Schweißstrom anregen

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Hallo,

ich habe eine etwas spezielle Frage zur Einkopplung eines Hochfrequenten 
Signals in einen Schweißkreislauf.

Die Anforderungen: Einbringen einer Stromüberlagerung von 20A mit einer 
Frequenz f=50kHz

Zur Umsetzung habe ich einen Rechteckgenerator, der einen MOS-FET 
ansteuert, mit verstellbarer Frequenz konstruiert. (Bauteile NE555, 
IRLIZ44N 2x Parallel, variable Frequenz durch Steckbrücken--> Wechsel 
des Frequenz gebenden Kondensators)

Nun zur Einkopplung des Signals.

1. Idee: Induktive Kopplung (LBA_V1.PNG)

L1 und L2 sind über einen Eisenkern gekoppelt. Wicklungen: N_ein=N_aus=1
(Über den Eisenkern habe ich leider keine weiteren Informationen, mir 
wurde Versichert, dass er dafür geeignet ist--> nicht sicher)

Theoretisch gilt ja: U1/U2=N1/N2=I2/I1  also I2/I1=1, I1=I2

ohne Schweißstrom funktioniert dies gut.

Die Problematik bei dieser Variante ist nun, dass der hohe 
Gleichstrom(>400A) den Eisenkern in die Sättigung bringt und so keine 
Energie mehr übertragen werden kann.

2. Idee: Hochpass nach dem Frequenzgenerator (LBA_V5.PNG)

Um von dem Eisenkern Abstand zu nehmen, habe ich mir eine 2. Variante 
überlegt.
Durch den Hochpass nach dem Frequenzgenerator ist dieser von dem 
Schweißstrom entkoppelt. Laut LT Spice scheint diese Methode zu 
funktionieren.

Als Kondensator könnte beispielsweise dieser verwendet werden:
http://de.farnell.com/ducati/4-16-10-30-64/kondensator-50uf-450v-motorstart/dp/2132089

Kann das wirklich funktionieren oder habe ich einen Denkfehler mit 
eingebaut.

Wäre super, wenn mir jemand dazu mal ein Feedback geben könnte.

[J. T. (chaoskind)]

Wie folgerst du aus U1/U2 = N1/N2 = I1/I2 ===> I2/I1 = 1???
Das gilt ja nur für den Fall (N1 = N2) = (U1 = U2) = (I1 = I2). Und in 
dem Fall wäre ein Trafo zum "Übersetzen" von Strom/Spannung/wasauchimmer 
herzlich zweckfrei.

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

j. t. schrieb:
> Und in
> dem Fall wäre ein Trafo zum "Übersetzen" von Strom/Spannung/wasauchimmer
> herzlich zweckfrei.

Der Trafo ist auch nicht zum Übersetzen gedacht.

Einerseits soll er die beiden Stromkreise galvanisch trennen und 
andererseits ist die Zuleitung zur Schweißelektrode die sekundäre 
Wicklung mit N2=1. Um primär möglichst wenig Strom schalten zu müssen 
bietet sich als Primärwicklung ebenfalls N1=1 an, da dann I1=I2 ist.
Dadurch ist kein weiterer eingriff in den Sekundärkreislauf notwendig.

[Possetitjel (Gast)]

Tobias Meier schrieb:
> Die Problematik bei dieser Variante ist nun, dass der
> hohe Gleichstrom(>400A) den Eisenkern in die Sättigung
> bringt und so keine Energie mehr übertragen werden kann.

Nun ja, der Kern muss natürlich groß genug sein, so dass
die Flussdichte hinreichend niedrig ist. Alternativ
kann man eine Hilfswicklung mit z.B. 10 Windungen
aufbringen, durch die man einen Kompensationsstrom von
40A schickt (Prinzip "stromkompensierte Drossel").

Wichtig wäre, dass der Kompensationsstrom aus einer
Stromquelle stammt, die für die 50kHz hochohmig ist,
damit die 50kHz nicht kurzgeschlossen werden.

Außerdem ist zu beachten, dass jede Spannungsschwankung
auf der Schweissstromseite um Faktor 10 vergrößert auf
der Kompensationsseite erscheint --> spannungsfeste
Bauteile. Vermutlich müsste man den Kompensationsstrom
dem Schweissstrom nachführen.

Die Krone der Eleganz wäre natürlich ein mit 50kHz
getakteter Schaltregler für den Kompensationsstrom,
dessen "Ripple" gerade 2A beträgt...

[Possetitjel (Gast)]

Tobias Meier schrieb:

> Um primär möglichst wenig Strom schalten zu müssen
> bietet sich als Primärwicklung ebenfalls N1=1 an, da
> dann I1=I2 ist.

?????

Wenn die Windungszahlen z.B. 1:10 betragen (Schweisstromseite: 1;
50kHz-Seite: 10), dann musst Du 50kHz-seitig sogar nur 2A
schalten.

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>ich habe eine etwas spezielle Frage zur Einkopplung eines Hochfrequenten
>Signals in einen Schweißkreislauf.

>Die Anforderungen: Einbringen einer Stromüberlagerung von 20A mit einer
>Frequenz f=50kHz

Man muss das Fahrrad nicht zweimal erfinden.


>L1 und L2 sind über einen Eisenkern gekoppelt. Wicklungen: N_ein=N_aus=1

Dafür nimmt man Spulen OHNE Eisenkern.

Beitrag "Zünden eines Lichtbogen mittels Gleichstrom"

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
> Dafür nimmt man Spulen OHNE Eisenkern.

Ok, also normale zylinderförmige Luftspulen? Wie wickle ich die denn 
dann am besten, so dass nicht ein Großteil der Energie in der Umgebung 
verschwindet?

Possetitjel schrieb:
> Wenn die Windungszahlen z.B. 1:10 betragen (Schweisstromseite: 1;
> 50kHz-Seite: 10), dann musst Du 50kHz-seitig sogar nur 2A
> schalten.

Ja, das stimmt. Bloß dadurch wird die Sekundärspannung extrem klein. Um 
dann auf den Primärstrom zu kommen, muss die Primärspannung extrem hoch 
werden.

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>Ok, also normale zylinderförmige Luftspulen? Wie wickle ich die denn
>dann am besten, so dass nicht ein Großteil der Energie in der Umgebung
>verschwindet?

Tja, Wunder kann man da nicht erwarten.

http://www.walter-bauch.de/html/zg-12020-og.HTM

http://www.youtube.com/watch?v=6zb-PAuxegk

[Possetitjel (Gast)]

Tobias Meier schrieb:

>> Wenn die Windungszahlen z.B. 1:10 betragen
>> (Schweisstromseite: 1; 50kHz-Seite: 10), dann
>> musst Du 50kHz-seitig sogar nur 2 schalten.
>
> Ja, das stimmt. Bloß dadurch wird die Sekundärspannung
> extrem klein. Um dann auf den Primärstrom zu kommen,
> muss die Primärspannung extrem hoch werden.

Gut... ich übersehe die Spannungsverhältnisse in Deiner
Anwendung natürlich nicht. Trotzdem würde ich die Idee
mit dem Trafo nicht gleich verwerfen; über den Trafo
kannst Du Strom und Spannung in angenehme Bereiche
verschieben. 10A bei 500V zu schalten ist kein Hexenwerk.

Irgend eine Kröte musst Du letztlich schlucken :-)

Zu Deiner Idee mit dem Hochpass: So, wie ich Deine
Spice-Prinzipschaltung oben verstehe, ist es ungünstig.
Reine RC-Schaltung gibt riesige Verluste und trotzdem
relativ schlechte Entkopplung der Zweige.

Im Prinzip brauchst Du eine Art Diplexer, der rückwärts
betrieben wird und der zwei Kreise mit verschiedenen
Arbeitsfrequenzen zusammenführt. Im einfachsten Falle
geht das so: In Reihe zu der Schweissstromquelle schaltest
Du eine (Luft)Drossel, die den Schweissgleichstrom (ist
doch Gleichstrom?) durchlässt, die 50kHz aber hinreichend
dämpft. In Reihe zu der 50kHz-Quelle schaltest Du - wer
hätte das jetzt gedacht - einen hinreichend robusten
Kondensator, der die 50kHz durchlässt, dem Schweissstrom
aber die Durchfahrt verbietet. An den Verbindungspunkt
von Drossel und Kondensator kommt als Drittes die
Elektrode.

"Die praktische Realisierung wird dem Leser als
Übungsaufgabe überlassen..." :-)

[nicht ganz. (Gast)]

>Die Problematik bei dieser Variante ist nun, dass der hohe
Gleichstrom(>400A) den Eisenkern in die Sättigung bringt und so keine
Energie mehr übertragen werden kann.

Das Stichwort ist stromkompensierte Drossel.

[Falk B. (falk)]

@ nicht ganz. (Gast)

>Die Problematik bei dieser Variante ist nun, dass der hohe
>Gleichstrom(>400A) den Eisenkern in die Sättigung bringt und so keine
>Energie mehr übertragen werden kann.

>Das Stichwort ist stromkompensierte Drossel.

Na dann zeig uns mal, wie du über eine stromkompensierte Drossel eine 
Hochspannung einkopplen willst . . .

[Possetitjel (Gast)]

Falk Brunner schrieb:

>>Das Stichwort ist stromkompensierte Drossel.
>
> Na dann zeig uns mal, wie du über eine stromkompensierte
> Drossel eine Hochspannung einkopplen willst . . .

Erstensmal war nirgendwo von Hochspannung die Rede - ich
wundere mich schon seit Tagen, was die Verweise auf Zündung
von Höchstdrucklampen u.ä. hier sollen. Gefordert waren
20A/50kHz.
Spannung scheint übliche Schweißgleichspannung zu sein.
(Dass beim Hin- und Hertransformieren ggf. deutlich höhere
Spannungen als die 70V Leerlaufspannung entstehen können,
ist mir klar.)

Und zweitensmal hatte ich das Prinzip gestern schon
beschrieben (Trafo, Kompensationsstrom).

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Possetitjel schrieb:
> "Die praktische Realisierung wird dem Leser als
> Übungsaufgabe überlassen..." :-)

Danke erstmal für diese Idee!

So, ich hoffe ich habe alles richtig verstanden. Meine überlegung ist im 
Anhang.

Für L1 hatte ich folgende Überlegungen:

|ZL|=w*L  bedingung: |ZL| > 1kOhm für f>10kHz

L=|ZL|/w=|ZL|/(2*PI*f)=1000Ohm/2/PI/10000Hz=160mH

ebenso für C1:

|Zc|=1/(w*C) bedingung |Zc| < 1 Ohm für f>10kHz

C=1/|Zc|/w=1/1 Ohm /2/PI/ 10kHz=16uF

Da an C1 ja eine wechsel Rechteckspannung anliegen muss, habe ich den 
Puls über einen Trafo eingebracht.(V3 ist der Frrequenzgenerator mit dem 
NE555) Dies hat den Nachteil, dass es schwingen kann, aber die Vorteile, 
das zwischen L2 und L3 eine Stromübersetzung erfolgt(I_L2>I_L3) dies 
schohnt den MOSFET. Außerdem entsteht so eine weitere Galvanische 
Trennung(zusätzlich zu C1).

Problematisch wird nun die Konstruktion von L1. Da ein Gleichstrom von 
max. 600A durchgeht, müsste eine 190mm² (in dem dreh) gewickelt werden. 
Und nach der Definition einer Luftspule: L=(u0*N²*A)/l wird dies denke 
ich sehr schwierig...

Possetitjel schrieb:
> Erstensmal war nirgendwo von Hochspannung die Rede - ich
> wundere mich schon seit Tagen, was die Verweise auf Zündung
> von Höchstdrucklampen u.ä. hier sollen. Gefordert waren
> 20A/50kHz.
> Spannung scheint übliche Schweißgleichspannung zu sein.
> (Dass beim Hin- und Hertransformieren ggf. deutlich höhere
> Spannungen als die 70V Leerlaufspannung entstehen können,
> ist mir klar.)
>
> Und zweitensmal hatte ich das Prinzip gestern schon
> beschrieben (Trafo, Kompensationsstrom).

Das stimmt, Hochspannung wird nicht benötigt, jedoch ist der Ansatz des 
Einkoppelns ähnlich. Geschweißt wird mit DC+, also Gleichspannung, mit 
CV -(konstant Spannung) Kennlinie, 30V und 400A.
Das Prinzip mit dem Stromkompensierten Trafo scheint mit auch sehr 
vielversprechend, jedoch benötige ich dann ja zusätzlich noch eine 
geregelte Spannungsquelle, die proportional zum Schweißstrom in eine 
Wicklung im Trafo gegensinnig Strom führ oder? Das scheint mir auch 
nicht ganz einfach.

Über weitere Kommentare zu der neuen Version freuhe ich mich natürlich!

[Falk B. (falk)]

@Possetitjel (Gast)

>Erstensmal war nirgendwo von Hochspannung die Rede - ich
>wundere mich schon seit Tagen, was die Verweise auf Zündung
>von Höchstdrucklampen u.ä. hier sollen. Gefordert waren
>20A/50kHz.

Ok, mein Fehler, war wohl ein wenig vorschnell.

>Und zweitensmal hatte ich das Prinzip gestern schon
>beschrieben (Trafo, Kompensationsstrom).

OK.

[Falk B. (falk)]

@Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>    LBA_V6.PNG

LTSpice & Co unterstützen Präfixe. Man schreibt also nicht 0,000016 
sondern 16u. Achtung bei M, das wird mit meg abgekürzt, sonst ist es 
nämliche ein Milli ;-) RTFM.

>Für L1 hatte ich folgende Überlegungen:

>|ZL|=w*L  bedingung: |ZL| > 1kOhm für f>10kHz

Ein hohes Ziel ;-)

>L=|ZL|/w=|ZL|/(2*PI*f)=1000Ohm/2/PI/10000Hz=160mH

Ich komme auf 16mH. Hast du eine Ahnung, wie groß eine 400A Drossel mit 
16mH ist? ;-)

>|Zc|=1/(w*C) bedingung |Zc| < 1 Ohm für f>10kHz

>C=1/|Zc|/w=1/1 Ohm /2/PI/ 10kHz=16uF

Stimmt.

>Da an C1 ja eine wechsel Rechteckspannung anliegen muss, habe ich den
>Puls über einen Trafo eingebracht.(V3 ist der Frrequenzgenerator mit dem
>NE555)

Ein verkappter Sperrwandler. Bei 20A würde ich eher einen Flußwandler 
mit Halbbrücke nehmen.

>das zwischen L2 und L3 eine Stromübersetzung erfolgt(I_L2>I_L3) dies
>schohnt den MOSFET. Außerdem entsteht so eine weitere Galvanische
>Trennung(zusätzlich zu C1).

Bringt nicht viel.

>Problematisch wird nun die Konstruktion von L1. Da ein Gleichstrom von
>max. 600A durchgeht, müsste eine 190mm² (in dem dreh) gewickelt werden.
>Und nach der Definition einer Luftspule: L=(u0*N²*A)/l wird dies denke
>ich sehr schwierig...

Du hast es erfasst ;-)

>Das stimmt, Hochspannung wird nicht benötigt, jedoch ist der Ansatz des
>Einkoppelns ähnlich. Geschweißt wird mit DC+, also Gleichspannung, mit
>CV -(konstant Spannung) Kennlinie, 30V und 400A.

Warum dann oben 600A maximal?

Ein weiteres Problem. Deine Pulsquelle muss kurzschlussfest sein, also 
Stromquellencharakter haben. Das ist nicht ganz sooo einfach.

Wozu sollen diese 50 kHz/20A eigentlich gut sein?

[Falk B. (falk)]

Mal so als Idee. Wenn man 50 kHz einspeist, muss man nicht mit 10kHz 
rechnen. Ist schon mal Faktor 5 verschenkt.
1kOhm ist viel, viel zuviel. Wenn es 50 Ohm sind, fließen bei 50V 
maximal 1A sprich 5%.

Mit 50 Ohm und 50 kHz kommt man auf 160uH, Faktor 100 kleiner! Sowas 
kann man als Luftdrossel für 400A bauen! Wird aber auch einige kg 
wiegen!

Als 50 kHz Quelle würde ich einen einfachen Resonanzwandler mit 
Reihendrossel nehmen, der ist dann auch kurzschlussfest.

[Falk B. (falk)]

R1 ist süß ;-)

[Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)]

Falk Brunner schrieb:
>Wozu sollen diese 50 kHz/20A eigentlich gut sein?

Das frage ich mich auch.
Falls man einen stabielen Lichtbogen haben
möchte, einfach den Gleichstrom über eine dicke
Eisendrossel fließen lassen, und noch einen Widerstand,
der den Strom auf die gewünschte Größe begrenzt.

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
> LTSpice & Co unterstützen Präfixe. Man schreibt also nicht 0,000016
> sondern 16u. Achtung bei M, das wird mit meg abgekürzt, sonst ist es
> nämliche ein Milli ;-) RTFM.

Ah, danke! Das hatte ich mich auch schon mal gefragt :)

Falk Brunner schrieb:
> Wenn man 50 kHz einspeist, muss man nicht mit 10kHz
> rechnen. Ist schon mal Faktor 5 verschenkt.

Die 10 kHz hatte ich gewählt, da unter Umständen später kleinere 
Frequenzen verwendet werden sollen.

Falk Brunner schrieb:
> Ein weiteres Problem. Deine Pulsquelle muss kurzschlussfest sein, also
> Stromquellencharakter haben. Das ist nicht ganz sooo einfach.

Und wenn ich in Reihe zu L3 einen 1 Ohm Widerstand schalte? Der MOSFET 
hat einen Durchlasswiderstand von 22mOhm. Dafür müsste ich mit der 
Spannung etwas hoch gehen. Dann Hätte ich bei 25V einen Maximalstrom von 
I=25V/1,022Ohm=25A. Das schaffen die beiden MOSFETS parallel locker und 
es Ergibt sich Ipp von 15A, das wäre schon genug. Bei der LBA_V1 zu 
Beginn haben sie es ja auch Überlebt. Aber sicherlich nich die beste 
Lösung.

Falk Brunner schrieb:
> R1 ist süß ;-)

Warum? Der soll dafür sorgen, dass der MOSFET sicher sperrt, wenn noch 
keine Hilfsspannung anliegt... Nicht sinnvoll?

Falk Brunner schrieb:
> Wenn es 50 Ohm sind, fließen bei 50V
> maximal 1A sprich 5%.

Das erleichtert natürlich die Sache!

Falk Brunner schrieb:
> Warum dann oben 600A maximal?

600 A ist auch ein gängiger Schweißstrom bei dieser Anlage. Die 
Stromquelle liefert sogar bis zu 1kA.


Hat evtl. jemand Anhaltspunkte um einen Inverter bzw. Resonanzwandler zu 
dimensionieren?

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
> Wozu sollen diese 50 kHz/20A eigentlich gut sein?

Das ist etwas speziell.... ich glaube viel darf ich darüber nicht 
erzählen....

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>Die 10 kHz hatte ich gewählt, da unter Umständen später kleinere
>Frequenzen verwendet werden sollen.

Das willst du nicht wirklich ;-)

>Und wenn ich in Reihe zu L3 einen 1 Ohm Widerstand schalte?

Dann verheizt du sinnlos Energie. Eine elektronische/physikalische 
Strombegrenzung macht man anders. Eben mit einer Längsdrossel oder 
Streuinduktivität im Trafo.

>> R1 ist süß ;-)

>Warum? Der soll dafür sorgen, dass der MOSFET sicher sperrt, wenn noch
>keine Hilfsspannung anliegt... Nicht sinnvoll?

In einer Simulation?

[Possetitjel (Gast)]

Tobias Meier schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> "Die praktische Realisierung wird dem Leser als
>> Übungsaufgabe überlassen..." :-)
>
> Danke erstmal für diese Idee!
>
> So, ich hoffe ich habe alles richtig verstanden.

Hihi... so wörtlich hatte ich das gar nicht gemeint
mit der Übungsaufgabe... :)

> Für L1 hatte ich folgende Überlegungen:
>
> |ZL|=w*L  bedingung: |ZL| > 1kOhm für f>10kHz

Ich stimme Falk zu: Übertreibung. 100 Ohm für f=50kHz
tun's vermutlich auch.

> L=|ZL|/w=|ZL|/(2*PI*f)=1000Ohm/2/PI/10000Hz=160mH

Darauf bezog sich meine Bemerkung mit der "Übungsaufgabe" :)
Die Drossel wird eine leicht sportliche Angelegenheit werden.

Denn selbst wenn man einrechnet, dass Du Dich um Faktor 10
verrechnet hast, und dass man die Forderungen an Blindwiderstand
und Frequenz vermutlich abschwächen kann: Die Drossel soll
0.6kA aushalten, und die Eigenresonanz muss deutlich über
50kHz liegen. Ich möchte gar nicht wissen, was das für ein
Monstrum wird.

> ebenso für C1:
>
> |Zc|=1/(w*C) bedingung |Zc| < 1 Ohm für f>10kHz
>
> C=1/|Zc|/w=1/1 Ohm /2/PI/ 10kHz=16uF

Nicht kritisch, würde ich sagen. Genügend "Wima FKP1"
parallelschalten (oder war's FKP4?).

> Da an C1 ja eine wechsel Rechteckspannung anliegen muss,

?????

Nee. Es ist richtig, dass nur der Wechselanteil "übertragen"
wird. Es darf aber durchaus auch ein erheblicher Gleichspannungs-
versatz vorhanden sein. Hochwertige Kunststofffoliekondensatoren
sollten mit den Spannungen hier keinerlei Probleme haben.

> Problematisch wird nun die Konstruktion von L1.

Hihi... ja... das ist der Punkt.

[...]
> Das Prinzip mit dem Stromkompensierten Trafo scheint mit auch
> sehr vielversprechend, jedoch benötige ich dann ja zusätzlich
> noch eine geregelte Spannungsquelle,

Ja... eine Stromquelle, um genau zu sein.

> die proportional zum Schweißstrom in eine Wicklung im Trafo
> gegensinnig Strom führ oder?

Ja, korrekt. Richtig verstanden.

> Das scheint mir auch nicht ganz einfach.

Richtig. Deswegen mein Spruch: "Irgendeine Kröte musst Du
letztlich schlucken". Es ist eben nicht ganz trivial,
Deine 10kW Schweissleistung mit den überlagerten 50kHz
zu verheiraten.

Ach so... warte mal: Es genügt, wenn Dein Kern 300A aushält,
ohne in die Sättigung zu gehen. Wenn Du ihn mit konstant -300A
vormagnetisierst, sorgt ein Schweissstrom von 0A...600A
für eine Aussteuerung von -300A bis +300A. Nur so ein Einfall...

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
>>Die 10 kHz hatte ich gewählt, da unter Umständen später kleinere
>>Frequenzen verwendet werden sollen.
>
> Das willst du nicht wirklich ;-)

Ok, dann wird diese Option(zumindest erst mal) gestrichen :)

Falk Brunner schrieb:
> Dann verheizt du sinnlos Energie. Eine elektronische/physikalische
> Strombegrenzung macht man anders. Eben mit einer Längsdrossel oder
> Streuinduktivität im Trafo.

Das ist natürlich vollkommen richtig!

Falk Brunner schrieb:
> In einer Simulation?

Das stimmt natürlich auch! Da macht es keinen Sinn.


Morgen werde ich mal schauen, wie ich die Luftspule konstruieren kann. 
Dann wird mir bestimmt auch die Dimension wirklich bewusst :-|

[Falk B. (falk)]

Kleiner Tip. Kupferhochkanntwicklung. Sieht cool aus und ist 
vielversprechend!

http://www.j-lasslop.de/produkte/drosseln/speicher-und-glaettungsdrosseln.html

[heinz (Gast)]

Vielleicht versteh ich dich falsch, aber willst Du einfach Pulsstrom 
schweissen?

Wenn ja, dann lies mal das
http://www.ewm-handel.de/downloads/wm019900.pdf
1000A 2-6 KHz

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

heinz schrieb:
> Vielleicht versteh ich dich falsch, aber willst Du einfach Pulsstrom
> schweissen?

Vom Prinzip ja, jedoch geht es bei meiner Anregungsmethode nicht um die 
Einbrandverhältnisse, sondern um andere Effekte. Diese treten in der 
Regel erst bei Frequenzen > 25 kHz auf.

Zudem ist das Verhältnis von Pulsstrom zu Grundstrom bei herkömmlichen 
Geräten relativ groß. Eine Überlagerung(Also Pulsstrom - Grundstrom) von 
20A ist mit gebräuchlichen Geräten glaube ich nicht möglich.

Meines Wissens gibt es solch ein Pulsschweißgerät nicht. Aber ich werde 
da noch mal recherchieren!

Auf jedenfall danke für den Hinweis!

[.. (Gast)]

Was genau spricht eigentlich gegen eine Kapazitive Einkopplung?

Die 400A fließen eh im kabel. wenn man durch einen Kondensator einfach 
periodisch 20A absaugt und ihn wieder entlädt und wieder absaugt usw... 
da prägen sich auch 20A AC-Strom ein.

Man könnte das Scheißgerät auch mit einer Spule Schützen. Wenigstens nur 
eine Spule, kein Trafo. Ein Kupferblech um ein Eisenstab (der zu einem 
geschlossenen Kern  erweitert wird!) wirkt da wunder. 400A sind bei 2T 
Sättigungsfeldstärke nicht das schlimmste Monster, was man sich denken 
kann.

[Falk B. (falk)]

@ (Gast)

>Was genau spricht eigentlich gegen eine Kapazitive Einkopplung?

Genau DAS wurde hier schon lang und breit diskutiert.

[Possetitjel (Gast)]

Falk Brunner schrieb:

>>Was genau spricht eigentlich gegen eine Kapazitive Einkopplung?
>
> Genau DAS wurde hier schon lang und breit diskutiert.

Es wurde ja alles schon gesagt. Nur noch nicht von allen!
(frei nach Karl Valentin)

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Possetitjel schrieb:
> Nicht kritisch, würde ich sagen. Genügend "Wima FKP1"
> parallelschalten (oder war's FKP4?).

Laut Wima gibt es die nur bis 220nF. Um auf 16uF zu kommen müsste ich ja 
73 parallel schalten....

[Falk B. (falk)]

Für lausige 20A braucht es keine FKP, MKP4 kann das auch, die sind etwas 
kompakter und billiger. Gibt es bis 33 uF bei 100V. Ich denke mal , 
3x4,7uF parallel sollten reichen.

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Für die Luftspule habe ich mir nun folgende Dimension überlegt:

Leitungsquerschnitt: Al=100mm²
Wicklungen: N=12
daraus ergibt sich eine Spulenlänge von l=120mm
Der Spulen Durchmesser soll 300mm betragen.

Das ergibt dann 106uH.

Die Leitung wollte ich nun auf einen Plastikkörper o.ä. wickeln und es 
anschließen fixieren. Insgesamt werde ich 11m Leitung brauchen das ist 
schon eine ganze Menge!

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Oh, das passt ja gar nicht. l muss ja deutlich größer als d sein....

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>Leitungsquerschnitt: Al=100mm²

Al ist ein GANZ anderes Formelzeichen. Nimm A wie Fläche bzw. 
Querschnitt.

>Wicklungen: N=12
>daraus ergibt sich eine Spulenlänge von l=120mm
>Der Spulen Durchmesser soll 300mm betragen.

>Das ergibt dann 106uH.

Kann sein.

>Die Leitung wollte ich nun auf einen Plastikkörper o.ä. wickeln und es
>anschließen fixieren. Insgesamt werde ich 11m Leitung brauchen das ist
>schon eine ganze Menge!

Jo. Man sollte mal rechnen, ob ein Eisenkern was bringt.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Spule#Kerne_recyceln

http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/9/9b/Drosseln.xls

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
> Al ist ein GANZ anderes Formelzeichen. Nimm A wie Fläche bzw.
> Querschnitt.

Stimmt, an eine Induktivitätskonstante hatte ich dabei nicht gedacht.

Falk Brunner schrieb:
> Jo. Man sollte mal rechnen, ob ein Eisenkern was bringt.

Das hatte ich mir auch gedacht. werde ich später mal nachrechnen. Danke 
für die tollen Links!

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Hallo, nun habe ich eine Lösung für die Drossel gefunden. Ist auch noch 
relativ Handlich.
Als Kernmaterial habe ich nun normalen Stahl genommen. Dieser hat eine 
ur von 200 und eine Sättigungsflussdichte von B=1,8T.
Als Dimension habe ich eine Spulenlänge von l=0,03m und einen 
Durchmesser von d=0,012m gewählt. Um diesen Kern werden 4 Windungen 
gewickelt.
Als Sättigungsstrom ergibt sich so:

$$I_s=(B*l)/(N*\mu_r*\mu_0)=714A$$

Die Induktivität ergibt sich aus:

$$A= \Pi * d^2/4$$

$$L=(\mu_r*\mu_0*N^2*\Pi * d^2)/(4*l)=130\mu H$$

Ich denke, so kann es funktionieren. Was denkt ihr darüber?

Das Ding wiegt zwar auch ein paar Kilo, aber es ist noch im Rahmen.

Kann gleich nochmal ein Foto davon machen...

Jetzt fehlen bloß noch die Kondensatoren...

[Possetitjel (Gast)]

Tobias Meier schrieb:

> Als Dimension habe ich eine Spulenlänge von l=0,03m
> und einen Durchmesser von d=0,012m gewählt.

3cm lang und 1,2cm Durchmesser?
Ganz sicher?

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Oh nein ich meinte 12cm Durchmesser und 30cm lang! Das wär ja sonst 
super ;)

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>Als Dimension habe ich eine Spulenlänge von l=0,03m und einen
>Durchmesser von d=0,012m gewählt. Um diesen Kern werden 4 Windungen
>gewickelt.
>Als Sättigungsstrom ergibt sich so:

>I_s=(B*l)/(N*\mu_r*\mu_0)=714A

Nein, denn dein Eisenkern ist nicht geschlossen! Mindestens die Hälfte 
des magnetischen Pfads besteht aus Luft.

>Die Induktivität ergibt sich aus:

>A= \Pi * d^2/4

>L=(\mu_r*\mu_0*N^2*\Pi * d^2)/(4*l)=130\mu H

Hier das Gleiche Problem. Deine 4 Windungen haben nie und nimmer 130uH. 
Ich tippe mal auf bestenfalls 10uH.

>Ich denke, so kann es funktionieren. Was denkt ihr darüber?

Anders ;-)

Geh mal in der Exceltabelle auf die Seite, wo man µr mit Luftspalt 
berechnen kann.

[Paul B. (paul_baumann)]

Ich weiß nicht, warum ihr Euch hier so schindet. Den Schweißstrom
kann man doch einfach mit einem kleinen 3000-Meter-Lauf anregen.
schnell fort hier
;-)
MfG Paul

[Tobias M. (Firma: Student) (tobi_ros)]

Falk Brunner schrieb:
> Nein, denn dein Eisenkern ist nicht geschlossen! Mindestens die Hälfte
> des magnetischen Pfads besteht aus Luft.

Ok, ich kann mal schauen, ob ich einen Kern aus Flacheisen biegen kann. 
Nach der Excel-Tabelle könnte ich einen 20x100 mm mit einer Länge von 
40cm nehmen(Soeiner liegt hier auch noch rum ). Den kann ich dann zu 
einem Quadrat biegen und auf einer Seite einen Luftspalt von 1mm lassen. 
Um diesen müssten dann 8 Windungen gewickelt werden.

Jedoch verstehe ich das grad grundsätzlich nicht. Für eine Spule mit der 
bedingung l>>d gilt( wobei l:Spulenlänge und d:Spulendurchmesser) doch:

$$H=\frac{I*N}{l}$$

mit

$$B=\mu *H$$

ergibt sich doch:

$$L=\frac{B*A*N}{I}=\frac{\mu_0 \mu_r*A*N^2*I}{I*l}=\frac{\mu_0* \mu_r *\Pi*d^2*N^2}{4*l}$$

Also ist l doch die Spulenlänge und nicht die Länge der Feldlinien oder 
sehe ich das komplett falsch?
Ich lasse mich auch gerne belehren. Induktivitäten haben mich schon 
immer etwas verwirrt...

[Falk B. (falk)]

@ Tobias Meier (Firma: Student) (tobi_ros)

>Ok, ich kann mal schauen, ob ich einen Kern aus Flacheisen biegen kann.
>Nach der Excel-Tabelle könnte ich einen 20x100 mm mit einer Länge von
>40cm nehmen(Soeiner liegt hier auch noch rum ). Den kann ich dann zu
>einem Quadrat biegen und auf einer Seite einen Luftspalt von 1mm lassen.
>Um diesen müssten dann 8 Windungen gewickelt werden.

Kann sein.

>Jedoch verstehe ich das grad grundsätzlich nicht. Für eine Spule mit der
>bedingung l>>d gilt( wobei l:Spulenlänge und d:Spulendurchmesser) doch:

>H=\frac{I*N}{l}

Nein. l ist die Feldlinienlänge! Diese Formel gilt recht genau für einen 
Ringkern.

>L=\frac{B*A*N}{I}=\frac{\mu_0 \mu_r*A*N^2*I}{I*l}=\frac{\mu_0* \mu_r 
>*\Pi*d^2*N^2}{4*l}

>Also ist l doch die Spulenlänge und nicht die Länge der Feldlinien oder
>sehe ich das komplett falsch?

Ja, das siehst du falsch. Ausserdem muss man den Luftspalt mit 
berücksichtigen, der hat nur µr=1 und bestimmt damit wesentlich das 
µeff.

>Ich lasse mich auch gerne belehren. Induktivitäten haben mich schon
>immer etwas verwirrt...

Da bist du nicht der Erste ;-)

Siehe Transformatoren und Spulen