logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Jak obliczyć transformator ferrytowy dla spawarki 6-8kW, 50-75kHz?

Marcus'79 04 Wrz 2008 15:05 15202 20
  • #1 5505487
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    Potrzebuję wzorów do obliczenia transformatora na rdzeniu ferrytowym.
    Chodzi o:
    1) obliczenie przekroju czynnego rdzenia dla danej mocy i częstotliwości, a więc wybór rdzenia
    2) obliczenie ilości zwojów uzwojeń dla danego (konkretnego) rdzenia, dla którego znam Ae i Al oraz rodzaj materiału (np. 3C90)

    Mam zamiar zbudować przetwornicę dużej mocy (spawarka) na którymś z większych rdzeni Ferroxcube (np. U93, ...).

    Wstępne założenia to: Pmax=6-8kW, f=50-75kHz.

    Gdzie można zdobyć program do obliczania mocy i indukcji rdzeni Ferroxcube?

    Za wszelką pomoc z góry dziękuje.
  • #2 5505556
    Qwet
    Poziom 33  
    Posty: 2411
    Pomógł: 137
    Ocena: 180
    Najpierw trzeba przeczytać:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic492683.html

    Tam są wzory na ilość zwojów i moc transformatora o znanym przekroju kolumny środkowej i przekroju okna.

    Możesz jeszcze zobaczyć tu:
    http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html

    wybierz układ w jakim będzie pracować twoja przetwornica, a program sam wybierze dla ciebie rdzeń i ilość zwojów.
  • Pomocny post
    #3 5506264
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    -> Qwet
    Podana moc jest poza zasięgiem tej strony.

    -> Marcus'79
    Tematów związanych ze spawarkami inwertorowymi jest na Elektrodzie zatrzęsienie.

    Nie ma uniwersalnego i jedynie słusznego wzoru na moc transformatora. Wzór na moc obliczeniową transformatora wynika tylko i wyłącznie z geometrii rdzenia i niczego poza tym. Rzeczywiste parametry zależą od przyjętych warunków pracy - transformatory są przeciążalne. Inne parametry przyjmuje się dla pracy ciągłej a inne dla przerywanej. Tu liczy się praktyka a nie martwe teoretyzowanie.
    Żądasz stosunkowo dużej mocy i zakładam, że raczej bliżej pracy ciągłej niż przerywanej. W tej sytuacji nie masz wielkiego wyboru i musisz użyć największych dostępnych rdzeni - U100 lub E100.
    Indukcji się nie liczy - zakłada się licząc uzwojenia taką indukcję, przy której straty w rdzeniu będą mieściły się w sensownych granicach (czytaj: rdzeń nie będzie się przegrzewał).
    Program do obliczeń można otrzymać ponoć bezpośrednio od Ferroxcube. Nie dostałem zgody na jego rozpowszechnianie inną drogą - dostałem wręcz zakaz :(
  • #4 5507106
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    O taki właśnie wzór, podający teoretyczną zależność przekroju rdzenia od transformowanej mocy i częstotliwości mi chodzi.
    Na takich zależnościach opiera się program Ferroxcube podając graficznie zależność P = f(Ae, f).

    Cytowane strony przejrzałem ale nie wnoszą nic nowego. Nie znam np. sprawności trafa na danym rodzaju rdzenia no i paru innych danych...

    Licząc przetwornicę zakładam moc ciągłą. Spawarko to przykładowy projekt jaki m chodzi po głowie ale chciałbym poznać założenia toretyczne aby na przyszłość móc policzyć dowolną przetwornicę.

    Co do wybory rdzenia to U93 ma większy przekrój kolumn od U100, tak więc czy nie powinien być lepszy ?
    A co do warunków pracy to klasyka - PWM push-pull na IGBT 1200V/52A. Zastanawia mnie tylko czy przy zasilaniu trójfazowym, gdzie napięcia zasilające tranzystory wynosi ok 600V wystarczy półmostek?
  • #5 5507168
    Qwet
    Poziom 33  
    Posty: 2411
    Pomógł: 137
    Ocena: 180
    Marcus'79 napisał:
    Co do wybory rdzenia to U93 ma większy przekrój kolumn od U100, tak więc czy nie powinien być lepszy ?

