Shémas soudeuse thermocouple

[Jplo]

Bonjour



Le responsable d’un atelier m’a demandé si il était possible de souder

Un thermocouple de type K sur une pièce afin de contrôler

La montée en température dans un four de revenu



Dans le cadre de mon travail j’avais utilisé un (SPOT WELDER)

Afin de réaliser cette soudure



Cet appareil est relativement onéreux (environ 1000 Euros)

J’ai décide d’en construire un



J’ai récupère des condensateurs 40 v dc pour un total de 236000 micro farads



La seule chose manquante était un thyristor de puissance

Sur EBAY j’ai trouvé un 300 Amp continu 8000 en pointe

Pour la modique somme de 12 Euros



Après réalisation voici les essais :



Alimentation 25v soudure du thermocouple ok

Alimentation 35v soudure de 2 tôles acier épaisseur 0.2 mm ok



Voici les photos



Cordialement Jean-Paul

 

[Num]

salut , sympa tes images.

regardes le post suivant :

https://www.usinages.com/threads/sc...euse-a-decharge-de-condensateur.83097/page-24

A+

 

[Num]

re salut, jplo ,

il faut combien de temps pour charger les condensateurs ? environ ...

merci
A+

 

[Jplo]

Bonjour

Avec une alimentation a courant constant réglé a 2 Amp
il faut environ 5 secondes

 

[gaston48]

Bonjour,
Tu vas avoir une mesure erronée avec un troisième métal il faut maintenir isolé électriquement
la soudure chaude Cromel / alumel et souder l'un des fils (cromel par exemple) avant le
soudure chaude.

 

[Jplo]

Bonjour

cette méthode couramment utilisée en industrie n’introduit aucune erreur

voir document joint page 4 Voir la pièce jointe EtalonnageThermocouple.pdf

 

[Num]

très intéressant le PDF

A+

 

[gaston48]

Merci ! "la loi des métaux intermédiaires" oui,
Ils ne s'étendent pas dans ton document, il parle de M1, M2 mais pas de M3
si ton thermocouple est composé de M1 * M2 tu peux faire M1 -M3- M1*M2 mais pas
(il me semble) M1*M3*M2 je vais me documenter ...

Oui tu as raison !

 

[Jplo]

Bonjour

il faut lire avec attention la page 4 : Loi des métaux intermédiaires

cela s'applique donc bien a mon cas

 

[gaston48]

je suis d'accord avec toi, mais je pense pour ton cas, que le dessin suivant serait plus approprié

 

[jacounet]

Bonsoir .
Je vois qu'avec 72.3 Joules calculés ( 236 000µF sous 35 V ) tu as pu souder deux tôles acier de 0.2 mm .
Ton thyristor est tout à fait dimensionné pour cet usage .
Belle batterie de condos bien que non homogène .
Tes 2 gros condensateurs gris font quelles tension et quelle capacité ?...
Ta self en série est une bonne protection pour ton thyristor .
Comptes-tu faire un montage définitif en boitier avec alim , donc en fixe .
A+
Jac .

 

[Jplo]

Bonjour



Tous mes condensateurs sont des 40 VDC

La raison de la disparité : pour mes essais ils sont tous de récupération

Les 2 gris sont des 78000 Micro Farad 40 VDC



Pour l’énergie accumulée je trouve : 35*35*0.236*0.5 = 144 Joules



Mon thyristor est : IOR Ref : ST300S12P donc 300A 1200V



J’ai aussi essayé de souder de l’alu mais sans résultat :

Les tôles sont percées et sont a peine collées



Voici les photos



Jean-Paul

 

[jacounet]

