При расчёте инверторного сварочного аппарата необходимо учитывать, что его силовая часть состоит из четырёх последовательно включенных четырёхполюсников рис.1,
каждый,
из которых
имеет
определённые
потери мощности,
токи и
напряжения
на входах и
выходах,
которых связаны
определёнными
отношениями.
РАСЧЁТ.
Исходные данные:
K=3.17 – коэффициент трансформации (19/6);
λ=0.333 – коэффициент заполнения импульсов (подобран так чтобы при максимальном сварочном токе Uc = 260V);
Isv = 160A – сварочный ток.
η ≈ 0.833% - общий КПД аппарата;
ηvt ≈ 0,92 - потери в преобразователе;
ηtr ≈ 0.96 - трансформаторе;
ηvdl ≈ 0.94 - потери в выпрямителе и фильтре.
|
|
220V |
Сф, VT |
w1 |
w2 |
Дуга |
|
Um, (V) |
|
|
U1m = U1/ λ = 248 |
U2m = U2 / λ = 76,6 |
|
|
Im, (A) |
|
23,23/ λ= 55,4 |
I1m = I1/ λ = 155 |
I2m = I2 / λ = 480 |
|
|
I, (A) |
P/U= 4609/220= 21 |
P/U= 4609/250= 18,44 |
I1=I2 / K / √ηtr = 160/3,17/0,98= 51,5 |
I2 = Isv = 160 |
Isv = 160 |
|
U, (V) |
220 |
250 |
U1= U2 * K / √ηtr= 82,5 |
U2 = Uд +Uvd + Ul ≈ 25.5 |
Uд =24 |
|
P, (W) |
Pin =
4609 |
Pin = =Pout / η ≈ 4609
|
P1 = U1 * I1 = = P2 / ηtr ≈ 4251
|
P2 = U2 * I2=26.5*140= =Psv / ηvdl= ≈ 4082
|
Pout = Uд * Isv = 24*160 = 3840 |
Pк.нас= Iк.имп*Uкэ*λ
Pк.нас=51.5*2*0.333= 34,3 W
Pк.дин=0,5*f*Uп* Iк.имп*(tr+tf)
Pк.дин=0.5*40000*260*51,5*(23+120)*10**-9=38.8Вт
Pк=Pк.нас+Рк.дин
Pк=34.3+38.3=72.6 Вт
Общее тепловое сопротивление от кристалла до радиатора не более 0,88гр.С/W.
(Температура кристалла при температуре радиатора 85С) = 72.6 *0.88+85=149гр.С (допускается 150гр.С).
Реально аппарат во время поджига дуги (или если его нагрузить на определённое сопротивление ≈ 0,213Ом), то есть, при λ=0.5 может потреблять и большую мощность.
РАСЧЁТ при пиковой мощности.
Исходные данные:
Uc = 240V;
K=3.17 – коэффициент трансформации (19/6);
λ = 0.5 – коэффициент заполнения импульсов (подобран так чтобы при максимальном сварочном токе Uc = 260V);
Isv = 140A – сварочный ток.
η ≈ 0.83% - общий КПД аппарата;
ηvt ≈ 0,92 - потери в преобразователе; (реально около 0,92)
ηtr ≈ 0.96 - трансформаторе; (реально около 0,96)
ηvdl ≈ 0.94 - потери в выпрямителе и фильтре.
|
|
220V |
Сф, VT |
w1 |
w2 |
Дуга |
|
Um, (V) |
|
|
U1m = U1/ λ = 230 |
U2m = U2 / λ = 71.2 |
|
|
Im, (A) |
|
|
I1m = I1/ λ = 105 |
I2m = I2 / λ = 320 |
|
|
I, (A) |
6573/220= 30 |
5981/250= 27.4
|
I1=I2 / K/√ηtr= 160/3.17/√.92= 52.7 |
I2 = Iout = 160 |
Iout = 160 |
|
U, (V) |
220 |
240 |
U1=Uc* λ* √ηvt =250*0.5*√.92= 115,1 |
U2= U1*K* ηtr= (115.1/3.17)* √0.96= 35.6 |
Uout= U2- Uvd – Ul= 35.6-1.5=34.1 |
|
P, (W) |
Pin= 6573
|
Pin=Pout/ η = P2/ ηvt= 5456/0.83= 6573
|
P1=P2/ ηtr= 5683/0.92 6177
|
P2=Pout/ ηvdl = 5456/0.96= 5683
|
Pout=Iout*Uout= 140*37.1=5456 |
Расчёт импульсного трансформатора для однотактного прямоходового инвертора, выполненного двух магнитопроводах Ш20*28. М2000НМ.
Параметры материала: Bs=0,38Тл (при Н=800А/м), Bm=0.26Тл (при Н=100А/м и t=60C),
Br=0.12Тл, Нс=16…24А/м.
После сборки из 2-х получим один магнитопровод ~Ш20х56; Sм=11,2см2; So=5,3см2;
SмSo=59,36см2, lср=144мм
σ=μ0*lср* Hc/ (sqrt(2)*Br2)=4π*10**-7*144*(16…24) / (1.41*0.01)=
=(0.0028953…0.004343) / 0.0141= 0.2…0.3мм
W1=Uвх/(2*10e-4* Sм * ΔB * f)=300/(2*10**-4*11.2*0.18*f)= 744048/f
744048/n = f
|
f kHz |
29 |
31 |
34 |
36 |
39 |
43 |
47 |
51 |
57 |
67 |
78 |
|
W300 |
25.5 |
24 |
22 |
20.5 |
19 |
17.5 |
16 |
14.5 |
13 |
11 |
9.5 |
|
W100 |
8 |
7.5 |
7 |
6.5 |
6 |
5.5 |
5 |
4.5 |
4 |
3.5 |
3 |
i1=51,5А ; i2=160А.
i =50*So*ko*J/ W =50*5.3*0.25*J/ W =66.25*J/W
i1=66.25*J/19=3.487*J
i2=66.25*J/6=11.042*J
|
J, A/mm2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
15 |
|
I1, A |
14 |
21 |
28 |
35 |
52 |
|
I2, A |
44 |
66 |
88 |
110 |
166 |
Параметры промышленных сварочников.
|
Uвх |
Iвх |
Pвх |
Iвых |
Uвых |
Pвых |
Iкз |
Uхх |
Iпр |
КПД |
|
220 |
20 |
4200 |
140 |
25 |
3520 |
200 |
50 /24/100 |
>14.2<20 13,55 |
0,8 |
|
230 |
|
|
110 |
21…28 |
11,8 |
|
36,5…55 |
|
cosj 0,77 |
|
230 |
|
|
114 |
21…28,8 |
13,7 |
|
37…59 |
|
cosj 0,77 |
|
230 |
|
|
120 |
21…30,2 |
16,4 |
|
36…60 |
|
cosj 0,8 |