Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 400A 40V schnell schalten??


von Jan (Gast)


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Parallel zu meinem Thread

Beitrag "Schweißgerät tuning auf Pulse??"

Hatte ich da so ne frage, nur um eine Idee zu bekommen, wie man 400A bei 
max. 40V DC mit 100Hz schalten kann.


Soll der Ausgang eines Schweißgeräts geschaltet werden.

von elektrofreak2 (Gast)


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Mit einem großen Mosfet?!

von Jan (Gast)


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Ja ich dachte da an MOSFET, IGBT, Thyristor etc, aber wo kriege ich 
sowas und wie wäre dann der Schaltplan??

Der "schalter" soll übrigens nach einem gleichgerichteten Ausgang des 
Trafos angeschlossen werden.

von Wolfgang (Gast)


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Jan schrieb:
> Der "schalter" soll übrigens nach einem gleichgerichteten Ausgang des
> Trafos angeschlossen werden.

Den Gleichrichter wirst du gut kühlen müssen, wenn es nicht gerade ein 
aktiver ist. Und wenn es ein aktiver ist, kannst du damit auch gleich 
die Last schalten.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Das klingt nach einem Job für z.B. 8-10 parallelgeschaltete IRFB3207. 
Die musst du aber auch mit einem kräftigen Treiber schnell schalten, 
damit sie nicht zu lange im linearen Bereich sind. Machbar ist das aber 
- vorausgesetzt, dein mechanischer Aufbau erlaubt eine gleichmässige 
Verteilung des Stroms auf alle MOSFet.
400A/40V ist jedenfalls handhabbar, wie jeder Curtis Controller 
demonstriert. Und da sinds nicht mal die modernen IRFB, sondern eher 
sowas wie 80N06.

: Bearbeitet durch User
von elektrofreak2 (Gast)


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Und das Taktsignal halt einfach mit einem Oszillator erzeugen und dann 
über eine Vorstufe ab an das (die) Gate (Gates) damit.

von elektrofreak2 (Gast)


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Da gab es auch mal so einen Mosfet mit so Schraubanschlüssen.

P.S.: Das TO-220 Gehäuse kann Max. 30A glaub ich

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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elektrofreak2 schrieb:
> P.S.: Das TO-220 Gehäuse kann Max. 30A glaub ich

Es sind 75A:
 Calculated continuous current based on maximum allowable junction
    temperature. Package limitation current is 75A

Wir benutzen die Drainfahne als Kontakt und gehen nicht über den Pin. 
Für Source hat man leider keine andere Wahl als das Beinchen.

von elektrofreak2 (Gast)


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Ahh ok,
man lernt nie aus...

von Jan (Gast)


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Also der Gleichrichter ist ein Standard Gleichricht wie man Ihn kennt 
aus dioden zwischen vielen Kühlblechen.

Sowas halt:
http://i.ebayimg.com/images/i/301636839898-0-1/s-l1000.jpg

Dieser kann evtl noch auf Wasserkühlung umgebaut werden.

Nun habe ich halt noch die Frage, ob das ganze Zeug meinem Schweißgerät 
nicht schadet???

von Jan (Gast)


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Matthias Sch. schrieb

> 8-10 parallelgeschaltete IRFB3207

Könnte ich mir so vorstellen, aber da sind die 80N06 besser glaube 
ich....

Würde also so wie im Anhang gehen?

von Jan (Gast)


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Die freq einstellung bitte ignorieren, das ist ein altes Bild. Sollen 
100Hz sein.

von Jan (Gast)


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Das Schweißgerät hat übrigens 350A, 400A sind für die Theorie.

von Jan (Gast)


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Und der Curtis Controller  gibt auch ne rechteckswelle?

Könnte es ein fertiger zb von EBay tun?

von Jan (Gast)


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Aj die sind aber teuer...

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jan schrieb:
> aber da sind die 80N06 besser glaube
> ich....

Warum? Die 80N06 sind nur für 60V und haben geringere Stromtragfähigkeit 
und höheren RDSon.
Da sind die IRFB/IRFS3207 in allen Bereichen überlegen.

Jan schrieb:
> Und der Curtis Controller  gibt auch ne rechteckswelle?

Die sind nicht für Schweissgeräte sondern für DC brushed Motoren und 
praktisch der Standard für E-Autos und Golfcarts bis zu 12kW/72V 
Motoren. Es sind Heavy Duty PWM Controller.

