Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки
С помощью имитационного моделирования показана возможность применения в установках контактной микросварки гибридных энергонакопителей на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, которые обладают высокими энергетическими и динамическими характеристиками, достаточными для обеспечения формир...
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70569 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки / Ю.В. Бондаренко, П.С. Сафронов, А.Ф. Бондаренко, В.Н. Сидорец, Т.С. Рогозина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 33-38. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860065172935147520 |
|---|---|
| author | Бондаренко, Ю.В. Сафронов, П.С. Бондаренко, А.Ф. Сидорец, В.Н. Рогозина, Т.С. |
| author_facet | Бондаренко, Ю.В. Сафронов, П.С. Бондаренко, А.Ф. Сидорец, В.Н. Рогозина, Т.С. |
| citation_txt | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки / Ю.В. Бондаренко, П.С. Сафронов, А.Ф. Бондаренко, В.Н. Сидорец, Т.С. Рогозина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 33-38. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | С помощью имитационного моделирования показана возможность применения в установках контактной микросварки гибридных энергонакопителей на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, которые обладают высокими энергетическими и динамическими характеристиками, достаточными для обеспечения формирования импульсов сварочного тока с необходимыми параметрами.
За допомогою імітаційного моделювання показано можливість застосування в установках контактного мікрозварювання гібридних енергонакопичувачів на основі акумуляторних батарей та суперконденсаторів, які мають високі енергетичні та динамічні характеристики, достатні для забезпечення формування імпульсів зварювального струму з необхідними параметрами
The important task for building autonomous power supplies is to choose effective energy storages, which have high capacity and small internal resistance, and which are capable to be charged and deliver energy to load very quickly. The solution of this task is seen in using hybrid energy storages, which include accumulators and ultracapacitors. The accumulators are able to provide high energy capacitance and the ultracapacitors are able to provide fast energy delivery. The possibility of application of hybrid energy storages, based on accumulator batteries and ultracapacitors, in micro resistance welding machines is confirmed with computer simulation. Two variants of hybrid energy storages are proposed. These hybrid energy storages have high power and dynamic characteristics, which are sufficient to generate current pulses for welding according to necessary settings.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:06:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
33
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 621.314.1: 621.311.61
К. т. н. Ю. В. БОНДАРЕНКО1, к. т. н. П. С. САФРОНОВ1, к. т. н. А. Ф. БОНДАРЕНКО1,
д. т. н. В. Н. СИДОРЕЦ2, Т. С. РОГОЗИНА1
Óêðàèíà, ã. Аëчåâñê, 1Äîíбàññêèé ãîñóдàðñòâåííыé òåõíèчåñêèé óíèâåðñèòåò;
ã. Êèåâ, 2Иíñòèòóò ýëåêòðîñâàðêè èм. Е. О. Пàòîíà НАН Óêðàèíы
E-mail: bondarenkoaf@gmail.com
ГИБРИÄНЫЕ ЭНЕРГОНАÊОПИÒЕЛИ НА ОСНОВЕ
АÊÊÓМÓЛЯÒОРОВ И СÓПЕРÊОНÄЕНСАÒОРОВ
ÄЛЯ ÊОНÒАÊÒНОЙ МИÊРОСВАРÊИ
Êîíòàêòíàÿ мèêðîñâàðêà ÿâëÿåòñÿ ýффåêòèâ-
íîé òåõíîëîãèåé íåðàзъåмíîãî ñîåдèíåíèÿ мà-
ëîãàбàðèòíыõ дåòàëåé, шèðîêî èñïîëьзóåмîé â
ýëåêòðîííîé ïðîмышëåííîñòè è ïðèбîðîñòðîå-
íèè. Äëÿ óñòàíîâîê, ðåàëèзóющèõ êîíòàêòíóю
мèêðîñâàðêó, õàðàêòåðíы ñëåдóющèå îñîбåííî-
ñòè ïîòðåбëåíèÿ ýëåêòðîýíåðãèè âî âðåмÿ òåõ-
íîëîãèчåñêîãî ïðîцåññà: ïîòðåбëåíèå зíàчèòåëь-
íîé ýíåðãèè êîðîòêèмè èмïóëьñàмè, дëèòåëь-
íîñòь êîòîðыõ íå ïðåâышàåò íåñêîëьêèõ мèë-
ëèñåêóíд, íåëèíåéíыé õàðàêòåð íàãðóзêè, ñïå-
цèàëьíыé зàêîí èзмåíåíèÿ ñâàðîчíîãî òîêà [1].
