|
| [ На главную ] -- [ Список участников ] -- [ Правила форума ] -- [ Зарегистрироваться ] |
| On-line: |
| Gauss2k - gauss gun у тебя дома / Электроника и Электротехника / Индукционный нагрев металлов 2. |
| Страницы: << Prev 1 2 3 4 5 ...... 17 18 19 20 Next>> |
|
| Автор | Сообщение | |
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612 
|
Добавлено: 29-01-2013 14:13 | |
Обязательно попробую, как с делами разберусь, на работе полный коллапс, адъ и безблагодатность   |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481 
|
Добавлено: 29-01-2013 14:15 | |
|
Удачи! |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 29-01-2013 14:22 | |
ksv, прошу прояснить мне еще один момент и я от Вас отстану  Вот включаем мы установку, дежурный генератор работает на предустановленной частоте (выше резонанса), сигнал с трансформатора тока ведь будет идти на этой частоте. Но в контуре сосуществуют вынужденные колебания и свободные колебания. Частота свободных колебаний с наибольшей амплитудой равна резонансной частоте контура, соответственно эти колебания "задавят" все другие и с ТТ пойдет сигнал с резонансной частотой контура. Сумбурно написал однако. Я правильно понимаю?  |
||
|
Mike Группа: Участники Сообщений: 6 |
Добавлено: 29-01-2013 14:48 | |
Позвольте вмешаться. Дежурный генератор работает на частоте в несколько раз ниже. Сначала я расчитывал на в 3 раза меньшую, ну чтобы на 3й гармонике, потом понял, что можно сделать хоть 1Гц. После 1го импульса всё заводится. Правда схема другая, но принцип похож. Если регулировать питание, при малом напряжении будет "хрипеть" т.к. не хватает обратной связи. Но это не страшно. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 29-01-2013 15:01 | |
|
Mike, справедливости ради стоит сказать, что дежурный генератор будет работать на той частоте, на которую мы его настроим. А вот как его настроить правильно, ниже или выше резонанса, чтобы он устойчиво начал генерировать, для меня вопрос. Я никогда с подобной схемотехникой дела не имел |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479 
|
Добавлено: 29-01-2013 15:04 | |
У индуктивности напряжение опережает ток, у емкости наоборот, опережает напряжение. И цепочка , нарисованная на схеме дает сдвиг, т.е. нулевое напряжение появляется чуть раньше нулевого тока. (эта цепочка чем то напоминает индукторную цепочку, только резонансная частота далеко выше резонансной частоты индуктора) Вот модель, оч близко к реальной, нет рекупеоационного снаббера, а так деталь в деталь. вот результат моделирования. По этой ссылке можете скачать саму модель, (с библиотеками логтки) модель Вверху – ток рекуперационных диодов, внизу – ток в первичке, и напряжение на ключах.   |
||
|
Maksim Группа: Участники Сообщений: 3 |
Добавлено: 29-01-2013 16:40 | |
|
Здравствуйте, Уважаемые участники форума! У меня имеется маленькая индукционная печька для плавки драг. металлов для лабораторных исследований( мощность печи 2.2 кВт, частота 22 кГц). Необходима помощь в модернизации источника питания ( т.е. добавить датчики и сделать регулирование мощности не ручным, а с использованием программируемого контроллера). О цене работы договоримся. |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 29-01-2013 17:36 | |
To sergey
По сути дела Mike Вам все это как бы уже сказал. Только я не настолько уменьшаю частоту, как он. При резонансной частоте частоте пьезопреобразователя 28 кГц, частота дежурного генератора у меня около 25-26 кГц. Но в данном случае это не принципиально. =========================== To derba Что-то не очень понятная модель нагрузки. Раньше вроде бы обычный последовательный контур был? А каков физический смысл резистора R2?  |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 29-01-2013 17:44 | |
|
Вот теперь все ясно! ksv и Mike , спасибо! |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 29-01-2013 20:10 | |
Это эквивалент нагрузки, и потерь контура. (индуктор можно представить, как трансформатор, где вторичная обмотка – образец). Это проверено генератором ударного возбуждения, сходимость с моделью полная.  Вот модель генератора ударного возбуждения, (деталь в деталь реально работающему, и оч. точно, как в модели работает) к сожалению я удалил осциллограммы с компьютера, они один в один с моделью.  Хотя нет, одну осцилку нашел, но там меньше длительность между импульсами (увеличил в последствии конденсатор и в реальной схеме и модели в задающем генераторе, с увеличением длительности промежутков - точность расчета растет). (это я тренировался с импортом осциллограмм в эксель, это реальная осцилка с железа, один луч-колебание на контуре, другой - импульсы на затвор). Это пустой индуктор.  |
||
|
квє магистр Группа: Участники Сообщений: 494 
|
Добавлено: 29-01-2013 21:57 | |
|
vassabi- просветите. На конец спаял плату, выставляю нижнюю и верхнюю частоту, а на выходе СД4046ВЕ, импульсы амплитудой 6 вольт. Питание 15 вольт. Это так должно быть или микросхема плохая? |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753 
|
Добавлено: 29-01-2013 22:02 | |
To квє
|
||
|
квє магистр Группа: Участники Сообщений: 494
|
Добавлено: 29-01-2013 22:09 | |
|
vassabi- все по схеме, как на 5 страницы . Уже не помню это Ваше или Веталь поделился. Что то странно все это, все регулируется , частоты выставляются. Побегу завтра за другой СД, может что лучше будет. Да и они возят весь ширпотреб. |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753
|
Добавлено: 29-01-2013 22:12 | |
To квє
|
||
|
Maksim Группа: Участники Сообщений: 3 |
Добавлено: 29-01-2013 23:54 | |
|
Здравствуйте, уважаемые участники форума! У меня имеется маленькая индукционная печка для плавки драг. металлов для лабораторных исследований (мощность печи 2.2 кВт, частота 22 кГц). Необходима помощь в модернизации источника питания (т.е. добавить датчики и сделать регулирование мощности не ручным, а с использованием программируемого контроллера). О цене работы договоримся. |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753
|
Добавлено: 29-01-2013 23:58 | |
To Maksim
Оставьте свой е-меил и возможно кто-то с вами свяжеться, хотя не уверен, т.к. здесь помочь могут бесплатным советом, опытом и т.д., но при наличии ваших головы, рук и желания разобраться во всем самому  |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 04:56 | |
To derba
Ну хорошо. А как Вы реально реализуете датчик тока, измеряющий ток именно в L6? Т.е. - куда ТТ (или шунты? датчики Холла?) ставите? ================= PS Просто для уточнения терминов. Я под нагрузкой инвертора понимаю всю цепь, которая подключена к выходу инвертора, а Вы, насколько я понял, под нагрузкой понимаете только сам индуктор с железякой. Так? Это к вопросу: "Где кончается инвертор и начинается нагрузка?" |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 30-01-2013 07:22 | |
Нагрузкой инвертора и будет весь контур, а вот нагрузкой индуктора, то это будет образец. В данной модели первичка (1 виток L1. вторичка 100 витков L8, посм K1 L1 L8 0.95 в самом верху) Я повторяюсь, от этого варианта я отказался, в железе требуются резисторы более 100 ватт, (хотя, и этот вариант работоспособен.) сейчас делаю на CD4046. Насчет резистора,(эквивалента нагрузки) последовательно или параллельно индуктору я считаю, нагрузка должна приводиться параллельно контуру. Т.е. пустой контур, сопротивление бесконечно, напряжение на индукторе максимально.( Если последовательно контуру, то как? Бесконечное сопротивление, тока нет). При увеличении нагрузки, сопротивление падает, и соотв амплитуда на индукторе (и на конденсаторах, и ток в первичке падает ). Попробуйте, к примеру поставить R2 вместо 150 ом- 50 ом, Модель я сбросил . В данном случае у меня будет 2 ТТ, в первичке, один регулирует мощность (по току в первичке, ограничивает ток уменьшением напряжения на ключах), с другого - идет сигнал на CD4046. Практически уже смонтировано, протестировано, осталось сделать регулятор напряжения, чем я и занимаюсь. |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 08:50 | |
To derba
А вообще зачем все это шаманство с приведением? Не на бумажке же считаете цепи - все равно симулятор. Почему нельзя честно смоделировать всю нагрузку: разделительный транс, батарея + индуктор (как первичка второго транса) и вторичка с активным сопротивлением в нагрузке (как модель железюки). Почти уверен, что никаких чудес там не возникнет. Хотя:
А у ФАПЧ на основе CD4046 слишком тормозная реакция на резкие колебания частоты. Да и в мультичастотных системах - сплошные проблемы. Вообще сам концепт управления частотой задающего генератора на основе некоторых проинтегрированных данных, ИМХО, - тупиковая ветвь. Для многих задач нужно оперативное управление ключами на основе текущего поведения тока (и, естественно, других параметров). Тем более современные МК позволяют это делать весьма оперативно. Будущее, скорее всего, за этим. Опять же, конечно, ИМХО... =================================== =================================== PS после обеда. Увы. Чудес не бывает. derba, я покрутил на симуляторе "честную" модель нагрузки. Естественно (как собственно и ожидалось) никакого сдвига фазы между током в первичке согласующего транса и током в индукторе нет. Вот простейшая моделька изображена на рисунке:  Фишка скорее всего в том, что в элементы эквивалентных схем не существуют в реальности как таковые. Т.е. часто мы просто не имеем к нему реального физического доступа, чтобы померить, например, текущий через него ток. Также и в Вашей модели. L6 - это не индуктор сам по себе и датчика тока к нему не прилепишь. Нужна "горотьба", чтобы вытащить ток, текущий через L6. Вы можете, конечно, подключить к индуктору параллельно какой-нибудь мощнючий резистор и сдвинуть фазу (цепь уже не будет чистым последовательным контуром). Но тогда проще и с тем же эффектом можно приделать простой фазовращатель в трансформатор тока, который стоит в цепи первички согласующего транса. ------------------------ Ну вот вроде бы и разобрались... Жаль. А так хочется иногда чуда...  Есть правда и плюс. Наконец-то разобрался как влияет коэффициент (индуктивной) связи железюки (нагреваемого образца) с индуктором на параметры нагрузки. Совсем не ожидал такой сильной зависимости резонансной частоты нагрузки от него. Кстати это еще один гвоздь в "долгий ящик" для ФАПЧ. Если будет возможность - вечером построю график, покажу. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 30-01-2013 11:11 | |
|
я вот все размышляю про АПЧ на основе дежурного генератора с синхронизацией от ТТ (пост ksv от 28-01-2013 06:17). Если все так просто, то зачем возня с 4046, борьба с задержками, поиск компараторов и т.д. В чем подвох? |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 12:28 | |
|
Да нет никакого подвоха. Есть просто два нюанса: 1. Желательно дополнительно чуток сдвинуть фазу тока назад во времени. Чтобы скомпенсировать задержки в инверторе. Без этого частота инвертора будет несколько ниже резонансной частоты нагрузки. Для синусоидального тока это делается легко. 2. При очень низких добротностях автоген сам работать не захочет. Ну и не нужно такое греть... |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 30-01-2013 12:43 | |
В общем надо делать макет и экспериментировать  |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753
|
Добавлено: 30-01-2013 12:48 | |
To ksv
Кавычки не зря, т.к. по факту он медленный. Мой ФАПЧ на испытаниях отрабатывал даже КЗ витков индуктора. |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 13:16 | |
|
To sergey Посмотрите вот такой самый простейший фазовращатель гармонических сигналов. На этом примере как раз видно, что выходной сигнал сдвинут назад во времени относительно входного. Резистором R1 регулируется величина этого сдвига.  В модели - трансформатор напряжения. Для простоты. Но если сделаете вторичку ТТ с отводом в середине, то сможете сдвигать и сигнал тока нагрузки. ============================ To vassabi
Хотя, по большому счету совершенно непонятно насколько решения с ФАПЧ конкурентоспособны по отношению к решениям на основе автогенаов (естественно, с фазовым сдвигом сигнала тока). У меня за последний год (пока возился с ультразвуком) сложилось мнение совсем не в пользу ФАПЧ. Но, в принципе, можно обсудить и приблизиться к правде. Без фанатизма сравнить все плюсы-минусы. Там и видно будет. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 30-01-2013 13:24 | |
|
ksv, спасибо, но про ТТ я не очень понял, можете хоть на листочке черкануть, пояснить? |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 13:27 | |
 ну вот как-то так. На сердечнике ТТ две обмотки (или обмотка с центральным отводом, или вообще два ТТ надели на один провод и соединили концы как положено). Сигналы с этих двух обмоток должны быть противоположны по фазе. А R и C позволяют их смешивать в разном соотношении и, в результате, регулировать фазу. Спецы кажется называют такую штуку "фазоразностные схемы". Это простейшая. У нее фазовый сдвиг заметно зависит от частоты. Есть и более навороченные. Но для этой задачи пойдет и такая. В УЗ такие решения используются. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 30-01-2013 13:39 | |
Спасибо большое!  |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 14:02 | |
А вот пару "ужастиков" в завершение темы. На ночь... Недавно в одной умной книжке видел. Это вместо тех безобидных R и C в предыдущей схеме!!!    А есть еще и на куче операционников... Но если здоровье дорого - лучше остановиться на самом простом варианте. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 30-01-2013 14:45 | |
|
надо LTSpice поплотней освоить, как то непривычно в нем. Сделал кое как модель, так сказать пощупать сдвиг, вроде работает, сопротивление R1 уменьшаю, сдвиг возрастает. |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 30-01-2013 15:07 | |
|
Весчь, конечно, архиполезная. Без сомнения. Но главное в моделировании - правильный уровень детализации. Тупо моделировать сложные схемы во всех деталях - довольно бессмысленное занятие. ------------------------------- Кстати, не так давно набредал в Сети на отечественный SPICE-проект: uSpice. Тоже бесплатный. С первого взгляда (по описанию на сайте) показался интересным. Но "в живую" не пробовал. Может кто-нибудь возился с ним? Как впечатления? |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 30-01-2013 15:35 | |
Вот и пришли близко к моей схеме, если в Вашей схеме конденсатор шунтировать резистором , сдвиг сохранится? А последовательно резистору поставить дроссель? Конечно, сохранится, но с дополнительными элементами сдвиг будет более стабильным. Вот, выделил фазосдвигающую цепачку. И не надо 2 обмотки, работает и с 1 обмотк5ой на ТТ. Сделать , как тут, искусственная средняя точка, cоставлена с резисторов , дроссель за счет тока намагниченности и ЭДС самоиндукции позволяет обойтись одной вторичной обмоткой на ТT.  Насчет CD4046, протестировано, что резкие возмущение (бросок, частота с 50 резко увеличилась до 56 кгц, отсекание при помощи реле конденсаторов, так тестировал точку Кюри). Схема гарантированно отработала за 10 периодов, при этом входа в опасный режим не было, у меня адаптационные снабберы, включение возможно, когда КЭ меньше 6в ). Это не в модели, а в железе!!!(да и модельки CD4046 у меня нет в библиотеках) |
||
|
Diso гроссмейстер Группа: Участники Сообщений: 140 |
Добавлено: 30-01-2013 19:36 | |
|
derba,ваша схема как я понял при больших Ктр ТТ и из за наличия в ней тандема LC провоцирует колебательный процесс, лечится это ценой 100Вт. По моему вариант приведенный ksv без этих недостатков. |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 30-01-2013 20:03 | |
По всей видимости да, но опять, надо большей Ктр, и не известно, как он себя поведет, а на CD4046 уже оттестировано, и меня работа устраивает. |
||
|
Diso гроссмейстер Группа: Участники Сообщений: 140 |
Добавлено: 30-01-2013 23:01 | |
Снабберы или драйвера? И на какую ногу 4046 заводите обратку? |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 30-01-2013 23:14 | |
драйвера. Вот схема, (уже выкладывал ранее), проверено в железе. Вот монтажка.  |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 31-01-2013 05:16 | |
|
To derba Я-то думал, что Вы под ФАПЧ понимаете классический вариант системы управления частотой инвертора. Ну когда невязка пропорциональна разности фаз тока и напряжения на нагрузке. А эта схема, что Вы привели, функционально абсолютно эквивалентна дежурному генератору с внешней синхронизацией и фазовращателем. Только с более медленной реакцией за счет интегратора на выходе фазовых детекторов. Мне раньше такой вариант тоже очень нравился (мы его тут называли "компенсатор задержки"). К сожалению, на УЗ-нагрузках он слишком часто давал осечки. Как раз за счет сравнительно большого времени реакции системы обратной связи. Поэтому-то я и перешел на вариант дежурного генератора с жесткой внешней синхронизацией. Вот только хорошего фазовращателя (для несинусоидаьных сигналов) пока не нашел.  Наверное, придется все-таки на ЦОС переходить. Техника уже позволяет и доступна. ------------------------------- Ну что ж, понятно, что Вы имели в виду. Устраивает - так устраивает. Тут спорить-то в общем не о чем. Я даже рад, что устраивает... =============================== =============================== Вот обещанный вчера график. Вечером не успел положить. График очень интересный. Он показывает как изменяется резонансная частота нагрузки от коэффициента связи индуктора с нагреваемым образцом.  Резонансная частота нагрузки при очень слабой связи, как и положено - 66 кГц. Мы видим, что она монотонно растет с ростом коэффициента связи. А при K = 0.95 резонансная частота аж в три (!) раза выше, чем "исходная" частота. Конечно, для индуктора без сердечника коэффициент связи 0.95 - довольно большое значение. Но все равно впечатляет! Вот задачка для АПЧ! Что такое коэффициент связи хорошо описано в статье Володина: "Назначение параметров модели трансформатора в Spice симуляторах". ---------------------- Нужно, наверное, на досуге как-нибуль посчитать этот коэффициент связи для разных геометрий. Понятно, что чем бОльшая часть магнитного потока индуктора пронизывает контур нагреваемого образца (т.е. чем меньше поток рассеяния), тем больше коэффициент связи. С ферритовыми концентраторами вообще, наверное, близко к 1 получится. Но хотелось бы почувствовать "цифрами" ("кишками"). Ну, например, 0.5 - это много или мало? ---------------------- Немного позже положу немного дополнительной информации по этой теме. Что считалось, как и зачем. |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 31-01-2013 09:54 | |
Впечатляет, еще бы как нибудь прочувствовать временные интервалы за которые частота может так прыгнуть и успеет ли ФАПЧ или АПЧ на основе дежурного генератора отработать. В любом случае металл, например, не сможет же мгновенно поменять свою геометрию в процессе плавки...  Я вообще уже начал сомневаться, нужна мне в лаборатории АПЧ или нет. Металла много мы там не плавим. Единственное, неудобно осцил постоянно подключать, когда индуктор меняешь. |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 31-01-2013 11:52 | |
|
Пока это только модель и я пока не совсем понимаю механизм - почему так происходит. Откуда такой сильный эффект. Не похоже, что ошибка моделирования. Сегодня попробую описать подробнее - может яснее станет. С ростом частоты (при усилении связи индуктора с образцом) также падает и добротность. Ну это-то как раз более-менее понятно - поток рассеяния, т.е. индуктивность рассеяния, т.е. как бы реактивная составляющая уменьшается по отношению к активной. Это и есть по сути добротность. Вот положил картинку, иллюстрирующую уменьшение добротности с ростом коэффициента связи. АЧХ по току первички согласующего трансформатора для трех значени K2 - 0.001, 0.8 и 0.95), правые пики - это и есть как раз частота последовательного резонанса, связанного с индуктором и конденсаторной батареей.  |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 31-01-2013 12:24 | |
|
To ksv У меня получились аналогичные результаты. Я пералапатил кучу литературы, и по данным для индукционной плавке к связи в лучших случаях достигает 0.6. У меня частота 50 кгц, частота повышается (по моим измерениям), до 56 кгц. Я и тестировал индуктор по таким данным. (см пост ранее). А вообще, модель лучше делать на экспериментальных данных, я снимал осциллограммы при разных нагрузках (генератором ударного возбуждения, и подбирал параметры в модели). И по модели, и по экспериментальным данным, в пересчета на 310 в будет 1,6-1,8 кватт. При 350в-более 2 кватт. (у меня будет регулятор от 30 до 400в) |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 31-01-2013 14:51 | |
To derba
Конечно для численных экспериментов я брал параметры достаточно реальные, близкие к тому, что я сам измерял в свое время. Я только коэффициент связи образца с индуктором никогда не измерял. Просто не приходило в голову об этом подумать. Поэтому за цифру 0.6 - большое спасибо. Будет хоть какая-то ориентация... |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 31-01-2013 15:04 | |
|
Итак, с легкой руки derba кинул простенькую (честную) модель нагрузки в симулятор и посмотрел что получается. Немножко попишу здесь на эту тему. Надеюсь, никому сильно не помешаю. Заодно и сам пойму что к чему... ============================ По сравнению с обычной моделью нагрузки (согласующий транс и последовательный контур с активной компонентой в виде обычного последовательного резистора) в модель включен дополнительный трансформатор. Первичная обмотка этого трансформатора - это индуктор, а вторичная - проводящий образец в индукторе. По образцу текут замкнутые вихревые токи Фуко - они и образуют одновитковую вторичку с током. Получилась вот такая модель:  Слева внизу (V3) - генератор меандра, с амплитудой 310В и периодом, определяемым резонансной частотой Fr последовательного контура, образованного конденсаторной батареей C3 и индуктором L3, и расстройкой dF, которая задается "руками". Все эти параметры задаются на схеме вверху справа. А для частотного анализа V3 выдает не импульсы, а синусоидальный сигнал с амплитудой 1В. C1 - разделительный конденсатор для удаления постоянной составляющей, т.к. генератор V3 выдает однополярный сигнал (это как бы полумост с несимметричным включением нагрузки). Такая же эквивалентная схема получится и с симметричным подключением нагрузки к полумосту с конденсаторным делителем для центральной токи. L1 и L2 - согласующий трансформатор с коэффициентом трансформации Km. В данном случае Km = 10. Коэффициент связи K1 = 1. Нормальный транс. Эквивалентная схема индуктора и нагреваемой в нем железяки представлена трансформатором с L3 и L4. Коэффициент трансформации его Ki в данном случае равен 10. По сути это - количество витков индуктора. Т.к. образец - это один виток. Коэффициент связи хрен знает какой, поэтому представлен параметром K2. Ко вторичной обмотке этого транса подключен резистор R3, который изображает омические потери в образце. В этих численных экспериментах считаем R3 - константой. Потом как-нибудь подумаем о модели, которая учитывает изменение R3 за счет индукционного нагрева. Сейчас значение R3 фиксировано и рассчитывается по добротности Q, которая является параметром. Так просто удобнее. Ну вот. Простейшую модель ИН-нагрузки описали. Теперь можно переходить к численным экспериментам. Проведем частотный анализ ее в диапазоне изменения частоты 100 Гц - 1 МГц. Коэффициент связи K2 возьмем небольшой (0.001) так, чтобы железюка никак не влияла результат (вытащили ее из индуктора). Результаты представлены на рисунке ниже:  На ней изображена АЧХ нагрузки в целом (это по току первички согласующего трансформатора I(L1)) и АЧХ по току в самом образце I(R3). Мы видим, что наша нагрузка имеет три резонанса. Первый - последовательный резонанс с частотой около 1 кГц (точнее - 917 Гц) обусловлен контуром C1 и L1. Этот резонанс в свое время доставил много хлопот и отправил на тот свет небольшую горсть ключей. С ним поборемся чуть позже. Второй резонанс параллельный (провал на АЧХ по току). Этот резонанс на частоте 12.5 кГц обусловлен параллельным контуром, образованным индуктивностью вторичной обмотки согласующего трансформатора L2 и емкостью конденсаторной батареи (т.к. индуктивность индуктора L3 много меньше индуктивности вторички согласующего транса L2). Ну и третий резонанс - последовательный на частоте 65.902 кГц. Это как раз наша рабочая частота, обусловленная последовательным контуром, образованным конденсаторной батареей C3 и индуктором L3. Поскольку инвертор представляет собой ключевой генератор, то в принципе, при подключении этой нагрузки у нас должны возбуждаться все три моды, которые мы обнаружили. Для того чтобы убедиться в этом проведем анализ переходных процессов (Transient Analysis). Включать инвертор на совсем пустой индуктор нехорошо, поэтому воткнем в него образец. Т.е. установим K2 = 0.5. Включаем, смотрим. Результат на следующем рисунке.  Вот они все эти три моды прекрасно видны. На диаграммах справа мы видим увеличенный фрагмент центральных диаграмм. Это колебания с нашей рабочей частотой около 66 кГц. На диаграммах в центре мы видим модуляцию этих колебаний с частотой около 1 кГц. Это как раз колебания в контуре первички. Ну и в самом начале переходного процесса мы видим модуляцию с более высокой частота (порядка 10-12 кГц), которые быстро затухают. Это - работа параллельного контура, образованного вторичкой согласующего транса и конденсаторной батареей. Колебания с частотой порядка 10 кГц затухают довольно быстро. Чего не скажешь о колебаниях в первичке. Они затухают, но очень медленно. Внутреннее сопротивление генератора V3 мало. Поэтому введем дополнительное затухание в контур первички (резистор R1 на следующем рисунке). А для того, чтобы сохранить малое внутреннее сопротивление источника на нашей рабочей частоте (которая существенно выше) поставим параллельно R1 конденсатор C2.  Включаем и пробуем. Рузультат на лицо. Он представлен на следующем рисунке - колебания в первичке затухают уже достаточно быстро:  Теперь можно вернуться в режим анализа частотной характеристики нагрузки с демпфированием колебаний по первичке. Для сопоставимости результатов с приведенными ранее,опять поставим K2 = 0.001. Вот эти АЧХ:  Мы видим, что при помощи цепочки R1C2 мы задавили колебания в первичке приблизительно на 25 Дб и теперь они нам не мешают. Теперь можно заняться индуктором и образцом. ============================= Продолжение следует... |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753
|
Добавлено: 31-01-2013 15:41 | |
|
To ksv Жаль, что я не был вашим студентом... |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 31-01-2013 16:00 | |
|
мне тоже жаль |
||
|
vassabi магистр Группа: Участники Сообщений: 753
|
Добавлено: 31-01-2013 16:04 | |
|
Анекдот почти в тему: - Дети, запомните, виски и кофе это "ОН", а "ОНО" это гамно и министерство образования! |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 01-02-2013 04:40 | |
|
В принципе, со всем этим несложно разобраться, почитав соответствующие разделы любого учебника, содержащего в названии аббревиатуру "ТОЭ". Но как же это скучно! Мне кажется, что большинство таких учебников написано просто скрытыми садистами. В наше время гораздо увлекательней изучать мир на симуляторах, численных экспериментах. При этом человек как бы ускоренно проходит весь тернистый путь отцов-основателей данной предметной области, увлекается, начинает формулировать вопросы, пытается их разрешить. В результате теория этой предметной области (даже самая "зуболомная") становится обоснованной, понятной и интересной. Поскольку отвечает на вопросы, которые человек сформулировал сам...  |
||
|
sergey магистр Группа: Участники Сообщений: 612
|
Добавлено: 01-02-2013 08:07 | |
|
ksv, ждем продолжения |
||
|
ksv магистр Группа: Модераторы Сообщений: 1481
|
Добавлено: 01-02-2013 09:38 | |
|
Продолжим. -------------------------------- Итак, мы подкорректировали нашу нагрузку и можем теперь полностью сосредоточится на изучении индуктора и находящегося в нем образца. Зачем? Потому что как раз именно эти две вещи могут существенно варьироваться при практическом использовании индукционного нагрева. А хорошая система управления инвертором должна обеспечивать адекватное его согласование с такими переменными нагрузками. При этом, понятно, что параметры нагрузки могут меняться как от эксперимента к эксперименту, так и в течении одного опыта - в результате нагрева и плавки образца. Через какие электротехнические параметры инвертор (точнее, его система управления) «видит» нагрузку? Важнейших два. Это - резонансная частота нагрузки и ее добротность. Система управления должна прямо или косвенно измерять эти параметры нагрузки и принимать соответствующие решения по управлению инвертором для обеспечения эффективности процесса и устранения аварийных режимов. А для того, чтобы сконструировать такую систему нужно знать как и в каких пределах изменяются указанные параметры нагрузки (резонансная частота и добротность). Это — мотивация к дальнейшему. Примечание. Здесь мы ограничим наше исследование только неферромагнитными образцами. С ферромагнитными все даже интереснее, но гораздо сложнее. Как-нибудь потом. А сейчас нам лишние трудности совсем ни к чему. Оба этих параметра зависят: от конструкции индуктора, состава и геометрии нагреваемого образца и их взаимного расположения. Строгий анализ этих факторов представляет собой очень сложную задачу трехмерного моделирования электромагнитных, тепловых и радиационных процессов. Но поскольку мы рассматриваем электротехническую задачу, то все эту «зубодробительные» факторы сводятся всего к четырем параметрам, которые представлены в нашей модели (обведены красным на рисунке ниже).  На самом деле их пять: C3, L3, L4, K2 и R3, но конденсаторную батарею C3 в этих экспериментах мы затрагивать не будем. Будем считать ее фиксированной и энергонадзор в виртуальном мире нам не указ. Итак, первый достойный внимания параметр - это индуктивность самого индуктора L3. Вещь достаточно понятная. В простейшем случае - обчная цилиндрическая катушка. Для нашей модели возьмем небольшой индуктор с L = 3.71 мкГн. Индуктивность выбрана именно такой для того, чтобы с используемой конденсаторной батареей (C = 1.58 мкФ), резонансная частота пустого индуктора была близка к 66 кГц. Второй параметр — это индуктивность самого нагреваемого образца L4. Любая проводящая железяка имеет индуктивность. Чем же наша хуже? Этот параметр уже гораздо сложнее. Но зачем нам трудности — немного упростим задачу. Будем считать, что мы греем не произвольное тело, а трубу, диаметр которой близок к диаметру индуктора. Тогда хорошей моделью такой трубы будет один короткозамкнутый виток. Поскольку этот короткозамкнутый виток индуктивно связан с индуктором (т. е. получается трансформатор), то удобно определить индуктивность этого витка через индуктивность индуктора и некий коэффициент трансформации Ki (в нашей модели пусть будет 10). Тогда получаем, что индуктивность образца L4 = L/ (Ki^2). Идем дальше. Поскольку образец у нас не сверхпроводящий, то необходимо это учесть. Для этого вводим третий параметр R3. Этот параметр изображает как бы «омическое сопротивление вихревым токам», протекающим в образце. Параметр R3 тоже весьма не прост. Он зависит от состава материала образца, его геометрии и топологии вихревых токов, индуцированных переменным магнитным полем. Упростим задачу задания этого параметра следующим образом. Добротность нагрузки — вещь понятная, осязаемая и привычная. Поэтому введем параметр Q (некая условная добротность). Омические потери в последовательном колебательном контуре обычно изображаются последовательным резистором с сопротивлением R, которое связано с добротностью соотношением R = sqrt(L/C)/Q, которое следует из самого определения добротности (отношение реактивного сопротивления к активному). Далее приведем это R ко вторичке трансформатора L3-L4. В результате получим R3. Примечание. Здесь необходимо подчеркнуть, что реальная добротность нагрузки, которую мы будем изучать, совсем не обязана совпадать с Q. Q – это просто параметр. Ну и, наконец, четвертый параметр. Это — коэффициент связи образца с индуктором. В нашей модели он обозначен как K2. По сути этот коэффициент представляет собой просто как бы «отнормированную» взаимную индуктивность индуктора и образца K2 = M/sqrt(L3*L4). Взаимная индуктивность пропорциональна магнитному потоку поля, создаваемого индуктором, в контуре, образованном образцом. Т.е., образно говоря, коэффициент связи говорит об относительном количестве силовых линий поля индуктора, которые пронизывают образец. Понятно, что если наша труба (образец) валяется на полу, то очень мало силовых линий от индуктора ее отыщут и пронзят. В этом случае взаимная индуктивность и, следовательно, коэффициент связи близок к 0. И наоборот, если труба полностью засунута в индуктор и почти все силовые линии протыкают поперечное сечение этой трубы, то коэффициент связи будет стремиться к 1. Насколько? Ну тут уже считать нужно... Итак, физический смысл наших четырех параметров мы уяснили. Теперь можем переходить к численным экспериментам. Один их простых, но наглядных экспериментов, который мы можем провести на нашей модели - исследовать поведение нагрузки при помещении нашей трубы в индуктор на разную глубину. Естественно, для простоты мы берем трубу, которая гораздо длиннее индуктора. Ну а с точки зрения нашей модели мы всего-то должны просто зафиксировать все параметры кроме K2 и посмотреть зависимость резонансной частоты нагрузки и ее добротности от K2 в пределах от 0 до 1 (1 - в принципе, конечно). Чем сейчас и займемся. ======================== Продолжение следует... |
||
|
dangyz бывалый Группа: Участники Сообщений: 49 
|
Добавлено: 01-02-2013 10:30 | |
ksv
Если считать взаимную индуктивность попроще, то у Никольского "Электродинамика и распространение радиоволн" можно найти приближенную формулу, которую можно записать в виде M=0,25*pi*mu*Di^2*De где Di- диаметр внутреннего витка, De-внешнего, т.е. индуктора. При более серьезных оценках без эллиптических интегралов первого и второго рода не обойтись. Подробности можно найти, например, Шимони "Теоретическая электротехника" |
||
|
dok-3379 Группа: Участники Сообщений: 3 |
Добавлено: 01-02-2013 15:10 | |
|
Привет всем участникам форума. Очень нужна индукционная плавильная печь мощностью 4кВт и с частотой 66кГц. Хочу сделать по схеме разработаной KSV, которая ранее обсуждалась на этом форуме увеличив количество витков во вторичной обмотке трансформатора с 2 до 4. Если кто-то знает какие неприятности могут быть от этих изменений напишите пожалуйста т.к. в электронике слабоват сильно не ругайте. И еще какую мощность можно вытянуть от однофазной сети на полумостовом инверторе |
||
|
derba магистр Группа: Участники Сообщений: 1479
|
Добавлено: 01-02-2013 15:59 | |
Реально получить порядка 1.4-1.5 кватт, с учетом падения напряжения до 250в на ключах. Увеличив вдвое витки в первичке уменьшите ток в 2 раза, что бы компенсировать потерю, Вам надо увеличить вдвое число витков на индукторе. Это приведет к увеличению индуктивности примерно в 4 раза. Для сохранения резонансной частоты нужно уменьшить в 4 раза емкость конденсаторов, что приведет к тому, что на них будет напряжение в 2 раза больше. Если есть такие конденсаторы, которые выдержат такое напряжение, то можно делать. При этом ток на еденицу емкости увеличится в 2 раза. |
| Страницы: << Prev 1 2 3 4 5 ...... 17 18 19 20 Next>> |
|
| Gauss2k - gauss gun у тебя дома / Электроника и Электротехника / Индукционный нагрев металлов 2. |