problem z tyrystorem 470A do zgrzewarki

Witam wszystkich .Chciałem zrobić zgrzewarkę kondensatorową . Mam tyrystor 470A 1.2 kV prąd bramki 150mA . Nie jestem jednak przekonany czy jest sprawny . Sprawdzałem go w kierunku przewodzenia i zaporowym ( według porad pana Pawlaka ). Obwód bramki mierzyłem na zakresie sprawdzania diod . Plus na bramkę minus na katodę i wykazało rezystancję 50R. Gdy jednak odwróciłem polaryzację także rezystancja była ok 50R. Podłączyłem jak na schemacie (bez zabezpieczenia przepięciowego) . Po podaniu napięcia na bramkę rezystor 50R napięcie ok 4V prąd 100mA bez obciążenia pojawiło się na elektrodach napięcie . Kiedy dałem obciążenie i ponownie włączyłem obwód bramki na chwilę tyrystor zaczął przewodzić mimo że obwód bramki został odłączony. Jeśli ktoś mógłby mi poradzić co się stało byłbym wdzięczny

APiotr wrote:

Kiedy dałem obciążenie i ponownie włączyłem obwód bramki na chwilę tyrystor zaczął przewodzić mimo że obwód bramki został odłączony.

Tak działa tyrystor, nadal przewodzi prąd po ustaniu sygnału sterującego bramką.
Traci on tę właściwość dopiero po zaniku prądu obciążenia. Wówczas konieczny jest ponowny zapłon tyrystora.

Dziękuję za odpowiedz . Czy mógłbyś mi podpowiedzieć jak to zrobić aby tyrystor załączał się na określony czas. Czy może to działać tak . Zwieram elektrody , podaję napięcie na bramkę przez układ czasowy i przekażnik . Kondensator bardzo szybko się rozładowuje parę ms.Układ czasowy działa np 100ms . Czyli przez 100ms tyrystor będzie włączony .W tym czasie nie będzie się ładował się kondensator .Czyli obciążenie będzie nagle spadać podczas rozładowywania kondensatora. Czy tyrystor się wyłączy gdy obciążenie zacznie spadać? . Zastanawiam się w której chwili zaniku obciążenia. Czy musi ono spaść do zera czy wystarczy jak zacznie zanikać. Chciałem też zrobić tak aby przerwa ładowania kondensatora była dłuższa niż zadziałanie układu czasowego . Można by to w prosty sposób zrobić wpinając w obwód cewki przekażnika kondensator . Czyli załączanie układu czasowego jednocześnie uruchamia przekażnik odcinający ładowanie.

Tyrystor ma parametr prąd podtrzymania, kiedy prąd spadnie poniżej tyrystor się wyłącza, tyrystory na kilka-kilkanaście amperów mają prąd podtrzymania 50mA, tyrystor 470A będzie miał dużo większy.

APiotr wrote:

Chciałem zrobić zgrzewarkę kondensatorową

APiotr wrote:

Czy mógłbyś mi podpowiedzieć jak to zrobić aby tyrystor załączał się na określony czas.

Problem rozwiązujesz przez regulację stopnia naładowania kondensatora czyli końcowego napięcia ładowania a nie czasu przez jaki ma przewodzić tyrystor.

APiotr wrote:

Kondensator bardzo szybko się rozładowuje parę ms. Układ czasowy działa np 100ms . Czyli przez 100ms tyrystor będzie włączony

Jeżeli stała czasowa RC pozwoli na rozładowanie kondensatora w ciągu kilku milisekund do takiego poziomu, że prąd płynący z kondensatora byłby niższy niż prąd podtrzymania to tyrystor samoczynnie się wyłączy po upływie tych kilku milisekund o ile wcześniej zaniknie sygnał sterujący jego bramką.

Profesjonalne zgrzewarki mają regulację czasu impulsu i możliwość zgrzewania sekwencją impulsów, ale takie zgrzewarki nie są oparte na tyrystorach.

