Problem zalączania spawarek, transformatorów - rozwiązanie.

Z chwilą pojawienia się w instalacjach, szybkich w stosunku do bezp. topikowych, wyłączników tzw, "S"-ek, pojawił się też problem zadziałania tych wyłączników w momencie załączania spawarek , transformatorów , autotransformatorów. W moim rozumieniu mechanizm tego zjawiska jest następujący; Z magnetycznego punktu widzenia, żelazo rdzenia transformatora składa się z maleńkich magnesików, chaotycznie ułożonych. Gdy podajemy napięcie na cewkę transformatora , zaczyna płynąć prąd i te magnesiki ustawiają się w jednym kierunku. Te ustawianie wymaga pewnej energii , gdyż występuje tarcie i wydziela się ciepło i ta zużyta energia powoduje ten duży prąd rozruchowy transformatora. Gdy w momencie załączenia, napięcie jest małe, nie wszystkie te magnesiki jednocześnie zostaną uporządkowane, energia zużyta na tarcie jest niewielka - prąd rozruchu mały. Gdy w momencie załączenia, napięcie jest duże (maximum sinusoidy),wszystkie elementarne magnesiki starają się ustawić jednocześnie - prąd rozruchowy jest duży. Jedyną możliwością ograniczenia prądu rozruchu jest załączenie napięcia w "zerze" sinusoidy (lub pobliżu), oraz ograniczenie prądu przez włączenie w szereg rezystancji, ewentualnie indukcyjności (ale w niej również zachodzi ten mechanizm ). Natomiast sądzę że równoległe dołączenie kondensatora nic nie pomoże ponieważ w momencie włączenia jest on pusty i nie dostarczy dodatkowej energii.
Wypróbowany i zastosowany w spawarce 230V 140A sposób ograniczenia prądu rozruchowego przedstawiam niżej. Zabezpieczenie C10 na ponad 50 kolejnych włączeń nie zadziałało ani razu. Oczywiście układy te można stosować do innych transformatorów , autotransformatorów na napięcie 230V , 380V , również w układzie trójfazowym. ( wypróbowany na spawarce 400A)

Czy ktoś już wykonal te uklady miękkiego startu i czy wlaściwie spelniają zadanie.

Zastanawiam się czy my nie mylimy prądu początkowego w momencie zalączania obciążenia , z prądami udarowymi zwarciowymi ,które zależą od chwili wystąpienia zwarcia. Są pólautomaty spawalnicze w których transformator zalączany jest nie stycznikiem tylko triakiem , który jest sterowany optotriakiem zalączającym w zerze sinusoidy. Obserwując amperomierz w momencie zalączania pólautomatu ze stycznikiem , widzę te różne różne wychylenia - uderzenia wskazówki. Natomiast przy zalączaniu pólautomatu z triakiem wychylenia są jednakowe ,bez uderzeń.

Prądy udarowe magnesowania (tak to się fachowo nazywa) przepływają w chwili załączania nie obciążonego tansformatora będącego dużą indukcyjnością. Przebieg wyrównawczy (duże przetężenie prądowe) występuje w momencie załączenia w zerze napięcia (prąd opóźniony o około 90 stopni w zględem napięcia). Migomaty mają często kondensator za mostkiem co powoduje, że załączany trafo ma obciążenie na uzw. wtórnym - załączany jest trafo z obciążeniem a więc o dużym cosφ (czyli charakterze rezystancyjnym). Przetężenie nie występuje. Taka jest moje teoria, myślę, że słuszna.

Jest jeszcze taka teoria: w rdzeniu, szczególnie toroidalnym ( brak szczeliny - duża pozostałość magnetyczna), w zależności od momentu wyłączenia z sieci pozostaje stałe pole magnetyczne. Gdy następuje ponowne podłączenie to możliwe są dwie sytuacje, w zależności od aktualnego kierunku przepływu prądu przez uzwojenie: strumień wytworzony przez uzwojenie działa rozmagnesowująca na rdzeń i wszystko jest okej, lub strumień chce jeszcze bardziej namagnesować rdzeń, rdzeń się nasyca, a wtedy indukcyjność gwałtownie maleje, prąd wzrasta i jest bum.

