Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Simulation eines Lichtbogens beim Schweißen?


von Sepp (Gast)


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Hallo!

Ich hab vor ein Inverterscheißgerät zu bauen. Ich entwickle beruflich 
Schaltnetzteile mit Leistungen im kW Bereich und Strömen über 100A, also 
ich weis was ich mache. Duch eben keine Schweißgeräte. Bis auf Current 
Sharing und Power Limit ist meist die Spannung welche ich regele.
Ja, mit einem gekauften Gerät würde ich ein besseres Ergebniss 
erziehlen, gerade wegen der Programme Arcforce, Hotstart, Antistick, 
Liftarc, etc welche nicht so ohne Nachzubilden sind. Ob es billiger wird 
ist die Frage, an neueste Leistungshalbleiter komm ich ohne Probleme 
ran.


Für die Auszulegung von Regelung/Ausgangangsdrossel/etc hätte ich gerne 
ein Model eines Lichtbogens beim Elektroschweißen. Muss nicht Spice 
sein, modeliere das auch in Simulink/Matlab. Nur hätte gerne eine 
Beschreibung, wie sich ein Lichbogen als Last verhält. Es wird sicher 
durch die langen Zuleitung etwas Induktivität da sein, ein paar µH. Doch 
wie groß ist der Widerstand und wie ändert er sich. Der Strom beträgt zb 
125A, die Leerlaufspannung beträgt ja meistens 80V. Die Spannung mit 
Lichtbogen 5V-15V? Ich hab leider nur einen Scheißtrafo, sonst könnte 
ich mehr messen.

Eine Messung an einem Inverter hat ergeben, das der Strom recht konstant 
bleibt, doch die Spannung zwischen den Elektroden sich nahezu zwischen 0 
und 60V ändert.

Im meinem ersten Ansatz würde ich als Last einfach eine Induktivität in 
Serie mit einem sich zufällig änderden Widerstand (60m bis 500m).

Hat jemand Vorschläge, bzw Erfahrung?

von Daniel R. (daniel_r)


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>>Ich hab vor ein Inverterscheißgerät zu bauen.
xD
Davon gibt es schon genug. Man regt sich nur auf über diese 
Scheißgeräte. ;)

Was ich damit sagen will: Tippfehler passieren halt, aber wenn es um 
"Schweißen" geht, sollte man doch nochmal einen Blick darauf werfen.


Zum Thema:
Les Dich mal schlau über Thermoionisation. Man kann dort schöne Formeln 
herleiten, wie sich ein Lichtbogen verhält. Das hängt auch stark vom 
umgebenden Gas ab, das ja beim Schweißen nicht zwingend Luft ist.

Hier dürftest Du einiges finden:
http://www.springerlink.com/content/n5p3667837382l38/

Daniel

von Sepp (Gast)


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>xD
>Davon gibt es schon genug. Man regt sich nur auf über diese
>Scheißgeräte. ;)

Oh ja, der Klassiker eben ;) Dachte nicht dass mir das auch mal 
passiert...

>Hier dürftest Du einiges finden:
>http://www.springerlink.com/content/n5p3667837382l38/

Danke! Werd ich mir mal ansehen. Auch wenn es schwierig wird mit den 
Formel das Verhalten beim SCHWEIßEN (Elektro,MIG,MAG) zu modelieren. 
Leider kann ich das Buch mit meinem Account nicht runterladen, hab aber 
diese gefunden, vl findet man auch hier etwas: 
http://han.technikum-wien.at/han/SpringerTechnik/springerlink.metapress.com/content/978-3-540-20649-1/

Bin auf jede Idee gespannt...

MFG

von Volker K. (powerfreak)


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Hallo Sepp,

schau Dir mal diese Doktorarbeit an.
http://diglib.uni-magdeburg.de/Dissertationen/2004/yurpostnikov.pdf

Möglicherweise habe ich noch das Eine oder Andere für Dich (definitiv zu 
viel zum posten auf Verdacht), wenns dich interessiert, melde Dich 
einfach bei mir.

Volker

von Sepp (Gast)


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Danke, Volker. Diese Arbeit beschäftigt sich nur mit der Modelierung des 
brenners, oder hab ich was übersehen. Nicht jedoch mit dem elektrischen 
Verhalten des Lichtbogens, welches mich interessiert.
Oder weis jemand, wie die üblichen Inverter dem Strom regeln, bzw ob es 
da Besonderheiten bei Schweißinvertern gibt (Abgesehen von Software wie 
Arcforce, Hotstart, Antistick, Liftarc, etc). Ich würde den Strom 
mittels Peak- oder eher Average Current Mode Control regeln, wie bei 
Netzteilen im Powerlimit Mode.
Weiters stell ich mir die Frage, welchen Ripple übliche Inverter in der 
Ausgangsdrossel fahren? Sind es (5%, 10% oder 30% oder völlig 
verschieden?) Da das Führungsverhalten der Stromregelung eher weniger 
wichtig ist, (Wichtiger ist das Störverhalten aufgrund der wohl 
grausigen Lichtbogen-Last (Strecke)) würde ich die Drossel eher groß 
(sowie ökonomisch vertretbar) machen.

Die Last beim Schweißen hat sicher einen Inkuktiven Anteil (ein paar µH) 
und einen Ohmschen, klar muss ja wirkende Leistung umsetzten. Der 
Widerstand ist sicher alles andere als konstant, er ändert sich bestimmt 
auch mit dem Rytmus/Frequenz (welche mir unbkannt ist) des Abtropfens 
der Elektrode. Aber wie gesagt eine Messung hat einen konstanten Strom 
(mit ca 5% bis 10% Ripple) ergeben. Die Spannung schwankte allerdings 
zwischen Null und der Leerlaufstpannung des Inverters und zusätzlichen 
transienten (die denk ich der doppelten Leerlaufspannung entsprachen, 
kein wunder bei der Ausgangskapazität). Leider kann ich diese Messungen 
nicht wiederholen. Die besseren Inverter haben meines Wissens mindestens 
400V Dioden, obwohl man bei einem 70V Netzteil mit 200V Dioden auskommen 
würde.

Bin für jeden Vorschlag dankbar, die bei einer elektrischen 
Lichtbogenmodelierung helfen....

MFG Sepp

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