Перегрев Электромагнита

[Sximik]

Надо победить (устранить) перегрев катушки электромагнита на установке.

Электромагнит вибропривода, 2200 витков из 0,4мм на Ш-образном железе (сечение центрального стержня 6 кв.см.), индуктивность (диапазона измерений RLC-метра не хватало, определена резонансным методом) порядка 4,5Гн (+/-0,2 Гн), сопротивление обмотки (по тестеру) 58.0 Ом. Расчитан на питание от сети через однополупериодный выпрямитель (соответственно 50 импульсов в секунду) и в таком режиме (импульс верхней частью синусоиды) никаких проблем нет. (Если подать полную синусоиду от сети - по электрике тоже проблем нет, просто привод едва "приводит").

Надо обеспечить возможность менять частоту (+/-15Гц), ну и для привода лучше, если импульс на обмотку будет с крутым передним фронтом.

Решил попробовать питать катушку меандром, для чего по-быстрому собран девайс: генератор на 561ТЛ1 управляет ключиком IRF840, сток-исток зашунтировал диодом серии HFA.

Питание: ЛАТР, выпрямитель BC3510, сглаживающий конденсатор (батарея) на 1000мкФ.

Первое включение: все работает, но дико греется радиатор ключика. Понятно, выбросы обратной ЭДС. Зашунтировал электромагнит диодом 1N5406 (катодом к плюсу выпрямителя).

Второе включение: Шунтирующий катушку диод и радиатор ключа (общий радиатор для IRF и HFA, но они от радиатора каждый изолированы) - холодные, но теперь греется катушка. Дико. Пока ЛАТРо делаешь так, что с выпрямителя питание выходит в пределах 85-100 Вольт, катушка еще держится минут 7-10, но стоит поднять питание до 120 и тем более 150, начинает тянуть дымком (каркас катушки картонный) уже через минуту.

Пытался решить вопрос RCD-снаббером из подручного барахла (между катодом уже установленного диода - шунта катушки и плюсом питания поставил параллельно 100 Ом и 0,5мкФ). Включаю, резистор снаббера (зелёный советский, остеклованый) греется, что обжечься можно, но существенного уменьшения нагрева катушки не наблюдаю (по прежнему через 5 минут +72С на изоляции наружного слоя витков, а уж что на внутренних - представить страшно).

Привези на место осцилл, а равно вывезти установку к осциллу пока проблема, прошу мнений и советов, чтоб подготовиться к работе на месте по нескольким возможным направлениям.

Вопросы:

1) какова вероятность, что 561ТЛ1 всё-таки не тянет затвор и IRF840 пашет в линейном режиме? (до монтажа на месте смотрел осциллом, фронты крутые, без завалов)

2) какие советы по снабберу?

Аттачу модельку в LTspice IV, заранее благодарен.

LT-Gena3.asc.rar

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[coolygang]

Полевик килоомом в затворе не запрёшь с достойным фронтом. Потому и греется. Вся схема нужна. Осциллограф в таких изысканиях обязателен.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[IMXO]

Вопросы:

а у нас к вам тоже вопросы:

работу катушки при питании обрезанной синусоидой изучали? рассеиваемую мощность катушки считали?

всего около 5Вт

при питании меандром 120В ~ 60Вт

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Falconist]

...лучше, если импульс на обмотку будет с крутым передним фронтом.

Невозможно. ЭДС самоиндукции не даст. По поводу снаббера к размышлению: http://forum.cxem.ne...40#comment-2034209

[Sximik]

Премного благодарен за уже оказанное внимание! Не сочтите, будто отмалчиваюсь, просто перевариваю и готовлю ответы.

[J_Ohm]

Здесь бы "косой мост" применить. Например:

[Григорий Т.]

Полевик килоомом в затворе не запрёшь с достойным фронтом. Потому и греется

При частоте 50 Гц - более чем достаточно.

Аттачу модельку

R3, С3, D5 - лишние. А мощность на катушке уменьшите, увеличив скважность.

[Mahno]

Если не хватает вибрации при терпимом нагреве значит слабая катушка,делай больше, или активно охлаждай.

[J_Ohm]

R3, С3, D5 - лишние. А мощность на катушке уменьшите, увеличив скважность.