Salut JPLO .
Oui c'est bien 144 Joules , milles excuses j'ai divisé deux fois par deux .
Note qu'avec 40 Volts tu passes à 189 Joules ...c'est quand même 30 % de plus .
J'ai vu que ton montage d'essai a des sections de fil faibles ... à mon avis il te faut des sections de fil balaise si tu veux avoir toute l'énergie disponible aux pointes .
Ce genre de montage a une puissance instantanée extra ordinaire pour peu qu'on lui donne les moyens => section fils 15 A /mm carrés , donc pour 3000 à 4000 Ampères minimum faut compter 270 mm carré de section , soit du carré de 16.5 mm cuivre ou du cable de 21 mm de diamètre cuivre .
J'ai déjà simulé sous ISIS , une pointe de puissance à 28 kW sous une alim de 35 V pour les capas, c'est exactement ton cas , et 0.1 F de batteries capa et moins de 10 milli Ohms de charge totale (ESR+ r commut+R tôles/soudure )...on dépasse 2000 Ampères .
Avec ton thyristor tu peux monter à 8000 Ampères ,...si tes sections fils selfs ( 1 µH suffit pour avoir un dI/dt ne cramant pas le thyristor une spire de section 10 mm , sur un diamètre de 1 cm ) sont suffisantes , tes fils de sortie capas importants aussi , et ta section fil vers les pointes balaise aussi .
Sinon on ne peut faire que de la soudure de cosses de batteries.
Après il faut pour ne pas percer les tôles avoir une section en bout de pointe calculé , et une pression calculée , pour pas que tout parte en fusion n'importe où .
Tu devrais pouvoir souder des tôles alu de faible section avec 189 Joules ,...je pense .
Regarde le sujet " schéma de soudeuse à décharge de capas" du forum .

A+ jac .

 

[stanloc]

Certes les fils du montage sont sous-dimensionnés en section mais de là à mettre des câbles de 21 mm de diamètre ce serait "enfoncer une porte ouverte".
D'ailleurs il suffit de regarder le cable souple du tyristor qui a été dimensionné pour 300 A en permanence et le courant crête qu'il peut laisser passer sans dommage.
Stan

 

[phil135]

les fils ont un effet de self qui peut être beaucoup réduit en les remplaçant par de la tresse plate ou mieux des bandes de tôle de cuivre, le plus large possible par rapport à leur longueur. l'épaisseur est peu critique du point de vue self
nota: ceci implique des trajets directs sans sur-longueur et sans retour en arrière

en ce qui concerne la section, les règles de calculs habituelles supposent implicitement qu'on est en régime permanent et qu'il faut avoir un échauffement raisonnable
là tu es tout le temps en régime transitoire, je pense que l'effet de self est prépondérant sur l’échauffement ohmique

tu devrais mettre une protection devant tes condos d'autant plus que c'est des recup , donc si un a un défaut et te pète au visage, avec cette taille ça va être très dangereux

 

[Jplo]

Bonjour

Je suis d’accord que mes fils sont un peu maigrelets,

Mais ce montage sert uniquement pour valider le principe



Le câble souple du thyristor est de 50 mm Carré



Dans les années 1990 j’ai utilise une soudeuse (DCC HotSpot)

Il me semble que les fils de sortie étaient en 25 mm Carré



Jean-Paul

 

[jacounet]

Certes les fils du montage sont sous-dimensionnés en section mais de là à mettre des câbles de 21 mm de diamètre ce serait "enfoncer une porte ouverte".
D'ailleurs il suffit de regarder le cable souple du tyristor qui a été dimensionné pour 300 A en permanence et le courant crête qu'il peut laisser passer sans dommage.
Stan