Вñå ýòî íåãàòèâíî âëèÿåò íà ïèòàющóю ñåòь ïðè
èñïîëьзîâàíèè ñâàðîчíыõ óñòàíîâîê â ïðîмыш-
ëåííîм мàñшòàбå [2] è âызыâàåò íåîбõîдèмîñòь
ïðèмåíåíèÿ ñïåцèàëьíыõ òåõíèчåñêèõ ñðåдñòâ,
òàêèõ êàê êîððåêòîðы êîýффèцèåíòà мîщíîñòè
è фèëьòðы ýëåêòðîмàãíèòíыõ ïîмåõ. Чòîбы мè-
íèмèзèðîâàòь âëèÿíèå ñâàðîчíыõ óñòàíîâîê íà
ñåòь мîжíî òàêжå ïðèмåíÿòь àâòîíîмíыå èñ-
òîчíèêè ïèòàíèÿ. Иõ îñíîâîé ÿâëÿюòñÿ ýíåðãî-
íàêîïèòåëьíыå ýëåмåíòы, ñïîñîбíыå îбåñïåчè-
âàòь бåñïåðåбîéíóю ðàбîòó ñâàðîчíîé óñòàíîâ-
êè â òåчåíèå îïðåдåëåííîãî âðåмåíè (ðàбîчåé
ñмåíы èëè дð.). Пðè ýòîм ïîòðåбëåíèå ýíåð-
ãèè âî âðåмÿ ïåðèîдèчåñêîãî зàðÿдà òàêèõ àâ-
òîíîмíыõ èñòîчíèêîâ ïðîèñõîдèò дîñòàòîчíî
ðàâíîмåðíî, íå îêàзыâàÿ íåãàòèâíîãî âëèÿíèÿ
íà ñåòь. Иñïîëьзîâàíèå àâòîíîмíыõ èñòîчíèêîâ
ïèòàíèÿ дëÿ óñòàíîâîê êîíòàêòíîé мèêðîñâàð-
êè òàêжå дåëàåò âîзмîжíым èõ èñïîëьзîâàíèå â
òåõ ñëóчàÿõ, êîãдà дîñòóï ê ýëåêòðîñåòÿм îãðà-
íèчåí èëè îòñóòñòâóåò, íàïðèмåð ïðè ðàбîòå â
êîñмîñå èëè â îòêðыòîм мîðå.
Аêòóàëьíîé зàдàчåé ïðè ïîñòðîåíèè àâòîíîм-
íыõ èñòîчíèêîâ ïèòàíèÿ дëÿ óñòàíîâîê êîíòàêò-
íîé мèêðîñâàðêè ÿâëÿåòñÿ âыбîð ýффåêòèâíыõ
ýíåðãîíàêîïèòåëьíыõ ýëåмåíòîâ, îбëàдàющèõ
бîëьшîé åмêîñòью è мàëым âíóòðåííèм ñîïðî-
С помощью имитационного моделирования показана возможность применения в установках контакт-
ной микросварки гибридных энергонакопителей на основе аккумуляторных батарей и суперконденса-
торов, которые обладают высокими энергетическими и динамическими характеристиками, доста-
точными для обеспечения формирования импульсов сварочного тока с необходимыми параметрами.
Ключевые слова: автономный источник питания, энергонакопитель, суперконденсатор, аккумуля-
торная батарея, контактная микросварка.
òèâëåíèåм, ñïîñîбíыõ íàêàïëèâàòь è îòдàâàòь
ýíåðãèю ñ âыñîêîé ñêîðîñòью è ýффåêòèâíî-
ñòью, à òàêжå ñîõðàíÿòь ñâîè õàðàêòåðèñòèêè
ïðè чàñòыõ ïåðåзàðÿдàõ.
Нà ñåãîдíÿшíèé дåíь дîâîëьíî шèðîêîå ïðè-
мåíåíèå â êàчåñòâå ýíåðãîíàêîïèòåëåé ïîëóчè-
ëè ñóïåðêîíдåíñàòîðы, èзâåñòíыå òàêжå êàê
èîíèñòîðы [3]. Оíè èñïîëьзóюòñÿ â ýëåêòðî-
òðàíñïîðòå, быòîâîé ýëåêòðîíèêå, ýíåðãåòèêå.