Nawet na tyrystorze jest to możliwe ale bez płynnej regulacji czasu impulsu za to z możliwością energii impulsu sterowaną napięciem naładowania kondensatora. Dla poprawnej komutacji tyrystora konieczna byłaby niewielka szeregowa z nim indukcyjność. W momencie wyzwolenia tyrystora zamykany byłby równoległy obwód rezonansowy gdzie "rezystorem" byłoby zgrzewane złącze. Druga znacznie mniejsza połówka oscylacji, wyłączająca popłynęłaby przez równoległą przeciwsobną diodę z tyrystorem i to by go zdecydowanie i szybko wyłączyło.
Tyrystor dużej mocy wymaga nieco innego sterowania jak małej.
Po pierwsze bramka i katoda powinny być połączone na stałe przez rezystor. Taka zasada, która dotyczy wszystkich elementów sterowanych by ich elektrody sterujące nie wisiały w powietrzu.
Druga sprawa, to duże tyrystory wymagają impulsu pobudzającego o znacznej wartości prądu. Struktura krzemowa takiego tyrystora jest duża a tym samym od strony złącza bramka źródło zachowuje się jak spory kondensator. Zupełnie tak samo jak złącze B-E w tranzystorze mocy BJT. Jeżeli podawanie impulsu rozciągnie się w czasie to tyrystor będzie miał większe straty łączeniowe.
W mojej ocenie prościej jest to zrobić na tranzystorach IGBT albo MOSFET bo co tu kryć do układów tyrystorowych można się zabierać mając wykształconą dodatkową fałdkę w korze czołowej nabytą w żmudnym procesie studiowania stanów przejściowych .

Witam. dziękuję za bardzo mądre rady. Nie jestem biegły w temacie więc na podstawie wskazówek dokonam prób . Ktoś już zbudował podobną zgrzewarkę
https://docplayer.pl/3118412-Kondensatorowa-zgrzewarka-oporowa.html
Na kondensatorze 20V ale niezbyt dużej mocy 200J. Ja chcę użyć kondensatora na 100V 0.13F . Napięcie 80V . Ponieważ moc rośnie z kwadratem prądu .
Ta wersja u przyjaciół dotyczy zgrzewarki oporowej dużo o tym na forum z transformatora od kuchenki mikrofalowej .

Dodano po 1 [godziny] 57 [minuty]:

Mam pytanie do RitterX . Rezystorem o jakiej wartości należało by połączyć katodę z bramką . Czy mógłbyś mi narysować jak wtedy powinno wyglądać sterowanie bramką?

APiotr wrote:

Ja chcę użyć kondensatora na 100V 0.13F

Zgrzewarka przemysłowa, którą pamiętam, miała elektrody zasilane nie bezpośrednio z kondensatora a poprzez transformator dopasowujący.
W zgrzewarce pracowała bateria złożona z kondensatorów papierowo olejowych 10µF/1000V połączonych równolegle. Kondensatory były ładowane do maksymalnego napięcia 800V lub do niższego w zależności od energii potrzebnej do wykonania zgrzewu.
Wyzwalanie tyrystorowe, kondensator rozładowywał się przez transformator o przekładni 50:1.

APiotr wrote:

Napięcie 80V . Ponieważ moc rośnie z kwadratem prądu .

Nie wiem czy tak wysokie napięcie będzie potrzebne i korzystne dla prawidłowego wykonania zgrzewu. Życzę powodzenia w eksperymentach ale koniecznie zrób regulację końcowego napięcia ładowania.

Czy użyty tyrystor ma wystarczająco wysoką stromość narastania prądu I czy wytrzyma rozładowanie tak dużego kondensatora w obwodzie o znikomej rezystancji?

bratHanki wrote:

Czy użyty tyrystor ma wystarczająco wysoką stromość narastania prądu I czy wytrzyma rozładowanie tak dużego kondensatora w obwodzie o znikomej rezystancji?

Ważna uwaga. Można ograniczyć szybkość narastania prądu wpinając w obwód dławik o czym wspomniał jeden z kolegów.

RitterX wrote:

Dla poprawnej komutacji tyrystora konieczna byłaby niewielka szeregowa z nim indukcyjność.

Jednak zazwyczaj rezystancja obwodu nie jest aż tak znikoma by konieczne było zastosowanie dławika.
Tu zamieszczono projekt zgrzewarki kondensatorowej: https://ep.com.pl/files/1940.pdf

jarek_lnx wrote:

Profesjonalne zgrzewarki mają regulację czasu impulsu i możliwość zgrzewania sekwencją impulsów, ale takie zgrzewarki nie są oparte na tyrystorach.

Teraz wszystkie są na tyrystorach, nawet impulsowe kondensatorowe, ale one dają tylko jeden impuls. Te o których piszesz to są transformatorowe bez kondensatorów magazynujących, z regulacją na pierwotnym (podobnie jak na trafkach z mikrofali) i one dają/mogą dawać serie impulsów wg życzenia.

APiotr wrote:

artości należało by połączyć katodę z bramką .