Stanloc.
Tout dépend ce qu'on veut faire ....petite soudure , ou équivalent soudure soudeuse par point à transfo .
Ici on vise la soudure de tôle alu , rendue possible à cause de la très forte puissance instantanée de la soudeuse à décharge de capas .
Si on se traine 1 m de fil de 1 mm carré de section on applique la loi r = ro.l/s , on aura alors 17 milli Ohms par fil , soit 34 milliOhms pour 2 fils , ( + et - ) si on a une section de 100 mm carré on aura 0.34 milli Ohms ( =340 µ Ohms) , et c'est ce qu'il nous faut , pour un meilleurs rendement .
La perte de puissance par effet Ohmique ( Joule ) existe quel que soit le temps de commutation , qu'on se le dise , ...effectivement il y-a augmentation de la résistance par échauffement si le temps de soudure augmente , ici le temps de commutation est très court , donc on est presque à l'abri de l'échauffement .
Mais il suffit de faire 34 milliOhmsX2000A et on a 0.034X2000= 68 V de chute de tension , faisons 34 µ OhmsX2000==> 0.00034X2000= 0.68 V de chute de tension .
Ca c'est pour 2000 A , si on veut passer 4000 A voir 6000 A même pointe , faut bien les 270 mm carré que je cite plus haut .
A mon avis y-a pas de secret : forts courants ==> fortes sections .
Je vous invite à regarder le spot -Welder de marque chinoise sur Ali Express celui qui soude des clous en cuivre sur des plaques de tôles , la section des fils de sortie n'a rien à envier à un poste à souder à arc pro 200 ou 300 A .
Mais chacun fait ce qu'il veut , les conseilleurs n'étant pas les payeurs .
N'empêche si on veut un bon rendement y-a qu'à ...

A+ . Jac .
PS Jean-Paul : ton fil de thyristor fait 50 mm carré pour 8000 A pointe soit pendant 16 ms max , faut pas de liaison fils interne et externe de section en dessous cela , sous 35/40 V de tension batterie/capas , sinon on perd toute la sauce en pertes lignes.
Oui question sécurité , mettre les capas dans un boitier métallique , avec un trou d'échappement de 10 mm mini , dans le boitier de la soudeuse .

 

[phil135]

si on néglige les effets de self, on arrive à un vidage des condensateurs avec une constante de temps de 0.008 s (résistance de 34 milli-Ohm) et effectivement, s'il n'y a pas de self bobinée, à cette constante de temps les effet de self des fils seront faibles

si on dimensionne pour une résistance de 0.34 milli-Ohm , la constante de temps RC tombe à 0.00008 s ce qui correspondrait à une fréquence permanente de 12 kHz. il faut alors commencer à considérer les selfs, d'autant que l’échelon de courant est sévère

par ailleurs il y a surement une limite d’intérêt à la concentration temporelle du courant: si on vaporise le point de soudure au lieu de le fondre, il n'y a plus de soudure

 

[stanloc]

Stanloc.
Tout dépend ce qu'on veut faire ....petite soudure , ou équivalent soudure soudeuse par point à transfo .
Ici on vise la soudure de tôle alu , rendue possible à cause de la très forte puissance instantanée de la soudeuse à décharge de capas .

Regarde le titre de ce post.
Stan

 

[jacounet]

si on néglige les effets de self, on arrive à un vidage des condensateurs avec une constante de temps de 0.008 s (résistance de 34 milli-Ohm) et effectivement, s'il n'y a pas de self bobinée, à cette constante de temps les effet de self des fils seront faibles

si on dimensionne pour une résistance de 0.34 milli-Ohm , la constante de temps RC tombe à 0.00008 s ce qui correspondrait à une fréquence permanente de 12 kHz. il faut alors commencer à considérer les selfs, d'autant que l’échelon de courant est sévère

par ailleurs il y a surement une limite d’intérêt à la concentration temporelle du courant: si on vaporise le point de soudure au lieu de le fondre, il n'y a plus de soudure

