Power Electronics

Модель "моделит" сварочник Обухова, построенный на основе тиристорного резонансного инвертора с закрытым входом и обратными диодами.
Что касается силового трансформатора, то в модели присутствует его индуктивность намагничивания и коэффициент трансформации, а по графикам можно измерить вольсекунды или максимальный ток намагничивания первичной обмотки, и действующие токи всех обмоток. Этих данных достаточно для конструктивного расчёта трансформатора. Причём, как минимум, двумя способами.

Ну что же. Обухов сделал аппарат как смог и пускай другие сделают лучше!
Ну нет у него нормального осциллографа. И что?
Мне ни где не встречались упоминания каких-то волшебных свойств аппарата. А КПД у него вообще далек от рекордного. Однако использованная топология и элементная база многим интересна, не смотря на устоявшиеся стереотипы. И поэтому с осциллограммками, думаю, мы как-то разберёмся.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Не могли-бы Вы описать по подробней этот способ определения насыщаемости сердечника?
Пробывал вовремя опытов щупом замерять ток на первичке,но показания были нереально завышеными! Очевидно сказывалась высокая частота!?

Да-да,и еще почему в сварочнике первичка 6мм.кв.,а вторичка 16мм.кв.?

....Вы мне не поверете!? Этот вапрос я предвидел что он повторится,когда писал предедущий пост с просьбой к Валентину Яковлевичу,об описании методик измерений на насыщаемость сердечников с.трансформаторов. Но буквально перед отправлением ответа,передумал и удалил его!
Гиратор нет там таких токов в первичке как на Вашем графике! Не смотря на то что они остаются быть большими но не превышают думаю 80А,я описывал при опытах на сердечнике 10,8кв.см и с первичкой сечением 5,6кв.мм у меня воспламенялся перешпан в между витковой изоляции и сильно нагревались обратные диоды,а шунт обратных диодов из нержавеющего электрода 2.5мм диаметре принимал почти сетлокрасную окраску!
Но как только увеличил сечение сердечника сразу всё изменилось,перестали вообще грется обратные диоды, грелась но не так сильно первичка этого-же сечения,увеличив которое я избавился и от этой проблемы,оставался грется шунт но не так уж сильно и конденсаторы,но конденсаторами понятно они у меня были на 630вольт!
Сейчас я начинаю больше убеждатся в том что имено для этого сварочника такие сердечники как у меня с высокой проницаемостью не подходят!? Лутше применять фериты *П* образные и не свысокой проницаемостью!?

Наберитесь терпения,всему своё время! И хороший резонансный тиристорник вместе с Вами построим!

1. Измерение тока можно производить при помощи шунта на 50-100А, включенного последовательно с первичной обмоткой сварочного трансформатора со стороны общего провода питания (со стороны минуса). Из-за сильно несинусоидальной формы тока, корректные измерения напряжения на шунте возможны только при помощи осциллографа. Во время измерений, сварочный источник подключается к сети через мощный разделительный трансформатор. Если осциллограф имеет изолированный корпус и ручки управления, то через разделительный трансформатор к сети можно подключить осциллограф. В последнем случае потребуется гораздо менее мощный трансформатор. Ещё лучше, если имеется осциллограф с изолированным измерительным каналом. В этом случае можно обойтись без разделительных трансформаторов.
2. Измерения можно проводить при помощи трансформатора тока (ТТ) включенного последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора. ТТ можно изготовить используя ферритового кольцо c диаметром окна 15-20 мм (например, на кольцевом сердечнике R34x20.5x12.5 производства Epcos). Измерительная обмотка равномерно мотается по периметру кольца и содержит 500 витков провода для измерительного резистора величиной 5 Ом мощностью 1-2 Вт (470 витков для 4.7Ом, 510 витков для 5.1Ом). В качестве первичной обмотки используется вывод первичной обмотки сварочного трансформатора, пропущенный в окно кольца.
Каждый вольт на измерительном резисторе соответствует 100А в первичной обмотке трансформатора.
ТТ обеспечивает гальваническую развязку между измерительной цепью и осциллографом и поэтому не требует дополнительных разделительных трансформаторов для сварочного источника или осциллографа.
Схема подключения изображена ниже. При подключении соблюдать фазировку ТТ.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Чуток прибрал тут...

