Power Electronics

Предлагаю задавать в этой теме вопросы, возникающие в связи с прочтением моей книги "Как отремонтировать сварочные аппараты своими руками".

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

Здравствуйте!

1. На стр. 295 есть диаграмма, которая вызвала у меня вопрос. Суть моих претензий в том, что на диаграмме внешних ВАХ сварочников - ПО-МОЕМУ - перепутаны местами надписи "Крутопадающая характеристика источника" и "Жёсткая характеристика источника". Если я ошибаюсь и не прав, прошу меня поправить.

2. Второй мой вопрос не совсем по книге, но поскольку он может (да наверное и должен) быть отнесён к категории базовых знаний и умений начинающего ремонтника, то, отбросив ложный стыд и самомнение, попробую задать его именно здесь. Не исключаю, что этот вопрос и ответ на него будет целесообразно включить в следующее издание этого ценного пособия. Итак...

СИТУАЦИЯ: Садимся осциллографом на ключ: Э - земля, З - вход. Вход открытый. Линию развёртки предварительно выставили на ноль. Сели. Наблюдаем смещение импульсной последовательности по постоянке, например на пять вольт в минус (вниз).

ВОПРОС: как правильно отсчитывать максимальное напряжение, воздействующее на затвор ключа относительно эмиттера оного ключа - размахом, т.е. от нижних вершин (впадин) до верхних? Или амплитудой - от нулевой линии сетки до верхних вершин импульсов (их горизонтальных участков)?

Пожелание.

На выходе двухтактных мостовых инверторов (в силовых цепях вторичной обмотки) в книге по умолчанию рисуется ДРОССЕЛЬ И ПЕРЕМАГНИЧИВАЮЩИЙ ЕГО ДИОД. У нового читателя может сложиться впечатление, что это стандартное решение, применяемое в массовых аппаратах полномостовой топологии. Однако на практике, сколько полных мостов я ни ремонтировал, я ни разу не наблюдал этих компонентов. Не знаю, может мне пока так попадалось (я говорю о более чем трёх десятках аппаратов всевозможных конструкций).

В этой связи, в следующем издании мне хотелось бы видеть не только эти компоненты, но и хотя бы самую общую информацию, касающуюся их расчёта. Какую-нибудь несложную эмпирическую формулу, где фигурировали бы мощность аппарата или его максимальный рабочий ток, минимально допустимые параметры перемагничивающего выходной дроссель диода, площадь его радиатора, площадь сечения магнитопровода дросселя, его индуктивность, наличие немагнитного зазора и т.п. Возможно - краткую методику настройки этой цепи, если она необходима.

Здесь всё правильно

Отсчёт ведётся относительно нуля.

Это верно. Зачастую производитель экономит на дросселе, полагаясь на индуктивность сварочных концов. Аппарат при этом остаётся фунциональным, но, по заявлениям сварщиков, варит хуже, чем с дросселем (видимо сказывается повышенная пульсация тока).
Простая методика расчёта дросселя приводится в разделе статьи.

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

Как думаете, сколько индуктивности нужно добавить?

_________________
Время - лучший эксперт. ОНО может блестеть так же, но золото дольше.

Спасибо. Просто я думал, что "жёсткий источник" - это когда ты его душишь током, пригибаешь его выход к земле нагрузкой, а ён сопротивляется - пытается держать выходное напряжение. Именно этот сценарий (ток нагрузки В КОНЦЕ КОНЦОВ побеждает выходное напряжение), как по мне, и представлен кривой, обозначенной на рисунке как "крутопадающая ВАХ". А на "крутопадающую" я наоборот думал, что чуть дал нагрузки - и напряжение выхода резко провалилось вниз, до какого-то минимума. Оказалось, что всё строго наоборот. Что достаточно удивительно. Но поскольку о терминах спорить не приходится, то принимаю, как есть.


* * *
По отсчёту напряжения. Я понял ваши слова так, что импульсное напряжение нужно отсчитывать относительно нулевой (осевой) линии сетки осциллографа с открытым входом (чувствительным к постоянной составляющей сигнала). Линия развёртки осциллографа при этом должна быть предварительно выставлена на нулевую (осевую) линию сетки. Считанное таким образом действующее напряжение НЕ должно превышать напряжения, указанного в разделе Absolute Maximum Ratings документации производителя на тот или иной полупроводниковый прибор (с учётом температуры - т.е. смотреть нужно не только при 20 С, но и при 100 С). Но напряжение импульсов управления НЕ ДОЛЖНО БЫТЬ И МЕНЬШИМ некоторого минимума, ниже которого статические потери на ключе (в открытом состоянии) окажутся неприемлемыми ("залёт" ключа в активную область). Соответствующие диаграммы в документации производителя помогут выбрать оптимальное напряжение управляющих импульсов. Прошу подтвердить, что я понял вас правильно. Для надёжности прикрепляю картинку.



