Hola Ingenieros Eléctricos,
Soy un novato en ingeniería eléctrica (soy desarrollador de software de oficio y estoy empezando a trabajar con Raspberry Pis y quiero aprender sobre diseño de circuitos básicos).
Mi primer proyecto consiste en convertir un semáforo LED para uso en interiores. Las luces de la unidad que he comprado tienen 230VAC FuturLED fabricado por Swarco. De acuerdo con la hoja de datos: https://www.swarco.com/futurit-en/Products/Signals/LED-Modules/FUTURLED3-230V-AC , los LED pueden funcionar a pleno brillo con 196 a 253 VCA y a una luminosidad atenuada a 150 V – 170 VAC.
Debido a que soy residente de América del Norte, trabajaré con energía doméstica estándar de ~110 VCA. Fácilmente podría aumentar el voltaje de 110 a 220 V CA con un convertidor de voltaje comercial económico, pero si quiero operar en "modo atenuado", necesito aumentar de 110 a ~ 160 V CA o bajar de 220 V CA a ~160 V CA (después de aumentar de 110 V CA).
La potencia de estos LED es de 12 W cada uno con brillo máximo y de 8 W con brillo atenuado.
Mis preguntas son:
1) Tengo problemas para encontrar un transformador elevador/reductor que genere ~160 V CA. ¿Existen tales cosas, o necesitaría tener una hecha a la medida (suena caro)?
2) He leído que puedo usar 2 resistencias para "dividir" el voltaje y generar 160 voltios, pero ¿se puede hacer esto con CA? No puedo encontrar una respuesta concluyente en mi investigación, pero estoy empezando a pensar que las resistencias solo funcionan con corriente continua.
3) ¿Hay otro enfoque?
1) De hecho, será difícil encontrar un transformador adecuado para hacer 160 VAC. Y como casi nadie necesita 160 VCA, será costoso. Si no fuera un novato en EE, podría sugerir un transformador de 120 V a 40 V y luego conectar el secundario en serie con la red eléctrica de CA, pero eso requiere que tenga en cuenta los peligros de hacer esto, así que no lo sugerí.
2) Sí, se puede usar un divisor de resistencia para hacer 160 V CA desde 240 V CA, las resistencias no conocen la diferencia entre CA y CC. Pero nuevamente, eso no es eficiente en el consumo de energía y en parte anula el uso de luces LED de bajo consumo.
El circuito real en las lámparas LED también es importante, algunos circuitos simplemente emiten el mismo nivel de luz sea cual sea el voltaje de entrada (dentro de los límites prácticos, obviamente).
3a) Pruebe si las luces solo funcionan con 120 VCA, podría tener suerte.
3b) Compre luces que sean aptas para 120 VAC, al final eso podría resultar más barato que un transformador personalizado.
Puedo sugerir dos enfoques:
Es posible que pueda comprar un transformador de aislamiento 1: 1 que esté clasificado en el nivel de corriente que necesita y luego eliminar algunas de las vueltas de uno de los devanados.
Esto tendría que hacerse con mucho cuidado para mantener la integridad del aislamiento del transformador de alto voltaje y solo sería aplicable para un proyecto único. Esto podría hacerse para respaldar la creación de un transformador elevador de 120 a 160 V CA o un transformador reductor de 230 a 160 V CA.
Investigue si esta lámpara LED puede soportar ser atenuada por un interruptor de atenuación estándar de 230 VCA. Si es así, puede conectar la luz a un circuito de 230 V y luego configurar el atenuador al nivel de luz que desee.
No hay un esquema de circuito en la página web que vinculó, pero parece que no hay componentes electrónicos activos en las lámparas y que los LED están conectados en algún tipo de combinación en serie para funcionar directamente desde la red eléctrica.
Figura 1. Forma de onda del atenuador triac controlado por fase. Al variar el punto de encendido de 0° a 180° en cada semiciclo, el voltaje puede reducirse de 100% a 0%.
Un atenuador doméstico estándar en su transformador elevador de 220 V producirá este tipo de control y puede ser adecuado para sus propósitos. Los atenuadores son muy eficientes ya que durante la parte "apagada" del ciclo la corriente es cero, por lo que la potencia disipada en el triac es cero. Durante la parte "encendida" del ciclo, aproximadamente 1 V caerá a través del triac, por lo que la potencia disipada será baja. El disipador de calor estándar de un atenuador doméstico debería ser adecuado para sus propósitos. Una solución resistiva generaría bastante calor, lo que puede ser problemático.
Mire la clasificación de voltaje de su atenuador. Tendrá que tener una clasificación de ≥ 220 V, por lo que podría terminar comprando uno europeo.
