Мощный генератор импульсов

[salem130790]

Здравствуйте форумчане!
Проектирую модель "Электроэрозионная-коагуляционная очистка воды"
На железные шарики находящиеся в воде подается электрический ток. Между шариками возникают разряды, откалываются микрочастицы железа и т.д.
В общем, необходимо сделать мощный источник импульсов (до 100А в импульсе, напряжение от0 до 300В). Частота импульсов может меняться.

Было решено сделать схему основанную на заряде/разряде конденсаторов.

Вот экспериментальная схема, где открытие тиристоров производится с кнопки, в дальнейшем - от микроконтроллера с возможностью изменения частоты.

Сопротивление шариков варьируется от 0,1 Ом до нескольких кОм.

Общий вид установки:


На данном этапе возникают проблемы:
1) Как сделать быстрый заряд конденсаторов. Пока на уме два варианта - через ШИМ или при помощи другой более ёмкой батареи конденсаторов. Как будет всё это выглядеть не представляю, не говоря уже о расчетах. Сейчас заряд идет через мощный резистор на 20кОм 50Вт и ток заряда настолько мал, что приходится постоянно держать включенным питание на УЭ первого тиристора.
2) Почему-то пробиваются p-n переходы с управляющего электрода (УЭ) на катод (звонятся накоротко в обе стороны К-УЭ и УЭ-К) и тиристор приходит в негодность.

Прошу Вас помочь мне с возникшими у меня проблемами!

[ivperev]

нафотке выходной тиристор судя по виду слаботочный высоковольтный. видел такие в узт-900 это защита от перенапряжения типа закороти линию. тебе нужен более мощный тиристор гораздо более мощьный так как у них есть ограничение по нарастанию тока и паралелить по твоей схеме бесполезно.

[charchyard]

энергии 15Дж, запасенной в конде, более чем достаточно для расплавления нежного кремниево содержимого тиристора ТС122-12. даже 2 ома не спасут. нужно смотреть в сторону, например 70TPS12 на радиаторе и с насыщающимся дросселем в анодной цепи.

[salem130790]

на фотке выходной тиристор судя по виду слаботочный высоковольтный. видел такие в узт-900 это защита от перенапряжения типа закороти линию. тебе нужен более мощный тиристор гораздо более мощный так как у них есть ограничение по нарастанию тока и параллелить по твоей схеме бесполезно.

В последний раз, схема была переделана на выход поставили тиристор Т133-400-16 с ударным током в 8кА
Конденсаторы повешены на шинки на болтах
Заменены электроды на железные болты (для однородности реагирующих материалов)

заряжался 1 конденсатор (емкость 330мкФ) до напряжения 150В

[charchyard]

а при разряде сгорел пади? или жив остался?

[Serj66610]

Верх "разума" ставить тиристор на 400а который питается от ОДНОГО ! ! ! электролита и по проводам в 1,5-2,5мм2

Разряд должен проходить через воду,а не замыкаться через шарики....по сему напряжение на !ОДНОМ! разрядном промежутке болжно быть от 1,5кВ и выше.....импульс-<100мкС......тиристоры идут лесом.

[salem130790]

Верх "разума" ставить тиристор на 400а который питается от ОДНОГО ! ! ! электролита и по проводам в 1,5-2,5мм2

Разряд должен проходить через воду,а не замыкаться через шарики....по сему напряжение на !ОДНОМ! разрядном промежутке болжно быть от 1,5кВ и выше.....импульс-<100мкС......тиристоры идут лесом.

Количество электролитов может меняться, это на фото только один подключен.
Сечение проводов может быть практически любое, длительность импульса не превышает 20мкс, они даже не нагреются!
Видимый электрический разряд получается при напряжении больше 60 вольт.
Мне не нужно говорить какие тиристоры использовать, скажите что не так в схеме, почему они горят.

[charchyard]

250W однотакт типа "обратноход" сделанный на uc3844 по даташитной схеме сможет залить конд 330мк до уровня +300В током 0,68А за время 0,15с. если надо быстрее, то придется городить "прямоход" или двухтахтер. а заряжать через резисторы это... это расточительно.