Coś mi się wydaje, że ta teoria o największym prądzie zalączania w zerze sinusoidy, wynika z tego , że gdy patrzymy na obrazek to przy obciążeniu czysto indukcyjnym lub pojemnościowym , sinusoida prądu ma maksimum gdy sinusoida napięcia jest w zerze. Myślę że zjawiska naszego prądu początkowego tym sposobem tlumaczyć ni można. Bliskie jest mi rozumowanie "roball"a Nasycenie rdzenia w.g mnie to jest to , że wszystkie elementarne magnesiki ustawily się w jednym kierunku. Wtedy nie ma zmiany pola magnetycznego , nie indukuje się sila elektromotoryczna , która jest skierowana przeciwnie do napięcia zasilającego ,a prąd wtedy ograniczany jest tylko rezystancją uzwojenia. Pozostalość magnetyczna o której mówi "roball" w.g mnie polega na tym że część tych elementarnych magnesików pozostala ulożona wzdluż lini pola magnetycznego. Teraz gdy wlączymy napięcie w niekorzystnej chwili ,trzeba te magnesiki odwrócić o cale 180 stopni i to wymaga dodatkowej energii.

Myślę, że moja teoria jest poprawna. Zdaję się dość trudna ale ma solidne podstawy - niezaprzeczalnie prąd indukcyjny opóźnia się o Π/2 względem napięcia więc załączając obwód indukcyjny w zerze powstaje przebieg wyrównawczy.

Los_sandalos: Chyba nie do końca masz rację, w momencie włączenia w zerze sieci przez uzwojenie transformatora nie popłynie żaden prąd, nawet ten wynikły z późnienia się prądu o 90 stopni, bo w polu magnetycznym transformatora nie jest zgromadzona energia niezbędna w tym celu. Przesunięcie, owszem ma miejsce, ale nie działa "do tyłu". Prąd zacznie się przesuwać o właściwy kąt dopiero po ustaleniu się stanu obwodu. Uwzględnić jeszcze należy to, że trafo to nie jest czyste indukcyjne obiążenie, charakter obwodów przyłączonych po stronie wtórnej przenosi się również na stronę pierwotną.

Napisałem przecież, że przebieg powstaje w czasie załączania nieobciążonego trafo. Trafo z obciążeniem ma cosφ znacznie lepszy i w tym przypadku nie ma przebiegu wyrównawczego. Postaram się znaleźć jakieś wyprowadzenie na te prądy i zamieścić je na elektrodzie.

Jako że to mi spać nie dalo, przypomnialem sobie , ze kiedyś uczylem się o bodajże stanach przejściowych.Przypominam sobie wykres chyba ze skladową okresową i nieokresową. Rzeczywiście , ta teoria ma zastosowanie ,ale prąd zalączenia w zerze sinusoidy nie może przekroczyć dwukrotnej wartości prądu zalączenia w maximum sinusoidy. Tak więc mają rację panowie Los Sandalos i WójcikW tyle tylko że to nie ten dwukrotny prąd wyrzuca bezpieczniki. Oto rzeczywisty przyklad: transformator pobierający na biegu jalowym prąd 4A wlączany na biegu jalowym co któryś raz wyrzuca wylącznik C16. Prąd zadzialania tego wylącznika mieści się bodajże w zakresie 5 do 10 In.tak więc przy najslabszym egzemplarzu wylącznjka wynosi on 16x5=80A. Więc ta dwukrotna wartość prądu jalowego 2x4=8A nie wyrzuci wylącznika C16. Musi wyrzucać prąd zdecydowanie większy , innego pochodzenia.

Różnica poglądów polega na tym ; jedni twierdzą że zalączenie transformatora na biegu jalowym w zerze sinusoidy daje większy prąd początkowy niż zalączenie w innym miejscu sinusoidy. Gdy będę mial pólautomat spawalniczy w którym transformator jest zalączany triakiem sterowanym optotriakiem zalączającym w zerze sinosoidy przeprowadzę wielokrotne próby zalączania triakiem. Następnie triak zewrę i będę zalączal stycznikiem. Jeśli będzie różnica w częstości zadzialania wylącznika i na korzyść której metody napewno poinformuję.

Po trochę glębszym zapoznaniu się z tematem , przyznaję rację moim adwersarzom.Teoria mówi że prąd zalączania transformatora jest największy przy wlączeniu w zerze sinusoidy. W tej sytuacji nie rozumiem dlaczego producenci malych pólautomatów spawalniczych gdzie transformator zalączany jest triakiem stosują uklad zalączania w zerze (stosują optotriaki TLP3061 ,TLP3062) , który w.g teorii jest najgorszym z możliwych.

kaz napisał:

Po trochę glębszym zapoznaniu się z tematem , przyznaję rację moim adwersarzom.Teoria mówi że prąd zalączania transformatora jest największy przy wlączeniu w zerze sinusoidy. W tej sytuacji nie rozumiem dlaczego producenci malych pólautomatów spawalniczych gdzie transformator zalączany jest triakiem stosują uklad zalączania w zerze (stosują optotriaki TLP3061 ,TLP3062) , który w.g teorii jest najgorszym z możliwych.