Salut Phil .
Attention les 34 milli Ohms pour 1 mm carré ou les 340 µOhms pour 100 mm carré sont à affecter à la résistance ligne uniquement . ...
Il reste la résistance ESR qui est de l'ordre de 10 milliOhms pour un bon condensateur 47 000µF 100V ( de mémoire ) , et qui diminue avec l'augmentation de la capa , avec 4 capas en // de 47000 UF on doit descendre à peu près à 2.5 milliOhms , notre ami avec plus de 230 000 µF devrait être( à la louche) vers 1 milliOhms d'ESR car condo 40 V , puis il y-a la résistance de la commutation électronique pour notre ami son thyristor, faut regarder son datasheet il devrait-être en dessous du milliOhms vu le courant pointe de 8000A ,...puis il y-a la résistance tôle la seule où il doit y avoir échauffement .
Pour bien faire il faut considérer ESR+r fils+rcommut comme étant la résistance interne du générateur de la bécane, pour notre ami avec une section de fil balaise ( 0.340 m Ohms r fil si 100 mm carrés) cette résistance interne générateur devrait-être de 2 milli Ohms à peu près ( 1 milli ESR +1milli commut +0.3 milli fil ) .
Comme tout générateur ayant une résistance interne , son rendement est maximum à l'adaptation des résistances, soit r soudure= résistance interne =2.3 milliOhm environ .
Il faut donc que notre ami calcule la section du bout de ses pointes cuivre pour avoir 2.3 milliOhms soudure ( si r commut= 1 milli à vérifier) ...
Pour de la tôle acier de 2 fois 1 mm j'ai dû calculer 0.8 mm en bout de pointe ...de mémoire .
J'ai bien compris qu'il s'agit d'un outil pournotre ami , pour faire son thermo-couple , ...mais rien n'empêche d'avoir un outil performant .

A+ . Jac .

 

[Jplo]

Bonjour

J’ai fait une mesure approximative du courant de sortie

Pour une charge des capacités de 30V

Réglage de l’oscilloscope :

Vertical : 50mV / Div

Horizontal : 5mS / Div

J’ai utilisé comme charge un shunt 500A 60mV

Il est difficile de prendre une photo

Car mon oscilloscope n’a pas de mémoire

Le pic fait un peu plus de 3 divisions donc environ 1500 A


Jean-Paul

 

[jacounet]

Salut JPLO .

Belle mesure .
Je suis persuadé qu'en augmentant tes sections fils , tu passerais à 4000 A ...sans problème .
Ton shunt fait 0.06/500= 0.12 milli Ohms , il supportera sans broncher 4000A pendant 2 ms .
De plus à cause de r total "élevé" tu as un temps de décharge à vue d'oeil de 5 à 10 ms .
A+ Jac .

PS :
- tu as exactement pour 3 divisions 150mV/60 = 2.5x500= 1250 Ampères , soit un r total de 30/1250=0.024 => 24 milli Oms .
Sur ton data sheet Thyristor r commut est à 0.7 milli Ohms , si on estime ton ESR à 15 milli Ohms en moyenne par capa on aura 15/5=3 milli Ohms les 5 en //.
Bilan ton R fil est à 24 - 0.12( shunt)-0.7( r commut)-3 (ESR)=20.18 milli Ohms .
Donc voilà pourquoi à mon avis 20.18/24= 84 % de ta puissance est dissipée dans tes fils .
Si on fait en sorte d'avoir 3.7milli Ohm de soudure tôle => adaptation ( 2 tôles fer de 1mm chacune entre pointes cuivre à section tronc de cône idoine, et r fils =68µOhms=> cuivre section 250mm carré sur 0.5 m de long ) , tu pourrais monter à 30/ (0.7+3+3.7x10 exposant-3)=4050 Ampères pointe ...et commencer à souder vraiment ...rendement maximum 50% car adaptation.

 

[Num]

bonsoir ,
c'est incroyable l'énergie des condensateurs ...
A+

 

[jacounet]

Salut Num.

