Накопитель энергии для сварочного инвертора

Ан-162 · 13.04.2014, 01:53

Имеется военно-полевая электростанция типа АБ с максимальной мощностью 3,2 кВт, используемая для питания кроме всего прочего и сварочного инвертора.
(полезно для ее (электростанции) долголетия не лезть за 2-2,5 кВт)
Родная мощность двигателя 2 кВт. Генератора 4 кВт, 3ф 127/220в, звезда.
Двигатель, 1/4 от "запора" тридцатки, рассчитанный под 66-й бензин, переведен на 92-й - подрезана головка цилиндра.
Собственно, для обеспечечения возможности варить в чистом поле все это и делалось.
На выходе отдельно поставлен мост Ларионова с несглаженным выходом постоянки 310 вольт и отдельной розеткой на инвертор для обеспечения симметричной нагрузки на генератор и облегчения жизни электролитам самого инвертора.
То есть звено DC уже выделено.
В инверторе вентилятор охлаждения на 220в заменен на питаемый от 24в (собственных нужд инвертора) такого же размера и более эффективно работающий. Со схемой, регулирующей обороты от температуры.
Подаю постоянку прям на вилку через собственный сетевой мост инвертора - т.о. сохранилось универсальное питание инвертора - хоть от генератора, хоть от сети.
Все получилось. Сейчас он уверенно варит тройкой. (короткой дугой)
Но как всегда хочется большего. Чтоб четверку тянул без напряга.
Варю в основном прерывисто - примерно секунду дуга, столько-же пауза.
(так лучше получается качество и можно визуально контролировать "на лету" заполнение металлом шва)
Задумался о накопителе энергии.
В идеале - мощность нужно почти удвоить, 2-2,5 кВт от гены + 2 кВт от накопителя.
И уж совсем хорошо будет, если он эту мощность сможет отдавать хотя-бы секунд 5-10.
(для пуска инерционных нагрузок также может пригодиться)
Вижу несколько путей, от простого к сложному:
1. в звене переменки:
1.1 дополнительный маховик.
(сложно в исполнении и слишком утяжеляет и без того нелегкий агрегат)
1.2 как отдельное устройство 3ф двигатель (запараллеливаемый выходу станции) и маховик на его валу.
1.3 предыдущий + частотник умеющий при торможении отдавать в сеть.
2. в звене постоянки:
2.1 накопительные конденсаторы на выходе моста Ларионова
2.2 предыдущий + повышалка/понижалка, заряжающая конденсаторы под завязку (не забываем, что энергия в них проп-на квадрату напряжения) стабильной мощностью в процессе как заряда, так и разряда.
2.3 пункт 1.2 подключаемый не к 3ф выходу, а к звену DC с помощью частотника, его DC выводами, и частотник этот раскручивает двигатель с маховиком до охренительных оборотов (выдает до 120 Гц) стабильной мощностью, и пропорциональной току инвертора мощностью тормозит его с отдачей энергии в звено DC при появлении нагрузки. (дуги)
...
У меня сейчас всё есть, кроме самого маховика для реализации п.п. 1.2, 2.1 (6шт. 4700мкФ 450в -40to+85 под болт) и 2.3
Самый лучший конечно 2.3, но не хочется дергать частотник - у него есть другие цели (токарный станок), но в принципе можно и переставлять его при необходимости, на разъемах, допустим...
Частотник 2,2 кВт Lenze 222 X2SFA его инструкцию также прилагаю.
Моделирование варианта 2.2 показало, что имеющихся конденсаторов хватает в обрез, чтобы "подкинуть" в помощь генератору пару киловатт на секунду. (да и сомневаюсь я, что потяну повышающе-понижающий на 2 кВт в одном флаконе - опыта такого нет, поэтому времени займет много...
мне проще будет в одном корпусе собрать понижалку и повышалку - это думаю осилю без особого напряга)
А 2.1 вообще 0,4 секунды только сможет продержаться.
Может кто подскажет что дельное?
В общем, обсуждаем.

niXto · 13.04.2014, 07:47

Купи сварочный инвертор, у него такой преобразователь уже внутри. И дуга ровней, можно варить пластины 1 мм не прожигая насквозь, а можно 4 мм электродом варить заборы

VladimirIvan · 13.04.2014, 08:32

А найти генератор от АБ-4. По креплению одинаковые.

Ан-162 · 13.04.2014, 09:15

Сообщение от majorka65

Что значит, не сможете?

Да оно и правда, может, я сгущаю краски...
Глаза боятся, а руки делают.

Сообщение от majorka65

Сварочник то сам выдержит?

Конечно. Я ж их сам ремонтирую. (инверторы)
Старичок ВД-162 аж на цельных 200А максимального выходного току. (~6,5 кВт потребления)
И работал и в жару, и в холод на максималке. Но он тяжеловат стал (7,5 кг) для больной спины.
Ну а для ежедневного пользования работаю более легким (4,5 кг) до 145А.
Купленным за 800 гривень (Gerrard на 200 китайских ампер) и обработанным вот таким методом.
В нем и заменен кулер на постоянного тока. Был скинут ток до 145А после того, как бахнули транзисторы после месяца работы на 160А. (сую китайские мосфеты в него)
Если удастся накопитель, легко верну взад на 160 и даже 170А, поставив соответствующие транзисторы.
Но и на 145А я уверенно варю четверкой, разве что только резать (рельсы)

не получается.

Сообщение от niXto

Купи сварочный инвертор

Уважаемый niXto, видимо, Вы просто торопились и поэтому были невнимательны.
(у меня их три, и к чему я делал выпрямитель Ларионова на 310в, к трансформаторному чтоль?)
Сейчас станция уверенно варит с инвертором на токе около 100-110А. (как-раз под тройку)

Сообщение от VladimirIvan

По креплению одинаковые.

Да в курсе я, в курсе...
Только вот стоил он еще пару месяцев назад столько, что можно на эти деньги купить китайца на 5 кВт.
А сейчас, когда валюта скаканула - и подавно.
В общем, надо использовать имеющееся.
Да и жалко отставлять в сторону, столько сил вложено в этот движок...
В свое время взял эту АБ-шку очень не дорого, стояла долго, а когда уже начал вплотную ей заниматься, обнаружил, что вояки походу полностью перепахали ее и собрали "солянку": двиг один цилиндр (УД-15), а геныч 4-х киловаттный от двухцилиндрового (УД-25).
Вот про них.
А вот документация, вдруг кому сгодится.

VladimirIvan · 13.04.2014, 09:18

Сообщение от Ан-162

двиг один цилиндр (УД-15), а геныч 4-х киловаттный от двухцилиндрового (УД-25).

Так он должен и так варить четверкой. Если срабатывают термички, загрубить до 15А.

Ан-162 · 13.04.2014, 09:43

Сообщение от VladimirIvan

должен и так

Ну не тянет же двигатель.
Четверке надо минимум те-ж таки 145А.
А это... 145а*28в/0,85кпд = 4,8 кВт как ни крути.
А чтоб полноценно работать четверкой:
160а*30в/0,85 = 5,65 кВт.
А двигатель от агрегата двухкиловаттного.

Сообщение от VladimirIvan

загрубить до 15А

У них родная уставка и так 16,5А кажется.

VladimirIvan · 13.04.2014, 10:17

Сообщение от Ан-162

Ну не тянет же двигатель.

Степень сжатия какая получилась?

Ан-162 · 13.04.2014, 15:52

Я не мерял, но на хорошем 92-м бензине, на холостых, если обеднить смесь - подцокатывать начинает.
(потому что угол зажигания фиксированный, и на холостых получается слишком ранним)
В работе, на нормально отрегулированном двигателе цокота нет.
Так что, получается, оптимально по степени увеличения компрессии.
Головка цилиндра была подрезана на 3 мм.
Больше не позволяет вылет клапанов.
Карбюратор и магнето перепаханы.
Выловлены максимумы мощности по составу смеси и по углу опережения.
Абсолютный максимум электроэнергии, который я получил при полном открытии дросселя на активной нагрузке - около 3,2-3,3 кВт.
У двигателя УД-15 по паспорту 4,4 кВт механической энергии на валу.
(а ведь кпд генератора надо еще учесть)
И самое главное, что это для 3600 об/мин. (60 Гц)
А при родных для АБ 3000 об/мин - только 3,7 кВт.
Поэтому сам агрегат с таким двигателем имеет мощность 2 кВт,
с возможностью 10% перегрузки в течении часа.
Наверное-ж, не дураки рассчитывали и испытывали.
...
Короче, закись азота оставим в стороне

а пойдем путем запасания энергии в накопителе.

ibolm11 · 14.05.2014, 16:43

Итак прикинем какая емкость нужна чтоб держать 2квт хотяб 5сек. 2000вт*5сек=10000вт/сек или джоулем. Формула энергии конденсатора: W = C * U^2 / 2, значит C=W*2/U^2 Допустим U=300в. С=10000*2/300*300=0,222фарад ну или 222000микрофарад.Да это при расчете полного его разряда! а если нам напряжение поддерживать на уровне, то на порядок больше надо. Если этакую емкость конденсаторами набирать несколько чемоданов надо, конечно можно и суперконденсаторы/ионисторы использовать, но новый генератор выйдет дешевле, так что не вариант. И это какие-то жалкие 2,7вт/ч, смешная емкость, в пальчиковой батарейке поместится, но стоит в тысячу раз дороже.

Сообщение от Ан-162

(не забываем, что энергия в них проп-на квадрату напряжения)

цена кстати тоже в квадрате пропорциональна
Можно и с аккумуляторами городить что-то типа UPS-online, но тож вариант не бюджетный выходит.

Ан-162 · 14.05.2014, 18:37

Сообщение от ibolm11

222000микрофарад.Да это при расчете полного его разряда! а если нам напряжение поддерживать на уровне, то на порядок больше надо.

Не так все плохо. Модель показывает, что для того, чтобы отдавать 5 сек 2 кВт, достаточно 150 000 мкФ, разряжая при этом их с 420 до 210 вольт.
(предполагается понижающий конвертер, сварочник инверторный
не сбрасывает ток как-раз где-то до 200-220 вольт в звене DC)