INDUCTION HEATING

Индукционный нагрев для всех.
Текущее время: 18 окт 2018, 14:00

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 18 июл 2018, 19:16 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 512
Откуда: Москва
Замучился с чоппером, сделаю покамест схему попроще.

Есть симисторы на 40 А и фазовый регулятор под них, типа K118. Есть его стандартная схема подключения через оптопару к ШИМ-контроллеру.
Чем нравится такая схема - делает плавный старт-стоп, так что с конденсаторами можно не заморачиваться.

Поглядите пожалуйста, есть ли тут подводные камни?
Беспокоит, что симистор открывает полуволну сетевого напряжения достаточно резко, ему наверное тоже понадобятся снабберы?

Изображение[/url]

Изображение

Качество получше: https://yadi.sk/i/AMme_kWu3ZKHUM[url=http://forumimage.ru/show/107100604]ч


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 19 июл 2018, 09:58 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 617
когдато сохранил текст без адреса - там все есть= а тут не хватает таблицы и картинок с формулами - не копируются
запроси у гоголя поискать страничку по тексту
:drinks:
-------------------------------------------
В.Я. Володин
РАСЧЁТ ДРОССЕЛЯ


Зачастую даже очень маститые разработчики электронной аппаратуры слабо разбираются в
электромагнитной технике и оказываются не в состоянии правильно выбрать конструкцию и
рассчитать электромагнитные компоненты ИВП. Порой доходит до смешного – разработчик
выбирает электромагнитные материалы того или иного производителя только потому, что
тот выкладывает для них, на своём сайте, бесплатное программное обеспечение, позволяющее
неспециалисту произвести оценочный расчёт типовых электромагнитных звеньев. Обычно, в
этом случае, результат далёк от совершенства. В этом нет ничего удивительного, т.к.
в наше время понятие электроника охватывает очень широкую область знаний и
специалист-разработчик, обычно получив образование в некой узкой области, на практике
порой вынужден принимать решения в смежных факультативных областях. Особенно остро эта
проблема касается любителей, которые вообще не имеют какого-то специального
образования.
Цель данной статьи, не выходя за пределы знаний полученных в объёме курса физики для
средней школы, дать упрощённую методику расчёта наиболее распространённого дросселя,
это дросселя работающего с подмагничиванием.
Чтобы полноценно использовать даже очень упрощённые расчётные формулы, нужно ясно
представлять их структуру. Поэтому будет полезно самостоятельно вывести те соотношения,
которые в дальнейшем нами будут использоваться.
Лично мне не нравится :), что обычно в классических источниках [1,2] по разному
оцениваются габариты магнитопровода для трансформаторов и дросселей. Для
трансформатора это Sc*So - произведение площади сечения сердечника Sc на площадь окна
с обмоткой So, а для дросселя объём сердечника Sc*lc – произведение сечения сердечника на
среднюю длину магнитной силовой линии. Обычно, дроссели, работающие с
подмагничиванием, имеют существенный немагнитный зазор, магнитное сопротивление
которого в сотни и тысячи раз больше магнитного сопротивления магнитопровода. Исходя
из этого, мы позволим себе игнорировать магнитное сопротивление сердечника, считая его
нулевым, и оценивать габариты дросселя так же как и габариты трансформатора, через
Sc*So.
И так, обмотка дросселя должна быть рассчитана на максимальный ток I протекающий через
неё. Зная максимальный ток I и плотность тока в обмотке J (в А/мм2), а так же площадь окна
магнитопровода So (в см2) и коэффициент его заполнения Ko, можно определить сколько
витков влезет в окно магнитопровода:
W=100*So*Ko*J/I (1)
Зная сечение магнитопровода Sc, а так же коэффициент его заполнения сталью Kc, можно,
для выбранной индукции B в магнитопроводе, определить потокосцепление обмотки
дросселя:

Из (3) и (4) найдём индуктивность дросселя:
L=0,01*Sc*So*B*J*Kc*Ko/I^2 (5)
И величину Sc*So для сердечника дросселя:
Sc*So=100*L*I^2/(B*J*Kc*Ko) (6)
Для выбора значений B, J, Kc, Ko можно использовать аналогичные рекомендации для
трансформаторов [3]. При этом габаритную мощность Ргаб можно приравнять к Sc*So (Табл.1).
Для алюминиевого провода плотность тока следует уменьшить в 1.6 раз.
Таблица 1
Во избежание насыщения, магнитопровод дросселя должен иметь немагнитный зазор.
Считаем, что магнитопровод дросселя является идеальным магнитным проводником и все
ампервитки обмотки приложены к немагнитному зазору. Благодаря длинному немагнитному
зазору, индукция в магнитопроводе изменяется практически от нуля до Bm.
Длину немагнитного зазора (в мм), при известных ампервитках, можно определить по
формуле:

