نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

[arvinfx]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

اینهم فیلم کوتاهی از کوره ای که ساختیم.
لینک دومkoureh155.flv - 2.5 Mb

واقعا" آفرین . تونستید فلز رو ذوب هم کنید؟ اگر اشتباه نکرده باشم حدود 17Kw بود این.

[maktoob]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

عرض سلام خدمت استاد جبرائیلی و تبریک بابت ساخت کوره 300 کیلووات که میدونم کار فوق العاده بزرگیه .
استاد چندتا سوال برام پیش اومده . یکی اینکه تعداد دور و اندازه کویل چطور باید انتخاب شود تا توان ماکزیمم به قطعه کار انتقال یابد؟ چیزی که میدونم اینه که قطر سیم پیچی باید حداقل دو برابر عمق نفوذ جریان باشه و اینکه بطور کلی تعداد دور کویل برای عملیات ذوب بیشتر از عملیات حرارتی ساده است . آیا تعداد دور تجربی بدست می آید؟
سوال دیگم اینه که: حتما میدانید با گذشت دمای قطعه کار (از جنس فولاد) از نقطه کوری , ناگهان فرکانس رزونانس مدار تانک به مقادیر بالا جهش میکند و درخشش قطعه کار از بین میرود . راه حل عملی برای ادامه گرمادهی به قطعه کار پس از دمای کوری چیست؟ آیا فرکانس اینورتر را باید سریعا زیاد کنیم یا راه حل دیگری دارد؟ (با توجه به اینکه فرکانس اینورتر محدود است)
سپاسگذارم

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام-بحث مربوط به محاسبات کویل بحث بسیار مفصل و یچیده ای است که در حد معلوماتم به ان خواهیم برداخت فقط در ابتدا این را بگویم که در محاسبات ان حداکثر بارامترهای ترانس را مانند اندوکتانس نشتی-اندوکتانس اولیه-ثانویه-خازن رزونانس-مقدار مقاومت داخلی خازن-مقاومت اهمی مسیر-مقاومت اهمی قطعه کار....باید درمحاسبات لحاظ شود.و دیگر اینکه محاسبات مربوط به ترانس را در بارهای مختلط را باید بخوبی بدانیم.برای این کار نرم افزارهای خاصی وجود دارد که در انحصار شرکتهای تولید کننده ای میباشد که در این زمینه تحقیق هم میکنند و ان نرم افزار ها را در اختیار کسی قرار نمیدهند.ولی باید شمه ای از نحوه بر اورد توان مورد نیاز را داشته باشیم. تا بتوانیم با تقریب قابل قبولی انرا محاسبه نماییم.که به بطور مفصل به ان خواهیم برداخت.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام-در ادامه مطالب قبلی در مورد کوره القایی باید به نحوه عملکرد مدارهای سلفی-خازنی-مقاومتی-به صورتهای سری و موازی اشنایی کامل داشته باشیم.ابتدا به مدار سری میپردازیم.در یک مدار R-L-C سری با تغییر فرکانس ولتاژ ورودی که به دو سر ان اعمال میشود -امپدانس متغییری دیده میشود که کمترین مقدار ان در فرکانس رزونانس مدار سری اتفاق می افتد.یعنی هنگامیکه فرکانس کمتر از رزونانس باشدامپدانس مدار بیشتر خازنی بوده و سلف در فرکانس پایین به صورت سیم عمل مینمایدو تنها مقاومت اهمی ان ظاهر میشود و خازن به صورت امپدانس بالا عمل کرده و باعث عبور کمتر جریان میشود لذا امپدانس غالب در فرکانس های زیر رزونانس امپدانس خازنی میباشد.هنگامیکه فرکانس را بالاتر میبریم و به رزونانس نزدیک میشویم امپدانس سلف و خازن همدیگر را خنثی نموده و امپدانس دیده شده از دو سر مدار امپدانس اهمی میباشد که همان مقاومت سیم-مقاومت سلف-مقاومت قطعه کار-مقاومت کویل ...میباشد.در این هنگام عملی که به صورت فیزیکی اتفاق میافتد این است که ولتاژ دو سر سلف بالا رفته و در همان زمان ولتاژ دو سر خازن کم میشود دقت شود که این دو ولتاژ برابر میباشندکه مجموع این دو همدیگر را خنثی میکنند.اما ولتاژی که در دو سر سلف یا خازن در فرکانس رزونانس ایجاد میشود بستگی به جریانی دارد که از مدار میگذرد.و جریان نیز بستگی به مقاومت دیده شده از دو سر مدار دارد.هر چه مقاومت کمتر باشد جریان بیشتر و بهمان ترتیب ولتاژ ایجاد شده در دو سر سلف یا خازن نیز بیشتر خواهد بود که گاهی از اوقات به چندین برابر ولتاژ ورودی میرسد.در مدارهای سری یا موازی مقدار ضریب کیفیت تعریف میشود که ان نمایانگر این است که ولتاژ دو سر خازن و یا سلف در حالت رزونانس چند برابر ولتاژ ورودی میباشد ورابطه ان برابر است با Q=Lw/R بنابراین با دانستن نسبت ولتاژ دو سر خازن به ولتاژ ورودی در عمل میتوانیم مقدار Q یا ضریب کیفیت مدار را بدست اوریم و از انجا با دانستن فرکانس و اندازه گیری سلف میتوانیم مقدار مقاومت مسیر را بدست اوریم.این مقدار مقاومت نقش تعیین کنند های در محاسبات بعدی دارد.این توصیحی بود در رابطه با به دست اوردن مقاومت مسیر.شاید عده ای بگویند این چه کاری است خوب -یکباره انرا با اهم متر اندازه بگیریم.در جواب باید بگویم با اهم متر امکان پذیر نمیباشد به چند علت-1-مقدار ان بستگی به دما داشته و خیلی کم میباشد.2-مقداری از ان در ثانویه ترانس مچینگ و مقدار دیگر ان در اولیه ترانس قرار داشته و باید اثر این دو بر روی هم در نظر گرفته شود.به فرکانس بدلیل اثر پوستی وابسته بوده و تغییر میکند.در مدار سری سلف ما نقش ترانس را نیز دارد یعنی سلف تشکیل شده است از یک ترانس که سیم پیچ اولیه و ثانویه دارد که اولیه با خازن سری شده و با مقاومت اهمی سیم ها و مسیر به صورت مدار سلف-خازن -مقاومت سری در میاید-و ثانویه ان به کویلی که فلز داخل ان قرار دارد وصل میشود.که کویل و فلز نیز نقش یک سلف و مقاومت را در مدار دارند که از دید اولیه دیده شده و با عناصر موجود در اولیه ترانس جمع میشود.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