Сóïåðêîíдåíñàòîðы îбëàдàюò ðÿдîм ñóщåñòâåí-
íыõ ïðåèмóщåñòâ ïî ñðàâíåíèю ñ дðóãèмè íà-
êîïèòåëьíымè ýëåмåíòàмè, òàêèмè êàê, íàïðè-
мåð, àêêóмóëÿòîðíыå бàòàðåè è ýëåêòðîëèòèчå-
ñêèå êîíдåíñàòîðы. В чàñòíîñòè, ñóïåðêîíдåí-
ñàòîðы èмåюò ëóчшèå мàññîãàбàðèòíыå ïîêàзà-
òåëè, чåм ýëåêòðîëèòèчåñêèå êîíдåíñàòîðы òîé
жå åмêîñòè, è бîëåå âыñîêóю ñêîðîñòь зàðÿ-
дà/ðàзðÿдà, чåм àêêóмóëÿòîðы, ê òîмó жå îíè
âыдåðжèâàюò ñîòíè òыñÿч цèêëîâ ïåðåзàðÿдà.
Изâåñòíы òàêжå ãèбðèдíыå ðåшåíèÿ, êîãдà ñî-
âмåñòíî èñïîëьзóюòñÿ àêêóмóëÿòîðíыå бàòàðåè
è ñóïåðêîíдåíñàòîðы [4]. Сëåдóåò, îдíàêî, îò-
мåòèòь, чòî ïóбëèêàцèè, â êîòîðыõ ðàññмàòðè-
âàюòñÿ âîïðîñы ïðèмåíåíèÿ òàêèõ ãèбðèдíыõ
ýíåðãîíàêîïèòåëåé â óñòàíîâêàõ êîíòàêòíîé мè-
êðîñâàðêè, îòñóòñòâóюò.
Цåëью дàííîé ðàбîòы ÿâëÿåòñÿ èññëåдîâàíèå
âîзмîжíîñòè ïðèмåíåíèÿ ãèбðèдíыõ ýíåðãîíà-
êîïèòåëåé, âêëючàющèõ ðàзëèчíыå òèïы íàêî-
ïèòåëьíыõ ýëåмåíòîâ, â àâòîíîмíыõ èñòîчíèêàõ
ïèòàíèÿ дëÿ óñòàíîâîê êîíòàêòíîé мèêðîñâàðêè.
Ожèдàåмыé ýффåêò îò òàêîé êîмбèíàцèè — âы-
ñîêàÿ ýíåðãîåмêîñòь íàêîïèòåëÿ è âыñîêàÿ ñêî-
ðîñòь îòдàчè ýíåðãèè â íàãðóзêó.
Ýквивалентная схема гибридного
энергонакопителя
Обîбщåííàÿ ïðèíцèïèàëьíàÿ ñõåмà èñòîчíè-
êà ïèòàíèÿ, ñîñòîÿщåãî èз ãèбðèдíîãî ýíåðãîíà-
DOI: 10.15222/TKEA2014.4.33
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
34
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
êîïèòåëÿ è òðàíзèñòîðíîãî ðåãóëÿòîðà òîêà, â
óïðîщåííîм âèдå ïîêàзàíà íà рис. 1. Гèбðèдíыé
ýíåðãîíàêîïèòåëь âêëючàåò àêêóмóëÿòîðíóю бà-
òàðåю GB, ñóïåðêîíдåíñàòîð CСÊ è ýëåêòðîëè-
òèчåñêèé êîíдåíñàòîð СÊ. Òðàíзèñòîðíыé ðåãó-
ëÿòîð îñóщåñòâëÿåò фîðмèðîâàíèå íåîбõîдèмî-
ãî зàêîíà èзмåíåíèÿ ñâàðîчíîãî òîêà â íàãðóз-
êå [5]. Нàãðóзêîé èñòîчíèêà ïèòàíèÿ ÿâëÿåòñÿ
ñâàðîчíыé êîíòàêò.
