Power Electronics
https://valvol.ru/

Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
https://valvol.ru/topic2835.html		 Страница 2 из 3
Автор:  igorka [ 12-06, 21:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
Наскоками возвращаюсь к теме...
Поправьте если ошибаюсь.
В статье есть замечание:
Индуктивность нагрузки измеряется на частоте 1–10 кГц, так как обычно в этом диапазоне находится собственная частота резонанса демпфера и нагрузки.
Насколько корректно в таком случае будет расчетное значение тока нагрузки, Irms, при частоте 50 Гц? Ко всему прочему, любительские измерители индуктивности, ну очень криво измеряют значение последней у "железных" трансформаторов. Напротив, не самый точный метод "Амперметра-вольтметра". В этом случае, показывает приемлемый результат измерения величины низкочастотных индуктивностей. На рабочей частоте 50 Гц.
Второй вопрос, произвел два расчета, для случая с разомкнутой вторичкой и замкнутой. Если методика, чтобы математически описать расчет "третьего значения демпфера"?
Третий вопрос, при всем этом, расчеты заведомо неверны? Потому как симистор открыт только две полуволны?
Спасибо.
Автор:  valvol [ 13-06, 01:23 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
igorka писал(а):
Насколько корректно в таком случае будет расчетное значение тока нагрузки, Irms, при частоте 50 Гц?

Примеры обычно вставляются для того, чтобы продемонстрировать формулы в действии. В данном примере, для простоты, используется некая нагрузка, которая сохраняет свои свойства в широком диапазоне частот (до и после коммутации). Это упрощенный подход позволяет выбрать параметры демпфера в "первом приближении". Для дальнейшего уточнения и оптимизации можно использовать моделирование в SPICE симуляторе. И вот на этом этапе необходимо использовать более точные параметры импеданса нагрузки в различных режимах её работы.
igorka писал(а):
Ко всему прочему, любительские измерители индуктивности, ну очень криво измеряют значение последней у "железных" трансформаторов. Напротив, не самый точный метод "Амперметра-вольтметра". В этом случае, показывает приемлемый результат измерения величины низкочастотных индуктивностей. На рабочей частоте 50 Гц.

А зачем использовать непонятно какие "любительские" измерители индуктивности? Используйте сертифицированные измерители импеданса, позволяющие измерять комплексное сопротивление цепи (активную и реактивную составляющие). И что вы собираетесь измерять методом "Амперметра-вольтметра"? При моделировании демпфера надо иметь представление о реальных потерях, имеющих место в индуктивности в течении работы демпфера. И эти потери невозможно намерять на частоте 50 Гц. И индуктивность на частоте выше 1 кГц будет совсем другой, т.к. сердечник из низкочастотного трансформаторного железа на таких частотах уже практически не работает. :live-14:
igorka писал(а):
Второй вопрос, произвел два расчета, для случая с разомкнутой вторичкой и замкнутой. Если методика, чтобы математически описать расчет "третьего значения демпфера"?

Не понял вопроса
igorka писал(а):
Третий вопрос, при всем этом, расчеты заведомо неверны? Потому как симистор открыт только две полуволны?

Об этом уже говорилось. Процессы происходящие до коммутации приносят определяют начальные условия коммутации. Для установившегося процесса эти условия определяются достаточно просто. Для других вариантов надо производить натурные измерения или моделировать. Однако общая задача не меняется - надо определить скорость изменения тока перед коммутацией и напряжение смещения после.
Автор:  valvol [ 13-06, 19:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
Если необходимого измерителя нет под рукой, то можно устроить эксперимент на реальном оборудовании.
Методом "вольтметра амперметра" определяете параметры нагрузки. Считаете демпфер для условия непрерывной работы. По результатам расчета собираете демпфер, устанавливаете его на оборудование и проверяете в работе. Какой-то опасности для симистора это не представляет. Далее, снимаете осциллограмму напряжения на симисторе в момент его закрытия. Для этого используйте на осциллографе однократный запуск с синхронизацией по спаду управляющего импульса симистора. А, получив осциллограмму, можно будет оптимизировать демпфер.
Автор:  igorka [ 13-06, 21:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
valvol писал(а):
А зачем использовать непонятно какие "любительские" измерители индуктивности?
Не являюсь автором данных измерителей (тестеров), Ttester Karl-Heinz Kübbeler, Внутрисхемный измеритель Miron63 ESR_LCF и др. Но являюсь тем, кто повторил их. И хочу сказать, что на ферритовых магнитопроводах, легко осиливают (не все) индуктивности в единицы мкГн. Поэтому несколько обидно, от такой оценки "любительских" конструкций.
valvol писал(а):
Используйте сертифицированные измерители импеданса

Такой возможности нет.
valvol писал(а):
И что вы собираетесь измерять методом "Амперметра-вольтметра"?