: Bearbeitet durch User
von Jan (Gast)


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Matthias Sch schrieb

> Die sind nicht für Schweissgeräte sondern für DC brushed Motoren

Das ist mir klar, war aber nur so ne Idee..

Also gut, mal so die Theorie:

Wenn ich jetzt sagen wir mal 16 IRFB3207s nehme (besser mehr als Rauch 
:D) kann müsste das ja gehen??

Gibt es da denn irgend welche einfachen driver (-> Schaltplan etc.?), 
die dafür dann 100 Hz erzeugen?
Ich dachte da so an den guten alten NE555

von Jan (Gast)


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Und die Dinger sollen im 100Hz Takt nicht ganz die Stromstärke 
ausschalten, sondern immer 50% der eingestellten.

Habe ich zb 100A eingestellt, schaltet das ding im 100Hz takt zwischen 
50A und 100A um usw.

von flip (Gast)


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und wer solk die 50/ 100a bereitstellen? hast du 2 quellen?

von Jan (Gast)


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Ich dachte der driver....

von Jan (Gast)


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Ja was für nen Driver soll man da denn jz nehmen??

von Jan (Gast)


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Aber ich kann mir irgendwie denken, dass es viel einfacher wäre die 
Primärspulen anzusteuern.

von Jan (Gast)


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Da habe ich nochmal sowas gefunden:

http://obrazki.elektroda.net/0_1235816850.gif

Kann damit jemand was anfangen??

von Jan (Gast)


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Oder hier:

http://static.elektroda.pl/attach/reg.3fazowy_1720.jpg

http://static.elektroda.pl/attach/reg.3fazowy-_cz2_1819.jpg

Alles nicht auf deutsch, aber das ist doch eine gute Idee, oder???

von Jan (Gast)


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Als signalgenerator dachte ich da an sowas:

http://4.bp.blogspot.com/-550aPGgOCSo/UErcwD23uzI/AAAAAAAAAiY/gQ8mVoqM_lY/s1600/Square-Wave-Generator-100Hz-.gif

Allerdings schaltet das ding dann nur wischen Ov und Xv, nich zwischen 
Xv und 50%v

von Jan (Gast)


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Es geht nun halt um irgend ein Bauelement, welches nicht ganz 
abschaltet, sondern je nach Steuerspannung wie oben geschrieben zwischen 
50 und 100& stromstärke abschaltet.

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Hast Du Dir mal überlegt welche Leistung dieses Schaltelement umsetzen 
muss, wenn sich am Trafo und der Last nichts ändert, aber der Strom 
halbiert werden soll?

von Jan (Gast)


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Das ist mir schon klar, aber WELCHES Bauteil soll man da denn nehmen??

von Ewald S. (Gast)


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Ein Bauteil, das den hohen Strom "halbieren" kann, wirst Du nicht 
finden.
Es gibt dafür nur Baugruppen, die geschaltet werden z. B. 
PWM-gesteuerter Gleichrichter. Hier brauchst Du aber Leistungsbauteile.
Eine Alternative wäre den Trafo primär mit einem 
Drehstrom-Thyristorsteller anzusteuern. So werden noch immer 
Leistungsnetzteile mit Sekundärleistungen 1500 kW (eintausendfünfhundert 
!) gefertigt.
Es kommt darauf an was Du dafür bezahlen willst/kannst.
Ich glaube aber mit einem gesteuerten Gleichrichter wirst Du am meisten 
Hilfe bekommen.

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Ich habe erst ein China-Schweissgerät repariert.

Typenschild behauptet 160A - die H-Brücke aus den 4 IGBTs scheint dafür 
aber ziemlich schwach ausgelegt zu sein.

Hier ist der Schaltplan dazu, vielleicht kannst du dir da ja was 
abschauen.

von Old P. (Gast)


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Oha, da hast Du ihm aber einen Brocken vorgeworfen ;-)

Mein Wig(+Plasma+...) hat leider auch keine Impulsschaltung, ich 
liebäugel also auch mit einer Erweiterung. Diese wäre aber sicher 
einfacher zu realisieren, als ein 0815-MigMag ohne alles mit Impuls 
nachzurüsten.

Old-Papa

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Jan schrieb:
> Es geht nun halt um irgend ein Bauelement, welches nicht ganz
> abschaltet, sondern je nach Steuerspannung wie oben geschrieben zwischen
> 50 und 100& stromstärke abschaltet.

