©2004 Валентин Володин Сайт Валентина Володина
Главная Статьи Книги и журналы Справочник Программы Ссылки
О себе RytmArc Схемы и описания Резервный форум Разное http://valvol.qrz.ru
Гостевая книга Файловый архив Архив форума Форум ГОСТы Измерительные приборы
rusfolder mega.co.nz depositfiles f-bit.ru savepic radikal keep4u fotoifolder picstag ipicture

Power Electronics

Посвящается источникам питания вообще и сварочным источникам в частности
Текущее время: 22-11, 00:05

Часовой пояс: UTC + 4 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 48 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Дроссель чоппера
СообщениеДобавлено: 23-05, 13:27 
Не в сети
Участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 19-05, 14:13
Сообщения: 63
Откуда: Нижний Новгород
Добрый день, господа. Сразу скажу, что в силовой электронике я не очень силен, и прошу сразу простить за глупые вопросы. Но я буду усердно учиться и перенимать тот опыт, которым Вы готовы поделиться. Вообщем-то мой конек это системы управления и микроконтроллерная электроника. Но так получилось, что на меня "свесили" задачу по разработке стабилизатора тока до 300 ампер(гальваника), в нагрузку к его системе управления. С грехом пополам прототип я собрал, вроде все работает стабильно. Предполагал частоту 8кГц, но пришлось спуститься на 2 кГц. Индуктивные выбросы разогревали все, что можно. Но, опять же, почитав темы Вашего форума, понял, что недостаточно эффективно использовал снабберы (если не сказать, что я их использовал только теоретически). Ну, тут поэкспериментирую, может быть поднимусь назад.
Это, так сказать, была присказка. Так как, когда дело дошло до дросселя, я на эти расчеты вообще смотрю как баран на новые ворота. Сколько источников мне не попадалось - везде разные методики ( в основном ориентируюсь на книгу Б.Ю. Семенова "Силовая электроника")
Очень бы хотелось, с Вашей помощью, поэтапно разобраться и понять пути решения этой проблемы. Заранее благодарю всех, кто откликнется.
Исходные данные: до чоппера- трехфазный трансформатор, выпрямитель, С-фильтр.
Напряжение питания 16-22 Вольт (падает под нагрузкой), Выходной ток 30-300 ампер, коэффициент заполнения 10-100%.
Итак, вопрос первый: Какой сердечник использовать (конструктив, материал)?
В книге, вроде бы, делается упор на ферритовые Ш с зазором, На Вашем сайте тоже много конструкций на сердечниках от строчника, но частота то у меня далеко не 30 кГц, дай бог вернусь на 8... Заинтересовали материалы альсифер и Мо-пермаллой, но я в нете их находил только маленьких размеров...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 23-05, 13:51 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 31-12, 20:51
Сообщения: 5852
Откуда: Ростовская обл.
AnimalFox в "Статьи" стр.5 ЭРСТ В.Володина (Радио №8, 9, 10 за 2004 г). Возможно, добавив или удалив кое-что, можно будя использовать и в гальванике. Важна идея.

_________________
Есть только миг между прошлым и будущим, именно он называется ЖИЗНЬ ©


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Дроссель чоппера
СообщениеДобавлено: 23-05, 21:30 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 23-10, 22:31
Сообщения: 49
Откуда: россиия, москва
AnimalFox писал(а):
Итак, вопрос первый: Какой сердечник использовать