برای طراحی یک کوره نیاز به دانستن نوع کاربرد و چنس و ابعاد فلز وجرم ان میباشد.کاربردها مختلف میباشد مانند ذوب-فورج-عملیات حرارتی....نوع کاربرد درجه حرارت مورد نیاز برای رساندن فلز به ان حرارت را مشخص مینماید-ابعاد فلز و جرم فلز و مدت زمان رسیدن به ان دما-توان مورد نیاز را نشخص میکند و ابعاد فلز فرکانس کاری کوره را تعیین میکند.مثلا برای بالا بردن دمای یک فلز که مرکز ان از سطح بیرونیش 1 سانتی متر فاصله داشته باشد به فرکانسی در حدود 10 کیلو هرتز نیاز میباشد که اگر فرکانس را از این حد بالاتر ببریم دمای قسمت داخلی از فسمتهای بیرونی تر کمتر شده و حرارت یکنواختی نخواهد دید.و اگر فرکانس را پایینتر ببریم هزینه طراحی افزایش خواهد یافت و تطبیق امپدانس بار و منبع با مشکل مواجه خواهد شد.تطبیق امپدانس به این معنی میباشد که مثلا شما یک لامپ 3 ولتی دارید و یک ترانس 220 ولت و میخواهید لامپ را روشن کنید چه باید کرد؟راه حل کاهش ولتاژ ثانویه ترانس از طریق کاهش تعداد دورهای ثانویه ترانس میباشد.و یا سری کردن یک مقاومت با لامپ 3 ولتی و وصل کردن ان به ولتاژ 220 که در این حالت اطلاف انرژی زیادی خواهیم داشت و مقرون به صرفه نمیباشد.(در توانهای بالا مثلا 100 کیلو وات 30 درصد تلفات معادل 30 کیلو وات میباشد).برای فلزات مختلف جداولی وجود دارد که توان مورد نیاز را به ما میدهد.http://www.efd-induction.com/~/media...lications.ashx در صفحه 20 نمونه این جدول را میتوانید ببینید که بر اساس ان توان کوره تعیین میشود.

[ehsan_a2008]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام

در پی دی اف که شما گذاشته اید در صفحه 22 مقدارتوان را ذکر کرده است . در این جا مقدار ولتاژ و جریان ثانویه ترانس سوئیچینگ بر اساس چه پارامترهایی باید انتخاب شود؟؟ یا فقط توان برای ما مهم میباشد ؟؟
مثلا مقدار ولتاژ 40ولت با جریان 25 آمپر توان یک کیلو به فرض به ما میدهد از طرف دیگر هم ولتاژ 25ولت با جریان 40آمپر هم همین توان را به ما خواهد داد
مرسی

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

در پی دی اف صفحه شماره 20 برای مثال فلز استیل را میخواهم توضیح دهم.برای رساندن دمای ان به حدود 1200 درجه سانتی گراد عدد انرژی/جرم را 0.25 داده که0.25 ضرب در 3600 ثانیه میشود 900 وات ثانیه انرژی لازم است یا توان 900 وات تا دمای یک کیلو گرم از استیل را در مدت 1 ساعت به 1200 برساند حال اگر بخواهیم 1 کیلو گرم را در زمان 60 ثانیه به ان دما برسانیم میشود خواهیم داشت مدت زمان یک شصت ام ساعت است لذا 900 تقسیم بر یک شصت ام میشود 54000 وات یا 54 کیلو وات توان مورد نیاز از انجا که این مقدار توانی است که باید به خود فلز داده شود و از منبع تا فلز ما تلفات داریم لذا انرژی منبع باید بیش از این مقدار باشد اگر توضیحاتصفحه 21 به بعد پی دی اف را ببینید متوجه خواهیم شدکه بسته به جنس فلز رانمان از 40 تا 60 درصد متغییر است لذا برای کارهای معمولی اگر توان منبع را 2 برابر در نظر بگیریم میتوانیم مطمئن باشیم که به هدف خود خواهیم رسید ولی برای توانهای خیلی بالا بهتر است جداول مربوطه را تهیه کرده و از روی انها محاسبات را انجام دهید.حالا که توان منبع را حساب کردیم به سوال دوستمان میپردازیم که مقدار جریان و ولتاژ را چگونه بدست اوریم؟این قسمت بسیار پیچیده بوده و به ابعاد فلز و پارامترهای بسیار دیگری مثل فرکانس-دما-جنس فلز-دور کویل....بستگی دارد که همانطوریکه قبلا گفتم نرم افزارهای خاصی برای این کار وجود دارد که در اختیار شرکتهای پیشرو در این زمینه میباشد و اگر کسی مایل به تحقیق در این موضوع باشد جای کار بسیار است.که عشق میطلبد و بس.لذا باید به فکر راه حل دیگری باشیم.بهترین راه اندازه کیری بر مبنای محاسبات میباشد.حال چگونه؟در مبحث بعدی به ان میپردازیم.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

maching.jpg

teransmatching.jpg


این هم دو شماتیک کلی از نمای کوره که در ان خازن با ترانس مچینگ سری شده و به دو سر سوییچها وصل میشود و در سمت ثانویه نیز فلز در داخل کویل قرار داشته و به ثانویه ترانس مچینگ وصل میشود-عکس دوم با جزییات بیشتری این مسئله را نشان میدهد که برای انجام محاسبات توسط یک ترانس ایده ال مدل سازی شده به این صورت که اندوکتانس اولیه و ثانویه ترانس هر یک با یک سلف مدل سازی شده و با اولیه و ثانویه ترانس ایده ال موازی شده اند و اندو کتانس نشتی ترانس در سمت اولیه با خازن سری بوده و مقاومت اهمی سیم ها نیز با خازن و ترانس ایده ال سری شده و در ثانویه نیز کویل به صورت یک سلف و فلز نیز به صورت یک مقاومت سری با ان نشان داده شده است.نسبت دور ترانس هم N:1 فرض شده .عکس زیر نیز کلیه امپدانسها را به سمت اولیه اورده ایم teransmodel.jpg

[maktoob]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام خدمت استاد
ببخشید ولی دیاگرامی که در صفحه قبل (پست 146) در مورد بحث محدود کردن جریان پل دیود گذاشتید برایم نامفهوم است . اگر ممکن است در مورد آن توضیح بیشتری دهید . ممنونم .

