Circuitos TILES. 02. Regulador corriente alterna 3800 W

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Descripcin del regulador

Este circuito ha ganado por goleada en el nmero de peticiones en los comentarios de Youtube, as que vamos con l. Es un regulador de corriente alterna. Con l podemos regular la tensin de 240V ( 110V) desde un valor prcticamente cero hasta el mximo y as, la carga que le conectemos funcionar a mas o menos potencia.

Si le conectamos una lmpara y accionamos el potencimetro, lucir mas o menos. Si ponemos un motor, girar mas o menos deprisa. Si ponemos una resistencia elctrica, calentar mas o menos.

Estos reguladores pueden ser hechos para potencias mximas distintas. Si se sobrepasa la potencia mxima, el triac puede cruzarse, cortocircuitarse. Cuando eso ocurre no se nota ningn fenmeno. No suele haber ruido, ni componentes que revientan. Simplemente el regulador deja de hacer su trabajo: No regula, siempre va a mximo como si conectaras la carga directamente a 240v.

Una pregunta frecuente es: Qu hacer en el circuito para que pueda gestionar mas potencia?. La respuesta: Simplemente poner un triac de mas amperios. Es lo NICO que hay que cambiar. El resto del circuito no hay que modificarlo.

Cuando uno pregunta en la tienda de componentes electrnicos sobre el precio de los triac, comprueba que slo hay unos cntimos de diferencia entre uno de slo 4 amperios y uno de 16. Entonces, Porqu hacer un regulador de 900W pudiendolo hacer de 3800W?

La respuesta es que un regulador con un triac de 3800W necesitar cosas que uno de 900W no necesita. No debemos olvidar que el paso de una corriente de 16 amperios supone unos inconvenientes. Una corriente de 16 amperios nos obliga a:

- Poner un disipador grande al triac- Dotar de ventilacin a la caja que contiene el regulador- Elegir tomas de corriente y salida de 16A, que son mas bien grandes- Cables de mayor seccin- Usar una caja mas grande

Al final, el dispositivo en 3800W resulta mas caro que en 900W no slo por el triac sino por el aumento de la exigencia en bastantes componentes, y eso sin contar con que dicho dispositivo ser mas grande, mas voluminoso. Slo si vamos a regular tanta potencia nos interesa poner un triac potente. En caso contrario, mejor un triac pequeo.

Resulta obvio que este regulador, aunque sea para hasta 3800W, si slo se le piden 500W, apenas se calentar.

Dejo a tu eleccin el triac a utilizar. Si vas a usar un triac de poca potencia (hasta 4 amperios) puedes simplemente ponerle un disipador pequeo y nada mas. No es necesario ventilador y puedes poner enchufes pequeos.

Si por el contrario eliges un triac potente, de 8 mas amperios (16 en este montaje), adems de poner un buen disipador habr que dotarlo de un ventilador as como de enchufes tipo schuko. Y los cables sern de al menos de 2mm de seccin.

Varias opciones de triac. De mas potente a menos, de izquierda a derecha: TIC263M (25A), BTB16 (16A) yTIC226M (8A). En este montaje usaremos el BTB16

Despus de barajar varias opciones respecto del triac a utilizar, he decidido usar un BTB16 que aguanta hasta 16 amperios, lo que a 240 voltios significan unos 3800 watios. Esto puede cubrir prcticamente cualquier aplicacin.

La razn de echarme atrs en mi eleccin inicial de usar un triac TIC 263 M que soporta 25 amperios es que harn falta igualmente enchufes y clavijas que aguanten esa intensidad, y la verdad, me pareci demasiado aparatoso hacer un montaje tan potente, si al final, la mayora de aplicaciones no van a sobrepasar 1000W. Adems, el triac BTB16 elegido coincide con los 16 amperios de mximo que muchas clavijas y enchufes tienen, por lo que me pareci ideal.

