Схема сварочного инвертора полный мост
Обновлено: 14.05.2024
Для построения сварочного инвертора применяют три типа высокочастотных преобразователей, а именно преобразователи включенные по схемам: асимметричный или косой мост, полумост, а также полный мост. Резонансные преобразователи являются подвидами схем полумоста и полного моста.
По системе управления данные устройства можно поделить на:
- ШИМ (широтно-импульсной модуляцией);
- ЧИМ (регулирование частоты);
Могут существовать комбинации всех трех систем.
Типы высокочастотных преобразователей:
- Система полумост с ШИМ
- Резонансный полумост
- Ассиметричный или «косой» мост
- Полный мост с ШИМ
- Резонансный мост
- Полный мост с дросселем рассеивания
Система полумост с ШИМ
Блок схема показана ниже:
Один из самых простых и надежных преобразователей семейства двухтактных.
«Раскачка» напряжения первичной обмотки трансформатора силового будет равна половине напряжения питания – это недостаток данной схемы. Но плюсом является то, что можно применить трансформатор с меньшим сердечником, не опасаясь захода в зону насыщения. Для сварочных инверторов имеющих мощность порядка 2-3 кВт такой силовой модуль вполне перспективен.
Для нормальной работы силовых транзисторов необходимо ставить драйверы. Это связано с тем, что при работе в режиме жёсткого переключения транзисторам необходим высококачественный управляющий сигнал. Также обязательно наличие безтоковой паузы, чтоб не допустить одновременное открытие транзисторов, иначе они выйдут из строя.
Резонансный полумост
Довольно перспективный вид полумостового преобразователя, его схема показана ниже:
Простота резонансного полумоста в сравнении с полумостом с ШИМ обусловлена тем, что здесь присутствует индуктивности резонансной. Она ограничивает максимальный ток транзисторов, а коммутация транзисторов происходит в нуле тока или напряжения.
Протекающий по силовой цепи ток будет иметь форму синусоиды. Это снимет нагрузку с конденсаторных фильтров. В этом случае драйверы необязательны. Переключение можно выполнить импульсным трансформатором. Качество управляющих импульсов не существенно. Но должна присутствовать бестоковая пауза.
Здесь можно обойтись без токовой защиты, а форма вольт-амперной характеристики ВАХ будет иметь падающий вид, что не требует ее параметрического формирования.
Выходной ток будет ограничиваться только индуктивностью намагничивания трансформатора и сможет достигать значительных величин, если возникнет короткое замыкание КЗ. Это свойство положительно влияет на поджиг и горение дуги, но его необходимо учитывать при подборе выходных диодов.
Выходные параметры регулируются изменением частоты. Но фазное регулирование является более перспективным для сварочных инверторов. Благодаря ему можно избежать неприятного явления в виде совпадения режима короткого замыкания с резонансом. Кроме этого, он увеличивает диапазон регулирования выходных параметров. Применение фазовой регулировки может позволить изменять выходной ток в диапазоне от 0 до Imax.
Ассиметричный, или «косой» мост
Это однотактный, прямоходовой преобразователь, блок-схема которого приведена ниже:
Он популярен у радиолюбителей и у производителей сварочных инверторов. Первые сварочные инверторы строились по таким схемам – асимметричный или «косой» мост. Их качества - помехозащищенность, широкий диапазон регулирования выходного тока, надежность и простота.
- довольно высокие токи, проходящие через транзисторы;
- повышенное требование к качеству управляющего импульса. Возникает необходимость использовать мощные драйвера для управления транзисторами;
- высокие требования к выполнению монтажных работ;
- наличие больших импульсных токов, что повышает требования к конденсаторным фильтрам.
Для поддерживания нормальной работы транзисторов необходимо добавление RCD цепочек – снабберов.
Несмотря на указанные недостатки и низкий КПД устройства по схеме, асимметричный или «косой» мост до сих пор применяется в сварочных инверторах.
Полный мост с ШИМ
Представляет собой классический двухтактный преобразователь, блок-схема которого показана ниже:
По этой схеме можно получать мощность в 2 раза больше, чем при включении типа полумост, и в 2 раза больше, чем при включении типа «косой» мост, при этом величины токов и соответственно потери во всех трех случаях будут равны. Это можно объяснить тем, что напряжение питания будет равным напряжению «раскачки» первичной обмотки трансформатора силового.
Для того, чтоб получить одинаковые мощности с полумостом (напряжение раскачки 0,5Uпит.) необходим ток в 2 раза! меньше чем для случая полумоста. В схеме полного моста с ШИМ транзисторы будут работать поочередно – Т1, Т3 включены, а Т2, Т4 выключены и соответственно наоборот при изменении полярности. Через трансформатор тока отслеживают и контролируют значения амплитудное тока протекающего через эту диагональ. Для его регулирования есть два наиболее часто применяемые способы:
- Оставить неизменным напряжение отсечки, а изменять только длину импульса управления;
- Проводить изменения уровня отсекающего напряжения по данным с трансформатора тока при этом оставляя неизменным длительность импульса управления;
Оба способа могут позволить проводить изменения выходного тока в довольно больших пределах. У полного моста с ШИМ недостатки и требования такие же, как и у полумоста с ШИМ.