Измерил и применил в расчетах, индуктивность первичной обмотки трансформатора.
valvol писал(а):
И индуктивность на частоте выше 1 кГц будет совсем другой, т.к. сердечник из низкочастотного трансформаторного железа на таких частотах уже практически не работает.

Поэтому я и задал свой вопрос, цитата которого ниже. Ведь от этой величины, напрямую зависит дальнейший расчет.
Сделаю ремарку. Может показаться, что я занимаюсь поиском каких-то ошибок и несоответствия. Нет, это не так! Это скрупулезность, для того, чтобы быть уверенным, в правильной последовательности действий. Руководствуясь Вашей статьей.
igorka писал(а):
Насколько корректно в таком случае будет расчетное значение тока нагрузки, Irms, при частоте 50 Гц?

valvol писал(а):
Не понял вопроса

Вопрос к тому, что Вы написали ниже. Произвел два измерения и сделал два расчета. Чтобы не использовать симулятор, возможно как Вы пишите, в первом приближении, произвести расчет демпфера который будет выполнять свою функцию для обоих состояний нагрузки.
valvol писал(а):
Надо раздельно рассматривать случаи с разомкнутой и замкнутой обмоткой. Демпфер предотвращает повторное отпирание тиристора и работает после его самопроизвольного закрытия (после снижения протекающего тока до нуля). Если процесс не является установившимся, то путем расчета или моделирования нужно определить скорость снижения тока перед закрытием, а также напряжение смещения Vs.

valvol писал(а):
Если необходимого измерителя нет под рукой, то можно устроить эксперимент на реальном оборудовании.
Методом "вольтметра амперметра" определяете параметры нагрузки. Считаете демпфер для условия непрерывной работы. По результатам расчета собираете демпфер, устанавливаете его на оборудование и проверяете в работе.

С этого все и началось. Кроме установки в железо. Для меня сейчас интересна теоретическая часть...
valvol писал(а):
Далее, снимаете осциллограмму напряжения на симисторе в момент его закрытия. Для этого используйте на осциллографе однократный запуск с синхронизацией по спаду управляющего импульса симистора. А, получив осциллограмму, можно будет оптимизировать демпфер.

С этим тоже трудности, осциллограф тоже "любительский". Нет входа внешней синхронизации и однолучевой... Кстати полностью отечественная разработка и сборка, г.Одесса. Очень жаль, что проект не выдержал конкуренции на рынке. Хотя и обладает богатым функционалом и по нынешним меркам. Сайт производителя
И наверное стоит прояснить ситуацию, с рядом глупых вопросов. Как таковой расчет демпфера мне не нужен. В том смысле, что статья самодостаточная и подгонку "идеального" демпфера просто произвести в симуляторе, по Вашим же примерам с некоторыми правками разумеется. Есть желание, продвинуть в массы методику расчета из статьи. Под массами подразумеваю людей, которые на Вы с электроникой и симулятором тем более. Но при этом способные собрать аппарат контактной сварки из "Китайских модулей". И самостоятельно устранить проблему самопроизвольного открытия симистора. А для экспериментов мне был подарен подобный модуль, человеком который намучился с ним, не дав ему ладу. Для этого и перенес расчеты в Excel таблицу, чтобы народ не забивал себе голову :frends: ...
Автор:  valvol [ 14-06, 00:37 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
igorka писал(а):
Чтобы не использовать симулятор

В данном случае симулятор является необходимым элементом, что отражено в названии статьи. Расчетная часть упрощенная и нацелена на предварительный выбор параметров демпфера. Далее демпфер вставляется в модель, где производится его оптимизация.
igorka писал(а):
И хочу сказать, что на ферритовых магнитопроводах, легко осиливают (не все) индуктивности в единицы мкГн. Поэтому несколько обидно, от такой оценки "любительских" конструкций.