Äëÿ ïðîâåдåíèÿ òåîðåòèчåñêèõ èññëåдîâàíèé
ðàбîòы ïðåдëàãàåмîãî ãèбðèдíîãî ýíåðãîíàêîïè-
òåëÿ â ñîñòàâå àâòîíîмíîãî èñòîчíèêà ïèòàíèÿ
дëÿ óñòàíîâêè êîíòàêòíîé мèêðîñâàðêè íåîбõî-
дèмî ñîñòàâèòь åãî ýêâèâàëåíòíóю ñõåмó, êîòî-
ðàÿ ñ дîñòàòîчíîé òîчíîñòью бóдåò îòðàжàòь åãî
ýëåêòðèчåñêèå ñâîéñòâà. Рàññмîòðèм èзâåñòíыå
ýêâèâàëåíòíыå ñõåмы ýëåмåíòîâ, âõîдÿщèõ â ñî-
ñòàâ ãèбðèдíîãî ýíåðãîíàêîïèòåëÿ.
Пðîñòåéшàÿ ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåмà ñóïåðêîí-
дåíñàòîðà ïðåдñòàâëÿåòñÿ â âèдå RC-цåïîчêè,
êàê ýòî ïîêàзàíî íà рис. 2, а, ãдå ССÊ — ýëåê-
òðèчåñêàÿ åмêîñòь ñóïåðêîíдåíñàòîðà, à RСÊ —
åãî ïàðàзèòíîå ïîñëåдîâàòåëьíîå àêòèâíîå ñî-
ïðîòèâëåíèå [4].
Òàêжå èзâåñòíà ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåмà ñóïåð-
êîíдåíñàòîðà, ïîêàзàííàÿ íà ðèñ. 2, б [6]. Пðè
åå ñîñòàâëåíèè ïðèíÿòà âî âíèмàíèå âíóòðåí-
íÿÿ ïîðèñòîñòь ñòðóêòóðы ýëåêòðîдîâ ñóïåðêîí-
дåíñàòîðà: êàждàÿ ïîðà ïðåдñòàâëåíà îòдåëь-
íым êîíдåíñàòîðîм, îбëàдàющèм ñîбñòâåííîé
мàëîé åмêîñòью è âíóòðåííèм ñîïðîòèâëåíèåм.
Сóïåðêîíдåíñàòîð â цåëîм ïðåдñòàâëåí ïàðàë-
ëåëьíым ñîåдèíåíèåм òàêèõ ïîð (R1C1...RnCn)
è ïàðàëëåëьíî ïîдêëючåííым ñîïðîòèâëåíèåм
óòåчêè (RÓÒ).
Нà ðèñ. 2, в ïðåдñòàâëåíà ýêâèâàëåíòíàÿ ñõå-
мà ñóïåðêîíдåíñàòîðà, êîòîðàÿ óчèòыâàåò åм-
êîñòь дâîéíîãî ýëåêòðèчåñêîãî ñëîÿ (C1, C2),
ñîïðîòèâëåíèå дèýëåêòðèêà (R1, R2), ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ ýëåêòðîдîâ (RЭ1, RЭ2) è ñîïðîòèâëåíèå
ñëîÿ ñåïàðàòîðà (RСЕП) [7].
Ещå îдèí âàðèàíò ýêâèâàëåíòíîé ñõåмы ñó-
ïåðêîíдåíñàòîðà ïðåдñòàâëåí íà ðèñ. 2, г [8],
ãдå ïîмèмî ðàíåå óïîмÿíóòыõ ïàðàмåòðîâ óчòå-
íà ýêâèâàëåíòíàÿ ïîñëåдîâàòåëьíàÿ ïàðàзèòíàÿ
èíдóêòèâíîñòь îбêëàдîê è âыâîдîâ ñóïåðêîí-
дåíñàòîðà (LСÊ), âëèÿíèå êîòîðîé ïðîÿâëÿåòñÿ
ïðè ðàбîòå â èмïóëьñíыõ ðåжèмàõ.