Обычно магнитопровод дросселя, работающего в режиме непрерывного тока, может
использоваться при более высокой частоте нежели это имело бы место в трансформаторе.
Всё дело в том, что при достаточно высокой средней индукции в сердечнике, изменение этой
индукции dB незначительно. Кратность увеличения частоты, при неизменных потерях,
можно определить по формуле [4]:
Po=Py*Gc*(dB/By)^2*(f/fy)^x,
Где: Po –потери в сердечнике;
Py – удельные потери для данного материала при заданных значениях амплитуды индукции
By и частоты fy синусоидальной магнитной индукции;
Gc – масса сердечника;
x – частотный показатель (1.2 - 1.8).
Отсюда, вероятно, кратность увеличения частоты - f/fy=(By/dB)^2/x. Т.е. при By/dB=10
железо, рассчитанное для работы на частоте 400Гц, будет вполне сносно себя вести на
частоте 10-20кГц.
Рассмотрим практические примеры:

Пример 1.
Допустим, мы строим регулируемый сварочный источник. Источник питается от однофазной
сети 220В 50Гц и регулировка сварочного тока в пределах от Iмин=50 до Iмакс=150А
осуществляется при помощи управляемого тиристорного выпрямителя,
периодичность
нагрузки ПН=40%. Чтобы сварочная дуга не гасла в паузах напряжения дроссель, при
минимальном токе и максимальном угле регулирования, должен поддерживать ток на уровне
не ниже Iст=10А. Отсюда можно определиться с минимальной индуктивностью дросселя:
Lмин=0.25*Uд/(F*(Iмин-Iст))=0.25*(18+0.05*Iмин)/ (F*(Iмин-Iст))=
=0.25*(18+0.05*50)/(50*(50-10))=2.56мГн.
Дроссель будем мотать на Ш-образном сердечнике из стали 3411 (Э310). Предварительно
выберем B=1.3Тл, J=5А/мм^2 (с учётом заданной ПН), Ko=0.35, Kc=0.95. Отсюда по
формуле (6) найдём:
Sc*So=100*2.56e-3*150^2/(1.3*5*0.95*0.35)=2665см^4
Для дросселя надо использовать, как минимум, два сердечника ШЛ40х80 (Sc*Kc=30см^2,
So=40см^2).
Определим количество витков по формуле (1):
W=100*40*0.35*5/150=46 витков провода сечением Sпр=Iмакс/J=150/5=30мм^2
Определим немагнитный зазор по формуле (7):

И, наконец, определим результирующую индуктивность по формуле (9):
L=1,25*10e-7*60*46^2/6.7=2.37мГн,
Что практически соответствует заданной минимальной индуктивности (на практике
индуктивность будет несколько выше, за счёт неучтённой индуктивности рассеяния).

Пример 2.
Как говорилось в первом примере, дроссель в основном нужен для поддержания тока в
паузах, вызванных работой выпрямителя (управляемого или не управляемого). В отсутствии
паузы в дросселе нет большой необходимости. Следовательно можно значительно уменьшить
габариты дросселя, если сделать его нелинейным, насыщающимся. Т.е. когда ток в дросселе
ниже тока насыщения Iнас, дроссель имеет значительную индуктивность, достаточную для
поддержания тока в паузах, а когда ток становится больше Iнас дроссель отключается,
т.к. его сердечник входит в насыщение. Применение подобного дросселя делает сварочный
ток импульсно модулированным. Модуляция возникает при насыщении дросселя и может даже
оказаться полезной, стимулируя капельный перенос металла с электрода в сварочную ванну.
Рассчитаем нелинейный дроссель, который работает при токе до Iнас=Iмин=50А. Чтобы
использовать наработанный ранее математический аппарат нам придётся немножко схитрить.
Дело в том, что при выводе формул мы считали, что дроссель работает в полном диапазоне
токов и, соответственно, максимальный сварочный ток соответствует току насыщения
сердечника дросселя. Поэтому, чтобы сохранить неизменным сечение провода, сделаем
плотность тока J в Iмакс/Iнас=150/50=3 раз меньше – J=5/3=1.67А/мм^2.
Посчитаем новое значение минимальной индуктивности дросселя:
Lмин=0.25*Uд/(F*(Iнас-Iст))=0.25*(18+0.05*50)/(50*(50-10))=2.56мГн
Дроссель так же будем мотать на Ш-образном сердечнике из стали 3411 (Э310). По формуле
(6) найдём:
Sc*So=100*L*Iнас^2/(B*J*Kc*Ko)=100*2.56e-3*50^2/(1.3*1.67*0.95*0.35)=886см^4,
что в три раза меньше результата полученного в предыдущем примере.
Для дросселя можно использовать один сердечник ШЛ40х64 (Sc*Kc=24см^2, So=40см^2).
Определим количество витков по формуле (1):
W=100*So*Ko*J/Iнас=100*40*0.35*1.67/50=46 витков провода сечением Sпр=Iнас/J=50/1.67=30мм^2
Как видно сечение провода не изменилось.
Определим немагнитный зазор по формуле (7):

И, наконец, определим результирующую индуктивность по формуле (9):
L=1,25*10e-7*24*46^2/2.2=2.88мГн,
Как говорится, комментарии излишни!

