Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Sklep HeluKabel
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V

deksta84 26 Maj 2010 10:47 17426 5
  • Witam,
    Kolejny raz oglądając niewiarygodny projekt czeskiego konstruktora Link, po zbudowaniu nagrzewnicy 310V/450W na 2xIRFP460 (przy prądzie 2A padały po paru sekundach), doszedłem do wniosku, że lepiej się nie ograniczać dobierając klucze.
    Na dodatek perspektywa większych mocy wymusi stosowanie trójfazowego zasilania':|'
    Hm kwestia zasilania to mały problem: prostownik 6xdiod plus powiedzmy 100uF na każde 500W mocy urządzenia to na prawdę wystarczy.
    Stosowanie drogich wymyślnych baterii filtrujących mija się z celem.
    Pamiętać należy o tym, iż przy dużej baterii kondensatorów filtrujących, adekwatnej do mocy urządzenia, prąd pobierany z sieci będzie około √3 razy większy niż prąd przepływający przez uzwojenie sterowane kluczami na wyjściu.
    Wyeliminować ich nie wolno!. Pewna wartość minimalna pojemności musi być zachowana. To owe kondensatory przechwytują napięcie samoindukcji sterowanego uzwojenia. Bez nich w układzie powstają takie przepięcia wyglądem przypominające oscyloskopowy przebieg tracka heavy black metalowej grupy muzycznej. Serio!
    Sam generator najlepiej opracować na równolegle połączonych IGBT w układzie pełnego mostka. Pół-mostkowe wymagają dzielników kondensatorowych. Co do stopnia sprzężenia z roboczym układem LC: duża moc, więc transformator powietrzny, bez martwienia się o przekrój rdzenia, czy się upakuje, o strumień magnetyczny czy nie za duży i wreszcie o przekładnię takowego wynalazku.
    Gdy mamy do czynienia z rdzeniami ferrytowymi, to oczywiście zmniejsza się ilość uzwojeń pierwotnego i odpowiednio wtórnego.
    Niby fajnie, bo mniej miedzi i mniej miejsca, ha ale nagle po wyliczeniu liczny zwojów, n wtórnego osiągnie "zadowalającą" wartość np. 0.5. Dobra to się pomnoży nI i nII przez 2 i jakoś to będzie. Hehe
    Niestety indukcyjność będzie wtedy tak duża, iż sam transformator znacznie ograniczy moc urządzenia. Za dużo tego: jakby, a może, to się przewinie...
    Wystarczy super elastyczny kabel z miedzi beztlenowej o odpowiednim przekroju.
    Jeżeli to jest kabel do rozwiązań akustycznych (estradowych) to się na pewno nada na transformator. Oglądając zdjęcia transformatora separującego z powyższego linka, na napięcie rzędu 575V poleciłbym na początek z 40 zwojów. Stopniowo odwijając zwoje, dopasować maksymalną moc.
    Całość nawinąć na kawałek rury PVC(tak to się pisze!), a na to ze dwa zwoje grubego! przewodu z miedzi beztlenowej 20mm² (najgrubszej linki głośnikowej jaką się dostanie). Całość zabezpieczyć taśmą, i uważać aby nic metalowego nie wpadło do środka takiego transformatora. Przy okazji, napomknę o zakłóceniach elektromagnetycznych. Nie radzę pstrykać zdjęć będąc nachylonym nad działającym transformatorem.