Нåîбõîдèмî îòмåòèòь, чòî ýêâèâàëåíòíàÿ ñõå-
мà íà ðèñ. 2, а ÿâëÿåòñÿ ñëèшêîм óïðîщåííîé,
ò. ê. íå îòðàжàåò èíдóêòèâíóю ñîñòàâëÿющóю ñó-
ïåðêîíдåíñàòîðà, êîòîðàÿ âàжíà ïðè èññëåдîâà-
íèè дèíàмèчåñêèõ ïðîцåññîâ ïåðåдàчè ýíåðãèè
â íàãðóзêó. Эêâèâàëåíòíыå ñõåмы íà ðèñ. 2, б, в
дîâîëьíî òîчíî îòðàжàюò îñîбåííîñòè âíó-
òðåííåãî ñòðîåíèÿ ñóïåðêîíдåíñàòîðîâ è мîãóò
быòь èíòåðåñíы ïðè òåîðåòèчåñêèõ èññëåдîâà-
íèÿõ ïðîòåêàющèõ â íèõ ïðîцåññîâ, îдíàêî èñ-
ïîëьзîâàòь èõ ïðè èññëåдîâàíèè ïîâåдåíèÿ ñó-
ïåðêîíдåíñàòîðà êàê êîмïîíåíòà ýëåêòðèчåñêîé
ñõåмы âåñьмà зàòðóдíèòåëьíî, ïîñêîëьêó îïðå-
дåëèòь ðåàëьíыå ïàðàмåòðы âõîдÿщèõ â èõ ñî-
ñòàâ ýëåмåíòîâ íåâîзмîжíî. Нàèбîëåå ïîдõîдÿ-
щåé дëÿ ïëàíèðóåмыõ èññëåдîâàíèé ïðåдñòàâ-
ëÿåòñÿ ñõåмà íà ðèñ. 2, г, êîòîðàÿ îòðàжàåò âñå
íåîбõîдèмыå ñîñòàâëÿющèå, âëèÿющèå íà дè-
íàмèêó ïðîцåññà ïåðåдàчè ýíåðãèè. Äàííàÿ ñõå-
мà мîжåò быòь óïðîщåíà зà ñчåò èñêëючåíèÿ
ñîïðîòèâëåíèÿ óòåчêè RÓÒ, ïîñêîëьêó âåëèчè-
íà òîêà óòåчêè ñóïåðêîíдåíñàòîðà ñîñòàâëÿåò
дîëè мèëëèàмïåðà, à ñâàðîчíîãî òîêà — ñîòíè
àмïåð. С óчåòîм òàêîãî óïðîщåíèÿ ýêâèâàëåíò-
Рèñ. 1. Обîбщåííàÿ ïðèíцèïèàëьíàÿ ñõåмà
àâòîíîмíîãî èñòîчíèêà ïèòàíèÿ
Гèбðèдíыé
ýíåðãîíàêîïèòåëь
Рåãóëÿòîð
òîêà
Сâàðîч -
íыé êîí-
òàêò
GB ССÊ СÊ
à)
б)
â)
ã)
д)
Рèñ. 2. Эêâèâàëåíòíыå ñõåмы ñóïåðêîíдåíñàòîðîâ
ССÊ RСÊ
RÓÒ
R1
Rn
R2
С1
Сn
С2
R1 R2
С1 С2
RЭ1 RЭ2RСЕП
ССÊ
RСÊ
ССÊ RСÊ
LСÊ
LСÊ
RÓÒ
...
...
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
35
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
íàÿ ñõåмà ñóïåðêîíдåíñàòîðà бóдåò âыãëÿдåòь
òàê, êàê ïîêàзàíî íà ðèñ. 2, д. Äëÿ ïðåдñòàâ-
ëåíèÿ ýëåêòðîëèòèчåñêîãî êîíдåíñàòîðà бóдåм
èñïîëьзîâàòь àíàëîãèчíóю åé ñõåмó, ïîзâîëÿю-
щóю óчåñòь åмêîñòь êîíдåíñàòîðà, åãî ïàðàзèò-
íîå ïîñëåдîâàòåëьíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå è
ïàðàзèòíóю èíдóêòèâíîñòь îбêëàдîê è âыâîдîâ
[9], êîòîðыå, êàê ïðàâèëî, ïðèâîдÿòñÿ â òåõíè-
чåñêîé дîêóмåíòàцèè.
Äëÿ ïðåдñòàâëåíèÿ àêêóмóëÿòîðíîé бàòà-
ðåè âîñïîëьзóåмñÿ ýêâèâàëåíòíîé ñõåмîé, ïðè-
âåдåííîé íà рис. 3 [10], êîòîðàÿ óчèòыâàåò âñå
îñíîâíыå ýëåêòðèчåñêèå ïàðàмåòðы бàòàðåè:
ЕА — ЭÄС бàòàðåè; RА.ýë — ñîïðîòèâëåíèå, îò-
ðàжàющåå ïðîâîдÿщèå ñâîéñòâà ýëåêòðîëèòà;
CА — ýêâèâàëåíòíàÿ åмêîñòь, îбóñëîâëåííàÿ
âíóòðåííåé ñòðóêòóðîé бàòàðåè; RА, LА — ñî-
ïðîòèâëåíèå è èíдóêòèâíîñòь âыâîдîâ бàòàðåè.