Т.е. на приведённой картинке мы наблюдаем сигнал управления ключом с напряжением около семи вольт (5 В/дел).


* * *
Дополнительный вопрос. Представим на минуту, что исследуемое напряжение на фото выше имеет коэфф. заполнения (duty cycle) не 50%, а, к примеру, 10%. Изменится ли в этой связи методика отсчёта действующего напряжения Э-З? Нужно ли будет как-то учитывать изменившийся коэффициент заполнения импульсов?

Другими словами - о каких напряжениях говорит производитель, указывая те или иные числа в разделе Absolute Maximum Ratings - о средних или о мгновенных напряжениях? Потому что, насколько я знаю, на величину среднего напряжения влияет коэффициент заполнения, а на величину мгновенного - не влияет: мгновенное - оно и есть мгновенное, т.е. то, что видим, наблюдая максимальную высоту нарисованной осциллографом кривой - ОТНОСИТЕЛЬНО НУЛЕВОЙ ЛИНИИ СЕТКИ.

Граничное условие - чтобы сварочный ток не превращался в разрывный. Соблюдение этого условия зависит от уровня тока, частоты коммутации, напряжения питания инвертора и коэффициента трансформации силового трансформатора.

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

В электротехнике есть два типа идеальных источников электрической энергии: это источник напряжения и источник тока. Реальные источники, хоть и отличаются от идеальный, но всё таки к ним в той или иной мере стремятся. Источник с жесткой характеристикой стремится с источнику напряжения, а источник с круто падающей или штыковой характеристикой к источнику тока.

Похоже Вы путаете различные значения напряжения. Существует много различных типов значений, которые имеют вполне определённый смысл. Действующее (среднеквадратичное или эффективное), среднее, абсолютное, мгновенное значения.

Теоретически всё звучит правильно. Однако, похоже, что на практике выбран закрытый вход (через конденсатор) осциллографа. Разумеется, при этом вся картинка будет плавать относительно нулевого уровня в зависимости от коэффициента заполнения импульсной последовательности.

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

С конца:

К сожалению, не могу гарантировать, что вход осциллографа, скриншот которого приведён чуть выше, в момент фотографирования был открыт. Возможно, вы правы.

Спасибо за ссылку по видам напряжений - кратко, чётко, понятно. Признаю, что путаюсь (путался в тексте) в дефинициях.


И снова уточнения.

1. О каких именно напряжениях обычно говорит производитель, указывая числа максимально допустимых напряжений управления затворами мощных ключей (MOSFET, IGBT) в разделе Absolute Maximum Ratings?
2. Правильно ли я понимаю, что источник, стремящийся к идеальному "источнику напряжения" (антиподу "источника тока") имеет "жёсткую ВАХ"? Т.е. "грузим выход током - а напряжение проседает неохотно"? Если это так, то какой же кривой на рисунке в вашей книге соответствует подобное поведение источника?

Название параметров говорит само за себя. Максимальное абсолютное значение напряжения затвор-эмиттер(исток) обозначает, что к этой цепи кратковременно или долговременно не допускается приложение напряжения, которое по своей величине будет превышать указанное.

Источник с жесткой характеристикой. На рабочем участке ВАХ этого источника, напряжение мало изменяется при значительном изменении тока нагрузки.

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

Т.е. не допускаются ДАЖЕ кратковременные пики, превышающие указанные в этом разделе напряжения.


Ключевое слово. Теперь всё понятно. Т.е. ХХ и прилегающая к нему область "остаётся за кадром", когда к той или иной ВАХ применяются определения "жёсткая" или "крутопадающая". Всё стало на свои места. Большое спасибо за разъяснение.

* * *
Ещё одно уточнение.

IGBT 40T65FDSC фирмы MagnaChip ине удалось проверить только лампочкой накаливания и лабораторным блоком питания (12 В). Тестер, по методике проверки описанной в книге, эти ключи "не брал". Зато с лампочкой и БП всё получается ясно и чётко.