PWM una bomba de CA usando MOSFET

El circuito está potencialmente bien, PERO no hay certeza de que funcione.

Si la frecuencia PWM es >> frecuencia de la red, entonces está reduciendo efectivamente la amplitud de conducción.
Agregar resistencias en serie en la línea de CA le dará una idea de qué tan efectivo será esto.

Una alternativa sería perder algunos medios ciclos.
Esto sería molesto acústicamente y la bomba PUEDE tener alguna resonancia electromecánica que requiere algunos ciclos para alcanzar la presión.

Si lo "subcicló" y alimentó un depósito de tamaño adecuado para lograr un flujo promedio suavizado, lograría una reducción de la presión.

Una alternativa que funcionaría es operar la bomba continuamente en un depósito y luego modular una válvula de purga que ventile la presión al ambiente. Al cambiar la tasa de sangrado, cambiaría la presión disponible. Puede comprar pequeñas válvulas de solenoide diseñadas para una variedad de propósitos y la fabricación de algo usted mismo debería ser factible. Si "todo lo demás falla", los solenoides de llenado utilizados en la mayoría de las lavadoras podrían reutilizarse para este uso. Agregue un orificio de purga pequeño y adecuado en el lado de salida, o aliméntelos con un tubo flexible semisujetado o... . Estas válvulas por lo general se activan/desactivan, pero pueden abrirse parcialmente con alimentación de CC. Algunos tendrán bobinas de red de CA, pero otros serán alimentados por CC de bajo voltaje. No olvide un diodo inverso a través de la bobina del solenoide.

AGREGADO:

P: > Entonces, ¿estaría bien un SSR con modo de encendido aleatorio en lugar del MOSFET?

R: Probablemente no.
Como dijo Phil y como sugerí, la cuestión de trabajar es más con la bomba que con el método de conducción. Lea sus comentarios sobre el funcionamiento de la bomba y el mío sobre probar una resistencia en serie.
PERO un SSR probablemente será menos efectivo que su MOSFET cct porque casi siempre están basados ​​​​en TRIAC y una vez encendidos permanecerán encendidos durante el resto de medio ciclo. Si lo dispara aleatoriamente con tasa de activación >> Fmains obtendrá ~= 100% y si lo dispara aleatoriamente alrededor de 2Fmains (tasa de medio ciclo) obtendrá alrededor del 50% en el período medio pero con una variedad de períodos - que a su bomba le puede gustar o no. Dispare aleatoriamente a una tasa < de medio ciclo y obtendrá de 0 a 1 1/2 ciclo en cada disparo.

Una prueba fácil para comenzar es obtener varias resistencias de potencia de varios valores (o una longitud adecuada de Nichrome o alambre similar) (teniendo cuidado de no electrocutarse) e intentar agregarlas en serie con la bomba y ver qué efecto tiene. Este no es un sustituto directo de su FET con PWM, pero debería dar una idea de cómo responde la bomba.

No creo que funcione, pero la razón no es eléctrica, es mecánica.

La bomba de una máquina Nespresso es una especie de bomba de desplazamiento positivo. Este tipo de bombas son más adecuadas que las bombas centrífugas para producir el flujo de fluido de bajo volumen y alta presión necesario para hacer espresso.

A juzgar por el fuerte gemido de 60 Hz (o 50 Hz, en algunas partes del mundo) y la amplia vibración que hace mi máquina Nespresso, apuesto a que es una bomba de pistón vibratoria . Hay un pistón que encaja firmemente dentro de un cilindro y hay una entrada y una salida conectadas a este cilindro a través de válvulas de retención. Cuando el diodo de entrada tiene polarización inversa, un resorte empuja el pistón hacia atrás, aspirando agua a través de la entrada. Cuando el ciclo de CA invierte la polaridad, el diodo se polariza directamente y se energiza un solenoide que empuja el pistón para expulsar el agua por la salida a alta presión. Luego, el ciclo de CA invierte la polaridad nuevamente y el ciclo se repite.

Entonces, con cada ciclo, esta bomba entrega un volumen de fluido, ese volumen está determinado por el desplazamiento del pistón. La frecuencia de los ciclos está determinada por su frecuencia de CA.

En consecuencia, el volumen de agua por unidad de tiempo que entrega esta bomba es aproximadamente constante. El agua se entregará a la presión que se requiera, dependiendo de la resistencia del fluido contra la que deba trabajar la bomba. A menos que la resistencia sea demasiado alta, el motor se detendrá, romperá o reventará un sello de seguridad.

Normalmente hacemos analogías hidráulicas con sistemas eléctricos, pero aquí haré lo contrario. Esta bomba es una fuente de corriente: el flujo es constante y la presión está determinada por la resistencia contra la que tiene que trabajar para lograr ese flujo.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

PWMing el motor simplemente hará que no pueda funcionar contra resistencias más altas, que requieren una fuerza mayor para mover el pistón. Esto no suena como lo que quieres.

Si su objetivo es variar la presión de la salida de la bomba, entonces probablemente desee una forma de controlar la resistencia de la salida (o encontrar una bomba diferente). Para reducir la resistencia, puede agregar un bypass que desvía parte de la salida de fluido a la entrada. Esto a su vez reducirá la presión de la salida.

Alternativamente, puede reducir el flujo de la bomba omitiendo ciclos. Normalmente, la bomba entrega su volumen de fluido con cada ciclo de CA. Puede reducir esto energizando el pistón cada dos ciclos. El problema que tendrá aquí es que la presión de salida fluctuará en el largo intervalo entre golpes. Sin embargo, esto ya es un problema con la bomba Nespresso, y resolverlo probablemente implique un tipo de bomba completamente diferente .

No puede apagar la corriente instantáneamente debido a la inductancia de su motor. El circuito, como sorteo, causará grandes picos, tal vez hasta un máximo. voltaje inverso de sus diodos, falla catastrófica pendiente.

Una resistencia (unos pocos ohmios) entre los terminales de CA de su rectificador proporcionaría un camino para que la corriente continúe. Esto limitará el límite inferior de su PWM, pero sospecho que no está interesado en operaciones de 0%-100% sino de 50%-100% PWM. Un pequeño inductor entre el terminal + del rectificador y el FET limitará el pico de corriente cuando encienda el FET, pero no olvide agregar un diodo flyback.