Zwykle rezystor K-B ma wartość od 1kR do 4.7kR. W tym przypadku zastosuj 1kR gdyż mniejsza wartość umożliwi szybsze odprowadzenie ładunku ze złącza.

vodiczka wrote:

Jednak zazwyczaj rezystancja obwodu nie jest aż tak znikoma by konieczne było zastosowanie dławika.

Szeregowa indukcyjność poprawia kształt impulsu zgrzewającego, ogranicza di/dt, a także umożliwia samoczynne wyłączenie tyrystora ujemną połówką przebiegu. Po to równolegle, przeciwsobnie włącza się z tyrystorem szybką diodę.

Janusz_kk wrote:

Teraz wszystkie są na tyrystorach, nawet impulsowe kondensatorowe, ale one dają tylko jeden impuls. Te o których piszesz to są transformatorowe bez kondensatorów magazynujących, z regulacją na pierwotnym (podobnie jak na trafkach z mikrofali) i one dają/mogą dawać serie impulsów wg życzenia.

Problemem w czasie zgrzewania nie jest jedynie maksymalny prąd ale i kształt impulsu. Podobnie jest w przypadku iskrowych układów zapłonowych gdzie okazuje się, że energia gromadzona głownie w indukcyjności znacznie lepiej zapala mieszankę jak układy gdzie energia jest gromadzona w kondensatorze. Iskra układu zapłonowego o dużej składowej indukcyjnej jest "tłustsza" .
Musiałbym poszukać książki, jakaś staroć, tłumaczącą to zjawisko.
Dlatego zgrzewadła o dobrej charakterystyce są transformatorowe albo indukcyjne. Tyrystory są odporniejsze na przepięcia, ogólnie są odporniejsze nawet od IGBT.

Miałem kondensator 4700uF ,naładowałem do 33V .Przyłożyłem elektrodę i wyzwoliłem tyrystor .Tyrystor już przewodzi przy prądzie 25mA . Między bramką a katoda dałem rezystor 1k , żeby te wyprowadzenia nie wisiały w powietrzu .Wyzwalałem ręcznie .Energia jaka powstała to 2.3J dość głośny strzał . Przy napięciu 80V i kondensatorze 130000uF będzie 360J.Chce dać dwa moduły czasowe można nabyć na Aliexpres . Mają regulowany czas od 0.1 sek . Powinno wystarczyć. Drugi moduł będzie wyłączał ładowanie kondensatora podczas zgrzewania . Czas jego będzie dłuższy ale załączać się będą jednocześnie. .Chcę zasilić zgrzewarkę z baterii Li-On + step up do 83 V tez z Ali . Bateria 5S lub 4S. Kondensator KEMET 130mF /100V 6mOHM. 90x198mm . Jest drogi kosztuje 400zl .

Dodano po 12 [minuty]:

Przesyłam film z próby którą zrobiłem z kondensatorem 4700uF

Moc takiej zgrzewarki rośnie z kwadratem napięcia . Jeśli podniosę napięcie do 92 V moc wzrośnie prawie o 30%. Czyli do prawie 500J a to już spora energia.Kondensator będzie ładowany przez dwa rezystory 100W.Rezystancje muszę dobrać tak aby nie płynął za duży prąd ale też żeby kondensator ładował się w miarę szybko.Przy t=0 prąd będzie ok 1.5A.Czyli z akumulatora pobierany ponad 10A.

RitterX wrote:

Podobnie jest w przypadku iskrowych układów zapłonowych gdzie okazuje się, że energia gromadzona głownie w indukcyjności znacznie lepiej zapala mieszankę jak układy gdzie energia jest gromadzona w kondensatorze. Iskra układu zapłonowego o dużej składowej indukcyjnej jest "tłustsza" .

Aaa, o to Ci chodziło, to oczywiste, iskra z indukcyjności jest dłuższa a mniejsza w porównaniu do tej z kondensatora gdzie ma duży pik a podstawa krótka, niby energia ta sama ale prze szybki narost i szybkie opadanie 'kondensatorowa' ma gorsze właściwości. Przy zgrzewaniu jest podobnie, dlatego zabrałem głos bo naprawiałem różne zgrzewarki produkcyjne i wszystkie są zrobione jak pisałem. Ale trafiłem jedną kondensatorową dużej mocy gdzie prąd zgrzewania osiągał 150kA i tam był na rozładowaniu kondensatora opornik/indukcyjność 1om/x bo indukcji nie zmierzyłem który wydłużał impuls do gdzieś około 1ms.

RitterX wrote:

Tyrystory są odporniejsze na przepięcia, ogólnie są odporniejsze nawet od IGBT.