Para terminar la descripcin de este circuito, quiero decir que he elegido un tupper a pesar de que se manejan 240V y potencias considerables asi como desprendimiento de calor. Quizs sera una opcin mejor utilizar una caja standard para montajes electrnicos. Eso ya queda a tu eleccin. A las malas, rpido se saca todo del tupper y se pone en una caja de aluminio convencional.

Lo tuve funcionando un buen rato con una carga de 1500 watios y no se calent lo mas mnimo, por lo que el tupper parece que puede aguantar perfectamente las condiciones de uso.

Caracteristicas:

Tensin de entrada: 0-240 voltios alternaTensin regulada: 0-tensin de entradaPotencia mxima: 3800 WIntensidad mxima: 16 AmpTriac utilizado: BTB16Precio aprox proyecto: 20-40 euros segn potencia

NOTA: Se me ha formulado con frecuencia la pregunta:En mi pas hay 110V y no 240V puedo usar este circuito?

La respuesta es: S.

Cualquier tensin entre 0 y 400V puede ser reguladacon este circuito.

Cmo funciona el circuito

Circuito para el regulador de 3800w. La lnea en color rojo NO es un cable, sealiza la zona de alta intensidad.

A la izquierda vemos dos enchufes:

Abajo, la entrada de 220-240 voltios. Esta corriente pasa por un interruptor, un fusible, y de ah la llevamos al circuito a travs de una regleta de conexin.

Arriba, otro enchufe: conectaremos el dispositivo que vayamos a regular. Ese dispositivo est en serie con la corriente.

Los dos polos de corriente alterna se llevan al circuito. Uno de los polos va directamente al circuito tras pasar por el interruptor y el fusible. El otro polo atraviesa el dispositivo que vamos a regular y despus regresa al circuito.

Segn vemos en el circuito, toda la corriente que atraviese el dispositivo a regular tambien pasar a travs del triac, pues est en serie. El circuito principal de la corriente se ha remarcado con una lnea roja. Esos cables representados por la linea roja debern ser de seccin generosa, pues pasarn hasta 16 amperios segn la carga que pongamos.

Un triac es como un interruptor electrnico. Si ponemos tensin entre sus terminales A1 y A2 (nodo 1 y nodo 2) en principio no pasa corriente, pero si aplicamos un impulso de corriente al terminal "G" (gate: puerta) entonces si conduce. El triac "se dispara", es decir, entra en conduccin, y seguir en conduccin hasta que la corriente decrezca hasta un valor cercano a cero. En este caso, el triac deja de conducir (el triac "se extingue"). Esto est asegurado cada vez que la tensin pasa por cero, y esto es algo que sucede 50 veces por segundo en la corriente alterna domstica.

A la derecha vemos tres formas de onda representadas por las letras, A, B y C

En cada una de estas formas de onda vemos que se puede producir el disparo del triac en momentos distintos del semiciclo.

Veamos los tres casos de las tres formas de onda, A, B y C:

A) Se produce el disparo al inicio del semiciclo: El triac conducir la mayor parte del tiempo (representado por la zona sombreada en ese grfico). Esto significa que la corriente alterna pasa por el triac prcticamente en su totalidad. El dispositivo que conectemos funcionar a mximo.

B) El disparo se produce en la mitad de la forma de onda: El triac slo conduce la mitad del tiempo del semiciclo. La mitad primera permanece bloqueado, sin conducir. Esto significa que slo la mitad de la corriente pasa a travs del l. El dispositivo que conectemos en la salida regulada funcionar "a medio gas".

C) El disparo se produce casi al final del semiciclo: La mayor parte del tiempo el triac no conduce. Slo lo har cuando le llega el disparo. Adems, conducir cuando el nivel de tensin ya est cercano a cero. La consecuencia: El dispositivo conectado a la salida regulada funcionar a mnimo o incluso no funcionar.

Entre estos tres valores representativos estn todos los valores posibles. Es decir, el disparo del triac por la aplicacin de un impulso a su puerta puede producirse en cualquier momento. Esta es la forma de regular la cantidad de electricidad que pasa a travs del triac: Determinando el tiempo que esa corriente puede pasar.