Резонансный мост
Является наиболее перспективной схемой высокочастотного преобразователя для сварочного инвертора, блок-схема которого показана ниже:
Резонансный мост не сильно отличается от полного моста с ШИМ. Разница в том, что при резонансном подключении последовательно с обмоткой трансформатора подключают резонансную LC цепочку. Но ее появление полностью меняет процесс перекачки мощности. Уменьшатся потери, увеличится КПД, снизится нагрузка на входные электролиты и электромагнитные помехи уменьшатся. Драйверы нужно применять только тогда, когда используются MOSFET транзисторы, имеющие емкость затвора более 5000 pF. IGBT могут обойтись лишь наличием импульсного трансформатора.
Управление выходным током может производится двумя способами – частотным и фазовым.
Полный мост с дросселем рассеивания
Схема идентична схеме резонансного моста или полумоста, только вместо резонансной цепи LC последовательно с трансформатором включают не резонансную LC цепь. Емкость С, примерно С≈22мкф х 63В, работает как симметрирующий конденсатор, а индуктивное сопротивление дросселя L как реактивное сопротивление, величина которого будет линейно изменятся в зависимости от изменения частоты. Преобразователь управляется частотным способом. При увеличении частоты напряжения сопротивление индуктивности возрастет. А это уменьшит ток в силовом трансформаторе. Поэтому довольно большое количество промышленных инверторов строят по такому принципу ограничения выходных параметров.
Сварочный инвертор своими руками
Вашему вниманию представлена схема сварочного инвертора, который вы можете собрать своими руками. Максимальный потребляемый ток - 32 ампера, 220 вольт. Ток сварки - около 250 ампер, что позволяет без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне магазинных, а может и лучше (имеется в виду инверторные).
На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.
Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.
На рисунке 2 - схема сварочника. Частота - 41 кГц, но можно попробовать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.
Трансформатор на 41кгц - два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора сделаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу от кассового аппарата. Вторичка делается из трех слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции между собой, для лучшей проводимости высоко- частотных токов, контактные концы вторички на выходе трансформатора спаяны вместе.
Дроссель L2 намотан на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 - 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо, вторичка 85 витков провод толщиной 0.5мм.
Сборка сварочного
Намотка трансформатора
Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.
Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект!
И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.
Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.
У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.
Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220 вольт 0.13 ампера или больше.
Конструкция
Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Athlon 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.
Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.
Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею цепи питания 300вольт с деталями моста.
На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.
Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.
Настройка
Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле.
Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.
Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.
Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.
Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.
Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%
Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.
Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.
Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.
Убедится в правильной фразировке обмоток силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .
Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.
Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кГц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.
Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.
Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.
Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.
Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт, а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть - убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.
Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.
Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.
Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.
Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше - ширина больше, ток меньше - ширина меньше.
Ни какого шума быть не должно иначе выйдут из строя IGBT.
Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.
Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.
Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.
Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый
Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.
Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы
Принципы построения инверторов (преобразователей)
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Топ авторов темы
Serg SP 16 постов
Starichok 15 постов
Seriyvolk 16 постов
Крашер 14 постов
Популярные посты
тимвал
Это тема для тех кто в ипульсных блоках питания, видит особенность только в слове импульсный. Хотя условные обозначения элементов уже знает. Не знаю нужно это кому или нет, в своё время потратил много
Serg SP
Ээх, раз пошла такая пьянка - реж последний огурец. Учиться так учиться. Начальная школа построения импульсных преобразователей от Александра Гончарова. Даёшь пятилетку за несколько дней чтения! В ар
ZAPAL
Если глядя на лес - и он кажется тебе темный и страшный, не надо туда ходить. У нынешней молодежи - дурная привычка хвататься за киловатные инверторы, при этом не имея даже элементарного опыта пайки
Изображения в теме
@Vslz это ваше воображение так рисует? Это маломощные движки, там ключ даже не греется. А уменьшить время противоэдс можно включив резистор или стабилитрон последовательно с диодом. Это слегка улучшает стабилизацию. А где полка ЭДС?
режим DCM будет сопровождаться сильным свистом, большой амплитудой тока ключа. Так и коллектор подгореть может.