Notre ami JPLO, peut prétendre à 190 Joules d'énergie avec ses 5 capas en //= 235 000 µF sous 40 Volts .
Il peut prétendre à 95 Joules à la soudure , à condition d'avoir une grosse section fil ...
Mais ce qui est extraordinaire , c'est la puissance instantanée fournie par les capas ...avec 1500 à 2000 A et 30 V de charge elles peuvent fournir , plus de 20 kW pointe pendant 0.5 milli secondes .
Faut cependant pas croire que cette puissance instantanée se retrouve toute à la soudure .
Faut donc mesurer calculer , et si JPLO met des fils balaises sur ses capas qui font 0.235 F , (c'est pas mal ), et sur son thyristor 8000 A pointe , les 4000 A pointe à la soudure sont sans doute faisable .
Il est en avance sur moi , je n'ai que mes 2 capas 0.136 F les 2 sous 100 V => 680 Joules au total , soit la moitié à peu près à la soudure ...
J'attends les 20 MOSFET 100A/100V .
A+ Jac .

 

[Jplo]

Bonjour



En regardant le montage : le point faible était le fil diamètre 1.5 mm sur le tore

Je l’ai remplace par un autre avec 3 spires de fil 6mm carré

Tous les fils sont en 6mm carré

Dans mon application : soudure de thermocouples dans des endroits

Pas toujours accessibles le fil maximum que je sais manipuler est le 10 mm carré

J’ai essayé le 25 carré mais cela devient trop lourd et trop rigide

Bien que ce soit un câble réputé souple

Nouvel essai

Oscilloscope Vertical 100 mV /division Horizontal 5mSec / division

L’amélioration est sensible : 300mV donc 2500 Amp



J’attends avec impatience les essais avec les MosFet


Jean-Paul

 

[jacounet]

Salut Jean-paul .

Tu as donc doublé l'intensité , pour ta self une seule spire ,d' environ 1 µ Henry sur air suffit d'après mes simulations, donc tu peux mettre un fil plus gros dans ta ferrite sachant que tu multiplie au moins par 10 sa valeur sur de la ferrite .
Tu es donc passé de 24 milli Ohms de charge totale à 12 milli Ohms ,donc tu sais par l'expérience ce qu'il te faut faire pour descendre au minimum soit 7.4 milliOhms = ta charge totale ne se ramenant plus qu'à r soudure 3.7 milliOhms +3 milliOhms ESR+ 0.7milliOhms r commut ...et là tu passes à plus de 4000 A pointe , sans doute le max sous 30 V.
En essayant sous 40V , ton thyristor tiendra , et tu pourrais passer à 5000A pointe .
Tu peux regarder aussi les infos sur " schéma de soudeuse à décharge de capas "...le sujet identique sur le forum .
Les MOSFET que j'ai commandés sont des 100A/ 100v comme dit précédemment ,...il peuvent passer 560 A en pointe donc 20 en // on devrait dépasser les 10 000 A .
L'avantage des MOSFET c'est qu'ils peuvent se mettre facilement en parallèle et peuvent établit ou couper le courant à tout moment => donc découpeuse par étincelage ( plasma) possible .
Autrement pour l'usage d'une simple soudeuse à capa un thyristor est aussi bien , avantage , il décharge complétement la capa .
Le fait de dire , je ne met que 500µs avec mes MOSFET sur les 2 ms que dure la décharge sur mon modèle , pour avoir 4 fois moins de puissance est illusoire et faux , car on est en régime logarithmique .
Pour contrôler la puissance ou plutôt l'énergie envoyée dans la soudure , mieux vaut contrôler la tension par exemple de 10 à 40V pour toi ...et appliquer E= 1/2 x C x U carré ...sachant que si on est pile adapté on n'aura que 50% de l'énergie à la soudure => loi des émetteur chargés par des récepteurs... ou des générateurs sur des charges.

A+ . Jac

 

[moissan]

il n'y a pas que la valeur de pointe de l'intensité qui compte : c'est plutot la quantité de courant en coulomb qu'il faudrait mesurer , et une inductance est tout a fait favorable ... au debut de la decharge de l'energie s'accumule dans l'inductance , et un fois les coindensateur completement vide , l'inductance continue a faire du courant et une plus forte proportion de l'energie sera dissipé dans la soudure ... il faut voir le schema exact : il est possible qu'une diode aussi grosse que le thyristor soit neccessaire pour bien utiliser l'inductance , et même eviter une charge a l'envers des condensateur a la fin de l'impulsion

sans inductance et avec des gros cable , une forte partie de l'energie serait perdue dans la resistance interne des condensateur : mauvais pour leur duré de vie

avec une l'inductance suffisante on ameliore la durée de vie des condensateur , il reste a ne pas faire une impulsion de courant trop longue : rester compatible avec l'inertie thermique de la soudure

 

[Jplo]

Bonjour

Je suivais attentivement le post (soudeuse a décharge de condensateur)

Post que continue a suivre avec grand intérêt

C’est lui qui m’a inspiré pour la réalisation de mon montage

Merci a tous pour les bons conseils qui m’ont été donnés

Dans le futur je compte faire la mise au propre du montage

Cordialement

Jean-Paul

 

[jacounet]

Bonsoir JPLO.
Bonnes manip à toi donc pour le futur .
Je pense que tu as compris l'essentiel :
-la partie générateur que constitue la batterie de capas avec sa résistance interne ESR 1 m.OHm serait dans les faits idéal ..en réalité on aura un ESR de 2 à 5 m. Ohms pour une capa de 0.1 à 0.5 Farads .... qu'on ne peut pas contrôler/modifier une fois nos capas achetées/choisies.
Mais à cette résistance interne propre s'ajoute dans le circuit la résistance de commutation électronique , 0.7 m. Ohms pour ton thyristor et 12/20=0.6 m. Ohms pour mes 20 MOSFET => là on est déjà bon tous les deux , toi avec un thyristor 500 A chinois tu aurais 0.3 m.Ohms , et moi avec 50 MOS la même chose , on gagnerait un peu sans plus .... et s'ajoute aussi la résistance filaire du circuit .
Sur la résistance filaire on peut intervenir ,et tu as réussi à la faire baisser de moitié , la preuve tu es passé de 1250 A à 2500A pointe ...
A noter pour tout le monde que tu n'as pas endommagé ton shunt 500 A en lui faisant passer 2500A pointe dedans car l'impulse dure moins de 10ms à cette intensité donc pas d'échauffement/détérioration du shunt .=> cela serait impossible avec nos soudeuses par point à transfos m.o. ou le temps de soudure dépasse dans mon cas plus de 10 s pour souder du 2X4 mm de tôle fer .
Je pense que tu as compris le rôle de la self servant à atténuer le temps de montée du pic brusque de la décharge "sèhe" d'un condo , sans la self qui doit-être comprise entre 0.1 et 1 µH on a un temps de montée inférieur à 1 µs , ce qui est néfaste pour la commut électronique qui qu'elle soit (MOS FET,Thyristor , IGBT) n'accepte pas plus de 100 à 200A par µs de dI/dt .
Avec cette self suivant l'intensité on passe à un temps de montée de 100 µs max ,ce qui est suffisant pour passer 10 000 à 20 000 A en théorie ...en pratique on en est loin .
Voilà , après y-a l'adaptation de r soudure avec r totale générateur ( rappel : ESR+ commut+ fils ) , qui fait qu'on ne sortira que 50% de la puissance à la soudure quand on veut la puissance max .
Donc faut des bouts de pointes cuivre dont la surface en mm carrés donne la résistance interne du géné pour l'épaisseur des tôles à souder ..et retenir que pour de l'alu faut des bouts de pointes 2 fois moins importante en surface
que pour du fer .( résistiivité alu 4 fois plus faible que résistivité fer) .

Bravo à toi pour ce que tu as déjà fait .

A+ . Jac .

 

[jacounet]

Salut JPLO .

As-tu avancé dans la construction de ta soudeuse à décharge de condensateurs , avec commande par thyristor ...depuis le 12 mars .

A+. Jac