Понятие "любительских" очень широкое. Среди "любительских" можно найти широкий спектр разработок, от дилетантских до профессиональных.
В данном случае не требуется измерять единицы мкГн. Надо измерить комплексное сопротивление нагрузки при определенной частоте. Способов как это можно сделать существует достаточно много. Например, один из подходящих способов описал в своей небольшой статье Руслан Иллюшко. Применительно к нашему случаю, надо использовать не просто какой-то конденсатор, а конденсатор демпфера (без резистора). По частоте возбужденных колебаний можно определить индуктивную составляющую нагрузки, а по характеру затухания активную составляющую.
igorka писал(а):
С этим тоже трудности, осциллограф тоже "любительский". Нет входа внешней синхронизации и однолучевой...

Для указанной выше методики подойдет и такой.
:frends:
Автор:  valvol [ 16-06, 12:00 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
Применительно к текущим реальным условиям, можно применить следующую методику проектирования демпфера:
1. Определяется низкочастотные параметры обмотки сварочного трансформатора - индуктивность, методом "вольтметра-амперметра", и активное сопротивление при помощи обыкновенного тестера.
2. По данным, полученным в пункте 1, делается предварительный расчет демпфера.
3. Используя конденсатор рассчитанный в пункте 2 и простой осциллограф, по методике Руслана Иллюшко изучаем резонансный процесс на обмотке сварочного трансформатора.
4. Используя данные пункта 3, по методике из темы Индукционная варочная плита своими руками, определяем высокочастотные (на частое демпфера) параметры обмотки сварочного трансформатора - индуктивность и сопротивление.
5. Приносим полученные данные на форум. Здесь мы сделаем пару моделей (либо одну универсальную модель).
В первой модели, используя низкочастотные параметры трансформатора, находим скорость изменения тока и напряжение смещения для случаев коммутации ограниченного количества полупериодов. Используя высокочастотные параметры трансформатора, справочные данные симистора и формулы [5,6] из статьи рассчитываем новые параметры демпфера. Проверяем результаты во второй модели. Если ёмкость демпферного конденсатора существенно изменилась (скажем больше чем в 5 раз), повторяем пункты 3-4 до получения приемлемого результата.
Автор:  igorka [ 16-06, 12:11 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
valvol писал(а):
Применительно к текущим реальным условиям, можно применить следующую методику проектирования демпфера

Спасибо за участие :frends: . Обязательно выполню все изложенные пункты, но несколько позже...
Автор:  igorka [ 18-06, 14:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
Нумерация пунктов соответствует Вашему предыдущему сообщению. Все измерения и дальнейшие расчеты, сделаны с разомкнутой вторичной обмоткой.
1. L1 = 0.177 Гн; R = 1.8 Ом.
2. Сs = 6.1 нФ; Rs_min = 224 Ом; Rs_max = 11 000 Ом.
3.
Изображение
На этом этапе, возникают некоторые сложности, в плане корректной идентификации осциллограммы... Затухающие колебания имеют малое время "жизни"...
Т = 210 мкс:
L1 = 0.0183 Гн;
F = 4761 Гц?
Амплитуда положительной полуволны, относительно нуля = 241 мВ;
Отрицательной полуволны = 23 мВ.
4. Вызывает затруднения... А именно, определение коэффициента затухания...
5. .................................
Автор:  valvol [ 18-06, 22:40 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
Пока имеем:
B = 18028
L = 0.148
R = 5350
Какое-то R великоватое. Свою измерительную схему могли бы изобразить?
Автор:  igorka [ 18-06, 23:20 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
valvol писал(а):
Какое-то R великоватое. Свою измерительную схему могли бы изобразить?

Изображение
Нашел ошибку в своих расчетах, по методике Руслана Иллюшко. Ошибка степени, в которую нужно возвести
значение емкости. В итоге получается L = 0.18.
Поясните пожалуйста как были получены B, L, R. Чтобы в дальнейшем не задавал глупых вопросов.
Автор:  valvol [ 19-06, 13:46 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
igorka писал(а):
Генератор: меандр

Вы слишком невнимательно читали текст! А там написано:
Цитата:
пiдключаємо генератор iмпульсiв.Тривалiсть ставимо мiнiмальну

Т.е. подключаем генератор импульсов и длительность импульсов устанавливаем минимальной. Это делается для того, чтобы импульсы возбуждения в минимальной степени искажали выходную картинку. А вы "меандр"! Меандр это 300 Гц, а частота резонанса более 4 кГц. В результате будете одновременно наблюдать характеристики индуктивности трансформатора в двух частотных диапазонах. Поэтому длительность импульса возбуждения должна быть не просто "минимальной", а короче половины предполагаемого периода выходных колебаний. При этом самый первый полупериод будет всегда "бракованным" и его амплитуду нельзя учитывать. Следовательно, на выходе надо получить не менее трех хороших полупериодов (где самый первый "бракованный").Для этого, скорей всего, придется поднять амплитуду импульса возбуждения где-то до 15 вольт. :live-14:
igorka писал(а):
Поясните пожалуйста как были получены B, L, R.