Всем здравствуйте! С наступающим!
У меня есть некоторый опыт в настройке этого аппарата, по просьбе bashir поделюсь им.
Уважаемый Магистр вы совершенно правильно заметили, что эта схема не должна работать! В модели присутствуют огромные напряжения на тиристоре (до 1.2кВ), тогда как КУ221А расчитаны всего на 750В. Но я понял что к чему. Обухов сделал трансформатор с небольшими зазорами, включил по схеме, где через него течет постоянная составляющая тока, потребляемого аппаратом. В общем добился сильного насыщения сердечника. Это привело к тому, что схема жрет большой ток из сети, причем во всех режимах: от ХХ до КЗ. Сеть просаживается и напряжение снижается. Дроссель L1 сконструирован тоже своеобразно - много витков (175) не очень толстым проводом (1.3мм), на нем тоже заметно падает напряжение, получается что-то вроде защитного нихрома. Конденсатор сетевого выпрямителя тоже выбран по-минимуму, т.к. большая емкость может отправить схему в КЗ при старте. Но это ИМХО плохие методы заставить схему работать. Давайте попробуем настроить модель по-нормальному.
Я посмотрел вашу модель и немного подправил ее. Прежде всего переключил трансформатор так чтоб на нем не было постоянки. В качестве нагрузки поставил 2 источника напряжения V3 и V4. V3 плавно грузит схему от ХХ до КЗ проверяя ее работу во всех режимах. Можно вывести график мощности, который потребляет V3 и проследить чтоб максимум был на 25-30В. При необходимости подстроить К трансформации, я его увеличил до 5. V4 это имитация "чиркания" электродом. Он быстро меняет нагрузку от ХХ до КЗ. Для данной схемы это очень важный тест. Дело в том, что дроссель L1 сглаживает ток, потребляемый схемой. При росте нагрузки это не страшно, а при резком спаде (отрыве электрода) этот дроссель по всем законам электротехники продолжает толкать ток в схему, и ему не важно что ток больше не нужен . Это вызывает самооткрывание тиристоров из-за превышения допустимого напряжения на них и схема должна переваривать такой режим.
По поводу того как определить насыщается ли транс в реальной схеме. Это можно определить и без шунта, но нужен осциллограф. Посмотрите график напряжения на трансформаторе при разных напряжениях питания. Если ширина импульса не меняется, то все в порядке. Если с повышением напряжения ширина уменьшается, то это означает насыщение, нужно измерить напряжение с которого начинается насышение, затем увеличить зазор или витки и снова измерить.
http://gigapeta.com/dl/3923471a8d1778

Двухтактер это вещщь! Сам такой накропал, сейчас переделываю. Ток схема немного другая, трансов 2 а дросселей вообще нет.

Некоторые соображения по поводу включения трансформатора в сварочнике Обухова.
В классическом несимметричном инверторе с закрытым входом и обратным диодом первичная обмотка трансформатора включается последовательно с резонансным конденсатором (например, как в сварочном источнике Электрон-125). В случае отсутствия насыщения, такое включение позволяет улучшить использование материала сердечника по индукции и, соответственно, получить менее габаритный трансформатор. Однако, если трансформатор гарантированно насыщается, то в классическом варианте индукция в сердечник будет изменятся от -Bs до +Bs. В этом случае, даже при относительно небольшой частоте преобразования 20кГц, потери в 3-х сердечниках ПК30х16 из феррита 3000НМС могут достигать 80Вт. При использовании более массивных сердечников, соответственно и возрастут потери.
Если же трансформатор использовать в однотактном режиме, как в сварочнике Обухова, то размах индукции уменьшится вдвое, а потери вчетверо. С этой точки зрения, решение Обухова выглядит вполне рациональным.

Улучшенная процедура упрощённого проектирования инвертора для сварочника Обухова
Ранее во втором пункте процедуры предлагалось рассчитать амплитуду напряжения на резонансном конденсаторе, для случая минимальной добротности колебательного контура. Правильнее было бы рассчитывать требуемую ёмкость резонансного конденсатора для заданных условий.

Исходные данные:
Выходной ток - Id=160А
Частота преобразования - F=20кГц

1. Определяем требуемую выходную мощность
Pd=(20+0.04*Id)*Id=(20+0.04*160)*160=4224 Вт
2. Определяем ёмкость резонансного конденсатора
Cr > (2...4)*Pd/(Ucm^2*F*kpd)
где:
(2...4) - коэффициент зависящий от пульсации питающего напряжения инвертора. Минимум используется при отсутствии пульсации.
Ucm - амплитуда напряжения на резонансном конденсаторе. Пусть Ucm < 900 В.
kpd - ожидаемый КПД. Скорей всего будет гораздо меньше обещанных 0.8. Более реалистичное значение 0.65-0.7. Выбираем 0.7
Cr > 3*4224/(900^2*20000*0.7)=1.17мкФ. Примем значение Cr=1.2 мкФ
3. Выбираем величину индуктивности первичной обмотки силового трансформатора. смотреть пункт 3

Индуктивность входного дросселя в рекомендуемых пределах (> 4 мГн).

Далее, подставляем расчётные данные в модель
http://rusfolder.com/39345180
и подбираем остальные параметры - коэффициент трансформации силового трансформатора и индуктивность рассеяния Lr. Добротность резонансного контура инвертора обратно пропорциональна коэффициенту трансформации силового трансформатора. Поэтому увеличиваем его до срыва колебаний, а затем уменьшаем для получения устойчивого колебательного процесса. Увеличивая Lr добиваемся устойчивой работы при КЗ на выходе.
Недостающие данные для расчёта трансформатора и входного дросселя берутся из модели. Затем рассчитанные параметры проверяются подстановкой в модель.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

....рассматривался такой вариант:

Ценность данного вклада можно значительно увеличить, если параллельно с скриншотами приводить файлы исходников моделей. Желательно под LTspice.

_________________
"Древние украли все наши лучшие идеи!"
- Марк Твен.

Очень может быть, но моделей не даю и в LTspice не работаю.

А че так?Военная тайна или зациклились на одном?

Такая идея меня тоже посещала, но ток через Л1 сильно не понравился. Может смысл в регенерации и есть, только попробовать не кому.
http://rusfolder.com/39361072