Trasformatore a risparmio energetico

TRASFORMATORE A RISPARMIO ENERGETICO

© i2viu by Vittorio Crapella

In molte applicazioni il trasformatore di alimentazione rimane sotto tensione di rete 230Vac anche quando l'apparato è in standby. Questo comporta un dispendio di energia anche se di pochi VA.

Ho preso in esame un trasformatore per campanelli da 15VA 12Vac sul secondario e ho misurato una corrente a riposo sul primario di 22 mA.

Ne consegue che assorbe a vuoto una potenza di P = V * I = 230V * 22 mA = 5060 mVA circa 5VA.

Potenza questa sprecata se si considera essere assorbita per nulla.

Ho pensato ad una soluzione elettronica che risolvesse, almeno in parte questo problema di spreco energetico.

E' nata la seguente soluzione:

Con questo circuito il primario è alimentato dal 230Vac con in serie una resistenza da 82 KOhm (con in parallelo la Xc del condensatore da 10 nF) che limita la corrente a soli 2,4 mA abbassando la potenza assorbita a vuoto a soli 552 mVA pari a circa 0,55 VA. Si può dire che in queste condizioni la potenza assorbita a vuoto è diventata circa un decimo rispetto ad una alimentazione normale diretta.

Assorbirà piena potenza solo quando sui morsetti d'uscita verrà chiuso il circuito con un carico (in questo caso il campanello). Infatti se il circuito sul secondario si chiude fa circolare corrente nel ponte di diodi e di conseguenza nel fototriac che innescherà il triac in serie al primario baypassando la resistenza da 82 K così da alimentare a piena potenza il trasformatore. Appena il secondario non assorbe corrente il fototriac si spegne e il triac sul primario non può più condurre e si torna ad un basso consumo.

L'unico inconveniente di un simile circuito è la caduta di tensione dovuta ai diodi del ponte e ai tre 1N4007 che può raggiunge a pieno carico ben 3,5V. Per migliorare il circuito e ovviare a questo inconveniente, riducendo la caduta di tensione a 0,8 V massimi, il circuito viene così modificato.

Il principio di funzionamento è lo stesso di prima cambia solo la parte sul secondario. I pochi volt presenti sul secondario a regime di risparmio energetico vengono raddrizzati dai diodi 1N4148 caricando la capacità C1da 47 uF a un po' di volt continui ma in queste condizioni il fotodiodo del MOC non può accendersi non potendo circolare corrente essendo il BC237 interdetto fino a quando non circola corrente dei diodi 1N5002 collegati in antiparallelo fra loro e in serie al carico.

Quando il carico richiede corrente il transistore va in conduzione chiudendo il catodo del fotodiodo al meno del condensatore C1 da 47 uF facendo circolare corrente sufficiente ad illuminarlo. I due triac vanno in conduzione e il primario si alimenta a piena tensione di rete. Il transistore conduce soltanto nel semiperiodo le cui polarità corrispondono ad una giusta polarizzazione del BC237 e cesserebbe di circolare corrente nel fotodiodo durante il semiperiodo opposto se non ci fosse la capacità C2 da 33 uF fra il collettore e l'emettitore che tende a tenere basso il potenziale anche quando il BC237 si apre come si vede dal seguente grafico.

RISULTATI OTTENUTI

In condizione di risparmio energetico:

Vin primario = 48 Vac

In primario = 2,4 mA

Vout secondario = 3 Vac

Vc1 = 7,3 V

Vc2 = 7,8 V

Potenza assorbita 230 x 2,4 = 552 mVA (0,55 VA)

In condizioni di utilizzo con cario:

Carico minimo per innesco = 150 Ohm max

Vin primario = 230 Vac

Vout secondario = 13,8 Vac

Vc1 = 9 V

Vc2 = 0,57 V

Con carico una lampadina ho misurato Vlampada = 13V Ilampada = 375 mA

Vout secondario = 13,7 Vac

Vc1 = 9 V

Vc2 = 0,57 V

Utilizzo normale senza risparmio energetico a vuoto:

Vin primario = 230 Vac

In primario = 23 mA

Vout secondario = 13,8 Vac

Vc1 = 9,4 V

Vc2 = 10 V

Potenza assorbita 230 x 22 = 5060 mVA (5 VA)

Altre prove sono state fatte con trasformatori più grossi e più piccoli ottenendo circa gli stessi risultati:

Trasformatore da 2,5 VA - 15 Vac senza risparmio assorbe 2 VA con risparmio 0,4 VA;

Trasformatore da 5 VA - 9 Vac senza risparmio assorbe 2,35 VA con risparmio 0,39 VA;

Trasformatore da 25 VA - 11 Vac senza risparmio assorbe 4,8 VA con risparmio 0,52 VA;

Anche la sensibilità nel riconoscimento del carico é rimasta garantita con 150 Ohm di carico.

Il circuito inoltre protegge il trasformatore da eventuali corto-circuiti sul secondario; infatti se la tensione sul secondario si avvicina a zero volt il foto accoppiatore non può innescare il triac mantenendo disalimentato il primario.

CONCLUSIONI

Il circuito, pur nella sua semplicitá, agisce positivamente su diversi aspetti:

A) ENERGETICO permettendo un risparmio di energia comune;

B) ECONOMICO facendo risparmiare sulla bolletta ENEL;

C) SICUREZZA evitando possibili danni da corto-circuito;

D) AMBIENTALE risparmiando energia fa bruciare meno combustibile e quindi meno emissioni nocive. Assorbendo meno