Bez porównania, rzekłby że o kilka długości. We wszystkich wysoko prądowych (tak 100-500A) prostownikach ładujących potężne baterie akumulatorów do wózków widłowych są tyrystory, wystarczy 6. W jednym prostowniku ale mniejszej mocy były mosfety ale to było chyba z 16 modułów po chyba 20 albo więcej tranzystorów w każdym.

APiotr wrote:

Kondensator będzie ładowany przez dwa rezystory 100W

2x100W Tak dużej mocy nie potrzebujesz bo przy ładowaniu kondensatora, moc tracona na rezystorach nie jest stała a maleje wykładniczo w funkcji czasu ładowania. Nie chce mi się liczyć ale sądzę, że 1x75W wystarczy, może nawet 50W.

APiotr wrote:

Rezystancje muszę dobrać tak aby nie płynął za duży prąd ale też żeby kondensator ładował się w miarę szybko. Przy t=0 prąd będzie ok 1.5A.

Czyli R powinno wynieść 90V : 1,5A = 60Ω Duża rezystancja.
Może lepiej dobrać termistory NTC ograniczające prąd ładowania kondensatora.

Taką duża energia wyzwolona w krótkim czasie będzie skutkowała wyparowaniem materiału a nie jego roztopieniem i zgrzaniem.

Dlatego brakuje tam dławika lub w ostateczności rezystora, który ograniczy narastanie impulsu oraz go wydłuży, zmniejszy także obciążenie dla kondensatora i tyrystora.

Janusz_kk wrote:

Dlatego brakuje tam dławika lub w ostateczności rezystora, który ograniczy narastanie impulsu oraz go wydłuży

Rezystorem są wszystkie złącza, przewody, elektrody, miejsce styku elektrod ze zgrzewanym materiałem i sam zgrzewany materiał.
Uzbiera się większa rezystancja niż 2-3mΩ.
Chętnie zobaczę schemat lub opis zgrzewarki kondensatorowej z dławikiem (konkretna wartość indukcyjności lub wymiary dławika) pomiędzy kondensatorem a elektrodą. Znalazłem tylko wpis do jednego z tematów na elektrodzie: ...sądzę, że trzeba będzie niewielkie wartością L dać do obwodu (aby prąd max. ograniczyć i oszczędzać życie kondensatorów), mała wartość L, ale solidna cewka z drutu 10-25 mm2, najlepiej z ferrytem lub powietrzna.

Jak indukcyjność to i dioda zwrotna, wtedy rozładowanie ma charakter oscylacyjny. Jest jeszcze jeden aspekt. Nie wszystkie kondensatory znoszą takie impulsowe rozładowywanie a kondensatory do lamp błyskowych to chyba już nie są produkowane.

APiotr wrote:

Mam pytanie do RitterX . Rezystorem o jakiej wartości należało by połączyć katodę z bramką . Czy mógłbyś mi narysować jak wtedy powinno wyglądać sterowanie bramką?

Tak wygląda prosty układ, układy wyzwalania dla dużego tyrystora. RX to rezystancja zgrzewanego elementu a UCC to węzeł z wyprowadzeniem kondensatora. Dioda zwrotna nie musi mieć porównywalnego z tyrystorem prądu maksymalnego dlatego, że zasadnicza część energii wytraci się w czasie zgrzewania w pierwszym półokresie. Ważne by była w stanie przenieść duży prąd chwilowy i dlatego powinna być w obudowie TO220 albo TO247.

Janusz_kk wrote:

Bez porównania, rzekłby że o kilka długości. We wszystkich wysoko prądowych (tak 100-500A) prostownikach ładujących potężne baterie akumulatorów do wózków widłowych są tyrystory, wystarczy 6. W jednym prostowniku ale mniejszej mocy były mosfety ale to było chyba z 16 modułów po chyba 20 albo więcej tranzystorów w każdym.

W stacjach konwertujących energię do wysokonapięciowego przesyłu dalekodystansowego kablem albo linią stałonapięciową także są wyłącznie tyrystory, całe ich stosy. Elektronika wysokich mocy w sporej części wykorzystuje tyrystory jak i zjawiska stanów przejściowych by układy były odporne na zakłócenia i przeciążenia.

vodiczka wrote:

Rezystorem są wszystkie złącza, przewody, elektrody, miejsce styku elektrod ze zgrzewanym materiałem i sam zgrzewany materiał.
Uzbiera się większa rezystancja niż 2-3mΩ.