Tendrá dificultades para encontrar un transformador de 120 -> 160 VCA o 240 -> 160 VCA ya que no hay una gran cantidad de casos de uso.
Debería poder encontrar un variador adecuado, que podría configurar en un voltaje de salida apropiado. Esto también podría funcionar como un atenuador.
Para atenuar, el mejor enfoque es probablemente un atenuador electrónico. Alimentar un atenuador electrónico con un convertidor de voltaje electrónico o viceversa puede ser problemático. Consideraría un transformador convencional o un autotransformador para la conversión de voltaje 120:240. Probablemente se podría usar un atenuador electrónico en el lado de 120 V o en el lado de 240 V.
1) Apuesto a que no encontrará ninguno, ya que no hay aplicaciones populares para 160V. PERO, puede encontrar un transformador variable, generalmente del tipo de autotransformador (variac) que se puede marcar simplemente al voltaje que necesita.
2) A las resistencias no les importa, funcionan tanto en CA como en CC. Pero el divisor de voltaje desperdicia mucha energía. No se trata solo de desperdiciar energía sin sentido con LED de alta eficiencia. Cuando hablamos de los niveles de potencia de la red, significa que esta "simple ineficiencia" puede llegar a ser tan grande que las resistencias se cocinarán y explotarán. Además, es ridículamente difícil de controlar, porque el voltaje cambia a medida que conectas/desconectas las cosas. En pocas palabras: no lo haga, solo funciona razonablemente bien para controlar corrientes minúsculas.
3) Hay muchos otros enfoques pero, francamente, en su caso, solo el enfoque variable parece factible. Por ejemplo: puede probar un atenuador triac, pero los LED generalmente son incompatibles con el atenuador a menos que se indique lo contrario (sus fuentes de alimentación alimentadas por condensadores toman el voltaje máximo de todos modos, por lo que el atenuador no hace nada).
Entonces: comience a buscar un variador de tamaño apropiado (no menor a 12W y mayor aproximadamente 2 veces, no 100 veces). Por lo general, son bastante caros debido a todo el cobre, pero simplemente funcionan. Solo recuerde observar la configuración del dial, si lo configura al 100%, la salida será de 220 V y sus LED probablemente no sobrevivirán. Pruébelo primero con una bombilla incandescente de ~12 W y 220 V (o dos bombillas de 110 V conectadas en serie) para entender cómo funciona. En general, le recomiendo que trabaje con bombillas baratas de potencia similar y cambie a LED solo cuando esté satisfecho con su atenuador/controlador.
Advertencia: la mayoría de las casas estadounidenses tienen acceso a 220 V, simplemente se les llama "toma de secadora" o "toma de caldera" y se usan, como su nombre lo indica, para las cargas más grandes de la casa. Si puede acceder a dicho enchufe, no necesita un paso económico. Por otro lado, es posible que encuentre un variador que aumente o pueda funcionar en modo de aumento, que también vale la pena mirar.
Simule este circuito : esquema creado con CircuitLab . No necesita un transformador de 240 a 160 para obtener el voltaje de atenuación. Puede usar un 240 a 80 con el secundario conectado para contrarrestar el primario. El esquema muestra una conexión reductora (o elevadora) que (agrega o) resta el voltaje secundario (a o) del voltaje primario. Cambiar los cables secundarios puede cambiarlo de buck a boost. Es posible que tenga tantos problemas para encontrar de 240 a 80 como de 240 a 160, pero es otra opción.
Los LED, por supuesto, no funcionan en CA, pero probablemente haya un puente rectificador de diodo incluido. Eso es un indicador del enfoque de atenuación de redneck: desechar la mitad del ciclo se puede hacer con un solo diodo y atenuará efectivamente el LED a aproximadamente 6W. La mayoría de la gente no detectará el parpadeo de 60 Hz.
Recuerde que el diodo tiene que manejar picos de tensión, por lo que unos 400 V pico para 220 V CA. Y es una buena ingeniería elegir también un diodo que pueda manejar la corriente máxima, que será de aproximadamente 0,01 A.
Solo para confirmar: esto significa que no está trabajando con 160 VCA en absoluto. Está utilizando +220/-220 V para potencia máxima o +220 V/0 V para atenuación.
¿Por qué no invertir $ 12 dólares en un núcleo de transformador en blanco, $ 5 en un carrete de alambre magnético y enrollarlo usted mismo?
chris stratton
variac
que podría ser bastante útil para confirmar cómo le gustaría operar esto.andres morton
Lame caliente
Steve
makyen
PlasmaHH
tubo
Mástil