionale alla frequenza e all’induttanza.. ne consegue che il residuio di alternata sul condensatore di livellamento si ripercuote verso l’uscita in maniera attenuata dovuto alla caduta di tensione su Xl…
    Più celle C-L-C-L formano un ottimo filtro passa basso che attenua l’ondulazione residua (Ripple).

    Il fatto che io abbia optato per la stabilizzazione era dovuto al fatto che l’apparato prevedeva una continua proveniente da un pacco batterie e pertanto stabile e pertanto nel resto del cirucito è stato poco curato il by pass e livellamento ulteriore con condensatori supplementari..

    #69922

    Fabrizio87
    Membro

    Per cosa riguarda l’uso delle bobine dispiego più semplicemente,
    Di solito si mettono dei condensatori in parallelo per stabilizzare l’attenzione.
    Il metodo di aggiungere delle bobine tra un impacco di condensatori è un’elettronica un po’ più raffinata ma che si perde con il tempo.
    Per stabilizzare una tensione è necessario togliere la componente 50 Hz o 100 Hz secondo di tipo di attrezzature a un da un doppio onda che hai usato per stabilizzare l’alternata,
    quindi si fanno filtri su questa frequenza di solito sono filtri RC ma sulla La resistenza avviene una caduta di tensione quindi potenza persa, usando la bobina che risulta dalla corrente continua come se avesse resistenza pressappoco 0 ma per la corrente alternata risulta un grande ostacolo quindi viene attenuata.

    In realtà HVDC non si usa per i pannelli fotovoltaici,
    Ma viene utilizzato per il trasporto di energia,
    nel passato si è scelto la corrente alternata per il semplice motivo che all’epoca c’era solo a disposizioni i trasformatori e l’elettronica di potenza non esisteva proprio.

    Il piccolo approfondimento sulle risposte in frequenza ti lascio questo link:

    http://it.wikipedia.org/wiki/Frequenza_di_risonanza

    http://it.wikipedia.org/wiki/Circuito_RLC

    L’elettronica non è formata solo da componenti semiconduttori ma anche da tutta un’altra serie di componenti come bobine e condensatori che per di più sono ottimi componenti ma solo un po’ più rognosi dal punto di vista dei calcoli

    Il problema fondamentale nel trasporto energetico sono le correnti sulle linee, in teoria si potrebbe tranquillamente trasportare su tutta la rete elettrica a bassa tensione ma il problema è il diametro del capo che non può eccedere un certo diametro per questioni meccaniche e di peso.
    quindi si è pensato ad aumentare la tensione dell’epoca l’unico modo che c’era a disposizione erano i Trasformatori.
    l’attuale con l’elettronica di potenza più che sviluppata e disponibili a costi piuttosto bassi c’è stata una migrazione a poco a poco visto che la corrente continua grandi vantaggi davanti quella chiamata soprattutto per il trasporto a lunga distanza e in particolar modo in quando i capi devono passare sotto il mare ad esempio inutile è stato tecnica della HVDC tra la Sardegna e il continente e tra la Sicilia e la Calabria.
    Uno dei primi vantaggi e di avere a disposizione meno figli da trasportare, nel caso più semplice c’è bisogno di due cavi in cui uno non ha bisogno di essere isolato da terra essendo la massa, quindi può tranquillamente essere toccato, nella disposizione alimentazione doppia è necessario solo tre casi in cui due soltanto devono essere isolati, quindi grossi risparmi sul compianto e sulla manutenzione.

    per di più a livello elettrico La corrente alternata su lunghe distanze può creare fenomeni capaciti con il terreno e induttivi tra i cavi per questo è necessario avere a distanza prestabilita centrali che aggiustano l’importanza delle linee.

    #69942

    Grazie Vittorio e grazie Fabrizio87 per le vostre risposte come sempre chiare e precise.

    Ok, la questione dell’induttanza è più semplice di quanto credevo: è semplicemente un filtro di secondo ordine per avere una tensione continua più stabile e senza (è più corretto dire piccole) dissipazioni di potenza; usare una resistenza non solo crea perdite di energia ma il filtro realizzato è di primo ordine e quindi non filtrerà bene il segnale a 50 o 100 Hz (o magari 60 o 120 Hz nel caso delle tensioni adottate negli USA). Alle volte la risposta più semplice è la più difficile da vedere :)