Общàÿ ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåмà ãèбðèдíîãî ýíåð-
ãîíàêîïèòåëÿ, êîòîðàÿ дàëåå бóдåò èñïîëьзîâà-
íà дëÿ ïðîâåдåíèÿ èññëåдîâàíèé, ïîêàзàíà íà
рис. 4. Òðàíзèñòîðíыé ðåãóëÿòîð è ñâàðîчíыé
êîíòàêò ïðåдñòàâëåíы здåñь â âèдå ïåðåмåííî-
ãî ñîïðîòèâëåíèÿ RН.
Характеристики гибридного
энергонакопителя
Иññëåдîâàíèå õàðàêòåðèñòèê ãèбðèдíîãî
ýíåðãîíàêîïèòåëÿ быëî ïðîâåдåíî ïóòåм èмèòà-
цèîííîãî мîдåëèðîâàíèÿ ñ èñïîëьзîâàíèåм ïà-
êåòà MATLAB/Simulink. Пðè ýòîм быëè ðàñ-
ñмîòðåíы дâà âàðèàíòà àâòîíîмíыõ èñòîчíèêîâ
ýíåðãèè дëÿ мèêðîñâàðêè — ñòàцèîíàðíыé è
ïîðòàòèâíыé, îòëèчàющèåñÿ мåждó ñîбîé âåëè-
чèíîé åмêîñòè àêêóмóëÿòîðíыõ бàòàðåé. В ïåð-
âîм ñëóчàå быë ïðèмåíåí àâòîмîбèëьíыé àêêó-
мóëÿòîð бîëьшîé åмêîñòè, âî âòîðîм — íàбîð
мèíèàòюðíыõ àêêóмóëÿòîðîâ мàëîé åмêîñòè.
Зíàчåíèÿ ïàðàмåòðîâ бëîêîâ èмèòàцèîííîé
мîдåëè быëè зàдàíы â ñîîòâåòñòâèè ñ ïàðàмå-
òðàмè ðåàëьíыõ êîмïîíåíòîâ, âзÿòымè èз [11,
ñ. 15; 12, ñ. 119; 13, ñ. 1; 14, ñ. 23; 15; 16].
Äëÿ ñòàцèîíàðíîãî àâòîíîмíîãî èñòîчíèêà
ýíåðãèè быëè âыбðàíы àâòîмîбèëьíыé àêêóмó-
лятор типа 6CT-55 емкостью 55 А∙ч, суперкон-
дåíñàòîðы BCAP0350E270T11 åмêîñòью 350 Ф,
ýëåêòðîëèòèчåñêèé êîíдåíñàòîð Ê50-77 åмêîñòью
0,1 Ф. Пðè мîдåëèðîâàíèè быëè зàдàíы ñëåдó-
ющèå ïàðàмåòðы ýêâèâàëåíòíîé ñõåмы àêêóмó-
ëÿòîðà: ЕА=12 В; CА=1,25 Ф; RА.ýë=83,3 мОм;
RА=7,7 мОм; LА=0,2 мГí. Пàðàмåòðы ýêâèâà-
ëåíòíîé ñõåмы бàòàðåè èз ïÿòè ïîñëåдîâàòåëь-
íî ñîåдèíåííыõ ñóïåðêîíдåñàòîðîâ: CСÊ=70 Ф;
RСÊ=16 мОм; LСÊ=0,3 мêГí. (Пîñëåдîâàòåëьíîå
ñîåдèíåíèå ñóïåðêîíдåíñàòîðîâ ïðèмåíåíî дëÿ
èõ ñîãëàñîâàíèÿ ïî íàïðÿжåíèю ñ àêêóмóëÿòîð-
íîé бàòàðååé, ò. ê. êàждыé èз ñóïåðêîíдåíñàòî-
ðîâ ðàññчèòàí íà 2,7 В, à íàïðÿжåíèå àêêóмó-
ëÿòîðà — 12 В.) Пàðàмåòðы ýêâèâàëåíòíîé ñõå-
мы ýëåêòðîëèòèчåñêîãî êîíдåíñàòîðà: CÊ=0,1 Ф;
RÊ = 15 мОм; LÊ=0,1 мêГí.