    Wszędzie są indukcyjności i tylko czekają, aby się sprzężyc z takim potworem, siejąc chaos i zniszczenie...
    Osoby z rozrusznikami i kobiety w ciąży nie mogą przebywać w pobliżu nagrzewnic indukcyjnych. Ciekawe czy sprzedawcy kuchenek indukcyjnych ostrzegają o niebezpieczeństwach!
    Co do samego obwodu LC, to proponuję wzbudnik z rurki miedzianej nawinięty spiralnie (jak sprężynka napędowa w zegarku). Łatwiej wygiąć coś takiego nie martwiąc się o minimalny promień zgięcia takiej rurki. Całość będzie wyglądać niczym Star-trek hehe. Co najważniejsze energia będzie skoncentrowana na niewielkiej wysokości wsadu, więc dysponując mocą 1.5kW dałoby się topić stal konstrukcyjną (ok. 1350°C). Nawijając 10 zwojów uzyskamy około 10 krotne podbicie prądu indukowanego we wsadzie.
    Tak na prawdę to nagrzewnice od spawarek różnią się niewiele. Zasada działania jest ta sama. Różnica polega tylko na sposobie dostarczenia energii do wsadu/elektrod. Nie ma co się łudzić, praw fizyki się nie przeskoczy. Jak chce się stopić stal, to trzeba dostarczyć strumień ciepła o ekwiwalentnej energii, kompensującej ochładzanie wsadu poprzez promieniowanie.
    Dlatego przyjęto zasadę 40A/mm przekroju dla elektrod spawalniczych. Z czystej analogii, uwzględniając naskórkowość, można wyznaczyć minimalny prąd topiący powierzchnię wsadu.
    A jeśli ktoś jeszcze nie rozumie jak to się tam nagrzewa, to proponuję dotknąć transformatorek sieciowy w stanie zwarcia. Efekt ten sam tylko moc i temperatura ciut mniejsza.
    Stosowanie wyższego napięcia zasilającego układ rezonansowy LC wymusza konstrukcję wzbudnika o większej liczbie zwojów. Wsad to jedno uzwojenie wtórne zwarte typu pierścień (z uwagi na naskórkowość prądy płyną w 90% przy powierzchni). Stal jest to materiał o małej rezystancji, a więc aby dopasować obciążenie, napięcie indukowane we wsadzie musi być niskie. Prawa Ohma nie będę przytaczał. W przypadku spawania napięcie rzędu 45V jest to napięcie podgrzewające słup łuku w powietrzu a nie bezpośrednio samą stal.
    Pamiętać należy o kondensatorach kompensujących w obwodzie rezonansowym. Jeśli nie drogi przemysłowy celem, to tylko polipropylenowe, foliowe. Nie trzeba stosować wysokonapięciowych Wima. Tam najwyżej harcuje kilkadziesiąt woltów.
    Martwić się trzeba o grzanie dielektryków tychże kondensatorów. Jedna zasada: gdy stać na kupno ponad miarę, tym lepiej. Przy okazji wypadkowa pojemność będzie większa, zmniejszając częstotliwość rezonansu. Polecam stosowanie jednego kondensatorka na każde 3A prądu rezonansowego.
    Oczywiście mowa tu wszędzie o rezonansie równoległym (prądowym). Przetężenie można przeżyć, stosując odpowiednie chłodzenie (zamiast wody to olej transformatorowy w tej szklance hehe). W prostych obwodach, szczególnie w zestawach do samodzielnego montażu używa się rezonansu szeregowego (napięciowego). Łatwe i nie wymaga grubych przewodów. Jednakże przy większej mocy występują przepięcia . Cewka je wytrzyma, ale kondensatory dostaną przebicia i "po ptokach". Na przepięcia wpływu brak. :cry:
    Dlatego w generatorach dużych mocy stosuje się tylko rezonans równoległy.
    Co do chłodzenia, to proponuję rurki z tworzywa sztucznego PVC akwarystyczne (te zielone), mały zbiornik wody, pompkę ze spryskiwacza z samochodu, chłodnicę z malucha... Ma ktoś taką? Hehe Wystarczy cokolwiek metalowego chłodzonego wentylatorkiem, przez co może woda płynąć. Oczywiście woda będzie wpompowywana w rurkę wzbudnika.
    Ewentualne pudło dobieramy na samym końcu. Próby upchania do ciut za małego opakowania przynoszą szkody i inne przykre zmartwienia typu: niema do czego przykręcić tego radiatora itd...
    Tyle jeśli chodzi o energetykę i rozwiązania techniczne.
    Problem tkwi w sterowaniu takiego pełnego mostka fakt 575V to dużo dla IR...(U=max.600V).
    Więc parę pytań:

    1. Stosować sterownik na elementach dyskretnych podobny do prezentowanego poniżej?
    2. Lepiej dla pełnego mostka stosować cztery transformatorki zasilające cztery takowe sterowniki pełno-mostkowe, czy jedną przetwornicę z czterema dzielonymi uzwojeniami (4x+-15V) plus sterowniki pół-mostkowe?
    3. Zastosować jeden duży radiator dla wszystkich izolowanych ośmiu tranzystorów, czy cztery nie izolowane po dwa tranzystory (sprawa ewentualnych pojemności pasożytniczych)?
    4. Jeżeli w profesjonalnych nagrzewnicach IGBT o znacznych mocach stosuje równoległą pracę tranzystorów (moduły), to jak ze sterowaniem takich ogromnych pojemności bramek? Każdy pakiet ma swój scalony driver, czy jest jeden duży (strzelam na U=max.1200V)?
    5. PWM czy PWM plus sterowany prostownik (dublowanie funkcji regulacji mocy)?
    6. A może totalnie się nie ograniczać i połączyć 16 IGBT w pełny mostek?

