Küçük Hacimde 2000 Derece gibi Sıcaklıklara Çıkmak

[Mucit23]

Selamlar

Grafit ısıtıcılarda kontrol nasıl yapılıyor? Doğrudan AC kıyıcı mantığıyla Şebeke gerilimini kıyıp Grafit çubuk üzerine uygulamak doru bir yöntem midir? Yada Arada Transformatör vs gibi düşürücü elemanlar mı kullanmak gerekiyor

Test için elimde 10cm uzunluğunda ve 10mm çapında bir çubuk var. Hedefim bu çubuğu inert ortamda ısıtacak bir sistem tasarlamak. Grafit ısıtıcı burada rezistans gibi kullanılacak.

[tunayk]

Grafit ile normal karbon direncin herhangi bir farkı yok.  Sinter fırınlarında kullanılyor bu ısıtıcılar.  Grafiti ister DC ile besleyin ister AC, her durumda normal direnç olarak davranır. 

Asıl olarak grafitin hava ile / oksijen ile temasının kesilmesi çok önemlidir. Değilse kısa süre de alev alır ve yanar. Sinter fırınlarında azot gazı kullanılıyor.  Ortamdan önce vakumla hava çekiliyor , sonra azot basılarak hava teması minimuma indiriliyor.

Grafitininizin direnç değerine göre çalışma voltajı belirleyeceksiniz.  Bir uygulamada 70V 7000A  ile beslemiştik.  Yaklaşık olarak 1m3 hacmi vardı fırının.

[Mucit23]

Ben 36V 360A gibi bir transformatör ile beslemeyi düşündüm. Fakat kontrol kısmını nasıl yapacağım bilmiyorum tam olarak. Testlerimi azot ile beslenmiş ortamda yapacağım.

Elimde Grafit üretici bir firmadan aldığın döküman var.


Burada Grafitin öz direnci verilmiş. Buna göre yanlış hesap yapmadıysam 10mm çapında ve 10cm uzunluğunda bir çubuğun direnci 63mOhm civarı olur. Akım bu dirençten akıcak

@tunayk Birkaç soru sormak istiyorum.

• Grafit ile Bakır iletken arasındaki bağlantı Kalın kablo papuçları ve Civatalarla yapılsa yeterli oluyormu?
• 70V gerilimi nasıl kontrol ettiniz? Kontrol var mıydı?

Ben 36V AC trafo gerilimini AC kıyıcı ile kıyıp yük üzerine vermeyi veya Köprü diyot ile doğrultup mosfet gurupları ile kontrol etmeyi düşündüm. Her iki durumda da Akım çok fazla olduğu için kafamda soru işaretleri var.

[tunayk]

Grafit ile bakır iletken arasındaki bağlantı noktası kritik konudur.  Grafitin ucunu proses dışına çıkarmak ya da bakır veya prinç metal parçaları inert ortama sokmak lazım.  Tabi yüksek sıcaklıktan  etkilenmemesi için bu metal parçaların içinden su veya başka bir soğutucu geçirmek gerekebilir.

Bizim uygulamada 3 fazlı bir redresör kullandık. Redresör trafosunun primerine W3C tristör ile ayarlı gerilim verilerek çıkıştaki volt dolayısı ile de grafitten geçen akım kontrol edildi.

Sizin tarafta bir izole trafo kullanıp bunun çıkışını doğrudan grafite verirsiniz. Trafonun primerini de basit bir tristör,  triyak veya dimmer ile ayarlarsınız. Gücünüz düşük.

Sıcaklık ölçümüne bağlı olarak uygulanan voltajı kontrol edersiniz.

[Mucit23]

Grafit çubuk ile olan bağlantı işini çözdüm dediğiniz gibi olacak.

Onun dışında Yüksek güçler için tristör düşük güçler için de Triyak uygun olur sanırım. Fakat Bu güçte bir trafoda doğrudan Triyak ile AC kıyım yapmak çok fazla harmonik yaratacak. Daha önce Rezitif yükler (Halojen lamba )için 15KW (3 Faz) Triyak ile AC kıyıcı yaptım ama Tek fazla bu kadar akım akıtmadım. Muhtemelen Bende W1C Tristör kullanmam gerekecek.

Birde şöyle bir durum var. Ortalama 13KW civarı bir güç kullanılacak. Muhtemelen Daha Fazla. Bu gücü Tek faz ile beslemek sorun olur. Trifaze sistemlerde Trafoyu 380V primer voltajına göre sarıp FAZ-FAZ beslenmesi durumunda Tristör ile kontrol yapılabilir mi?

[tunayk]

13kW az bir güç değil.  Triyak zaten W1C tristör yapısındadır.  Harmonik açısından bişey değişmeyecek. Sistemi  Faz-Faz beslemeniz daha iyi olur.  Bu güçte bir fazdan akım akmaması o kadar sorun değil.  Her şey iyi olsun derseniz o zaman 3 fazlı redresör yapısına geçersiniz. Yine harmonik olacak ancak az.

3 faz giriş iki faz çıkış trafo da oluyor. SCOTT bağlantı diye geçer. Kısmen 3 fazdan da akım akmış olur ancak uğraşmaya değer mi soru işareti.

Hiç harmonik olmaması için belki PFC + BUCK düşünürsünüz. Açıkçası maliyet performans endeksine göre seçenek çok.

[devrecii]

Direkt grafit çubuğa elektrik verdiğiniz zaman grafite giden bağlantı noktaları yüksek ısı nedeniyle eriyecektir, induksiyon ısıtma en doğrusu. 

[Mucit23]

13kW az bir güç değil.  Triyak zaten W1C tristör yapısındadır.  Harmonik açısından bişey değişmeyecek. Sistemi  Faz-Faz beslemeniz daha iyi olur.  Bu güçte bir fazdan akım akmaması o kadar sorun değil.  Her şey iyi olsun derseniz o zaman 3 fazlı redresör yapısına geçersiniz. Yine harmonik olacak ancak az.

3 faz giriş iki faz çıkış trafo da oluyor. SCOTT bağlantı diye geçer. Kısmen 3 fazdan da akım akmış olur ancak uğraşmaya değer mi soru işareti.

Hiç harmonik olmaması için belki PFC + BUCK düşünürsünüz. Açıkçası maliyet performans endeksine göre seçenek çok.

Hocam bu Redresör mantığını anlayamadım. Redresör dediğimiz kontrollü doğrultucu değil midir?  Redresörün iç yapısında kademeli transformatör mü var tam olarak iç yapısı nasıl bilmiyorum. Sizin yapıyı tam olarak anlayamadım.

Voltaj kontrolü birde şöyle bir seçenek var. Uygun güçte 3 Faz giriş 3 Faz çıkış trafo sardırılır.  Trafo çıkışı Yüksek akım birkaç adet köprü diyot ile doğrultulur. Doğrultulmuş gerilim Paralel mosfet gurupları ile PWM ile sürülerek yük üzerinden geçen akım kontrol edilir. Ama burada akım paylaştırma işleri sorun olabilir Paralel mosfetli sistemler ayrı bir sorun. Hele ki bu akımlarda.

Direkt grafit çubuğa elektrik verdiğiniz zaman grafite giden bağlantı noktaları yüksek ısı nedeniyle eriyecektir, induksiyon ısıtma en doğrusu. 

Malesef indüksiyon kullanamıyoruz. İndüksiyon ısıtıcıda yine sıcaklık elemanı olarak grafit kullanılacak. Grafitin ısıtılması hedeflenen malzeme ile tepkimeye girmesi söz konusu. Fakat indüksiyon ısıtma ile dolaylı yoldan ortam nasıl ısıtılır bunun bir yolu varsa kesinlikle çok daha mantıklı olur.

[tunayk]

Hocam bu Redresör mantığını anlayamadım. Redresör dediğimiz kontrollü doğrultucu değil midir?  Redresörün iç yapısında kademeli transformatör mü var tam olarak iç yapısı nasıl bilmiyorum. Sizin yapıyı tam olarak anlayamadım.

Redresör dediğimiz izole trafolu, 3 fazlı köprü doğrultuculu güç kaynağıdır. 

İzole trafonun primer tarafında W3C bağlantılı AC Kıyıcı tristör grubu bulunur. Şebeke voltajı bu tristör grubu üzerinden 0-180C arasında tetiklenerek trafonun primerine uygulanır. Trafo çıkışında  3 fazlı tam köprü doğrultucu vardır. Siz primer voltajını ayarladığınızda, DC volt ve akımı kontrol etmiş olursunuz.

Benzer bir alternatif;


üstte yazdığım yapıdansa bu daha basit bir yol olabilir.  Doğrultma ve gerilim ayarı aynı anda tristör grubunda yapılır.  Sadece tristör akımları yüksek olacaktır diğer yapıya göre.

[Mucit23]

üstte yazdığım yapıdansa bu daha basit bir yol olabilir.  Doğrultma ve gerilim ayarı aynı anda tristör grubunda yapılır.  Sadece tristör akımları yüksek olacaktır diğer yapıya göre.

Cevabınız için Teşekkür. Bu yöntem değişken gerilim için daha iyi ama uygun tristör bulmak zor. Tristörler genelde yüksek gerilimler altında çalışmaları için tasarladıklarından yüksek VT Gerilimlerine sahip oluyorlar. Buda yüksek akımlarda çok ciddi ısılar oluşması demek. Ayrıca Her faz için birkaç adet paralel tristör bağlamam lazım.

Şöyle bir soru sorayım. Tristörlerin paralel bağlanmasında bir sakınca var mı?

[tunayk]

Sizin ihtiyaç duyduğunuz akım okadar yüksek değil. Tristör bulmak da zor sayılmaz.  300A civarında modül tristörler var 500A DC' ye kadar iş görür. Örneğin MCC-312 vb.

Sıcaklık olayı o kadar abartılacak bir konu değil. 99AS tipi 30cm bir soğutucu iş görür. 12cm lik bir fan da taktınız mı sorun kalmaz.

Paralel bağlama konusu tristör için pek önerilmez. Çalışma davranışı gereği, ilk tetiklenen tüm akımı almaya çalışır. Ancak çeşitli yöntemlerle bağlayan var tabiki.  Ülkemizde 5000A'e kadar tristör buluyorken paralel bağlama ile uğraşmaya gerek yok. 

[Mucit23]

Bu kadar yüksek güçlerle pek tecrübem olmadı ama nispeten düşük voltajlarla çalışmak bana daha güven veriyor. En mantıklı seçenek şuanda. Hedefimde 15KVA civarı 36V trafo 3 Faz giriş 3Faz çıkış sardırıp çıkışını Tristörlerle kontrollü bir şekilde doğrultmak.

P=√3.U.I Formülünden 13KVA için I = 208A olur. Hatta çıkış gerilimini 48V olacak şekilde ayarlasak akım da 156A'e düşer.

Böyle bir akım için Tristör seçimini yapmaya çalışıyorum. Tristörlerin akım toleransının çok fazla olduğunu biliyorum. 300A tristörden 500A DC olarak akım akıtabileceğim anlamı nasıl çıkarılıyor?

Her bir Tristör modülünün içinde 2 Adet kontrollü tristör barındırdığından dolayı 3 Adet modül Tristör ile doğrultma işlemini yapabilirim.

Mesela MCC200-18 IO1 Tristör bolca bulunuyor Fiyatı da nispeten uygun.



Buradaki iki akım değeri arasındaki fark nedir? Tristör seçiminde hangisini dikkate almalıyım.

[tunayk]

Güç elektroniği kitaplarında daha fazlası var muhakkak ancak aşağıdaki sayfa bu alanda tecrübe edilmiş pratik bilgileri içermektedir.

[yas]

Hedefimde 15KVA civarı 36V trafo 3 Faz giriş 3Faz çıkış sardırıp çıkışını Tristörlerle kontrollü bir şekilde doğrultmak.

200~300 amper akım verebilecek bir trafonun sekonder iletkeni ve dışarı bağlantı iletkeninin kesitini de düşünmek gerekli. En aşağı 35mm²~50mm² arasında bir kesit kullanmak gerekir. Bu durumda kesite uygun skp papuçların vida delikleri M8~M10 arasında olacak. Yukarıda resmini paylaştığınız tristörlerin bağlantı terminal vidaları galiba M4 vidadan oluşuyor. Tristörleri paralel bağlamanın sorunlarını aşmak için sekonder sargıları bölünüp tristörlerle doğrultulduktan sonra kolayca paralel bağlanabilir diye bir öneride bulunmak istiyorum. Bence trafonun sekonder sargılarını tek bobinden sardırmayın. Mesela özdeş olacak şekilde herbir faz için 3'e bölebilirsiniz. Sargıların 36V olduğunu varsayarsak ileride fikir değiştirip 3x36=108V olarak bağlanma imkanı da olur.

[triyak]

trafo sardırmak, tristör seçmek, bunları soğutmak için fan seçmek ve bütün bunlara bir kaide/kutu ayarlamakla uğraşmak istemezseniz kaynak makinelerine de bakabilirsiniz. Size gerekli güçü sağlayacaktır.