На сайте Город Мастеров есть описание дросселя от чоппера фирмы SCOMES. Ищите в вопросах о регуляторе тока.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 23-05, 21:58 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
1. На такой частоте предпочтителен обыкновенный сердечник из трансформаторного железа. У него индукция насыщения 1,6 Тл и более, у феррита - 0,3..0,4 Тл, альсифер вроде 0,5-0,8 Тл, пермаллой тоже до 1 Тл. Да и трансформаторное железо не в пример дешевле.
Выходная мощность у тебя достигает примерно 20 В*300 А=6 кВт.
Понадобится 2-3 витых сердечника от транса ТС-180 - из ламповых телевизоров 2 класса. Можно 2 шт. от ТС-270 - эти были в цветных ламповых телевизорах. Общий вес получается килограмма 3-4, можно другой набор сердечников такого веса. Желательно выбрать те, у которых длина средней линии(путь магнитного поля) меньше. Делать дроссель на 2 кГц, 6 кВт на феррите - смертельный номер :). Дорого очень. Пермаллой и альсифер, имхо, не дешевле. Расчет дросселя можно взять из описания - см. красную ссылку RytmArc вверху страницы.
Я делаю расчет имп. дросселей на железе примерно так:
1. Как лимитирующий фактор принимаю потери на токи Фуко(так что железо должно быть потоньше, но не толще 0,35 мм.) Практически найти сердечник из железа тоньше 0,35 удается редко.
Эти потери растут пропорционально действующему напряжению на 1 виток. У каждого сердечника есть экви сопротивление потерь на вихревые токи. Оно примерно равно Ro=0,5 *S/L, где Ro - это самое сопротивление, Ом, S - сечение сердечника в кв.см, L - длина его средней линии в см. Размеры ТС-180 не помню, возьмем для примера L=40, S=9. R0=0,5 *9/40=0,11 Ом. Для двух - в 2 раза больше-0,22 Ом. Мощность токов Фуко берем Po=20 Вт для двух сердечников. Тогда допустимое витковое напряжение Uo=sqrt(Po*Ro)=sqrt(0.22*20)=2 В. Если сложено 3 сердечника, выходит 3*1 =3 В.
Максимальное действующее напряжение на дросселе чоппера получается при Кз=0,5 и равно половине напряжения питания. Пусть под нагрузкой на входе U=20 В, тогда на дросселе 20/2=10 В. Значит,
количество витков W=U/Uo; W=10/2=5 витков. Теперь задаемся индукцией в железе при ном. токе. Нужен запас до 1,5 раз, берем Bo=1,2 Тл. Тогда вольт-секунды на один виток получаются ut=Bo*So*100, где ut - произведение напряжения на витке на время, нужное для намагничивания сердечника до Bo, микровольтсекунды, So=S*2 - общая площадь сечения железа(см2). So=9*2=18(см2).
ut=1,2*18*100=2160 мквс. Вычислим индуктивность:
L=ut*W/I0, где I0=300 А - номинальный ток. L=2160*5/300=36 мкГн.
Теперь посчитаем пульсацию тока для худшего случая(20 В, Кз=0,5), F=2 кГц. Длительность импульса t=1/2F = 1/(2*2000)=250 мкс, напряжение импульса u=U0/2 =20/2=10 В. Площадь импульса
ut1=u*t=10*250=2500 мквс. Ток во время импульса изменяется на
di=ut1/L=2500/36=69 А. Пиковый ток дросселя Im=Io+di/2=300+69/2=334,5 А. Пиковая индукция Bm=Bo*Im/I0=1.2*334.5/300=1,338 Тл. Гораздо ниже индукции насыщения. Значит, 5 витков на двух таких сердечниках достаточно. Что касается провода, его сечение можно взять из расчета 4 А/мм2. Тогда нужно 300/4=75 мм2(0,75 см2). Длина витка будет около 18 см, длина провода - 18*5=90 см. Сопротивление Ro=ro*l/Sm, где ro-удельное сопротивление меди, Sm=75 мм2 - сечение, l=0,9 м - длина. При 20 градусах ro=17,5 мОм*мм2/м. С прогревом оно растет 0,39% на градус. При 60 градусах - около 20 мОм. Ro=20*0,9/75=0,24 мОм.
Падение напряжения на проводе - du=Ro*Io=0.24*300=73 мВ. Мощность потерь в меди Pm=du*Io. Pm=73мВ*300=22 Вт. Нормально. Оптимум - когда потери в меди и железе примерно равны, а в железе 20 Вт. В таких габаритах перегрев дросселя будет 30-40 градусов.
Обьем меди 0,75*90=162 см3. Вес - 162*8,9=600 г(плотность меди - 8,9 г/см3). Зазор считается по току и индукции. d=Io*W*4*pi*10^-7/Bo. Bo=1,2 Тл, Io = 300 А.
d=300*5*4*pi*10^-7/1,2=0.00157 м, или 1,57 мм. Поскольку зазор в сердечнике в двух местах, толщина прокладки вдвое меньше -1,57/2=0,8 мм. Практически делается так:Собирают дроссель и измеряют индуктивность. Если больше расчетной, прокладку увеличивают, и наоборот.