Нужно не только снизить нагрев, но и сохранить модуляцию тока. У катушки индуктивность работает во всю.

Если идти по примитивному - нужно увеличить R3 примерно до 470Ом, чтобы магнит полностью терял импульс.

[IMXO]

Если идти по примитивному - нужно увеличить R3 примерно до 470Ом, чтобы магнит полностью терял импульс.

мало, нужно войти в область разрывных токов, а это будет при R3>2кОм

[Григорий Т.]

сохранить модуляцию тока.

Извините, пропустил что это вибратор. Тогда да, косой мост будет оптимальным решением.

[Sximik]

Вся схема нужна. Осциллограф в таких изысканиях обязателен.

Схемы срисовал из "135 устройств на 4093". Выпрямитель взял (временно, для проверки) от другого, ранее собранного, устройства (сайт автора схемы: http://whitearc.ru/devices/HBv3/half-bridge_v3.php). В принципе от него же мог бы и драйвер ключа взять (у него вполне крутые фронты, на 110кГц работает), но разом проверял и применимость IRF840 (он много дешевле).

Диод параллельно ключу - HFA08TB60. Выпрямитель KBPC3510, а то, что в модели указаны MUR460, так это на 50 Гц счёл непринципиальным, что было в библиотеке, тем и воспользовался.

Осцилл нормальный есть, но пока не "там". "Там" я пока могу только на буке через звуковуху (собственно так я замеры частот привода и выполнял).

[Sximik]

работу катушки при питании обрезанной синусоидой изучали?

В институте точно не изучал (формально это не настолько моя специализация), но прорабатывать практические конкретные узкие места это норма, так что тыкайте носом, тыкайте, только, ПЛЗ, не в "тейбл", а в страницу книжки.

Что меандр приближает режим питания катушки к режиму питанию пост. током, озадачивало меня ещё до первого запуска, непонятно было насколько именно поменяется режим. Может и правда имеет смысл пока пересобрать генератор на схему с изменяемой длительностью импульсов, потому как заметно, что "железяка" при питании вибропривода меандром (даже при 100В) работает "почётче", чем при питании полусинусоидой (230В)?

По поводу снаббера к размышлению: http://forum.cxem.ne...40#comment-2034209

Да уж, "в действительности всё совсем не так, как на самом деле" , думаю что попробую даже просто отсечь ключ от катушки тупо диодом и посмотрим, что практика покажет. О результате доложу!

Здесь бы "косой мост" применить.

Что именно это должно дать? Обратная ЭДС гасится в источнике питания или что-то иное?

А мощность на катушке уменьшите, увеличив скважность.

Думал над тем, чтоб собрать гену с и такой возможностью, но пока собрал гену "как было быстрее". Пока попутно делаю (на другую тему) ключик с драйвером на IR-ке, может даже порулю драйвером с программного генератора из ПК. Ситуации разные бывают, иногда стоит подольше подумать, а иногда спокойнее побыстрее опробовать.

... не хватает вибрации ... или активно охлаждай.

О, это огромная, но уже смежная тема. Переключить питание с полусинуса на меандр это не ручки генератора и ЛАТРа крутить, уже как минимум лезть крутить гайки, менять магнитный зазор на 0,5-0,7мм (1/3-1/2 оборота 8 гаек, но это не жалоба, это констатация факта, жаловаться не на кого, сам всё себе придумал).

нужно войти в область разрывных токов, а это будет при R3>2кОм

Можно чуть пояснить? "Разрывное усилие" - понимаю, а "разрывной ток" - это...? Чтоб ток успевал прерываться?

Изменено 15 июля, 2015 пользователем Sximik

[IMXO]

а "разрывной ток" - это...? Чтоб ток успевал прерываться?

да , правильно... у вас на картинко ток через катушку растет и при питании 120в меандром находится в приделе (120/58)/2~1А мощность думаю посчитать можете .... чтобы этого не было нужно уменьшать постоянную RL , увеличивая R ....

первый,второй граф красный - ток, зеленый напряжение на

третий график красный - напряжение

зеленый мощность

[J_Ohm]

Что именно это должно дать? Обратная ЭДС гасится в источнике питания или что-то иное?