Собрал макет драйвера, чтоб поиграться с режимами, прежде чем идти дальше. Как я уже говорил, за основу взял схему аудионота, но номиналы решил подбирать сам Немного смущает в схеме цепочка R2 C1. Обычно конденсатором параллелится резистор большего номинала, а тут наоборот. Собственно я поставил в анод 68 килоом, в катод 680 ом. На вторую сетку влепил потенциометр и подогнал режим таким образом, чтоб на аноде было 70 вольт. На катоде при этом получилось 2.7 вольт. Думаю, попробовать уменьшить катодный резистор и подкрутить ещё напряжение на второй сетке, чтоб добиться смещения хотя бы 2 вольта. Почему именно 70 вольт. Дело в том, что я потенциал накала решил поднять на 80 вольт. Т.к. у 6п14 максимально домустимая разность потенциалов между катодом и накалом 100 вольт, то перестраховался. На катоде фазоинвертора будет примерно напряжение анода драйвера плюс смещение. Хотелось бы, чтоб потенциал подогревателя на нём был хотя бы чуть-чуть положительным. С другой стороны я не знаю, насколько это критично. Многие вообще сажают среднюю точку накала на землю и не заморачиваются. Тем более, что на ФИ амплитуда сигнала на сетке выше, чем в первом каскаде. В общем, люди знающие, люди опытные, подскажите плиз, стоит ли плясать с бубном или хрен с ним, если потенциал подогревателя в ФИ будет на пару десятков ниже потенциала катода ? P.S. Кстати усиление каскада получилось 67. Это без ёмкости вокруг катодного резистора. Учитывая, что 6п14п требует вольт 10 для раскачки, то при таком раскладе можно будет обеспечить вполне себе глубокую обратную связь. Даже не знаю, стоит ли заморачиваться с R2 C1
Схема сварочного инвертора полный мост
В данной статье описана схема инвертора напряжения с мостовой топологией на базе генератора UC3825. Мощность инвертора составляет около 2 кВт продолжительной нагрузки. Устройство может применяться в различных лабораторных приложениях, в том числе и для индукционного нагрева металлов (без АПЧ). Вся конструкция инвертора состоит из двух блоков - блока управления и силового блока.
Рисунок 1 - Схема блока управления мостом
Рисунок 2 - демонстрация эффекта Миллера на одном ключе в мосте, без подавления ( синий график - напряжение на стоке VT2; зеленый - напряжение на затворе VT2)
--> Рисунок 3 - демонстрация эффекта Миллера без подавления в зависимости от напряжения питания и тока нагрузки
Транзистор (VT1, VT2, VT5, VT6) заперт при следовании с обмотки GDT положительного импульса (относительно истока), и отпирается при снятии управляющего импульса за счет наличия на затворе положительного потенциала (пока он заряжен) и "подтяжки" базы к коллектору резистором 470 Ом. Регулировку схемы ограничения тока КЗ можно производить на готовом устройстве при пониженном напряжении питания моста. К выходу моста подключается активное сопротивление достаточной мощности, резистор R13 выкручивается на минимум, затем на шины питания моста через амперметр подается пониженное напряжение от регулируемого источника питания. Напряжение питания моста и сопротивление активной нагрузки во время настройки должны быть такими, с которыми может быть достигнута величина настраиваемой уставки тока, но при этом максимальный ток U/R не мог бы превысить допустимый для транзисторов моста. С вращением подстроечника R13 должны меняться показания амперметра, он показывает величину ограниченного тока (уставки). Если на каком-то диапазоне регулировки показания не меняются, значит в данном диапазоне уставка превышает ток, потребляемый тестовой нагрузкой при данном напряжении питания. После настройки уставки ограничения, повышение напряжения питания при неизменной нагрузке не должно приводить к выходу величины тока потребления за пределы заданной уставки. Осциллограмма (Рис. 4 а) снята, с двух линий управления без подключенных ключей, на ней видны два сигнала и мертвое время. На осциллограмме (Рис. 4 б) изображен один из управляющих сигналов, непосредственно на выводах одного из силовых транзисторов. При тестировании драйверов с нагрузкой по 5.1Ом + 10нФ на каждый канал одновременно, длительности фронтов составляли не более 200нс. "Иглы" сразу после переднего фронта на затворах не превышают 15-16В и обусловлены применением GDT (индуктивности обмоток) и подавляются снижением сопротивления резисторов, шунтирующих вторичные обмотки GDT, но при этом будет возрастать средний ток питания драйвера. Т.к. затворы силовых транзисторов могут пробиться уже при напряжении 20В, их желательно защищать TVS-диодами (например, P6KE18), хотя, также успешно применяются стабилитроны (например, КС515, КС518), как и сделано в данном устройстве.