Si, pero...Cmo hacemos para conseguir que el impulso se aplique en la puerta del triac en el momento justo?

Lo vamos a conseguir aprovechando la misma corriente alterna que pretendemos regular, con la ayuda de una resistencia y un condensador: En la parte izquierda del circuito vemos R1, P1 y C1 que estn sometidos a la tensin de 220V. El condensador C1 se cargar en una u otra polaridad (segn el semiciclo sea positivo o negativo) y lo va a hacer con una rapidez que depender del valor seleccionado en el potencimetro P1.

Un condensador se cargar con mayor o menor rapidez dependiendo de su propio valor de capacidad, y tambin del valor de la resistencia que le suministra esa corriente.

Como P1 es variable, al girarlo hacemos que el tiempo que tarda en cargarse el condensador C1 tambin sea variable. Con esto conseguimos que el impulso llegue antes o despus a la puerta del triac (a travs de R1 y el Diac), consiguiendo reproducir las condiciones de los grficos A, B y C de la derecha del grfico anterior.

As es como un triac puede regular la corriente alterna con ayuda de un potencimetro y un condensador.

A travs del potencimetro P1 y el condensador C1 pasa muy poca intensidad, pues el triac necesita muy poca corriente en su puerta para ser disparado. Por donde s puede pasar mucha intensidad es a travs del triac entre sus terminales A1 y A2.

Lista de componentes

Necesitaremos:

1 Tupper o caja para hacer el montaje1 Base entrada AC empotrable1 Base salida SUKO AC empotrable1 Portafusibles y fusible acorde al triac elegido (20 Amp en este caso)1 Interruptor 1 Ventilador 80 x 80 220V1 Circuito impreso de 95 x 75mm1 resistencia 3K3 1/2 W1 resistencia 8K2 1/2 W1 resistencia 47ohm 1/2 W 3 Condensadores 100nf 600V1 Diac1 Potencimetro 220Kohm LINEAL1 Botn para el potencimetro1 Triac: A tu eleccin. En este montaje: BTB161 disipador para el triac1 Termostato para 90C (normalmente abierto)2 regletas de conexin3 conectores de 2 vas (ventilador, potencimetro y termostato)Un poco de cable4 Separadores de nylon, para fijar el circuito con tornillos

Vamos a describir lo ms reseable de algunos componentes:

Tuper o caja:

Debe tener tamao suficiente para contener el proyecto. Sus ventajas ya las conocemos: Barato, disponible, muy fcil de mecanizar, aislante, y bastante vistoso por permitir ver el interior, aunque esto ltimo es cuestin de gustos...

Pondremos los enchufes en una esquina para evitar que el tuper flexione, pues poner y quitar estos enchufes exige ejercer cierta presin.

Se va a trabajar con 240v, intensidad elevada, cierta temperatura... de modo que, por seguridad, recomiendo usar una caja convencional para hacer este montaje. Sin embargo, yo voy a utilizar este tuper no slo por capricho sino tambin para poner a prueba un tuper en estas condiciones de trabajo. De momento adelanto que lo he hecho funcionar con una carga de 1500 W y no se calienta nada.

Base AC

Sirve para conectar la entrada de corriente al regulador. La base deber soportar al menos el mismo amperaje que el triac. No tendra sentido hacer un regulador para 25A si la base slo aguanta 10A.

Si tienes la opcin, elgela que tenga toma de tierra.

Base de salida (tipo schuko)

En esta base conectaremos el dispositivo que vamos a regular.

Tambin deber estar acorde con el triac en cuanto al amperaje mximo que soporte. Tiene una tapa para exteriores que le he extraido.

Lo que parece una junta, a la izquierda, es una plantilla para poder marcar los taladros en la caja donde vaya a ser ubicada esta base.

Portafusibles y fusible

Por seguridad, nunca debe faltar en un montaje con A.C.

El triac utilizado es de 16A, as que un valor adecuado seran 20A.

Este portafusibles es "empotrable": Se hace un taladro en la caja y se fija con la tuerca que el propio portafusibles lleva.