Äëÿ ïîðòàòèâíîãî àâòîíîмíîãî èñòîчíèêà
ýíåðãèè быëè âыбðàíы ïÿòь ïîñëåдîâàòåëьíî
ñîåдèíåííыõ мèíèàòюðíыõ Ni-MH àêêóмóëÿ-
торов GP130AAHE емкостью 1,3 А∙ч и величи-
íîé ЭÄС 1,2 В, òðè ïîñëåдîâàòåëьíî ñîåдèíåí-
íыõ ñóïåðêîíдåíñàòîðà BCAP0350E270T11. Пðè
мîдåëèðîâàíèè быëè зàдàíы ñëåдóющèå ïàðà-
мåòðы ýêâèâàëåíòíîé ñõåмы àêêóмóëÿòîðíîé
бàòàðåè: ЕА=6 В; CА=0,125 Ф; RА.ýë=75 мОм;
RА=10 мОм; LА=0,3 мêГí. Пàðàмåòðы ýêâè-
âàëåíòíîé ñõåмы бàòàðåè ñóïåðêîíдåñàòîðîâ:
CСÊ=116,7 Ф; RСÊ=9,6 мОм; LСÊ=0,18 мêГí.
Пðè мîдåëèðîâàíèè быë зàдàí зàêîí èзмåíå-
íèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ (RН), ïðèбëèжåííî îòðàжà-
ющèé ðåàëьíîå ïîâåдåíèå ñâàðîчíîãî êîíòàêòà
â ïðîцåññå ñâàðêè [17], è зàêîí èзмåíåíèÿ òîêà
(iН), êîòîðыé ÿâëÿåòñÿ îдíèм èз òèïîâыõ дëÿ
мèêðîñâàðêè [1] (рис. 5).
Нà рис. 6, а ïðèâåдåíы дèàãðàммы èзмåíåíèÿ
òîêà â âåòâÿõ ñõåмы ïðè íåðåãóëèðóåмîм ðàзðÿ-
дå ñòàцèîíàðíîãî ýíåðãîíàêîïèòåëÿ íà íàãðóз-
êó. Здåñь âèдíî, чòî òîê àêêóмóëÿòîðíîé бàòà-
ðåè (iА) íàðàñòàåò дîâîëьíî мåдëåííî, òîê ñó-
ïåðêîíдåíñàòîðîâ (iСÊ) íàðàñòàåò зíàчèòåëьíî
быñòðåå, à ñêîðîñòь íàðàñòàíèÿ òîêà ýëåêòðîëè-
òèчåñêîãî êîíдåíñàòîðà (iÊ) ñàмàÿ âыñîêàÿ. Òîê
â íàãðóзêå ÿâëÿåòñÿ ñóммîé âñåõ ýòèõ òðåõ òî-
êîâ, чòî îбåñïåчèâàåò åãî ñòàбèëьíîñòь íà èññëå-
дóåмîм èíòåðâàëå âðåмåíè, ðàâíîм òèïîâîé дëè-
òåëьíîñòè ñâàðîчíîãî èмïóëьñà. Пîддåðжàíèå
òîêà íàãðóзêè íà ñàмîм íàчàëьíîм óчàñòêå фîð-
мèðîâàíèÿ òîêà îïðåдåëÿåòñÿ êîíдåíñàòîðîм, à
íà ñðåдíåм è êîíåчíîм — ñóïåðêîíдåíñàòîðà-
Рèñ. 3. Эêâèâàëåíòíàÿ ñõåмà àêêóмóëÿòîðíîé бàòàðåè
RА.ýë
RАLА
СА
EА
Рèñ. 4. Общàÿ ýêâèâàëåíòíàÿ ñõåмà ãèбðèдíîãî
ýíåðãîíàêîïèòåëÿ
Аêêóмóëÿòîðíàÿ
бàòàðåÿ
Сóïåð-
êîíдåíñà-
òîð
Эëåêòðî-
ëèòèчå-
ñêèé êîí-
дåíñà òîðLА RА
RА.ýë
EА
СА
LСÊ
ССÊ
RСÊ
LÊ
СÊ
RÊ
RН
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
36
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
мè. Рîëь àêêóмóëÿòîðà ñòàíîâèòñÿ
бîëåå зàмåòíîé íà êîíåчíîм óчàñòêå.