почему они горят

превышение скорости нарастания тока dI/dT и/или превышение максимально допустимого импульсного тока If puls

[mikes357]

Может, схема управления не соответствует, или развязка нужна?

Попалась диссертация на соискание ученой степени ктн Вольно Д А, ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО РЕАКТОРА
Оффтоп - накопление на конденсаторе используется в сварке для "пристрелки" шпилек, а разряд идет через тиристор - но - при попытке сделать аналог - такой тиристор найти не удалось.
Из теоритических - попадался проект "электронная электроплитка для поджаривания сосисок", в сборнике "10 увлекательных проектов аналоговой электроники" - среды, в принципе, похожие.

Попалась диссертация на соискание ученой степени ктн Вольно Д А, ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО РЕАКТОРА

[salem130790]

"обратноход" сделанный на uc3844 по даташитной схеме
превышение скорости нарастания тока dI/dT и/или превышение максимально допустимого импульсного тока If puls

На резисторе было быстрей всего собрать, нужно экспериментальную базу набирать
Спасибо за информацию, буду читать.
А по поводу нарастания тока и допустимого импульсного тока, до достижения пределов было еще ооочень далеко. Перегорел тиристор при напряжении на кондере 150в, емкостью 330мкФ. ESR=0.8038 Ом для 1 конденсатора. Т.е. даже если замкнуть выводы накоротко и пренебречь сопротивлением проводов, ток в импульсе не превышал бы 200А. dI/dT=200А/мкс If= 8000А тут справочная информация Т133-400-16
Ну он собственно и не перегорел. ни в прямом ни в обратном направлении не звонится. Звонится только с УЭ на катод и наоборот.

[charchyard]

да не за что. сладостное мурчанье про 8кА на поверку оказалось фуфлом в смысле не перегорел так вы попытайтесь танда его вновь отккрыть на лампочку хотя бы подав 100...300ма в уё. от моста диодного. хотя чего там открывать. там проволочка отгорела, а структура расплавилась. 15Дж не шуточки

[neon]

тиристор должен быть импульсным, с параллельным диодом. Параллельно накопительному конденсатору тоже диод.

[salem130790]

тиристор с параллельным диодом. Параллельно конденсатору тоже диод.

Тиристор устраивает и тот что я указал. скорость нарастания тока и время вкл/выкл.
Для чего нужны эти диоды и как именно их включать, можно по подробней пожалуйста? По возможности укажите ссылочку или книгу.

[neon]

Тиристор устраивает и тот что я указал. скорость нарастания тока и время вкл/выкл.

устраивает кого? Расчётным данным или вам? Чем ограничена скорость нарастания тока?

[Телекот]

1) Как сделать быстрый заряд конденсаторов. Пока на уме два варианта - через ШИМ или при помощи другой более ёмкой батареи конденсаторов.

Лучше обратноходовый преобразователь, его не надо останавливать во время импульса.

Было решено сделать схему основанную на заряде/разряде конденсаторов.

У конденсаторов есть тоже максимальный ток при превышении которого конденсатор долго жить не будет.

Почему-то пробиваются p-n переходы с управляющего электрода (УЭ) на катод (звонятся накоротко в обе стороны К-УЭ и УЭ-К) и тиристор приходит в негодность.

Поставте в цепь нагрузки дроссель без сердечника что уменьшит скорость нарастания тока. Это будет полезно не только тиристору, но и конденсатору.

[salem130790]

Телекот, Большое спасибо. Всё по полочкам разложили, будем пробовать.

[charchyard]

Лучше обратноходовый преобразователь, его не надо останавливать во время импульса.