Последний раз редактировалось Burner 23-05, 22:35, всего редактировалось 1 раз.

Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 23-05, 22:09 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
2. Очень желательно знать схему и конструктив. Еще лучше - видеть.
Длинные провода в переключаемой цепи совершенно недопустимы.
Питание фильтруется электролитическими конденсаторами Low_ESR.
100 мкФ 50 В конденсатор фильтровал питание 10 А преобразователя. Тебе таких надо штук 20-30. И минимальная длина контура конденсатор-транзистор-диод.
3. При таком низком напряжении лучше всего использовать низковольтные полевики (вольт 30-40) и низковольтные же шотки. У такого комплекта проблем с частотой обычно нет, 30 кГц делали не особо напрягаясь. Исключение - это когда через одну ногу прогоняешь 50-100 А. Так шо лучше раздробить 300 А на 4-8 частей. Легче, дешевле, и не так греется. При этом обмотка дросселя дробится так же.
4. Быстрое ограничение тока есть? Если нет, надо запас в дросселе на выброс.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 23-05, 22:19 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
5. Мы делали чоппер для электромобиля на 200 ампер, так обошлись вообще без снабберов. Там было 4 секции печатным монтажом в параллель(транзистор-диод-4 конденсатора), по 50 ампер на одну. При 50 А на секцию было жарковато, плата грелась, транзисторы дохли, при 30 - нормально. Дорожки умощняли. Что характерно, за все время экспериментов ни одна шотка не сгорела.[/list]


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Дроссель чоппера
СообщениеДобавлено: 25-05, 03:21 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 23-10, 22:31
Сообщения: 49
Откуда: россиия, москва
AnimalFox писал(а):
Какой сердечник использовать (конструктив, материал)?

Чоппер SCOMES 20-400А, дроссель бескаркасный диаметр оправки 150мм, 20 витков медной шинкой 80 на 2мм.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Дроссель чоппера
СообщениеДобавлено: 25-05, 15:00 
Не в сети
Участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 19-05, 14:13
Сообщения: 63
Откуда: Нижний Новгород
Maikl писал(а):
AnimalFox в "Статьи" стр.5 ЭРСТ В.Володина (Радио №8, 9, 10 за 2004 г). Возможно, добавив или удалив кое-что, можно будя использовать и в гальванике. Важна идея.

Спасибо, Maikl. Статью распечатал и положил в качестве "настольной книги".
игорь писал(а):
На сайте Город Мастеров есть описание дросселя от чоппера фирмы SCOMES. Ищите в вопросах о регуляторе тока.

Я на сайте "город мастеров" по поиску задал "SCOMES" и получил в результате только тему "Обсуждаем сварочные ИНВЕРТОРЫ." она очень большая, так что читать всю не стал, инстинктивно чувствую, что не то. Не могли бы Вы поподробнее указать в какой теме его искать?
Спасибо, Burner, за развернутый ответ! Сейчас смотрю каких размеров магнитопровод ШЛ бывает. Хотелось бы одним сердечником обойтись...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 25-05, 16:08 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
игорь писал(а):
Чоппер SCOMES 20-400А, дроссель бескаркасный диаметр оправки 150мм, 20 витков медной шинкой 80 на 2мм.

- Я тут посчитал и офигел. Если шинка правда 80х2 мм - выходит сечение 160 мм2(1,6 см2). Как ни мотай, но если дать зазор между витками хоть 2 мм - средняя длина витка 72 см. Длина 20 витков - 72х20=1445 см. Объем меди 1,6*1445=2312 см3, вес - 2312*8,9=20,6 кг. А у нас медь дешевле 10$ за килограмм найти затруднительно. Жирные, однако, буржуи!
Зато индуктивность такой катушки выходит более 60 мкГн.
AnimalFox столько не нужно. При 2 кГц ему хватит 20 мкГн, а если он поднимет частоту хотя бы до 16 кГц, хватит и 3 мкГн - тогда бескаркассный вариант вполне реален. Может быть даже выгоднее железного сердечника - 0,6-1 кг меди должно хватить.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Дроссель чоппера
СообщениеДобавлено: 25-05, 16:25 
Не в сети
Новичок

Зарегистрирован: 23-10, 22:31
Сообщения: 49
Откуда: россиия, москва
AnimalFox писал(а):
Не могли бы Вы поподробнее указать в какой теме его искать?