Da kannst du dir aus Nils' Schaltplan ja mal die Stromzange abgucken - 
ihr Anschluss wird im Plan mit 'CZT' bezeichnet. Ich habe null bis keine 
Ahnung vom Schweissen (ausser mit einem kleinen 160A E-Britzler), aber 
ich kann mich daran erinnern, das der Schweisstrom das wichtigste für 
gute Ergebnisse ist.
Im o.a. Plan wird also im Betrieb gemessen (CS = Current Sense) und 
danach die PWM eingestellt. Der zweite Error Amp (EA = ErrorAmp) im PWM 
Controller misst dabei die 'Torch' (Elektrodenspannung).

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Naja, Brocken ist relativ.

Das Schweissgerät und die Platine sind echt niedlich im Kontrast zu der 
160A-Angabe.

Er braucht ja eigentlich auch nur die H-Brücke daraus, bzw. kann sich 
dort was abschauen.
Die Steuerung aus PIC, PWM-Controller, Übertragern + kleiner H-Brücke 
kann man auch deutlich einfacher gestalten.

Controller mit PWM -> Optokoppler/Übertrager -> H-Brücke klein -> 
H-Brücke gross

von Old P. (Gast)


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Nils S. schrieb:
> Naja, Brocken ist relativ.

Für einen Fachmann ja... ;-)

> Das Schweissgerät und die Platine sind echt niedlich im Kontrast zu der
> 160A-Angabe.

Das muss nicht unbedingt was bedeuten. Wenn die BE das können, warum 
nicht?

> Er braucht ja eigentlich auch nur die H-Brücke daraus, bzw. kann sich
> dort was abschauen.
> Die Steuerung aus PIC, PWM-Controller, Übertragern + kleiner H-Brücke
> kann man auch deutlich einfacher gestalten.
>
> Controller mit PWM -> Optokoppler/Übertrager -> H-Brücke klein ->
> H-Brücke gross

Genau das, also die Umsetzung dessen, ist ja der Brocken. ;-)

Old-Papa

von Jan (Gast)


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@Nils

Danke SEHR für den Schaltplan, der hat mich schon viel weiter gebracht 
;-D

Old- Papa schrieb

> Genau das, also die Umsetzung dessen, ist ja der Brocken. ;-)

check.


Nun mein conclusio:

Die Sekundärseite würde ich wohl so lassen, wenn da ordentlich KW 
rauskommen, müssen auch ordentlich  € rein.

Deswegen würde ich sagen, ich baue (wenn überhaupt) eine Steuerung für 
die Primärseite.

Sonst werde ich die ganze Scheiße lassen, denn ich habe doch eine "Magic 
smoke" Allergie ;-)

Da hatte ich noch eine, ja schon wieder, andere Idee im Anhang. Hoffe 
ist verständlich....

von Mike (Gast)


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Schnelles Schalten von hohen Strömen ist leider nicht ganz so einfach. 
Streuinduktivitäten von Trafo und Leitungen führen zu hohen 
Spannungsspitzen, die schnell einige 100v erreichen können. Das haut 
auch den kräftigsten Mosfet um. Hier sind also Snubber-Glieder, 
Transientendioden etc. einzuplanen.
Schnelle Schaltflanken führen auch zu EMV-Störungen, die ausgefiltert 
werden müsssen.

Die Schaltgeschwindigkeit ist auch immer ein Kompromiss zwischen hoher 
dynamischer Verlustleistung beim langsamen Schalten und starken 
Störungen und Induktionsspitzen bei steilen Flanken.

von Jan (Gast)


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Wisst ihr was?

ich glaub ich lass es einfach.

Schweißen ohne Puls im Hobbybereich ist kein weltuntergang.

von Ichbin (Gast)


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Das oben ist doch eine Standard  Durchflusswandler-Inverterschaltung mit 
reinem DC am Ausgang!
Das Gerätchen hat nix mit AC oder Pulsen am Hut.
Diese Schaltung findest Du in der Art in den meisten Schweißgeräten. Bei 
den größeren wird eben 400V als Versorgung herangezogen.
Für Pulsen und AC am Ausgang ist auch bei diesen Geräten nach dem 
Gleichrichten schaltungsaufwand erforderlich.

ichbin

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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Ichbin schrieb:
> Das oben ist doch eine Standard  Durchflusswandler-Inverterschaltung mit
> reinem DC am Ausgang!
> Das Gerätchen hat nix mit AC oder Pulsen am Hut.