как бэ надо. обяснюпочему. 1-е. надо "перевздернуть" отткрытый тиристор. этого можно добиться только его обесточив, т.е. прерывание флаевой работы на 0,75мсек как минимум. 2-е. флай мощный 160Вт и выше для быстрой заряды емкостины 330мк. так вот при козе (откытие тиристора) может так случится, что ток флая сожгет структуру, как прутик об колено. у мну флай внатуре жег 70TPS по 500р/шт. Так шта ТС

Всё по полочкам разложили

готовся к непредвиденным расходам ага

[Телекот]

надо "перевздернуть" отткрытый тиристор.

В цепи конденсатор, катушка индуктивности, низкоомная нагрузка, неизбежно возникнет колебательный процесс где ток не только уменьшается, но и меняет знак. Так что если индуктивность дросселя достаточна для быстродействия тиристора то он закроется.

[charchyard]

ну поменяет он знак(хотя дрочеля я в схеме тс в упор не вижу). закроется тиристор. перельет индуктивность энергию в конд обратно. и все начнется сначала. длительность управляющего импульса то не оговорена моделировать нада. заводиТелекотсвой мультик я спицу прогреваю...

[Serj66610]

Мне не нужно говорить какие тиристоры использовать, скажите что не так в схеме, почему они горят.

потому-что...

Спойлер

......тиристоры идут лесом.

Ну конечно не нужно,вы-же ГУРУ.
А что,слабо понять,что НЕТ тиристора на ток в 10-20А с фронтами ударного тока в 10 нан и временем "восстановления"~100-200нан и рабочим напряжением>1,5-2кВ ?

В воде(очищаемой среде) не нужен ток в 200-400А.....нужен ударный импульс....ударный-это автоматически-уже наносекунды,это что,так сложно для понимания?

Тиристор ваш "лег" от превышения рассеиваемой мощности.
считайте,как там писали-15 дж за ,как вы писали-20 микросекунд......считаем-сс.
15*(1/0,00002)=750.000Дж.......за секунду.
Энергия в 3600Дж способна нагреть 1г воды(у которой самая высокая теплоемкость(выше чем у меди и уж тем более выше чем у свинцовых напаек и кремниевой пластины кристалла тиристора).....у вас-в 208 раз больше....к примеру "вес" обьемного пространства полупроводника и близлежащей "области" подложки на которую напаянно сие чудо-10г....итог,данная масса прогревается за одну секунду работы с такой энергией до температуры>2000 град.....это при условии такой-же теплоемкости как и у воды....реально-больше раза в полтора...итог-3500град.......теперь учтем "теплосьем" с кристалла+подложка на корпус....итог температура снижается где-то до 500-800град......что имеем-пшик!
Так как максимальная РАБОЧАЯ температура p-n перехода в глубине(обьеме) кристалла не может превышать по определению 190град(140-150 это верхние слои полупроводниковой структуры).
Все это справедливо и для одиночного импульса......за время в 20 микросекунд пока длится импульс фронт открытия/закрытия "тянется" 2-5 микросекунд....на это время через тиристор проходит максимальный ток(200А) с максимальным напряжением 150 вольт....считаем энергию "импульса коммутации"...3киловатта.....причем все эти 3 киловатта "оседают только на "зоне" p-n перехода с толщиной в 50-80 микрон......общий обьем полупроводниковой структуры от "блина" кристалла в 25мм....сами посчитаете....короче,как половинка от макового зернышка......а теперь подумате.....есть "тэн" с мощностью в 3КВт....обьемом с половину макового зернышка.....на него подали максимальную мощность в 3КВт на время 3микросекунды.....сколько ватт выделится на нем за это время и до какой температуры успеет нагрется половинка макового зернышка......дабы не утруждать вас расчетами скажу.....вот как солнце в пустыне светит в полдень,так и ваша половинка макового зернышка "вспышнет" и сгорит словно "светлячек" от костра.

Пиковая мощность справедлива для одиночного импульса и частотой повторения 50Гц....СИНУСОИДАЛЬНОГО ! ! ! напряжения....т.е. тиристор открывается при коммутируемой мощности в 40-50Вт....а не 3КВт.


Написал-же еще в самом начале....тиристоры-идут лесом.......нет-же ,умные...типа не лезь,сами все знаем.....ну-ну......вперед!