Interruptor general

Tambin deber soportar la misma intensidad que el triac (16A en este proyecto).

Este modelo tiene cuatro terminales porque interrumpe ambos polos. Esto no es necesario y puede usarse un interruptor que slo interrumpa un polo (2 terminales en lugar de 4).

Lleva un piloto luminoso que indica que est recibiendo tensin.

Ventilador

Cuando el triac es recorrido por una corriente alta, genera calor que es cedido al disipador que a su vez lo cede al aire. Este ventilador tiene por misin extraer el aire caliente del interior de la caja.

Este ventilador no funciona full-time. Solo lo har cuando el termostato (adosado en el disipador) detecte una temperatura superior a 100C (en el disipador, no en el aire).

Las medidas de este ventilador son de 80 x 80 mm. Funciona a 220 voltios y consume muy poca corriente. No tiene polaridad y se puede conectar de ambas maneras. Se fija a la caja mediante cuatro tornillos en sus esquinas. Si el triac elegido es de ocho amperios o menos, no ser necesario el ventilador.

Potenciometro 220K Lineal

En este caso no vamos a soldar el potencimetro al circuito impreso para sujetar al mismo, ya que el peso del disipador es excesivo para el potencimetro. Lo conectaremos al circuito con dos cables y un conector de dos vias.

Hay que cortar el mando con una sierra ya que su longitud es excesiva.

Slo usaremos dos de sus tres terminales: Central y un extremo.

Triac

Es el componente que realmente va a hacer el trabajo de regular la corriente. Despus de varias dudas, he elegido el BTB16 de 16 amperios. Concuerda con el resto de componentes que tambin son hasta para 16 amperios: Las dos bases de corriente, el interruptor...

No tendra mucho sentido poner un triac para 25A si el resto del equipo slo aguanta 16A...

Disipador

Si ponemos una carga muy pequea al triac, por ejemplo, una bombilla de 40W, apenas pasarn 200mA a travs de l, y no se calentar apenas. Pero si, estando tal cual, le hacemos pasar una intensidad alta, lo destruiremos por calor en unos segundos.

Por eso, el triac debe montarse firmemente asentado en un disipador, tal como el de la foto, pues hablamos de intensidades de hasta 16A a 240 volts.

Las medidas de este disipador (en mm) son:

Ancho: 65Largo: 50Alto: 17

Est hecho en aluminio. Se venden en las tiendas de componentes electrnicos, tambin puedes obtenerlos reciclando viejos equipos. Incluso podra servir el perfil de aluminio, del utilizado en carpintera metlica para hacer marcos, ventanas, etc.

El triac se fija al disipador con tornillo y tuerca. Hay que poner pasta trmica entre el disipador y el triac para asegurar buena conductividad trmica.

Tuve que rebajar la altura de las aletas del disipador que originalmente era de 25mm y dejarlas a 17mm, pues chocaban con el ventilador que va justo encima y no quise usar un tupper mas alto, y tampoco dispona de un disipador a la medida.

Termostato para 90-100C

Termostato

No es necesario que el ventilador est funcionando todo el tiempo. Solo cuando el disipador alcance una temperatura de 90-100C ser seal de que el triac est siendo sometido a un trabajo duro. Cuando el termostato (en contacto con el disipador) detecte que se alcanzan esos 90-100C, su contacto interno -normalmente abierto- se cierra, haciendo que el ventilador se ponga en marcha.

Cuando la temperatura decrezca, ya sea por la accin del ventilador o porque hemos dejado de usar el regulador, el termostato vuelve a abrir su contacto y el ventilador se para.

Este termostato lo llevan incorporado electrodomsticos como vaporetas, cafeteras express, centros de planchado, etc, que necesitan de alguna manera detectar cuando el agua est prxima a hervir. Este termostato lo puedes reciclar de un viejo electrodomstico o adquirirlo en un taller de reparaciones de ese tipo de electrodomsticos.

Regletas de conexin

Regletas de conexin

Un conector como los utilizados para el ventilador o el potencimetro sera rpidamente daado por el calor generado debido a la alta corriente que circular en caso de conectar una carga potente.