Ja, aber die H-Brücke kann man so ansteuern, dass gepulst wird. 
Theorethisch - der Gleichrichter und die Elkos waren durch, als ich das 
Ding bei mir aufm Tisch hatte. Alles viel zu klein dimensioniert denke 
ich...

von Jan (Gast)


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Wie gesagt, ich lass es einfach. Kostet nur Zeit und Geld.

von Dieter W. (dds5)


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Mit der Dimensionierung läuft der Inverter mit ca. 5kHz, da sind die 4 
mal 1N4007 im current-sense Zweig nicht so die Wucht.

von Jan (Gast)


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Hier noch die Bedienungsanleitung eines Geräts mit Puls.

Wird wohl die Primärseite angesteuert.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Hm. Könnte man mit so einem Gerät dann auch nen z.B. Autoakku laden? 
Klar, die Ladeschlußspannung müßte man selber überwachen.
Dann wäre ein Schweißgerät eine günstige Möglichkeit an hohen Strom zu 
kommen.

von Old P. (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Hm. Könnte man mit so einem Gerät dann auch nen z.B. Autoakku laden?
> Klar, die Ladeschlußspannung müßte man selber überwachen.
> Dann wäre ein Schweißgerät eine günstige Möglichkeit an hohen Strom zu
> kommen.

Also, mit meinem alten Mig/Mag habe ich das schon mehrfach gemacht, das 
hat aber auch nur Trafo und Gleichrichter (riesiger Seleen) drin. Mit 
einem modernen Inverterteil würde ich sowas nicht mehr machen.

Old-Papa

von Jan (Gast)


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Kann man schon machen, zumindest habe ich so meinen alten Deutz 
gestartet :D

Die Spannung sollte zwischen 12-24V liegen. Stromstärke zum Starten max. 
500A würd ich sagen und zum laden reichen 2A, mit 120A gehts halt 
schneller ;D

von Günter Lenz (Gast)


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Mal eine Frage, was soll dieses Pulsen eigentlich bewirken?
Ich habe immer gedacht, wenn der Strom schön gleichmäßig flißt,
hat man das beste Schweißergebnis. Deshalb sollen ja Gleichstrom-
schweißgeräte besser sein als die billigen Wechselstromschweißgeräte.

von Jan (Gast)


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Mhh einmal kann man mit Puls Alu schweißen

und die Naht SOLL fester sein, da die Schweißnaht mehr in das Werkstück 
"eingebrannt" wird.

Und pulsen soll ja auch nicht so viel wärme abgeben.

Günter schrieb:

> Ich habe immer gedacht, wenn der Strom schön gleichmäßig flißt,
> hat man das beste Schweißergebnis.

Geht mir auch so.

von Old P. (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Mal eine Frage, was soll dieses Pulsen eigentlich bewirken?

Ich kenne Pulsen nur um Aluminium zu schweissen. Bei Alu bildet sich 
schon während dem schweissen eine Oxydschicht und die soll mit Pulsen 
besser aufgebrochen werden. So zumindest hatte ich das mal verstanden, 
Alu habe ich noch nie geschweisst

> Ich habe immer gedacht, wenn der Strom schön gleichmäßig flißt,
> hat man das beste Schweißergebnis. Deshalb sollen ja Gleichstrom-
> schweißgeräte besser sein als die billigen Wechselstromschweißgeräte.

Nicht nur..... Mit Wechselstrom könnte man Mig/Mag wohl gar nicht 
schweissen. Auch bei Elektroden gibt es wenige für Wechselstrom. Die 
meisten haben Mäntel, die mit Gleichstrom besser aufgeschmolzent werden 
können. Der Lichtbogen ist auch stabiler.

Old-Papa

von Ichbin (Gast)


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Gerade zum Aluminiumschweißen verwendet man bevorzugt Wechselstrom da 
dieser die Oxydschicht besonders gut aufbricht. Nur Pulsen mag zwar auch 
ein wenig wirksam sein ist aber nur ein Kompromiss.
Das Pulsen benutzt man unter anderem um einen gewissen Einbrand zu 
erreichen wenn die Maximalstromstärke als Dauerstrom für das Werkstück 
zu hoch wäre.
Elektrodenschweißen hat man früher,zu Zeiten der "Eisenschweine" in den 
allermeisten Fällen mit Wechselstrom durchgeführt. Lediglich für 
bestimmte Anwendungen bei denen Kalkbasische Elektroden verwendete hat 
man Gleichstrom verwendet.
Heute mit den modernen Invertern und weiterentwickelten 
Elektrodenumhüllungen wird fast ausschließlich noch mit Gleichstrom 
geschweißt.