    Większy przekrój nie oznacza od razu większej mocy. Jeśli przekrój okna będzie dużo mniejszy, to mimo większego przekroju kolumny moc będzie mniejsza.
  • #6 5507196
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    No fakt, liczy się długość drogi czy raczej gęstość mocy /cm3 rdzenia.
    W każdym razie jaka jest moc teoretyczna 2x U93 Ferroxcube przy 50 i 75 kHz, zakładając układ push-pull ?

    Wg programu na w/w stronie zakładając 30V/120A i 75kHz rdzeń da rade. Do tego dławik na E71 :)

    A tak z trochę innej beczki, moje IGBT (BUP314) mają czas wyłączenia max 0,5 ms, więc czy dają rady przy 75kHz ?
  • #7 5507326
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Jak obliczyć transformator ferrytowy dla spawarki 6-8kW, 50-75kHz?

    Ale i tak go nie polecam - za małe okno, za duży kłopot z nawijaniem.

    Co do IGBT - 0.5 ms? Chyba jednostki pomyliłeś... Bo z takim czasem wyłączania to ledwie do falownika na 50 Hz się nadadzą.
  • #8 5507408
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5161
    Pomógł: 377
    Ocena: 546
    Te tranzystory do demonów szybkości faktycznie nie należą, ich Td(off) to 0,4..0,5µs przy Rg=47Ω. Zmniejszenie Rg trochę poprawi szybkość wyłączania, ale raczej niewiele. Najlepiej byłoby zejść z częstotliwością do około 25kHz i stosować dla każdego tranzystora obwody odciążające je przy wyłączaniu.
    Dla prądu 120A na transformator spokojnie wystarczy rdzeń E71 + aktywne chłodzenie, stronka podana wcześniej liczy przekroje dla gęstości prądu bodajże 3A/mm². Co dokładnie mamy rozumieć pod pojęciem "układ push-pull"? Pełny mostek? Prostszy w budowie i uruchomieniu jest popularny w spawarkach forward 2T.
  • #9 5507666
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    RoMan, dzieki za wykres.
    Sorry, faktycznie jednostki mi się przesunęły ma 560ns a więc 0,5us.
    Co do typu układu mam 4 szt BUP314 wiec albo pełny mostek forward 2T albo półmostek po dwa równolegle.
    Z częstotliwością nie chciał bym schodzić poniżej 50kHz, więc może trzeba by się rozejrzeć za innymi IGBT ...
  • #10 5508039
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Dwutranzystorowy forward to niemal dwukrotnie mniejsza moc i trudniejsze warunki dla dławika. Przy tej mocy zdecydowanie pełny mostek.

    Widzę tutaj jednak sporą niezgodność - 30V 120A to zaledwie 3.6 kW a nie 6-8 kW. Trudno się nie zgodzić, że dla 3.6 kW wystarczy E71.
  • #11 5508116
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    30V 120A to wartości dla jakich program z w/w rekomenduje U93.
    Z przytoczonego wykresu wynika jednak, że może od pracować przy wyższych mocach.
    Biorąc pod uwagą wszystko do kupy (U93 + BUP314 w 2T) wychodzi: moc ok. 5kW, f = 30-40kHz, prąd ciągły 160A przy ok. 30V.
    Co sądzicie o zastosowaniu na wyjście diod schotky'ego 30 lub 60A / 150V - w TME odpowiednio po 4 i 8zł ?
  • #12 5508441
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    Wykres jest mocno teoretyczny i dotyczy takiego nawinięcia, które raczej w amatorskich warunkach nie jest możliwe do wykonania.
    BTW: zdajesz sobie sprawę z tego, że na U93 będziesz musiał wykonać po dwa uzwojenia?
  • #13 5509729
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5161
    Pomógł: 377
    Ocena: 546
    Szczególnie nawijanie połówek wtórnego dla prostownika 2-diodowego na tym rdzeniu (U93) może być kłopotliwe... Diody Schottky'ego jak najbardziej się nadają do spawarki.
  • #14 5510062
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    -RoMan- napisał:
    Wykres jest mocno teoretyczny i dotyczy takiego nawinięcia, które raczej w amatorskich warunkach nie jest możliwe do wykonania.
    BTW: zdajesz sobie sprawę z tego, że na U93 będziesz musiał wykonać po dwa uzwojenia?