Powody mogą być dwa: albo też się do końca nie znają albo stosują baterie kondensatorów za mostkiem, która ładując się powoduje obciążenie transformatora a jak wiemy to powoduje zwiększenie współczynnika mocy cosφ czyli transformator zmienia charakter na rezystancyjny więc załączanie w zerze jest poprawnym rozwiązaniem.

.Te o których piszę nie mają baterii kondensatorów.(ze znanych mi firm tylko Elektra Beckum stosuje kondensatory). Ale żeby nie wydawalo się wszystko proste to powiem że spotykam się ze spawarkami transformatorowymi, w których prąd jalowy po wlączeniu jest maly i przez chwilę rośnie do wartości ustalonej. Czym to wytlumaczyć?

Nie. Najprostsze, z bocznikiem magnetycznym. Tylko że to produkty jakiejś fajansiarskiej firmy . Kojarzyć tylko moge to z jakością blachy transformatorowej i wykonaniem rdzenia.

Otrzymalem do naprawy pólautomacik ,w którym transfortmator zalączany jest triakiem,sterowanym optotriakiem MOC3061(zalączającym w zerze). Zamontowalem podstawkę pod optotriak, aby móc zamienić na typ nie mający ukladu zalączania w zerze t.j MOC3020. Wszystko po to by porobić eksperymenty.Prąd biegu jalowego transformatora wynosi 1,0A. Obserwacje są następujące:
-przy MOC3061 zawsze występowalo uderzenie prądu (obserwowane na amperomierzu) o wartości od 2 do 4A
-przy MOC3020 z podobną częstotliwością występowaly uderzenia o wartości 1 do 4A.To znaczy że występowaly zalączenia bez żadnego uderzenia.
Na chwilę obecną moje wnioski są następujące:
Zalączanie w zerze rzeczywiście pogarsza sytuację - zawsze występuje uderzenie. Ale nie to chyba decyduje o tym wielkim prądzie uderzeniowym , o tym prądzie decyduje pozostalość magnetyczna o której mówi ROBBALL.Zmontowalem więc MOC3020. Wygląda na to że producenci rzeczywiście nie do końca się znają na rzeczy jak mówi Los-Sandalos.

Witam, wykonałem ten "układ" i pełen podziwu stwierdzam że działa, mam spawarkę o minimalnym zabezpieczeniu 32A i po zastosowaniu "układu łagodnego startu" uruchamiam ją na bezpiecznikach 20A i próbowałem nawet na 16A i też "poszła". ( tylko ja zastosowałem rezystory 17W a nie 10W po prostu nie mieli w sklepie)

Wielkie dzięki KAZ, pozdrawiam

Witam!

Ja również wykonałem ten układ do swojej dwufazowej spawarki 225A. Wcześniej wybijała zabezpieczenie C20A. Aby ją uruchomić musiałem skręcać prąd na minimum, a że spawam dość często było to bardzo uciążliwe. Po zamontowaniu układu odpalałem ją z 30 razy na maksymalnym prądzie i ani razu nie wywaliła zabezpieczenia. Jestem bardzo zadowolony z jego działania. Do wykonania zastosowałem 8 rezystorów 220ohm 5W oraz stycznik Moeller. Wielkie dzięki dla kolegi KAZ.

Serdecznie pozdrawiam forumowiczów

Mam pytanie do schematu. Dlaczego stycznik a nie same oporniki ?
I ostatni wariant na 3x 400 V. Dlaczego na cewkę stycznika podane jest napięcie międzyfazowe ? Są styczniki na takie cewki ?

struck napisał:

Mam pytanie do schematu. Dlaczego stycznik a nie same oporniki ?
I ostatni wariant na 3x 400 V. Dlaczego na cewkę stycznika podane jest napięcie międzyfazowe ? Są styczniki na takie cewki ?

Dlaczego nie same oporniki? Gdybyś pozostawił w obwodzie pierwotnym oporniki to:
1) drastycznie spada sprawność całego układu
2) wzór P[W] = R*i^2 pozwoliłby Ci się dowiedzieć gdzie jest najbliższy skład spalonych rezystorów.
Na początku rezystory puszczają mały prąd magnesujący. "Na początku" czyli w czasie zwłoki stycznika, a jest to kilkadziesiąt milisekund i wystarczy to wstępnego namagnesowania rdzenia. Potem stycznik się załącza i zwiera "niepotrzebne" nam już rezystory.