    Dość pytań z mojej strony. Załączę parę przydatnych, sprawdzonych, wielokrotnie omawianych schematów z mojej pracy magisterskiej.
    Uprzedzając pytania, to działało, nagrzewało, a po oziębieniu hartowało próbkę stali C45 na śliczny martenzyt listwowy (temp. hartowania ok. 840°C). Niestety, pewnie zalało ustrojstwo, jeżeli umieszczono je w piwnicznych pracowniach wydziału:(. To jest jeden z powodów dla którego piszę tego posta. O ile moja maszynka była przenośna to już lampowa (na triodzie RS553) nagrzewnica indukcyjna o mocy z 15kW raczej nie. Ach ten sentyment...

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Falownik pół-mostkowy, oczywiście dla zasilania około 310V.

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Wielokrotnie wałkowany generator na TL494.

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Sterowniki bramek tranzystorów w falowniku, izolowane optycznie.

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Jak załączać kluczowanie, i rozwiązanie wprowadzenia czasu martwego.

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Głębokość wnikania prądu w przewodniku w zależności od temperatury, materiału wsadu/przewodów i częstotliwości prądu. Skala logarytmiczna np. stal 1000°C, 50kHz głębokość wnikania wynosi ok. 3mm.
    Na tej podstawie można wyznaczać objętość czynną wsadu, która podlega nagrzewaniu.

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V
    Rozmieszczenie 50ciu kondensatorów kompensacyjnych w obwodzie LC.
    Ten sposób ułatwia chłodzenie. szyny zbiorcze to dwie linki głośnikowe o przekroju min. 10mm², ułożone w pętlę. Końce linek są złączone i przymocowane do wzbudnika. Punkty lutownicze uzyskuje się poprzez nacięcie nożykiem izolacji linek.

    Z miłą chęcią poczytam porady szanownych kolegów na zadane pytania.


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Sklep HeluKabel
  • #2 02 Wrz 2010 19:42
    mobak
    Poziom 13  

    Witam. Pracuje w firmie gdzie są zgrzewarki indukcyjne w.cz. firmy Thermatool.
    Moc zgrzewarki 300kW częstotliwość 400kHz. Układ pełnomostkowy na 480 mosfetach IRF 460. Płynnie regulowana moc mostkiem tyrystorowym, trafo 400/200 V, napięcie przy pełnym wysterowaniu 270 VDC. Chłodzenie obiegiem wodnym.Tyle w skrócie, temat jest skomplikowany więc warto podpatrzeć jak to robią profesjonaliści.

  • Sklep HeluKabel
  • #3 04 Paź 2010 18:56
    deksta84
    Poziom 24  

    Dzięki wielkie za odpowiedź.
    Transformator 3x400V/200V załatwi sprawę zasilania dla sterownika IR...
    Jak ktoś go posiada.
    Przyjrzałem się budowie spawarki inwertorowej.
    Pełny mostek na 24 Mos-fetach. Każdy blok kluczy (6 sztuk) jest sterowany z osobnego sterownika (bramki połączone rezystorami).
    Moim zdaniem, dla zasilania 575VDC, najłatwiej sprawę rozwiązać stosując IR..., szybką opto-izolację, i pomocnicze pół-mostki sterowania bramek zasilane z czterech transformatorów 230V/2x12V.
    IR... sterowałby wewnętrzne diody transoptorów, a dalej jak wyżej.
    Tanio nie będzie, ale pewne i łatwe do rozbudowy.
    Pozdrawiam kolegę Mobaka.

  • #5 16 Paź 2010 16:08
    deksta84
    Poziom 24  

    Witam.
    Chcąc wprowadzić regulację mocy i owe autotransformatory, oto taki układ mi się nasunął:

    Nagrzewnica indukcyjna. Porady dla zasilana 3x400V

    Sądząc po cenach autotransformatorów większej mocy, raczej ekonomicznie opłacalnym będzie zastosować układ pełnego mostka z czterema sterownikami bramek izolowanymi optycznie wraz z układem wprowadzającym czas martwy.

    Pozdrawiam kolegę Mariusza2009.

  • #6 16 Paź 2010 18:24
    928879
    Użytkownik usunął konto