    Si è vero, nel passato si è c’è stata la migrazione dalla corrente continua a quella alternata per problemi di trasporto di energia: la richiesta di energia aumentava e quindi era necessario aumentare la potenza trasportata, cosa che però comportava inevitabilmente l’aumento delle dimensioni dei cavi per il trasporto e quindi il loro isolamento; ad un certo punto questo aumento delle dimensioni dei cavi diventava difficile da gestire e quindi si è passati ad utilizzare la tensione alternata la quale, grazie ai trasformatori, poteva essere innalzata o diminuita riducendo così i problemi di trasporto.
    Chiaramente anche la tensione alternata ha i suoi problemi, infatti, oltre a quelli che elencato Fabrizio87, c’è da dire che con le distanze con cui si trasporta l’energia da un sito all’altro, la linea elettrica diventa a tutti gli effetti una linea di trasmissione generando quindi tutti quei problemi dovuti alle riflessioni, i quali devono essere gestite per non avere perdite di energia.

    Non pensavo che la tecnologia HVDC fosse matura a tal punto da iniziare a sostituire la corrente alternata che da anni ha fatto da padrona…sicuramente l’impatto ambientale sarà migliore senza quelle cabine/mostri che contengono i trasformatori di riduzione che solitamente si trovano nei centri abitati.

    #69945

    A proposito di trasporto di energia lo sapevate che una linea a 220 KV lunga 175 Km
    (Grosio SO – MIlano) per trasportare 180 MW ne perde il circa il 4% cioè 7,2 MW vanno in dissipazione di calore sui fili della linea ?

    Un interessante documento su un impianto idroelettrico realizzato degli anni ’50

    http://www.webalice.it/crapellavittorio/esami/premadio.pdf

    #69952

    Articolo interessante e tecnicamente molto dettagliato!

    Diciamo che, oltre gli acquedotti, anche gli elettrodotti soffrono di grandi perdite :) e comunque non sapevo che le perdite fossero così elevate. Sapevo delle perdite per dissipazione e per le riflessioni, ma non pensavo così tanto.

    Pensi che con l’utilizzo della continua queste perdite si riducono o insorgeranno altri problemi?

    #69969

    Fabrizio87
    Membro

    Le centrali di trasformazione non potranno mai essere eliminate anche se si usa la tecnologia HVDC,
    visto che la tensione continua comunque sia bene essere abbassata e anche rimessa in forma alternata.

    Questa tecnologia viene utilizzato molto attualmente nei connessioni sottomarine,
    Ad esempio le ferrovie ne fanno un uso anche loro massiccio visto che tutti treni funzionano a 3000 V continua tuttavia sulla nuova rete TAV Si usa corrente alternata a 15 kV come le locomotive francesi ma queste locomotive ovunque sia alla possibilità di doppio alimentazione alternate continua questo si ottiene attraverso dei inverta funzionante con una tecnica PWM come nel nostro Arduino ma molto più potente.

    #69978

    Ciao Fabrizio87,

    si, sapevo già da tempo che le ferrovie utilizzano la corrente continua…non ho mai capito bene il perchè ma già ero a conoscenza di questa cosa…forse perchè con quelle potenze i motori in continua hanno maggiori vantaggi rispetto a quelli in alternata, non so (ahimè ho fatto poca elettrotecnica nella mia carriera di studi :) ). Sono sorpreso invece del fatto che nella nuova rete TAV si utilizza la corrente alternata, come mai questo cambio di direzione? forse i problemi che si avevano in passato sono stati risolti?!
    La tecnica PWM di cui parli è la stessa usata negli inverter per convertire la tensione continua in tensione alternata, solo che in questo caso a potenze molto più grandi.

    Ho un’altra domanda: ma perchè per il trasporto sottomarino di energia elettrica (intendi questa cosa quando parli di connessioni sottomarine vero?!) viene usata la corrente continua piuttosto che quella alternata?

    Quindi pensi che la tensione alternata non verrà mai sostituita da quella continua…però c’è da dire che se la tecnologia ora come ora lo permette, avere a disposizione la tensione continua piuttosto che quella alternata risolverebbe molti problemi, a partire dal problema degli “ingombri” che non è da poco visto che da tutti gli elettrodomestici o apparecchiature si toglierebbe il trasformatore che solitamente è la parte più ingombrante in un dispositivo (anche se c’è da dire che ultimamente i trasformatori vengono sostituiti da alimentatori switching: meno ingombranti e più “adattabili” alle tensioni di ingresso).

    #69982

    divivoma
    Membro

    Il problema relativo all’utilizzo della tensione continua al posto di quella alternata..è molto vecchio..risale ai primi collegamenti che furono fatti nelle prime dorsali oceaniche per collegare ad esempio l’europa cn l’africa..oppure la connessione tra sardegna e italia..
    Se ricordo bene dovrebbe essere un problema annesso alle perdite che ci sono lungo la linea… in realtà il vero e proprio vantaggio “economico” si ha quando la linea supera i 600 – 700km …non si necessità di sincronismo ad esempio..
    Quindi a parità di potenza e di informazione trasmessa si dimostra che le linee in continua rispetto a quelle in alternata risultano essere più economoiche anche se, come sappiamo, necessitano di stazioni o centrali di conversione dell’energia DC/AC per poi essere immessa nelle reti urbane…

    Per narrare un pò di storia poi, tornando all’800, ci fu la celeberrima battaglia tra chi voleva la DC e chi voleva la corrente AC..La prima era sostenuta da un “certo”Edison, mentre la seconda da altri due “tizi”: Tesla e Westinghouse.
    Edison si rifaceva alla maggior pericolosità della corrente alternata..inventò la prima sedia elettrica dimostrando quanto fosse pericolosa: organizzò addirittura una dimostrazione in cui, poverina, venne abbattuta un’elefantessa da circo :( .. pensa un pò…ma alla fine diciamo che hanno vinto tutte e due..in ambiti diversi vengono tutt’ora ancora utilizzate..

    #70000

    Fabrizio87
    Membro

    Per cosa riguarda le ferrovie si usa 3000 V continui nella rete convenzionale,
    Per cosa riguarda le TAV e per una ragione di acquisto,
    queste sono state comprati al fabbricante francese che gestisce la rete di treni SNCF, Per conseguenza hanno recuperato anche la tecnologia dei locomotori mettono di andare a velocità in linee commerciali fino 300 Km per l’Italia e 380 Km Francia.

    La scelta di usare corrente alternata quando è stato progettato la rete storia francese è stato più strategico,
    Il fatto sta che per fare muovere i treni elettrici è necessario produrla questa energia elettrica,
    i francesi hanno trovato più facile costruire delle centrali elettriche e per di più nucleare ed inglobarli nella rete di distribuzione francese così i treni si connettono direttamente alla rete di distribuzione elettrica di EDF così in caso di problemi è più facile gestire, possono tranquillamente fornire elettricità con le centrali destinato al consumo civile e allo stesso modo in caso di bisogno possono recuperare dell’energia elettrica dalla rete ferroviaria in caso di bisogno.

    Un’altra cosa interessante sulle ferrovie e il metodo di raddrizzamento della corrente elettrica alternata per ottenere la continua si usano raddrizzatori a Mercurio, questi hanno il vantaggio di essere quasi eterni dal momento che viene mantenuto il volto vuoto all’interno, questi idioti mi ho visto funzionare sono meraviglia da ridire anche visualmente con tutta la luce che producono in colui che sono bellissimi.
    per mostrarmene uno vi lascio il video guidi di YouTube,

    Per cosa riguarda il trasporto di cavi sottomarini l’uso della corrente continua e motivato da una serie di ragioni piuttosto economiche.

    La prima è dovuto proprio ai cavi elettrici da spendere in fondo al mare,
    in caso di corrente continua è necessario soltanto due casi in cui uno può essere nudo,
    Semplicemente perché essendo il potenziale di una nuova portare cortocircuito con l’acqua e la massa essendo lui stesso la massa.

    per trasportare alla stessa potenza in corrente alternata e necessario usare la trifase dove è necessario per forza usare ricavi dello stesso diametro di quelli in continua e per di più perfettamente isolati tra di loro.

    Quindi la corrente alternata è necessario più figli e tutti perfettamente isolati, per di più con la corrente continua si può perfino usare un solo cavo togliendo quello di massa usando come massa di acqua del mare essendo conduttrice di energia elettrica grazie al sale che contiene, ricordiamo che l’acqua distillata è perfettamente isolante, La tecnica molto filo in corrente continua pone dei problemi dovuti al campo elettromagnetico che si forma e dà fastidio moltissimo gli aghi delle bussole, quindi la navigazione presso questo capo non è possibile.

    Per cosa riguarda il problema delle fasi di due centrali spesso anche qui si usa La tecnologia HVDC,
    semplicemente facendo due convertitore il primo AC – DC < --> DC – AC,

    Ricordo che il convertitore attualmente usati AC – DC sono perfettamente reversibili

    Infine rilascio due schemi di come funziona dalla centrale HVDC

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