Литература:
1.Под ред. Г.С. Найвелта. Справочник: Источники электропитания радиоэлектронной
аппаратуры. М.: Радио и Связь, 1986 год, стр.116-121.
2. К.Б. Мазель. Выпрямители и стабилизаторы напряжения. М-Л.: Госэнергоиздат, 1951 год,
стр.55-60.
3. С.Г. Бунин, Л.П.Яйленко. Справочник радиолюбителя - коротковолновика.
К.: Технiка, 1984 год, стр.203-204.
4. В.В. Губанов. Стабилизированные полупроводниковые преобразователи в системе с
нелинейными резонансными устройствами. Л.: Знергоатомиздат, 1985 год, стр.12.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 19 июл 2018, 10:51 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1269
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Симисторный, тиристорный регулятор на емкостную нагрузку не так прост как вам кажется.
Вложение:
на ёмкость.rar [478.32 Кб]
Скачиваний: 9
К сожалению полностью файл не влазеет- пришлось его обрезать, но главное можно понять.
У вас схемка немного другая( симистор стоит до моста) но это сути не меняет, в качестве "тормоза" будет выступать выпрямительный мост. Хотя управляющие импульсы будут приходить в соответствии с фазой, ток через симистор не потечет, до тех пор пока не откроются диоды моста. А закрыты они будут обратным напряжением, так как напряжение на электролитах до определенного момента будет больше напряжения приложенного к диодам из сети ( синусоиды). И только тогда когда напряжение синусоиды превысит напряжение на электролите мост начнет работать. И то это только в том случае если симистор управляется не короткими импульсами а ШИМ.Это относится к тому случаю когда время открытия симистора находится в области растущего напряжения синусоиды, если же УИ будут на спаде синуса, то вообще возможна работа симистора через раз. В общем работа симистора будет сильно зависеть от нагрузки.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 19 июл 2018, 20:14 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 512
Откуда: Москва
Я так понимаю, проще допилить чоппер.
У меня товарищ делал простой симисторный регулятор, нашел схему на каком-то сайте. Жаловался, что там дикий гистерезис - типа ручку надо туда-сюда крутануть, только тогда он начинал работать.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 19 июл 2018, 21:12 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1269
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Тут все зависит от способа управления симистором. Обычно управляют одиночными короткими импульсами, он здесь вряд ли подойдет (причины описаны). Если импульсами типа ШИМ, их нужно синхронизировать с частотой, но тоже мало эффективно. Если импульсы будут на подъеме синусоиды, то там трудно добиться какой то адекватной регулировки, скорее всего все будет работать как обычный выпрямительный мост на емкостную нагрузку. На спаде синуса возможна какая то регулировка, но бог его знает что из этого получится. Но если подойти творчески, все возможно. Я так думаю.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 00:12 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 512
Откуда: Москва
Подсказали воткнуть дроссель перед конденсаторами, да побольше!! Он должен все выровнять.

Изображение


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 00:55 
Не в сети

Зарегистрирован: 20 май 2013, 14:11
Сообщений: 617
ясен пень что для управления тиристорами - симистор ставить нельзя - проблема 1-3 квадрантов = нужен банальный шим

самый простой - на 393 компараторе кроссзеро + 556 таймер со стробированием который включает 2 макаки
а уже макаки включают тиристоры с определенного момента до перехода через 0
можно без макак - если 2 тиристора в самом мосту то общий +
схема управления по отдельному питанию привязана к + силового моста
и все проблемы уплывают за горизонт
я с дербой спорил по этой схеме еще 3 года назад....
он таки побоялся её делать в железе....


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 04:04 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 28 фев 2013, 15:54
Сообщений: 512
Откуда: Москва
Фулюган, что такое проблема 1-3 квадрантов?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 04:05 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3053
Откуда: Черкассая обл Украина.
Я прикинул на симуляторе, для нормальной работы нужен дроссель плорядка 1Гн, 0.1 Гн работает плохо. А 1Гн дроссель. на 15-20А, это тот еще размер. И обязательно ставить R3 С3, иначе может не хватить тока удержания при коротком импульсе, и тиртистолр закроется, как на модели. (токи тут ма, что недостаточно, и тиристор не открывается).
Вот, рис 1,тока удержания не достигает, и короткие импульсы.
Рис 2 вначале. при большой нагрузке проявляется колебательные процессы.