Виноват, ошибся. Краткое описание чоппера SCOMES на сайте Электрик.орг в разделе самодельные сварочные устройства (вопрос о регуляторе тока трехфазного тиристорного выпрямителя).
О сечении шинки автор пишет 80мм2, лучше у него уточнить данные про дроссель.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 25-05, 18:38 
Не в сети
Участник
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 19-05, 14:13
Сообщения: 63
Откуда: Нижний Новгород
По первому пункту пока буду ориентироваться на сердечники ШЛ больших размеров(больше чем 25х40).
Burner писал(а):
Зато индуктивность такой катушки выходит более 60 мкГн.
AnimalFox столько не нужно. При 2 кГц ему хватит 20 мкГн, а если он поднимет частоту хотя бы до 16 кГц, хватит и 3 мкГн - тогда бескаркассный вариант вполне реален. Может быть даже выгоднее железного сердечника - 0,6-1 кг меди должно хватить.

А вот это уже следующий вопрос! :) Оценка минимальной индуктивности для обеспечения "безразрывности" тока дросселя.

Б.Ю. Семенов "Силовая электроника для любителей и профессионалов":
Изображение
Причем в этой книге дается вполне правдоподобный вывод данной формулы.
Марти Браун "Источники питания. Расчет и конструирование":
Изображение
Получается почти то же самое. В качестве V(out) я взял минимальное требуемое выходное напряжение 2В. T(off(set)) взял просто равной периоду. Получил 210 мкГ.

В.Я. Володин "Ремонт инверторного источника":
Изображение
Почти первая формула, только в числителе не максимальное напряжение, а минимальное... Получил 15мкГ


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 25-05, 22:23 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
Ну вторая правильна если Уд - напр. нагрузки. Только зачем мин. 30 А? Пусть себе рвется.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 25-05, 22:28 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
Я обычно считаю проще: Падение тока во время паузы di=Uн*t/L, t - время паузы Uн - напр, нагрузки. t=0,9*500=450 мкс, Uн = 2 В, L=15 мкГ. Кстати, к тем 2 В надо бы добавить напр. на диоде. Оно в той же цепи.
di=450*2/15=60 А. То есть получаем треугольные импульсы ампл. 60 А - как раз 30 А средних. Но при 10 В в нагрузке картина хуже.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 25-05, 22:51 
Не в сети
Магистр
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 06-09, 12:59
Сообщения: 5784
Откуда: Burbach
Burner писал(а):
При 2 кГц ему хватит 20 мкГн, а если он поднимет частоту хотя бы до 16 кГц, хватит и 3 мкГн

Вроде как маловато будет. Исходя из каких критериев делался расчёт?
AnimalFox писал(а):
А вот это уже следующий вопрос! Оценка минимальной индуктивности для обеспечения "безразрывности" тока дросселя.

Кроме безразрывности тока возможны дополнительные ограничения (допустимая минимальная пульсация тока или требование получения определённой частоты среза LC-фильтра и т.д.), которые потребуют ещё большего увеличения индуктивности дросселя. Если дроссель мотается на железном сердечнике, то необходимо проследить, чтобы размах индукции в нём не превышал некоторого максимально допустимого значения.
О конструктивном расчёте дросселя и о использовании трансформаторного железа на повышенной частоте можно прочитать в статье Расчёт дросселя. Более развёрнутая версия подобных расчётов приведена в книге Современные сварочные аппараты своими руками.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения:
СообщениеДобавлено: 26-05, 12:34 
Не в сети
Магистр

Зарегистрирован: 01-10, 20:30
Сообщения: 747
Откуда: Винница
valvol писал(а):
Исходя из каких критериев делался расчёт?

- изменение тока на 100 ампер (пик-пик) при 20 В на входе, 10 В на выходе.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 48 ]  На страницу 1, 2, 3, 4  След.

Часовой пояс: UTC + 4 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0


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

Найти:
Перейти:  
РейСРёРЅРі@Mail.ru
Создать форум

| |

Powered by Forumenko © 2006–2014
Русская поддержка phpBB
rusfolder mega.co.nz depositfiles f-bit.ru savepic radikal keep4u fotoifolder picstag ipicture