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام--مدار قبلی اصلاح شد و مقداری واضحتر .همانطور که میبینید برق سه فاز ورودی بعد از عبور از فیوزها به ورودی کنتاکتور اصلی میرسد و دو تا از فازها نیز به ورودی رله های شارژ خازن.بعد از اینکه مدار کنترل به رل ها فرمان وصل داد رله ها وصل شده و از طریق دیود های شماره 1 برای قطب مثبت و 2 برای قطب منفی که با هر کدام یک مقاومت سری میباشد در مدار قرار گرفته و خازنهای اصلی را شارژ میکند بعد از اینکه خازنها شارژ شد کنتاکتور اصلی فرمان گرفته و وصل میشود و بعد از ان رله ها قطعشده و کنتاکتور اصلی تا به اخر کار در مدار میماند. و مدار اماده کار است.و زمانی که کنتاکتور اصلی فرمان قطع بگیرد مدار به حالت اولش بر میگردد.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام-لینک عکسها اصلاح شد و بعد از این به محاسبات مربوط به فرکانس رزونانس-ترانس مچینگ-خواهیم پرداخت.

[B2]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام خدمت استاد عزیز
1.وظیفه ترانس مچینگ چیه؟
2.مدار سافت استارت شما هم برای من یه کم عجیبه.من اینورترهای زیادی رو تعمیر کردم از 1 کیلووات تا 160 کیلووات و در تمام اونها یا از رله و مقاومت یا از کنتاکتور و مقاومت یا از تریستور و مقاومت به همون شکل ساده استفاده شده.(البته فرمان اونها توسط cpu صادر میشد) مدار شما فرقش با اونها در چیه؟
یه پیشنهاد هم داشتم برای اموزنده تر شدن.خیلی از بچه ها اینجا حتی 1کیلوات هم کار نکردن(مثل خودم) بهتر نیست به جای مباحث پیچیده ای که تو توانهای بالا پیش میاد به همون 1 کیلووات خودمون که تو اول تاپیک در نظر گرفته بودید برگردیم؟این فقط یه پیشنهاد بود جسارت بنده رو ببخشید.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

با سلام--دوست عزیز اقای B2 قضیه سافت استارت با inrush current limiting فرق دارد.سافت استارت برای هنگامی است که در منابع تغذیه سوییچها بخواهند کار کنند تا خازنهای خروجی را شارژ نمایند در ان حالت اگر سافت استارت نداشته باشید بدلیل اتصال کوتاه بودن خازنهای خروجی جریان زیادی از سوییچها خواهد گذشت که یاعث عمل کردن مدار های حفاظت جریان خواهد شد واگر حفاظت نباشد ممکن است به سوییچها اسیب برسد.برای جلوگیری از این اتفاق عرض پالسها باید بتدریج زیاد شود که به ان سافت استارت گفته میشود.در حالت دوم یعنی inrush current limit جریان ورودی به پل دیود ورودی باید محدود شود زیرا در ابتدای کار خازنهای پل دیود ورودی اتصال کوتاه هستند.برای اینکه مطلب بهتر جا بیافتد پیشنهاد میشود نقشه این قسمت از مدار را در توانهای بالا در صورتی که در اختیار دارید اپلود نمایید تا روی ان بحث کنیم.

[عباس جبراییلی]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

در مورد ترانس مچینگ در گستهای قبلی اشاره شد ولی دوباره اشاره میشود استفاده بهینه از انرژی منبع و انتقال ان به بار بطوریکه توان مصرفی بار نه بیش از اندازه باشد و نه کمتر.اگر بیش از اندازه باشد منبع اسیب خواهد دید و اگر کمتر باشد هزینه اضافه روی دستمان بابت قطعات خواهد گذاشت.

[B2]

پاسخ : نحوه طراحی و محاسبات مدارهای منابع تغذیه سوییچینگ و کوره القایی

دوست عزیز اقای B2 قضیه سافت استارت با inrush current limiting

از روی نکاتی که گفتم معلوم است که فرق این دو رو میدونم ولی مثل اینکه شما با خود کلمه سافت استارت مشکل دارید باشه مدار inrush current limiting منظورم بود.البته تو منوالهای شرکت دانفوس از این مدار به اسم سافت استارت یا سافت شارژ برای خازنها یاد شده...البته جوابم رو ندادید درباره نقشه هم متاسفانه به دلیل محرمانه بودن از انتشار اون توی وب معذورم.ولی مطمئن باشید از همون مدارهایی که گفتم استفاده شده
لطفا درباره مچینگ بیشتر توضیح بدید ایا تغییری تو ولتاژ میده؟منظورم افزاینده یا کاهنده بودنشه؟
با تشکر.