Не понятно, почему симистор ставить нельзя? Ну, небольшая разница по полуволнам, так она настолько мала, что и не заметно. Кстати, я даже видел сварочный полуавтомат на симисторе, перед трансформатором, который работал.
Изображение
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 04:16 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3053
Откуда: Черкассая обл Украина.
Кубриков писал(а):
Фулюган, что такое проблема 1-3 квадрантов?

Разница включения по времени. Актуально для КУ208, там для положительной полуволны нужен положительный импульс, для отрицательной - отрицательный. Для импортных, серии ВТА положительный импульс открывает что при положительной, что при отрицательной полуволне .Я управляю всегда положительным импульсом. длительностью ок 5 мкСек, и ок 1А в импульсе, для этого у меня разработан свой драйвер, и разница у них при таком импульсе вырождена практически до нуля. Вот эта схема драйвера. Проверена в железе и очень много раз.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 08:49 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1269
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
http://yandex.ru/clck/jsredir?bu=dgx1&f ... =93102.295 Вот здесь все способы управления. Особенно мне нравится числоимпульсный метод. Схема очень старая но работает классно. Когда то делал, только транзисторы другой проводимости, ну и полярность диодов поменять.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 10:29 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3053
Откуда: Черкассая обл Украина.
У меня получается числоимпульсный метод. Только импульсы создаются генератором на операционнике. Вот модель.
Изображение

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 11:17 
Не в сети

Зарегистрирован: 09 мар 2013, 10:00
Сообщений: 178
какой же это числоимпульсный способ? это обычный импульсно-пачечный режим.
Числоимпульсный способ управления по буржуйски называется PDM- модуляция плотностью импульсов (количеством импульсов за некий заданный период), например за 100 импульсов сетевого напряжения. Если в нагрузку проходит 25 периодов напряжения сети, то PDM=1/4

ps "БудЬте внимательны к своим мыслям, они начало поступков"


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 11:54 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1269
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
e-nik писал(а):
какой же это числоимпульсный способ? это обычный импульсно-пачечный режим.

От куда такое название, кто автор, Вы? "Числоимпульсный" и происходит от того, что управление идет не одним импульсом а некоторым числом импульсов. и в зависимости от фазы число этих импульсов меняется, пакет становится длинней или короче. Это название еще из 70х, если не раньше.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 12:09 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 13 фев 2013, 14:06
Сообщений: 3053
Откуда: Черкассая обл Украина.
Согласно ссылки Феникса, это числоимпульсный способ.Cм в ссылке рис 12. А PDM, это другой метод, и в ссылке его нет.
Цитата:
Одним из вариантов вертикального метода управления тиристорами является число-импульсный метод. Его особенность состоит в том, что на управляющий электрод тиристора подают не один импульс, а пачку коротких импульсов. Длительность пачки равна длительности управляющего импульса, показанного на рис. 8.

Частота следования импульсов в пачке определяется параметрами генератора импульсов. Число-импульсный метод управления обеспечивает надежное открывание тиристора при любом характере нагрузки и позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую на управляющем переходе тиристора. Кроме этого, если на выходе устройства включен импульсный трансформатор, возможно уменьшить его размеры и упростить конструкцию.

_________________
Главное в жизни не лениться. Захотел поспать - поспи, и не надо откладывать на потом.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Симисторный регулятор мощности для установок ИН
СообщениеДобавлено: 20 июл 2018, 12:23 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 20 окт 2015, 14:34
Сообщений: 1269
Откуда: Воронежская обл. г.Семилуки
Когда напряжение на конденсаторе С1 достигнет напряжения Uу, диод Д11 закроется, а Д10 откроется. Цепь положительной обратной связи окажется замкнутой, и блокинг-генератор начнет вырабатывать импульсы, которые с обмотки I трансформатора Тр2 будут поступать на управляющий переход тиристора. Генерация импульсов будет продолжаться до конца полупериода напряжения сети, когда откроется транзистор T1 и конденсатор С1 разрядится. Диод Д10 при этом закроется, а Д11 откроется, блокинг-процесс прекратится, и устройство вернется в исходное состояние.
Обращаю внимание на выделенный текст выдержки. Эта ссылка- страници из журнала " В помощь радиолюбителю" по моему за 71год, даже где то есть в наличии.

_________________
Будте внимательны к своим мыслям, они начало поступков.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Вы можете создать форум бесплатно PHPBB3 на Getbb.Ru, Также возможно сделать готовый форум PHPBB2 на Mybb2.ru
Русская поддержка phpBB