Рисунок 4 - Осциллограммы управляющих сигналов (частота 140 кГц)
Рисунок 5 - Изображение платы управления
Driver_PCB_r1.lay (160 кб) - плата управления в формате SprintLayout
Рисунок 6 - Схема силового блока
В силовой блок входят сам инвертор, выпрямитель сетевого напряжения, трансформатор тока, схема питания кулера и индикации его перегрева. Транзисторы моста обвязаны возвратными диодами, RC-снабберами, стабилитронами для защиты затворов. Резисторы по 1кОм параллельно затворам здесь применены не столько для ускорения разряда в процессе работы, сколько для разряда затворов при случайном обрыве цепей управления любого из ключей либо всех сразу (т.к. применяется разъем). При закрытии ключей одного из плеч происходит быстрое изменение тока в нагрузке. Если нагрузка имеет индуктивный характер, то в моменты коммутации могут возникать индуктивные выбросы (ЭДС самоиндукции), амплитуда которых пропорциональна величине индуктивности и скорости изменения тока. Такие переходные процессы могут вывести ключи из строя. RC-снабберы рассеивают энергию коммутационных выбросов на резисторах. Супрессор VD8 защищает элементы силовой цепи от перенапряжений свыше 400В. Для охлаждения ключей моста использован кулер для CPU компьютера.
В завершенном устройстве, перед подачей питания на мост, необходимо проверить формы управляющих сигналов непосредственно на затворах (см. Рис. 4 б). При стабильной работе длительность фронта/спада может быть порядка 200-250 нс, амплитуда импульсов 12-14 В, dead-time не менее 0,8 мкс. Инвертор испытан на нагрузке в 2кВт. Для повышения мощности можно использовать более мощные транзисторы и лучшую систему охлаждения.
Рисунок 7 - Изображение силового блока
Рисунок 8 - Схема выходного контура
Последовательный вариант контура выбран благодаря тому свойству, что при отклонении частоты инвертора от резонансной, это не приводит к возрастанию тока в контуре, с учетом того, что используется ручной способ подстройки частоты. При этом для инвертора нежелательны режимы, при которых выходная частота будет ниже резонансной. В этом случае контур будет представлять для инвертора емкостной характер нагрузки, могут возникать пики сквозного тока моста, обусловленные задержкой обратного восстановления диодов сток-исток. На рисунке 9 приведены осциллограммы тока питания моста и напряжения на индукторе в эксперименте с пустым индуктором, при напряжении питания моста 10В.
Рисунок 9 - Ток в цепи питания моста ( CH1 ) и напряжение на индукторе ( CH2 ) в зависимости от частоты питания LC-контура
Другая особенность последовательного контура не позволяет ему работать с пустым индуктором (без нагрузки), так как в режиме резонанса ток питания контура будет максимальным и при высокой добротности в сочетании с низким активным сопротивлением контура может для инвертора быть практически эквивалентен КЗ (если схемой управления не предусмотрены отсечки или ограничение мощности в таком режиме). Крутизна нарастания тока при приближении к резонансной частоте тем больше, чем выше добротность контура, которая в свою очередь обратно пропорциональна активной мощности, рассеиваемой в контуре. Таким образом исключить режим работы с пустым индуктором можно, например, при постоянной работе с графитовым тиглем (допустимо с пустым), который будет постоянно отбирать энергию на собственный нагрев. Резонансная частота контура зависит также от материала и массы объектов, вносимых в индуктор. В зависимости от магнитной проницаемости, разные материалы заготовок по разному влияют на индуктивность индуктора. Так ферромагнетики (сталь, железо) сдвигают резонанстую частоту вниз, а диамагнетики (медь) - вверх. Кроме того, резонансная частота меняется по мере нагрева заготовки. Например, у стали при переходе температуры выше примерно 800°C, отосительно резко падает магнитная проницаемость и практически сравнивается с этой величиной для воздуха. Мощность, передаваемая на нагрев заготовки максимальна только на резонансной частоте. Поэтому при фиксированной частоте генератора нельзя добиться полной отдачи мощности на нагрев при разных массах, материалах и при разной степени нагрева заготовок. Но, на практике оказалось, что если объем заготовок относительно индуктора небольшой, то частота практически не сдвигается.
- Есть несколько способов подстройки частоты генератора в резонанс с LC-контуром:
- С помощью осциллографа, по отсутствию сдвига фаз между током в контуре напряжением на нем.
- Поиск частоты, при которой амплитуда напряжения на L или C элементах контура достигает наибольших значений (форма напряжения при этом синусоидальная). На элементах контура амплитуда напряжения может во много раз превышать напряжение питания, поэтому указанную процедуру необходимо проводить при пониженном напряжении питания инвертора и с делителем напряжения.
- Отслеживание тока, потребляемого инвертором в процессе регулирования частоты генератора (R9). Частота, при которой ток последовательного контура имеет наибольшую величину, является резонансной.
Рисунок 10 - Влияние наличия нагрузки (стальной заготовки) в индукторе на резонансную частоту и потребляемый ток
Фотоархив
Видео
Читайте также: