Современные сварочные аппараты своими руками

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Современные сварочные аппараты своими руками

Необходимым элементом DC-DC преобразователя является дроссель. Цель данного раздела, не выходя за пределы школьного курса физики, дать методику расчета наиболее распространенного дросселя — дросселя, работающего с под-магничиванием. Для начала считаем, что в обмотке дросселя течет постоянный ток с незначительной пульсацией.
...
Обмотка дросселя обычно полностью занимает окно сердечника. Поэтому, зная величину тока I и плотность тока / (А/мм2) в обмотке, а также площадь окна сердечника Sa (см2) и коэффициент его заполнения К0, можно определить максимальное количество витков, которое можно разместить в окне сердечника:
...
Потокосцепление обмотки дросселя можно определить, если известны витки, максимальная индукция Вт (Тл), сечение сердечника Sc (см2) его коэффициент заполнения Кс:
...
Из формулы индуктивности легко получить габаритные размеры сердечника, которые позволят получить требуемую индуктивность дросселя:
...
Часто мы видим, что дроссели со стальным сердечником используются в инверторных источниках на более высокой частоте, чем, казалось бы, для них допустимо. Этому можно найти разумное объяснение.
...
Руд — удельные потери для данного материала при заданных значениях максимальной индукции Ву и частоты fy
...
Из формулы следует, что потери в сердечнике возрастают вместе с увеличением размаха индукции АВ и с увеличением рабочей частоты f. Однако, если, увеличив частоту, мы уменьшим размах индукции, то потери не увеличатся.
...
максимальный размах индукции для более высокой рабочей частоты:
...
Следовательно, можно значительно уменьшить габариты дросселя, если сделать его нелинейным, насыщающимся. Т. е. когда ток в дросселе ниже тока насыщения 1нас,
...
Рассчитаем нелинейный двухобмоточный насыщающийся дроссель для сварочного источника с тиристорным регулятором. Основная первичная обмотка дросселя до насыщения должна иметь индуктивность 0,3 мГн, а дополнительная вторичная обмотка — 7,5 мГн.
...
Чтобы выделить место в окне сердечника для дополнительной обмотки, необходимо умножить габарит сердечника на коэффициент:
...
В качестве сердечника для дросселя выберем Ш-образный ленточный сердечник из стали 3411 (Э310). По модифицированной формуле (9.12) найдем
...
За время открытого состояния ключа ЭРСТ ток в дросселе увеличивается от нуля до амплитудного значения. Далее, за время паузы, ток уменьшается до нуля. Опасность выхода за границы неразрывности существует при минимальном сварочном токе Icemin
...
Определим соотношение между амплитудным и средним значением тока треугольной формы. Среднее значение функции есть интеграл от этой функции, или попросту говоря — площадь, ограниченная этой функцией и линией нулевого уровня.
...
напряжение дуги для минимального сварочного тока:
...
Допустим, в качестве материала сердечника дросселя мы предполагаем использовать электротехническую сталь с толщиной листа 0,08 мм, которая на частоте fy
...
Частотные показатели стали а = 1,4 и р = 1,8 [10]. Найдем допустимый размах индукции для частоты 25000 Гц, который обеспечит такой же уровень потерь, как и на частоте 1000 Гц:
...
Предварительно определимся, что индукция в сердечнике для постоянного тока может достигать величины В = 1,42 Тл, плотность тока / = 3,5 А/мм2 , К0 = 0,35 и Кс = 0,9. Найдем габаритный размер сердечника:
...
Максимальный размах индукции в сердечнике дросселя имеет место при максимальном входном напряжении UexMaKC = 80 В и заполнении импульсов D = 0,5 и может быть найден по формуле
...
Во время работы полупроводникового прибора в его кристалле выделяется мощность, которая приводит к разогреву последнего. Если тепла выделяется больше, чем рассеивается в окружающем пространстве, то температура кристалла будет расти и может превысить максимально допустимую. При этом его структура будет необратимо разрушена.
...
Следовательно, надежность работы полупроводниковых приборов во многом определяется эффективностью их охлаждения. Наиболее эффективным является конвективный механизм охлаждения, при котором тепло уносит поток газообразного или жидкого теплоносителя, омывающего охлаждаемую поверхность.
...
Совет. Чем больше охлаждаемая поверхность, тем эффективнее охлаждение, и поэтому мощные полупроводниковые приборы нужно устанавливать на металлические радиаторы, имеющие развитую охлаждаемую поверхность. В качестве теплоносителя обычно используется окружающий воздух.
...
В случае естественной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется за счет тяги, возникающей возле нагретого радиатора. В случае принудительной вентиляции перемещение теплоносителя осуществляется с помощью вентилятора. Во втором случае можно получить большие скорости потока и, соответственно, лучшие условия охлаждения.
...
Тепловые расчеты можно сильно упростить, если использовать тепловую модель охлаждения (рис. 9.5) Здесь разница между температурой кристалла 7} и температурой среды ТА
...
вызывает тепловой поток, движущийся от кристалла к окружающей среде, через тепловые сопротивления RJC (кристалл — корпус), Rcs (корпус — радиатор) и RSA (радиатор — окружающая среда).
...
Тепловое сопротивление имеет размерность °С/Вт. Суммарное максимальное тепловое сопротивление RJA на участке кристалл-окружающая среда можно найти по формуле
...
Тепловое сопротивление RJC и Rcs указывается в справочных данных на полупроводниковые приборы. Например, согласно справочным данным на транзистор IRFP250N, его тепловое сопротивление на участке кристалл-радиатор равно RJC + Rcs = 0,7 + 0,24 = 0,94 °С/ Вт.
...
сопротивлением для естественного (красная линия) и принудительного (синяя линия) охлаждения воздушным потоком. По умолчанию считается, что:
...
Так как на ключевом транзисторе рассеивается суммарная мощность 528 Вт, то на каждом транзисторе IRFP250N рассеивается мощность 528/20 = 26,4 Вт. Радиатор должен обеспечивать максимальную температуру кристалла транзистора не более +110 °С при максимальной температуре окружающей среды +40 °С.
...
Зная максимальную температуру кристалла и тепловое сопротивление на участке кристалл-радиатор, определим максимальную температуру радиатора:
...
тепловое сопротивление R_JA для одного транзистора IRFP250N:
...
Допустим, что в нашем распоряжении имеется большое количество готовых радиаторов, имеющих периметр сечения 1050 мм и длину 80 мм. По графику (рис. 9.9) определим поправочный коэффициент KL на длину радиатора:
...
С помощью графика (рис. 9.6) найдем, что для одного транзистора требуется радиатор с периметром сечения 200 мм. Для группы из 20-ти транзисторов IRFP250N радиатор должен иметь периметр сечения не менее 4000 мм. Так как имеющиеся в распоряжении радиаторы имеют периметр 1050 мм, то придется объединить 4 радиатора.
...
Допустим, что в нашем распоряжении имеется большое количество готовых радиаторов, имеющих периметр сечения 1050 мм и длину 80 мм. По графику (рис. 9.9) определим поправочный коэффициент KL на длину радиатора:
...
На диоде ЭРСТ рассеивается меньшая мощность, но из конструктивных соображений для него можно использовать аналогичный радиатор.
...
Чтобы из предлагаемой методики получить площадь радиатора, достаточно умножить длину радиатора на его периметр Sp
...
На диоде ЭРСТ рассеивается меньшая мощность, но из конструктивных соображений для него можно использовать аналогичный радиатор.
...
Чтобы из предлагаемой методики получить площадь радиатора, достаточно умножить длину радиатора на его периметр Sp
...
В случае отсутствия готовых электродов их можно изготовить самостоятельно. Рекомендации по самостоятельному изготовлению электродов приведены, например, в [30].
...
Для этого необходимо иметь мягкую малоуглеродистую проволоку диаметром от 2 до 6 мм. Предварительно ее необходимо выправить и нарезать на куски длиной 300—400 мм. После этого в банке приготавливается защитное покрытие или попросту обмазка приведенного в табл. 9.3 состава.
...
Список использованной литературы и ресурсов Интернет
...

Справочник сварщика-строителя
Нержавеющая сталь
Расчет и конструирование ультразвуковых сварочных машин. Обзор
Современные сварочные аппараты своими руками
Борирование промышленных сталей и чугунов: (Справ. пособие)
Термомеханическое упрочнение стали в заготовительном производстве
Сплавы для нагревателей

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Современные сварочные аппараты своими руками