Эффективно гаситься ток через магнит создаваемой им обратной ЭДС. Энергия при этом возвращается в источник питания.

Если хотите проще - увеличивайте R3. Тогда энергия будет уходить в тепло через резистор. Правда, я бы посоветовал для R3 = 2кОм, оставить C3 - тогда действительно будет разрыв тока, а выброс ЭДС будет пониже.

Изменено 15 июля, 2015 пользователем J_Ohm

[Григорий Т.]

Чтобы уменьшить нагрев катушки, как раз нужно увеличить выброс ЭДС - средний ток через сопротивление катушки будет меньше.

Sximik, на вашей первой схеме, R3 с номиналом 10 Ом - мелочь, по сравнение с сопротивлением катушки 58 Ом, поэтому почти вся накопленная в индуктивности энергия уходит в неё. А это - лишний нагрев. Оптимальным будет подключить диод к 300 Вольт, от которых сделать преобразователь на 100 Вольт (или сколько там нужно) для питания электромагнита. И экономично, и нагрев будет меньше, и косой мост не понадобится.

[Sximik]

как раз нужно увеличить выброс ЭДС - средний ток через сопротивление катушки будет меньше.

...эээ...не понял на логическом уровне...

Оптимальным будет подключить диод к 300 Вольт, от которых сделать преобразователь на 100 Вольт (или сколько там нужно) для питания электромагнита.

То-есть взять синусоиду, обрезать и потом преобразовывать полусиносоиды? Но во что и, главное, как? Так-то я взял генератор на микросхеме как простой источник с высокой стабильность частоты (уж точно в разы, если не на порядок постабильнее, чем в сети по ГОСТу, (я дважды по полдня сверял осциллом два сигнала, сеть и с генератора (и синхронизацию поочередно брал как с меандра, так и с синусоиды), так частота сети заметно "гуляла"), а так-то можно и синусоиду сгенерировать, вопрос в сложности и стабильности, поскольку 1 Гц уже заметно влияет, а на слух пи настройке я и уход на 0,3Гц ловлю (и это важно для работы привода).

[J_Ohm]

Если я не ошибаюсь, Григорий Т. имел в виду:

Здесь подразумевается обратноходовый преобразователь с входной ВАХ как у стабилитрона на 300 вольт.

[Григорий Т.]

Схема правильная, только DC/DC нужен степдаун, а там, где написано 300 Вольт - подключить выпрямленную и сглаженную сеть.

Изменено 15 июля, 2015 пользователем Григорий Т.

[J_Ohm]

Спасибо. Чтобы не путать, считаю должным подправить и рисунок:

[Mahno]

Кстати,почему не синус? не нужны преобазователи,катушкана переменке работает без насыщения,а если якорь снабдить неодимовыми магнитами,получишь большой прирост вибрации нахаляву.

[IMXO]

получишь большой прирост вибрации нахаляву.

это вряд ли.... а вот замена синуса на треугольник в вибраторе дает 20-30% прирост производительности из-за изменения траектории движения частиц....

[coolygang]

Кастом источник питания вижу здесь решением. Предлагаю три решения проблемы.

1. Заморочиться с готовыми ШИМами для преобразователей напряжения.

2. Написать прогу под проц с обратной связью по току.

3. Написать прогу под проц просто в лоб без обратной связи с предварительными экспериментами.

Я бы пошёл по последнему сценарию, как самому простому, поскольку немного дружен с атмеловскими жуками. В общем задача простая. Нужно подать полное напряжение до момента насыщения сердечника, а потом снизить его ШИМом до приемлемого уровня удержания - нагрева.

В своём предыдущем посте бред написал - не читать. Просто зацепился за нагрев ключа. Проблема с нагревом была решена.

Подобная задача решается в драйверах шаговых двигателей, Но сомневаюсь, что это будет бюджетное решение на 300 вольт.

[Григорий Т.]

Нужно подать полное напряжение до момента насыщения сердечника,

А кто вам сказал, что он должен насытится?

[IMXO]

В своём предыдущем посте бред написал - не читать.

кажется в этом тоже, еще раз перечитайте тему не по диагонали...

у ТС не просто электромагнит, а вибратор на основе электромагнита....

и все рекомендации ТС уже получил.... или нет?