Руслан в своей статье использует упрощенную формулу, которая будет давать существенную ошибку при большом затухании в контуре. Поэтому в пункте 4 методики я предложил использовать формулы из темы Индукционная варочная плита своими руками. И так:
1. Определяем частоту затухающих колебаний в контуре. В данном случае имеется два полноценных колебания и поэтому проще всего измерить расстояние между пиками этих колебаний, что даст длительность полупериода. По моим замерам длительность полупериода 0.5*Tp = 112.5 мкс. Следовательно, Tp = 225 мкс, а частота затухающих колебаний равна:
F = 1/Tp = 1/0.000225 = 4444 Гц
2. Определим коэффициент затухания B. В нашем случае, за один полупериод 0.5*Tp=112.5 мкс, амплитуда колебаний уменьшилась с Va = 76 до Va = 10 пикселей (измерял в графическом редакторе). Следовательно, коэффициент затухания B равен:
B=ln(Va1/Va2)/(0.5*Tp)=ln(76/10)/0.0001125=18028
3. Определим собственную частоту колебательного контура:
Fo=sqrt((2*pi*F)^2+B^2)/(2*pi)=sqrt((2*pi*4444)^2+18028^2)/(2*pi)=5290 Гц
Затухание велико и поэтому частота затухающих колебаний существенно отличается от собственной частоты колебательного контура.
4. Зная частоту собственных колебаний и величину резонансного конденсатора C2=6.1нФ, определяем индуктивность катушки индуктора L:
L=1/((2*pi*Fo)^2*C2)=1/((2*pi*5290)^2*0.0000000061)=0.148 Гн
5. Зная коэффициент затухания B и индуктивность L определим эквивалентное сопротивление Rs, включенное последовательно с L:
Rs=B*2*L=18028*2*0.148=5350 Ом.
Автор:  igorka [ 19-06, 16:05 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
valvol писал(а):
igorka писал(а):
Генератор: меандр

Вы слишком невнимательно читали текст! А там написано:
Цитата:
пiдключаємо генератор iмпульсiв.Тривалiсть ставимо мiнiмальну


Читал внимательно! Под рукой был только такой вариант "функционального" генератора. Первый испытуемый конденсатор имел емкость 62 нФ и с ним осциллограмма была более наглядная. Т.е. затухающие колебания имели несколько периодов. Поэтому пренебрег рекомендациями. Посмотрю что имеется в закромах и соберу генератор на логике или на интегральном таймере, который буде отвечать требованиям по скважности импульса. После проведу повторные измерения, так будет правильнее!
Автор:  valvol [ 19-06, 20:49 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
igorka писал(а):
Поэтому пренебрег рекомендациями.

:nono:
Автор:  igorka [ 20-06, 18:56 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
valvol писал(а):
Поэтому длительность импульса возбуждения должна быть не просто "минимальной", а короче половины предполагаемого периода выходных колебаний. При этом самый первый полупериод будет всегда "бракованным" и его амплитуду нельзя учитывать. Следовательно, на выходе надо получить не менее трех хороших полупериодов (где самый первый "бракованный").Для этого, скорей всего, придется поднять амплитуду импульса возбуждения где-то до 15 вольт.

Как бы я не старался, но получить "Не менее трех хороших полупериодов" не удалось. Ниже приложу фото осциллограмм, где форма и длительность "зондируюших" импульсов и соответственно отклик на них. Маркер напряжения "бракованного" импульса поставил на автомате, а в крайней и временной не туда поставил :live-30: ...
Изображение
Изображение
Изображение
Изображение
На первый взгляд простая задача...
Автор:  valvol [ 20-06, 19:34 ]
Заголовок сообщения:  Re: Расчет и оптимизация RC-демпфера для симистора
igorka писал(а):
Как бы я не старался, но получить "Не менее трех хороших полупериодов" не удалось.

А как-же вторая картинка? Здесь вроде-бы есть три полупериода?
Изображение
Ситуацию всегда можно поправить в лучшую сторону путем увеличения амплитуды импульса возбуждения. Скажем до 15...30 вольт.
Страница 2 из 3 Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/