    Na każdym U... trzeba robić po dwa uzwojenia, żeby minimalizować rozproszenie i wykorzystać moc.
    Co do tego U93 to sprawa nie jest przesądzona, po prostu jego cena jest atrakcyjna jak na taką moc (ok. 28zł netto za szt)
  • #15 5510411
    -RoMan-
    Poziom 42  
    Posty: 8779
    Pomógł: 766
    Ocena: 406
    28 netto za połówkę? Chyba przy zakupie całej paczki...
  • #16 5510835
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    Taka cenę usłyszałem od jednego z polskich dystrybutorów Ferroxcube, ale zobaczymy jak przyjdzie do kupowania.
  • #17 5513630
    Qwet
    Poziom 33  
    Posty: 2411
    Pomógł: 137
    Ocena: 180
    Ja tylko przyczepię się do diód - po co na 150V? Lepiej użyć diód na niższe napięcie, na przykład kilka par diód typu MBR4045PT lub podobnych na napięcie 45V, to zmniejszy straty w ciepło ;)
  • #18 5513759
    lechoo
    Poziom 39  
    Posty: 5161
    Pomógł: 377
    Ocena: 546
    Życzę powodzenia z diodami na 45V w spawarce, gdzie napięcie wyjściowe w stanie jałowym wynosi 60-70V...
  • #19 5515178
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    Dioda musi wytrzymywać co najmniej 2x napięcie szczytowe uzwojenia, do tego dochodzą jeszcze szpilki, przepięcia itp. Tak więc te 150V to minimum jeżeli urządzenie ma być niezawodne.
    Podobnie wygląda sprawa wytrzymałości prądowej. Do spawarki o nominalnym prądzie 160A (cykl 100%), której zdarza się pracować w stanie zwarcia dobrze jest użyć diod o łącznym prądzie 2X 200A, mimo że w zasilaczy o stabilnych parametrach wystarczyło bo 2x 100A.
    Co do strat cieplnych to będą one praktycznie takie same dla diod na 45 i 150V, to nie MOSFET'y :).
  • #21 5520823
    Marcus'79
    Poziom 13  
    Posty: 117
    Pomógł: 3
    Ocena: 13
    Dzięki za linki, dobry kawałem wiedzy można wyczytać.
    Ostatnio temat spawarek i wszelkiej maści przetwornic jest na tyle popularny, że trudno się dokopać to wartościowego postu.

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Dyskusja dotyczy obliczeń transformatora ferrytowego na rdzeniu Ferroxcube dla spawarki o mocy 6-8 kW i częstotliwości 50-75 kHz. Kluczowe zagadnienia to dobór przekroju czynnego rdzenia oraz liczby zwojów uzwojeń, uwzględniając parametry rdzenia takie jak Ae i Al oraz materiał (np. Ferroxcube 3C90). Wskazano, że moc transformatora zależy głównie od geometrii rdzenia i warunków pracy (ciągła lub przerywana), a indukcję dobiera się tak, by uniknąć przegrzewania. Największe rdzenie Ferroxcube, takie jak U100 czy E100, są rekomendowane dla mocy zbliżonych do 6-8 kW. Dyskutowano o rdzeniach U93 i E71, gdzie U93 ma większy przekrój kolumny, ale mniejsze okno, co wpływa na moc. Wskazano, że na rdzeniach U... należy wykonywać po dwa uzwojenia wtórne, aby minimalizować straty i wykorzystać moc.

W zakresie tranzystorów IGBT, omawiano modele BUP314 o czasie wyłączania około 0,5 µs, co jest granicą dla pracy przy 75 kHz, sugerując rozważenie innych IGBT dla wyższych częstotliwości. Poruszono kwestie topologii przetwornicy: push-pull, forward 2T oraz pełny mostek, z rekomendacją pełnego mostka dla mocy około 6-8 kW.

W dyskusji pojawiły się także zagadnienia doboru diod prostowniczych Schottky’ego, gdzie zalecane są diody o napięciu blokowania minimum 150 V i prądzie co najmniej dwukrotnie większym niż nominalny prąd spawarki (np. 2x 200 A dla 160 A nominalnego), ze względu na przepięcia i pracę w stanie zwarcia. Krytykowano stosowanie diod o niższym napięciu blokowania (np. 45 V) ze względu na ryzyko uszkodzeń.

Podano linki do wzorów i programów do obliczeń transformatorów Ferroxcube oraz do wątków dotyczących spawarek inwertorowych i topologii full-bridge. Podkreślono, że praktyka i doświadczenie są kluczowe przy doborze parametrów transformatora i elementów mocy, a teoretyczne wykresy mają charakter orientacyjny.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA