Здравствуйте!
Я собираю источник питания для плазмореза по схеме "чопер" (источник тока). Ток до 50 А, напряжение ХХ 310 (выпрямленное сетевое). Плазморез будет автоматизированный - координатный стол с ЧПУ. Несмотря на то, что напрямую контактировать с плазмотроном пока он работает не собираюсь, всё же надо делать развязку от сети - так как стол желательно заземлять, а плазморез работает с током прямой полярности (стол "+", плазмотрон "-"). Даже если стол не заземлять (а это тяжело, так как он планируется достаточно большим и будет стоять в гараже, возможно, на влажном полу), то развязка от сети нужна для безопасности. Сетевой трансформатор для развязки 1:1 искать пробовал - не помогло (это надо железо трехфазное кВт на 10 хотя бы - та еще бандура). Трансформатор на феррите - выход, но для меня составляет некоторую сложность расчет и проектирование такого мощного импульсника, да и феррит заказывать и ждать надо - в Ульяновске это редкий товар. И тут я придумал бестрансформаторную развязку на емкостях, погуглил и нашел - меня опередили! (21 век - это такой век, когда что бы ты не придумал и что бы ты ни сделал, всё уже придумано и сделано до тебя). Вот http://www.glcompany.ru/download/st-ss201201.pdf Автор называет это емкостно-индуктивной развязкой. Суть в том, что в импульсном источнике питания вместо импульсного трансформатора берется пара небольших емкостей на большое напряжение (чтоб не пробило наверняка). Эти емкости не в состоянии пропустить большой ток на промышленных 50Гц-ах, зато пропускают большой ток на высокой частоте. В то же время входные дроссели (обычные дроссели фильтра питания) не пропускают высокочастотный ток импульсника - можно смело нагрузку заземлить. Т.е. если взять такую разделительную емкость 100нФ, то на частоте 50Гц ее сопротивление будет 32КОм и ток утечки около 10мА - ерундовский, даже если заземление оборвется - таким током не убьёт. А вот на рабочей частоте импульсника под 300КГц ток подрастет в 6000 раз: 60А - достаточно для моей нагрузки. Через тело разработчика ток не пойдет - спасут дроссели фильтра по питанию на входе, которые срежут высокие частоты. Для подобной схемы подойдет мост и полумост. И главное никаких геморроев, связанных с самоиндукцией на силовых ключах (читать: "не надо городить снабберы"), никакого насыщения сердечника. Все устройство: фильтр, выпрямитель, ключи и драйверы к ним, конденсаторы. Кто что думает по этому поводу?

Идея емкостной гальванической развязки нова, как бивень мамонта.
Но почему-то практически всегда применяют трансформаторы. Надежность трансформатора, наверное, значительно выше. Хотя, и трансформатор от пробоя не застрахован.



Это так кажется. Вы считали, каких значений достигнут токи в ключах при перекачке энергии из емкости в емкость только на паразитных индуктивностях/сопротивлениях?



Вас никогда от незаземленного корпуса прибора или компьютера не било? А емкость там порядка 1-10 нФ.

Ну да, согласен, емкостная развязка всю жизнь используется, например, в сигнальных линиях.
Согласен, мгновенный первоначальный ток через емкость стремится к бесконечности. Но его можно притормозить, включив последовательно с мостом индуктивность. Эти костыли уже напоминают сложности со снабберами, но все равно ИМХО проще: одно - закрывающийся транзюк перед накопившим энергию трансом и другое - удержать мгновенный ток на уровне пикового тока транзистока (благо, что пиковый ток у транзюков гораздо выше номинального).
"Вас никогда от незаземленного корпуса прибора или компьютера не било? А емкость там порядка 1-10 нФ."
Било, но не убило А стол я планирую заземлять. Будет ток утечки, ну и фиг с ним, противопожарное УЗО все равно не сработает (300мА).

ПыСы: народ, научите цитировать не умею (

В редакторе, над окошком, в котором Вы пишете текст, есть инструменты форматирования: шрифтов, цитат, гиперссылок и т.д. Там, где Вы нашли способ вставлять картинку.
Выделяете текст и жмёте на кнопку. Или, чтобы ответить на сообщение, нажимаете в правом нижнем его углу кнопку "REPLY".
Народ. Модератор.

ПыСы. И постарайтесь, пожалуйста, обходиться без жаргонизмов "транзюк", "резюк" и пр. Здесь не детский сад.

Спасибо, учту!
В общем, учитывая справедливое замечание Integrator1983 про большой мгновенный ток через емкость, упрощенная схема емкостной развязки от питающей сети по топологии "мост" будет выглядеть как на прикрепленной картинке. Добавлен дроссель, ограничивающий бросок тока через ключи и диоды для разрядки энергии этого дросселя. На картинке я изобразил две схемы. Чтобы не "перетруждать" конденсаторы, наверное, целесообразнее использовать вторую...

С 10 мА поосторожнее! Смутно помню из техники безопасности в ВУЗе именно такой ток через тело считался смертельным. Тут, правда, надо учитывать, что тело тоже имеет сопротивление.

Во первых даже небольшого тока достаточно чтобы повредить внешние устройства, или оператора.
Есть ПУЭ (правила устройства элктроустановок) Это закон и нарушать его чревато.

Да, это знаю, защитное УЗО для жилого помещения принято делать на 30мА, на ванную комнату рекомендуют ставить меньше - 10мА. Опасным для жизни считается ток 50мА.

НО ведь я планирую заземлять ЧПУ стол и притом несколькими стержнями с разных сторон. Ток будет уходить в землю. Можно Даже перестраховаться и вбить еще один стержень заземления и сделать устройство, обесточивающее станок в случае, если между этим стержнем и станком увеличится сопротивление (это будет означать, что, возможно, пропала "земля" на станине)


В общем, при таком устройстве будет завышен ток утечки, а ток утечки присутствует всегда. Ведь в квартиру никто не ставит УЗО на 5мА - с высокой вероятностью будут ложные срабатывания - это и индикатор, воткнутый Вами в фазу и большие потребители, обладающие некоторой емкостью (возможно, электроплита, холодильник). И этот ток постоянно "гуляет".

Зачем гадать на кофейной гуще. Есть ПУЭ там расписаны все допустимые утечки, и нормы изоляции, правила заземления. Требования к бытовым приборам намного ниже чем к промышленному оборудованию. Оно всегда стоит в помещениях повышенной опасности. А в квартире даже если устройство пробъёт на корпус, нужно еще постараться найти "заземленную" часть чтобы получить полновесный удар током.
Кроме всего прочего конденсаторы пропускающие ВЧ токи киловатных мощностей по габаритам сравнимы если не больше трансформаторов.

Ну я же писал, причём неоднократно, что буду заземлять стол, следовательно, все токи уйдут в землю. Габариты для меня не имеют никакого значения, пусть будет баян из множества конденсаторов. Меня бы и разделительный трехфазный трансформатор 50Гц устроил, но не нашел такой роскоши.
Посоветуйте, какими конденсаторами лучше набрать: полистирольными, керамическими, бумажными?

Кстати, тоже интересно, через какие конденсаторы Вы собираетесь 10 кВт пропустить?

Очевидно, необходимы конденсаторы с низким активным сопротивлением, иначе будут греться как печка. Наверное, придется набирать впараллель, чтобы не отгорали выводы. ИМХО дело не в киловаттах, имеет значение ток, а он максимум 50А - не такой уж и сильный. Хочу сделать стенд на 5А (1/10 мощности) и погонять на разных конденсаторах. В pdf-ке из первого поста упоминается про Y-конденсаторы, которые уходят в обрыв при пробое. Я думаю, их можно заменить обычным + предохранитель.
Я думаю, надо использовать полистирольные (они ближе всего по характеристике к идеальному конденсатору). ИМХО и керамические, бумажные никуда не денутся. Как думаете, какие лучше подойдут?

В БП от компьютеров в полумостах стоит довольно скромных размеров конденсатор, через который "прокачивается" полкиловатта или 2,5А и его нельзя назвать слабым местом импульсника. Вот не обращал внимания какой там тип конденсатора. Набрать такого же типа впараллель штук 20 по 5nF вольт на 3000 (на каждую линию).

Да там полипропиленовые стоят
К примеру: B32652A3224J EPCOS

Спасибо, в общем, по обсуждению в этой теме, и незначительное количество критических комментариев, я так понимаю, что идея с конденсаторной развязкой не такая уж и бредовая.

Я думаю, Вы скоро сможете проверить это сами. Если пострадаете не сильно, расскажите потом, насколько небредовой была идея.

Спасибо, своими словами Вы заряжаете меня энтузиазмом.
Вот еще схема, тут нет токов утечки. Уважаемые форумчане, что скажете на счёт неё?

Стало быть, ключей на 20 кВт и 300 кГц в Вашей местности заказывать не надо, они на грядках и деревьях тоннами сами растут, и ни одного гнилого, или хотя бы с пятнами.

Дохлые компьютерные БП АТХ вполне себе месторождение качественного феррита, колец с порошковым зазором, да и ключей тоже — на 20 кВт наковырять легко. Обычно кучи этого добра в наличии у сисадминов даже сёл среднего размера.

Однако, с учётом последнего вопроса по совершенно нерабочей схеме, присоединюсь к данному выше совету — соберите хотя бы один ма-а-аленький работающий источник тока, полностью самостоятельно — после этого Вы будете хоть немного в теме.

Без ключей ни в нашей местности, ни где еще обойтись нельзя, нужно доставать в любом случае. На худой конец, набрать из каких-нибудь irf840 впараллель (они у меня за баней растут). Я пытаюсь обойтись без ферритового бублика (феррит в этом году не сажал).

Как Вы себе представляете баян их 30-ти разношерстных крошечных сердечников? (найти одинаковых 30 сердечников Вам ни один сисадмин не сможет, даже из села крупного размера) Про 30 - сами посчитайте, средняя мощность горелых блоков 300-400Вт. Да и окна у них маленькие, ничего не выйдет. Про ключи из БП-шников Вы вообще здорово повеселили. Они все одинаковые, по Вашему, что-ли? Их параллелить можно по-Вашему? Если Вы имеете ввиду, делать модульную конструкцию, т.е. 30 БП впараллель, то совет не по адресу - я всё-таки не такой маньяк

Спасибо за совет. Тут Вы вообще пальцем в небо попали. Упрощенный вариант этой схемы уже собирал. Это была цепочка из 15-ти конденсаторов. Сначала они заряжались последовательно от сети, затем разряжались впараллель в нагрузку. Это был эдакий "конденсаторный трансформатор" с выходом 20В. А на приведенной схеме цепочка заменена на один конденсатор (чтобы было 1:1) и добавлен дроссель, чтобы ограничить первоначальный ток через конденсатор и заземлен плюс на выходе.
В любом случае, спасибо за конструктивную критику

На фоне упомянутых здесь тонн меди и стали, и вообще, тотального безрыбья — это просто подарок судьбы.

Наоборот полная связь. Нижний провод. Только не забудте что ноль у 220В заземлен как минимум на подстанции.

Спасибо за замечание! Вы абсолютно правы: сработает УЗО из-за гуляющих токов по нулевому проводу. Надо делать, как минимум так:

Не бывает гальванической развязки без трансформатора (оптрона в случае передачи информации).
Все маленькие хитрости с конденсаторами или УЗО кончаются большими неприятностями или сроками.

Я так и не пойму: Вы свой плазморез от однофазной сети питать будете или, всё-таки, трёхфазной?

Источник топикстартера работает примерно так:

Так что, идея может быть вполне жизнеспособной.
Однако, топикстартеру следует учесть, что по заземлению будет протекать ток с действ. значением ок. 2А (при частоте комм. 20кГц и данных номиналах емкостей)
и сопротивление заземлителя должно быть таким, чтобы трудника, работающего на станке, не щипало.

Для увеличения вых. мощьности, схемку следует несколько модифицировать, а частоту увеличить с 20кГц до 40кГц. Регулировка тока-частотная. т.к при ШИМ регулировани больше комм. потери.


Для того, чтобы сделать обсуждаемый самопал электробезопасным, питать его необходимо через сетевой разделительный трансформатор.

Стало быть, конденсаторную развязку реализовать можно, но с разделительным трансформатором.
Как говорят математики, что и требовалось доказать?

Гениальный вывод! Тоже повеселило!

druutten, спасибо, что смоделировали!
По графику видно, что ток на выходе через R7 будет 75А, верно? Как же это возможно?
Видите ли, мне надо через конденсаторы емкостью 100-400nF пропустить 50А тока. На частоте 20-40КГц это невозможно, реактивное сопротивление конденсаторов не позволит. Надо брать частоту на порядок больше: 200-400КГц.

Вот поэтому входные дроссели надо делать гораздо большей индуктивности - чтобы высокочастотный ток не прошел. А на 50 Гц конденсаторы не пропустят 2А - ток будет порядка 10мА.
Эта схема конденсаторной развязки по питанию будет прекрасно работать на БП малой мощности. На большую мощность придется задрать частоту - а это и быстрые ключи, и мощные драйвера к ним, и проблемы с дед-таймом и защелкиванием этих драйверов, возрастают требования к монтажу... В общем, овчинка не стоит выделки.
Меня вот гораздо больше сейчас интересует жизнеспособность схемы из топика #21. Там и конденсаторы можно подобрать большой емкости (можно даже и электролиты) и коммутацию ключей делать на маленькой частоте (снизится нагрев ключей). Можно даже на тиристорах попробовать...


Будет трехфазная. Конечно, с трехфазной сетью снизится на порядок требование к сетевому конденсатору (в идеале, от него можно вообще отказаться).

Согласен с Вами целиком и полностью, в свою защиту могу сказать, что планируется ОЧЕНЬ хорошее заземление, в случае пробоя силовых ключей ток побежит в землю, и УЗО, автомат или предохранитель отключат нагрузку. В конце концов, нет 100% защиты, трансформатор ведь тоже может пробить.

Нет не верно, но таки

График тока красный, значит и цифирки к нему тоже красные. Стало быть, около 20А.
А чёрный-это напряжение на выходе.

Спасибо, понял теперь. Тем не менее ток великоват для 40КГц, видимо, потому, что реактивные сопротивления дросселей и емкостей вычитаются, сопротивление цепи падает. Это недопустимо, нужно дроссели на входе с индуктивностью выше на пару порядков, чтобы в землю не так много тока ушло.
На мой пост - не обижайтесь, ради Бога, - это я не про Вас! Просто весь смысл затеи в том, чтобы обойтись без этого вот самого разделительного трансформатора, так как такой трансформатор на 10КВт стоит как плазморез на ту же мощность.
В общем, ИМХО, на относительно небольшую мощность схема с разделительными конденсаторами вполне работоспособна, а на мощности порядка нескольких киловатт она резко усложняется и удорожается, так как необходимо повышать частоту и бороться со всеми вытекающими. Для меня интереснее схема из поста №21.
druutten, был бы очень Вам признателен, если бы Вы смоделировали эту схему. Все три емкости для перекачки энергии по 3000мкФ, конденсатор в RC-снаббере - 20 мкФ, резистор в снаббере - 20 Ом, индуктивность параллельно снабберу - 800мкГн, частота коммутации ключей - 500 Гц, дэд-тайм - 200мкс, нагрузка - 6 Ом, чоппер уберите. И, если можно со снаббером и без. Буду Вам очень и очень благодарен! Сам не умею моделировать, никак руки не доходят научиться, набиваю себе шишки пока только в железе.

Мне кажется, Вы слабо представляете себе масштабы коммутационных потерь на 500-вольтовых силовых транзисторах . Хотя если взять новомодные на карбиде кремния, может и ничего, но цена у них пока что зело кусачая.

Боюсь, результаты Вас не обрадуют... А конденсаторы уже присмотрели? Какие?

Да немного представляю! Потери на такой частоте будут недетские. Поэтому и отказываюсь от этой схемы.

Пока не присмотрел. Ну, видимо, это электролиты по 300мкФ штук по 10 впараллель. В снаббере, шунтирующем дроссель, - пленка, тоже впараллель, штук 20 по 1мкФ. А может, специальные на большие токи подыскать с толстыми выводами...

Напрасно. Похоже, и ёмкость Вы выбрали наугад. И типом конденсатора не озаботились. Да и частота переключений взята с потолка, верно?
Начните с этого: определите необходимую энергию, посчитайте ёмкость, определите импульсные токи и пульсации напряжения.
И, напоследок, самое главное: потери энергии при перезаряде конденсаторов. Тогда станет понятно, сколько и каких конденсаторов Вам понадобится. А также, как будут чувствовать себя ключи, их коммутирующие.

Ну не совсем наугад. По моим прикидкам при таких номиналах, при токе через нагрузку 50А и частоте коммутации ключей 500Гц пульсации на конденсаторах будут не более 1/5 напряжения питания. При увеличении частоты коммутации ключей амплитуда пульсаций понизиться. Подстраивая частоту, можно будет найти компромисс между снижением нагрева ключей и долголетием электролитов.

я, может, "в танке", или плохо вчитывался в топик, но...



и как, интересно, это так посчитали?
грубые прикидки: 10кВт мощность на 220В - 45А ток
100нФ на 50Гц - 32кОм, значит, на 300кГц - в 6000 раз меньше - 5,3Ом
5,3Ом, да на 45А - это падение НА ОДНОМ конденсаторе 238В...

Топикстартер обратил внимание на разделительные конденсаторы в компьютерных полумостах, это хорошо, но он не учёл, что там мощности на порядок ниже, а ёмкости - на порядок выше - 1...2.2мкФ.

И сколько же фарад надо взять конденсатор, чтобы качнуть через него 10кВт из сети на 300кГц, но при этом чтобы никого не убило?

Ну да, все верно пишете. Если на обеих линиях поставить по конденсатору емкостью 200nF, то при КЗ будут заветные 45-50А. Если подключать нагрузку, то придется увеличить емкости, частоту. В общем, мощную нагрузку по этой схеме подключать нецелесообразно.

Я лучше соберу для экспериментов стенд по схеме из топика №21. Она ИМХО более подходит для моих целей. Там основная сложность - сгладить броски тока при зарядке электролитов, чтобы не убить ключи и сами электролиты. Возможно, там не обойтись обычной индуктивностью + RC-снаббер, может быть, придется на каждый из трех конденсаторов поставить последовательно по чопперу на нужный ток.

Скажем так, увидеть результаты моделирования для меня уже было бы радостно

Не хотел создавать отдельную тему, вопрос не так глобален, поэтому
Уважаемые форумчане! Скажите пожалуйста, а можно ли подключать мощную нагрузку через однополупериодный выпрямитель? Работники и инженеры распределительных сети не обидятся за то, что их трансформаторы начнут перемагничиваться в одну сторону? В видео ЧИП&ДИП http://www.youtube.com/watch?v=T7T6G9jji0g факт перемагничивания трансформатора опровергается, но ведь не все работники распределительных сетей смотрели это видео!

И хорошо, что они учились не по видео из Ю-туба.
То, что показывал этот мальчик, справедливо для габаритных мощностей трансформаторов, значительно превосходящих мощность нагрузки однополупериодного выпрямителя. Другими словами, имеющие запас по размаху индукции в сердечнике и не страдающие от асимметрии петли перемагничивания. Для мощных нагрузок картина перестаёт быть столь беспечной: сердечник попросту может не успеть размагнититься. Так что суровые дядьки из энергосетей знают за что наказать.
И давайте не развивать тут оффтопа.

Это же как не успеет?

А они наказывают не за плохое использование трансформатора.

Тут не оффтоп, а ошибочные пояснения.

Ну это не совсем оффтоп, схема трехфазного однополупериодного выпрямителя может быть применена в моем случае для плазмореза. Получится девайс без гальванической развязки от сети, но с заземлением рабочей зоны.

Нагрузка будет ~12КВт - это по 4КВт с фазы. Как Вы считаете, для трансформатора на подстанции, от которого запитывается около 30 индивидуальных жилых домов это существенно? (к сожалению, не могу точно назвать Вам тип и мощность этого трансформатора)

А вот меня и интересует, наказуемо ли это в принципе. Вы точно знаете, что за это наказывают или говорите, полагаясь на собственный опыт?

Обычный чоппер, только с однополупериодным трехфазным выпрямителем. Что скажете? Вот такая схема:

Наказуемо, и не в принципе, а неотвратно.



Самопал, скорее всего, не пострадает, а вот для сварного точно будут играть марш Баха, но он его не услышит.

Правда? Я смотрю, Вы знаток! Во-первых, я писал, что это ЧПУ станок, сварщика нет в принципе. Во-вторых, Вы хоть представляете, что такое плазменная резка? На всех аппаратах, и "самопалах", и промышленных между разрезаемой деталью и плазмотроном (это резак) присутствует постоянное напряжение порядка 200-300В. И оно опасно для жизни в любом случае, есть ли гальваническая развязка от питающей сети, нет ли ее вовсе. Чтобы получить удар током, нужно одной голой рукой схватиться за деталь, другую руку сунуть в пламя дежурной дуги плазмотрона. Есть еще способы: можно при работающей резке разобрать плазмотрон и схватиться за катод и резьбу сопла (или очистить провод плазмотрона от изоляции и взяться за него). Кстати, в плазморезах еще и высоковольтный поджиг присутствует порядка нескольких тысяч вольт. В общем, не комментируйте того, о чем не имеете понятия!


Вот если подумать, то трехфазному трансформатору (как на подстанции) одностороннее намагничивание не грозит. При полупериодном трехфазном выпрямителе каждая третья часть железа размагничивает своим "рабочим ходом" остальные две. Конечно, на картинке упрощено, ведь полупериоды разных фаз немного перекрываются, но, очевидно, что при равномерной нагрузке фаз перемагничивание трехфазного трансформатора исключается в принципе.

Ок, tyro считает, что не наказывают, Andron55 считает, что наказывают, да еще и неотвратно. Кто знает точно, отзовитесь!

Андрон считает, что таких изобретателей, как вы наказывает не директор трансформаторной будки, а в основном энергия, которую этот самый трансформатор из будки обязательно пропустит через ваше тело, с вашего же на то упорнейшего желания нарушить элементарные правила ТБ.



Хорошо, не буду.

Нет, не так. Писал:

Имея ввиду что могут наказать, например, за плохой коэф. мощности (для предприятий) - за что накажут знает главный энергетик. А то, что габаритная мощность трансформатора будет в три раза больше для однополупериодного однофазного выпрямителя - это контролирующих органов не касается. В этом суть реплики Herz по поводу видео сюжета.
Если это для дома, для семьи , то надо смотреть договор с поставщиком энергии.

Ааа! Теперь понял. Теперь не могли бы Вы объяснить мне, почему Вы считаете, что я пытаюсь нарушить ТБ? Стол заземлен (а его надо заземлять), от 300 В на плазматроне никуда не денешься, будь-то питающая сеть, будь-то разделительный трансформатор. Я, может, чего-то не понимаю?

Да, для дома, в гараже будет это устройство. Спасибо за подсказку, пошел смотреть договор, знаю только, что договор этот на 15КВт. Но что-то сомневаюсь, что там указано что-либо про однополупериодные выпрямители и можно ли их использовать.