Para conectar tanto la entrada de corriente como la salida de corriente regulada, usaremos estas regletas que s permiten el paso de esas intensidades elevadas (hasta 16A).

Separadores de nylon

Los puedes encontrar en una tienda de componentes electrnicos. Los hay de distinta longitud (estos son de 10mm). Sirven para sujetar el circuito impreso dejando un pequeo espacio por debajo de dicho circuito para albergar el cableado, algn componente...

Con ayuda de tornillos, arandelas y tuercas fijaremos el circuito a la caja que contiene el montaje.

Si fuese necesario, podemos acortar un poco la longitud de estos separadores mediante el procedimiento de limar un extremo.

Montaje

Intentaremos llevar un orden lgico:

1) Fijaremos la posicin de todos los elementos que van sujetos a la caja o tupper, cuidando que su posicin sea lgica, y dejando suficiente espacio entre ellos. Los dos enchufes los vamos a poner en esquinas del tupper, huyendo del centro, pues para conectar/desconectar estos cables hay que ejercer cierta fuerza, y el tupper flexionara demasiado en el centro pudiendo llegar a romperse.

2) Marcamos la posicin de esos elementos con un rotulador

3) Hacemos los taladros. Algunos sern hechos con una broca de 3mm, otros -los ms grandes- ser mejor usar una fresa, pues si se introduce una broca de 8mm, el tupper se rompe. Tambin es un buen truco usar la broca de 3mm a modo de sierra de calar, aprovechando que el tupper es blando.

4) Poner los cables e interconectar estos componentes que hemos fijado en el tupper o caja (entrada CA, Salida de corriente regulada, fusible, interruptor...)

5) Poner el termostato en el disipador, con pegamento de alta temperatura. Importante: En el frontal del termostato debemos poner pasta trmica conductora, no pegamento. El pegamento se pone al lado del termostato.

6) Montar los componentes en el circuito impreso. Soldarlos y conectarlos entre s con puentes de cable o alambre, tanto por la parte de arriba del circuito como por la parte de abajo. La parte del circuito que soporta hasta 16A deber ser hecha con cables de buena seccin. Tambin montaremos los tres conectores de dos vas para: Ventilador, potencimetro y termostato.

7) Fijar el circuito impreso a la caja o tupper con los separadores y tornillos

8) Terminar de conectar todo el cableado y cerrar el regulador.

9) Probarlo. Para evitar sorpresas, por prudencia, antes de conectarlo a la red de 240 volts, medir la resistencia con el polmetro en la entrada de corriente. Debe dar una resistencia muy elevada (varios megaohm o incluso infinito). Si diese una resistencia muy baja de unos pocos ohms o cero, debe revisarse el circuito: Algo andar mal.

Resultados

Funciona satisfactoriamente tanto para pequeas cargas como para cargas elevadas. Lo prob con una bombilla de 40 vatios as como con un grupo de lmparas halgenas que sumaban 1500 vatios. En ambos casos este regulador no lleg a calentarse lo ms mnimo, y ni siquiera se puso en marcha el ventilador.

Despus, y mediante un enchufe "Triple" conect una carga de 3500 vatios, prcticamente la mxima potencia que puede entregar este regulador (3800 vatios). La carga consista en el mismo grupo de lmparas halgenas (1500 vatios) mas un calefactor de bao que consume 2000 vatios.

Resulta chocante comprobar cmo a travs de un componente tan pequeo como es el triac pueden pasar 15 amperios a 240 voltios como si nada. El cable de alimentacin, que esta marcado como para 10A se calent bastante pasados dos minutos. No solo se calent sino que se reblandeci su plstico.

Sin embargo, el regulador segua sin inmutarse: El ventilador no se activaba y el tupper no se calentaba lo ms mnimo.

He utilizado bastante este regulador desde el momento en que lo termin hasta el momento de subir este vdeo, y percibo un funcionamiento muy fiable.

Probando el regulador con lmparas halgenas (1500 vatios)

El VDEO

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