Dużo za mało, popatrz na ten oporniczek a może cewkę

ma około 80cm długości i około 1 om jak już pisałem, na dole po prawej radiator z tyrystorem, nad układ gasika, po lewej dioda, na środku oporniki dzielnika napięcia do pomiaru i jakieś zabezpieczenie. u góry mostki prostownicze na 3KV.

a tu widać kondensatory olejowe i kawałek trafa zasilającego.

vodiczka wrote:

2x100W Tak dużej mocy nie potrzebujesz bo przy ładowaniu kondensatora, moc tracona na rezystorach nie jest stała a maleje wykładniczo w funkcji czasu ładowania. Nie chce mi się liczyć ale sądzę, że 1x75W wystarczy, może nawet 50W.

W rezystorach wydzieli się tyle samo energii, ile zgromadzą kondensatory czyli 416J. Wiele rezystorów drutowych ma w specyfikacji podane że dopuszcza się dziesięciokrotne przeciążenie przez 5-10s, także nie potrzeba 2x100W

Mam nawet zdjęcie tyrystora

Janusz_kk napisz coś wiecej, z jakim napięciem i pojemnością to pracowało, z transformatorem, czy bez i jakie miało możliwości zgrzewania.

Janusz_kk wrote:

Dużo za mało, popatrz na ten oporniczek a może cewkę, ma około 80cm długości i około 1 om

Za mało do czego? Prezentujesz układ, gdzie kondensator jest (jeżeli dobrze zrozumiałem) ładowany do napięcia powyżej 1000V a nie do 80V.

Janusz_kk wrote:

u góry mostki prostownicze na 3KV.

W dodatku jeżeli to ma rezystancję ok. 1Ω to ponad 90% energii pójdzie na straty na "oporniczku" zamiast na wytworzenie zgrzeiny.
Jesteś pewien, że się nie pomyliłeś?

Jestem pewien, po drodze są dwa transformatory połączone równolegle pierwotnymi i szeregowo wtórnymi uzwojeniami, przekładnia około 1/50.
Docelowo zgrzewało to dość duże elementy z uszczelką, ze względu na nią musiało zgrzać szybko i nie nagrzać nadmiernie materiału, prądy zgrzewania to wspomniane już 150KA.

vodiczka wrote:

Za mało do czego?

Do układu autora, wg mnie to 0,1 oma powinna być ok, ale wiadomo że dławik będzie lepszy.

vodiczka wrote:

Prezentujesz układ, gdzie kondensator jest (jeżeli dobrze zrozumiałem) ładowany do napięcia powyżej 1000V a nie do 80V.

Pokazuję jak to fabryka robi, też daje opornik, oporność 1 om zmierzyłem, co ciekawe zmniejszenie jej nie dawało większego prądu na wyjściu za to skracało impuls.

jarek_lnx wrote:

jakie miało możliwości zgrzewania.

Zgrzewało duży element aluminiowy powiedzmy miskę 20cm średnicy do odlewu.
Napięcie robocze strony pierwotnej to 3KV. Kondensatory nie pamiętam pojemności ale chyba razem to było 2-2,5uF.
Uzwojenia wtórne były połączone szeregowo i składały się z płaskowników 2*6-8cm ściśle dopasowanych i skręconych ze sobą, Podobnej wielkości były elementy elastyczne z drutu miedzianego łączącego trafa z szczękami które miały kształt koła jak miska którą zgrzewały.

Dodano po 7 [minuty]:

Z ciekawostek, transformator z własnym chłodzeniem, tak 200KVA, 1 m wysoki oczywiście 3F, pracuje w prostowniku akumulatorów o których już wspominałem.

Janusz_kk wrote:

Jestem pewien, po drodze są dwa transformatory połączone równolegle pierwotnymi i szeregowo wtórnymi uzwojeniami, przekładnia około 1/50.

Czyli piszesz o rozwiązaniu podobnym do tego, które opisałem w poście # 10
Jeżeli tak to szeregowa rezystancja 1Ω jest możliwa ale ja myślałem, że mówisz o zgrzewarce z bezpośrednim rozładowaniem kondensatora poprzez zgrzewany materiał a nie przez pierwotne uzwojenia transformatora.

Janusz_kk wrote:

Pokazuję jak to fabryka robi, też daje opornik, oporność 1 om zmierzyłem, co ciekawe zmniejszenie jej nie dawało większego prądu na wyjściu za to skracało impuls.

Bo indukcyjność transformatora ograniczała prąd dużo bardziej niż rezystancja opornika.
Rezystancja zmniejszała nieco amplitudę i rozciągała impuls w czasie.