Jasne, że są styczniki z cewkami na międzyfazowe napięcie. Niektóre konstrukcje pozwalają nawet dobrać cewkę na odpowiednie napięcie i włożyć taką jaka nam pasuje. Tu widać zastosowanie na 400V ale jeżeli ma się przewód neutralny (a najczęściej się go ma do dyspozycji) to można dawać na fazowe.
Pozdrawiam

Dodano po 18 [minuty]:

Do wszystkich :

Załączając cewkę załączamy sobie impedancję Z=R+XL. R jest ciągle takie samo (pomijając naskórkowość, zjawiska zbliżenia i R=f(T[K]) ) natomiast XL jest leniwe, nie lubi nagłych zmian prądu (prawa komutacji), próbuje się im przeciwstawić, więc nasza piękna cewka (transformator, autotrafo, dławik) pokazuje naszej sieci nieskończenie duża impedancję. Prąd niezależnie od fazy napięcia, w której nastąpiło załączenie, zaczyna się od zera.
Tu kolejna rzecz, przy załączaniu dużej mocy transformatorów "wywala" nam często kilka wyłączników szybkich (tzw. eS-ek) w szeregu, czyli np. ten przy trafo, gdzieś dalej zabezpieczający więcej rzeczy itd.
Wszystko to, przez brak dostępności wyłączników selektywnych, oraz małą świadomość ludzi, że charakterystyka wyłącznika szybkiego mówi nam o jego reakcji na przeciążenie a nie zwarcie! Więc B zareaguje przy mniejszym przeciążeniu przez ten sam czas, bądź szybciej przy tym samym obciążeniu co wył. o ch-ce C. Nie mają one jednak wpływu na ich czas zadziałania przy zwarciu a z czymś w tym rodzaju mamy do czynienia przy załączaniu dużych indukcyjności.

Swoją drogą układy to zaprezentowane są już dość starym patentem, ale dobrze, że Kaz o nich wspomniał. Prostota i funkcjonalność.

Jest jedno ALE, jeżeli mamy urządzenie, które jest załączane stycznikiem sterowanym z przycisku należy pamiętać o ciągłym nagrzewaniu rezystorów, które nie są zwarte do momentu wciśnięcia przycisku np. "ZAŁ".

Pozdrawiam

Witam. Nie wiem czy dobrze rozumiem ale czy takowy układ łagodnego załączania w przypadku spawarki inwertorowej może mieć również zastosowanie. Zakładam, że chodzi o moment włączenia spawarki do sieci a nie o moment zajarzenia łuku. Chodziłoby mi bardziej o ograniczenie prądu zajarzenia łuku, chcę bowiem kupić inwerter Telwin Force 125 z wymaganym zabezpieczeniem sieci - 10 A a mam w garażu B6 a przed licznikiem C6. Spawarka byłaby używana naprawdę okazjonalnie do drobych napraw garażowych. Chcę ją po prostu mieć... . Gdyby któryś z Kolegów chciał zająć jakieś stanowisko , byłbym wdzięczny. Pozdrawiam Andrzej

Sprawna spawarka inwertorowa ma już w sobie soft-start. Tą spawarkę myślę że będziesz mógl zalączać na tym bezpieczniku. Innych ograniczeń przy spawaniu nie da się zastosować, jedynie można spawać przez krótkie okresy czasu, tak by bimetal w wylączniku mógl się ochladzać i aby nie nastąpilo wylączenie wylącznika.

Witam

Jeżeli mamy do czynienia z sytuacją taką,że obciążeniem
triaka lub zestawu tyrystorów jest uzwojenie transformatora
czyli obciążenie ma charakter indukcyjny nieliniowy to
najkorzystniejszym momentem załączenia triaka ze względu
na prąd załączania jest załączenie z kątem 0<zał<90 stopni i
ze strumieniem szczątkowym ujemnym. Oznacza to, że załączenie powinno nastąpić w półokresie dodatnim, jeżeli
poprzedni stan przewodzenia zakończył się półokresem
ujemnym.Generalnie załączenie powinno rozpoczynać się
półokresem o kierunku odwrotnym do ostatniego
półokresu przewodzenia.
Wynika z tego że okres załączenia powinien zawsze
zawierać całkowitą liczbę półokresów. Załączanie
powinno zachodzić zawsze w tym samym co do znaku
półokresie napięcia zasilania.