ichbin

von Jan (Gast)


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Old Papa schrieb:

> Auch bei Elektroden gibt es wenige für Wechselstrom

Der Baumarkt Kracher ;)

Mig mag Wechselstromschweißen habe ich ehrlih noch nie erlebt, selbst 
wenn ich fast alle chuckE2009 und weldingtipsandtrics Videos kenne :D

von Ichbin (Gast)


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Du gehörst wohl noch zur Jüngeren Generation. ;-)
Früher gabs zum Elektroden Schweißen fast nix anderes als 
Wechselstromschweißgeräte. Auch im Werkstattbereich.
Bei Mig/MAG ist das was anderes.
Auch beim WIG-Schweißen wird bevorzugt Wechselstrom für ALuminium 
verwendet.

Wegen dem Cloos. Hast Du mal in deinem verlinkten Dokument auf Seite 131 
und 132 geschaut? Da ist auf 131 der Schweißtrafo mit Gleichrichter und 
auf Seite 132 die Transistorkaskade angedeutet. EIn Mosfet für 
Grundstrom und der andere für die Pulse.

ichbin

von Ichbin (Gast)


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Nachtrag: Bei GLC 403 PA-T (ohne das "S" ) ist die von mir beschriebene 
Kaskade mit Bipolartransistoren eingebaut.

ichbin

von Jan (Gast)


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Ich bin schrieb:

> Du gehörst wohl noch zur Jüngeren Generation. ;-)

20, Ausbildung Elektroniker f. Betriebstechnik ;)

> Früher gabs zum Elektroden Schweißen fast nix anderes als
> Wechselstromschweißgeräte. Auch im Werkstattbereich.

Ich weiß, stehen noch 2 bei mir rum, ein BJ 1985 und das andere 1989 :D

> Hast Du mal in deinem verlinkten Dokument auf Seite 131
> und 132 geschaut?

Nein, bzw ich hatte nicht wirklich Zeit :D

Aber ich lasse die bastelei an meinem Gerät, sonst wirds nicht schweißen 
sondern brummen und rauchen.

von Thomas F. (igel)


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Noch mal zu Jans Cloos:
Das hat ja soweit ich verstanden habe einen 50Hz Trafo.

Den kann man doch gar nicht primärseitig per H-Brücke mit beispielsweise 
5kHz takten da die Hysteresekurve der Trafobleche bei dieser Frequenz 
die Energie auffrisst.
Deshalb haben Inverter-Schweißgeräte kleine Trafos mit Ferrit-Kern.

Oder liege ich hier falsch?

von Thomas F. (igel)


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Noch was zum Sinn von Impulsbetrieb beim MIG/MAG-Schweissen:

Der Übergang des abschmelzenden Drahtes auf das Werkstück erfolgt nicht 
kontinuierlich, sondern in Form einzelner Tropfen.
Im Pulsbetrieb kann man nun bei jedem Impuls den flüssigen Metalltropfen 
am Draht gezielt ablösen und auf das Werkstück übertragen. Die 
Schweißnaht wird damit gleichmäßiger und es entstehen weniger Spritzer.

Quelle: ewm Schweißlexikon.
https://www.ewm-group.com/de/service/downloads/broschueren-prospekte-und-handbuecher/1192-ewm-schweisslexikon.html

von Jan (Gast)


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Thomas Forster schrieb:

> Deshalb haben Inverter-Schweißgeräte kleine Trafos mit Ferrit-Kern.

Stimmt, ich habe aber ein Trafogerät.

> Den kann man doch gar nicht primärseitig per H-Brücke mit beispielsweise
> 5kHz takten da die Hysteresekurve der Trafobleche bei dieser Frequenz
> die Energie auffrisst.

5kHz? Na da knallts ja ordentlich.

100Hz würde denke ich gerade noch gehen, ist ja das doppelte von 50 
somit die Hälfte der Welle....

> Im Pulsbetrieb kann man nun bei jedem Impuls den flüssigen Metalltropfen
> am Draht gezielt ablösen und auf das Werkstück übertragen.

Hab mir da ein Zeitlupenvideo angeschaut, dann hab ichs kapiert....

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