Сварочный инвертор с накопителем , Как сделать так, чтобы не мигал свет при сварке на плохой сети? Опции

[Basill]

На самом деле проблема "мигания света у соседей" существует , и никуда от неё не деться. Старые сети никуда не делись.
Из-за этого "четвёркой" удается варить только на испытаниях аппарата, попросившись в мастерскую с хорошими фазами. На балласте - пожалуйста, там сеть хоть и просаживается до ужаса, но не мигает.
В общем, всерьёз подумываю о покупке упсовых аккумуляторов и сооружении однофазного инвертора "с накоплением", в котором потребляемую мощу можно сделать, скажем, 1 кВт (и без миганий, а это главное!) за счет ПВ, конечно. Такие аппараты серийно выпускаются. Значит, можно сделать и любителю.
На сегодня из доступных приборов для накопления электроэнергии в домашних условиях можно выделить два: конденсатор и аккумулятор.
Сразу определимся с конденсатором, почему я его пока отставил.
Итак, предположим в идеале, что мы хотим иметь запас электроэнергии в накопителе, достаточный для беспрерывного сжигания одного электрода-тройки.
Допустим, электрод горит одну минуту (60 секунд) при токе 100 А и напряжении 25 вольт (зависит от длины дуги, но примем пока так).
Тогда активная мощность в дуге равна P=U*I=100*25=2500 Вт.
А энергия, израсходованная из накопителя на сжигание электрода при таком режиме, будет равна W=P*t=2500*60=150000 Дж.
Из курса физики вспоминаем, что энергия заряженного конденсатора определяется по известной формуле, откуда требуемая емкость конденсатора С=2*W/(U*U).
При напряжении на банках 300 В получаем оценочное значение емкости:
С=2*150000/90000=3,3 Ф
Помимо габаритов и стоимости такой батареи, существует ещё реальная проблема работы однофазного выпрямителя с такой емкостью на выходе, в сети будет дикий реактив, нужен мощный типа ККМ, чем не хотелось бы заниматься.
Короче, ничего, кроме электрохимических источников, по удельным характеристикам и вменяемой цене пока не предвидится. Ну, может ионисторы сделают на напруги чуть поболее.
Вкратце сформулирую свои хотелки:
1) аппарат должен быть с накопителем;
2) максимальная потребляемая мощность от сети должна быть не более 1-2 кВт, желательно с возможностью регулировки по месту;
3) пики потребления -мигания- должны демпфироваться;
4) накопитель должен позволять сжечь один электрод тройку на токах, скажем, до 120 А;
5) при сварке происходит потребление от сети не более установленных 1-2 кВт, остальное берется от накопителя (или только от накопителя).
6) зарядка накопителя происходит в перерывах между сварками или на смену электрода. Если при этом ПВ хотя бы 10% - устраивает.
7) желательна также регулировка ПВ в зависимости от допустимой потребляемой мощности от сети в этой точке и возможностей по зарядному току примененных акб.

[Basill]

Очевидно, что в будущем устройстве, кроме схемы управления, намечается три силовых узла:
1.зарядное устройство для накопителя;
2. собственно буфер (накопитель) т.е. аккумулятор;
3. выходной преобразователь, формирующий сварочную ВАХ;
Попробуем ответить на главный на сегодня вопрос, о выборе аккумулятора. Поскольку это, похоже, наиболее дорогая часть аппарата, во многом определяющая его параметры и потребительские свойства. Остальное будем притягивать к выбранному буферу.
В первом посте темы мы оценили минимальную энергию, которую буфер должен циклически накапливать и затем отдавать в течение минуты – 150 кДж. Оценим часть емкости аккумулятора в «ампер-часах» для одного цикла, исходя из той же школьной формулы: W=U*I*t, где для времени t подставим 3600 сек (1 час).
Тогда минимальная ёмкость аккумулятора будет определяться соотношением I(Ah)=150000/(U*3600)=41,7/U, где U-напряжение аккумулятора.
Тогда, например, для аккумулятора 12В минимальная ёмкость составит 3,475 Ач, для 48В – 0,87 Ач. Это в теории. На практике она должна быть в несколько раз выше хотя бы потому, что емкость, указанная на батарее, обычно приводится к режиму разряда в течение часов, а не минут. Но тем не менее, отправные точки ясны.
Также очевидно, что максимальный долговременный разрядный ток батареи зависит от емкости. Это второй параметр, по которому придётся выбирать аккумулятор. Для сварочного тока 120А при напряжении дуги 24 В от аккумулятора 12В придётся взять 240 А (опять же, теоретически, реально несколько больше из-за КПД выходного преобразователя). Для оценки требуемого зарядного тока возьмём цикл 1/5 и примем во внимание, что при зарядке надо «влить» в аккум примерно вдвое большую емкость (надо уточнить, для лития вроде получше КПД).
Для удобства анализа сведем полученные данные в таблицу:

Дальше надо понять, какой ассортимент лития и за какие деньги доступен на рынке для таких цифр. Надо, чтобы батарея была широкого применения. Зададим пока среднюю строчку 60В – очень уж «родное» такое напряжение для сварочного дела.
Бегло просмотрев (а надо бы тщательнее, но сейчас задача другая) форумы моделистов и электровелосипедистов, определим, что для бюджета в районе 100 долларов можно подобрать что-то типа
или 4 шт. таких: 5000mAh 14,8V
или 6 шт. таких: 2200mAh 11,1 V
То есть пока вырисовывается липольная батарея на 60 вольт ёмкостью 2,2…5Ач с длительным разрядным током 44-100А и зарядным 16-25А. Вес батареи 1,2-2,2 кг. Габариты тоже вполне «инверторные». Причём цена комплекта без доставки стартует от 62 долл. (124 долл. за лот из 12шт, т.е. 2-х комплектов по 6 шт.).
Пока первый вариант буфера считаем выбранным.
Для выходного преобразователя, с учетом гибкости ВАХ и перспективы работы полуавтоматом, предлагаю взять за основу чоппер, конкретно работу Володина по ЭРСТ, выбросив всё ненужное и применив современную элементную базу.
ЭРСТ Как раз подходит под наши 60В. Отсутствие гальванической развязки здесь скорее достоинство (малые потери на низковольтных ключах).
Собственно развязку от сети можно сделать в зарядном устройстве. Тут, как правильно заметил ув. Dedan, уже много готовых и отработанных решений.

Сообщение отредактировал Basill - 13.3.2015, 17:56