Нà ðèñ. 6, б ïîêàзàíы дèàãðàм-
мы èзмåíåíèÿ ýíåðãèè, âыдåëÿåмîé
â íàãðóзêå ïðè íåðåãóëèðóåмîм ðàз-
ðÿдå íàêîïèòåëьíыõ ýëåмåíòîâ â ðàз-
ëèчíыõ êîмбèíàцèÿõ, à òàêжå ýíåð-
ãèè, íåîбõîдèмîé дëÿ фîðмèðîâàíèÿ
èмïóëьñà ñâàðîчíîãî òîêà ñ зàдàííы-
мè ïàðàмåòðàмè (ñм. ðèñ. 5, б). Êàê
âèдíî èз ðèñóíêà, ýíåðãèÿ, êîòî-
ðóю îбåñïåчèâàåò íàêîïèòåëь «àê-
êóмóëÿòîðíàÿ бàòàðåÿ + êîíдåíñà-
òîð» (wA+wÊ), íèжå íåîбõîдèмî-
ãî óðîâíÿ íà ñðåдíåм óчàñòêå фîð-
мèðîâàíèÿ òîêà. Эòî ñâÿзàíî ñ òåм,
чòî êîíдåíñàòîð ê ýòîмó âðåмåíè óжå
óñïåâàåò ñóщåñòâåííî ðàзðÿдèòьñÿ,
à òîê àêêóмóëÿòîðà åщå íå óñïåâà-
åò íàðàñòè. Нàêîïèòåëь «àêêóмóëÿ-
òîðíàÿ бàòàðåÿ + ñóïåðêîíдåíñàòî-
ðы» (wA+wСÊ) îбåñïåчèâàåò íåîб-
õîдèмóю ýíåðãèю íà âñåм èíòåðâà-
ëå âðåмåíè ñ дîñòàòîчíым зàïàñîм.
Вàðèàíò íàêîïèòåëÿ, âêëючàющèé
âñå òðè òèïà ýëåмåíòîâ, îбåñïåчèâà-
åò ýíåðãèю (wA+wÊ+wСÊ), óðîâåíь
êîòîðîé мîжíî ñчèòàòь èзбыòîчíым
â дàííîм ñëóчàå.
Нà рис. 7 ïðåдñòàâëåíы дèàãðàм-
мы èзмåíåíèÿ òîêà â âåòâÿõ ñõåмы
è ýíåðãèè ïîðòàòèâíîãî ýíåðãîíàêî-
ïèòåëÿ, â ñîñòàâ êîòîðîãî âõîдèò íà-
бîð àêêóмóëÿòîðíыõ бàòàðåé íåбîëь-
шîé åмêîñòè è ñóïåðêîíдåíñàòîðы.
Êàê âèдíî èз ðèñóíêà, òàêîé ýíåð-
ãîíàêîïèòåëь òàêжå îбåñïåчèâàåò дî-
ñòàòîчíóю дëÿ ñâàðîчíîãî èмïóëьñà
ýíåðãèю, õîòÿ è мåíьшóю, чåм ñòà-
цèîíàðíыé.
Эíåðãåòèчåñêèå âîзмîжíîñòè дâóõ
îïèñàííыõ âàðèàíòîâ ãèбðèдíыõ
ýíåðãîíàêîïèòåëåé, îïðåдåëÿåмыå
åмêîñòью àêêóмóëÿòîðíыõ бàòàðåé,
îцåíèм ïóòåм ðàñчåòà êîëèчåñòâà ñâà-
ðîчíыõ èмïóëьñîâ ñ зàдàííымè ïà-
ðàмåòðàмè (ñм. ðèñ. 5, б), êîòîðыå
îíè ñïîñîбíы îбåñïåчèòь дî дîñòè-
жåíèÿ дîïóñòèмîé ãëóбèíы ðàзðÿдà.
Пðèмåм дîïóñòèмóю ãëóбèíó ðàз-
ðÿдà бàòàðåè ξ ðàâíîé 70% îò ïîëíî-
ãî зàðÿдà, è òîãдà
ξWА = nWИ (1)
ãдå WА — мàêñèмàëьíàÿ ýíåðãèÿ, íàêî-
ïëåííàÿ â àêêóмóëÿòîðå;
WИ — ýíåðãèÿ, íåîбõîдèмàÿ дëÿ
îдíîãî ñâàðîчíîãî èмïóëьñà;
n — êîëèчåñòâî ñâàðîчíыõ èм-
ïóëьñîâ.
Ðис. 5. Äèàãðàммы èзмåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ (а) è òîêà (б)
íàãðóзêè
à)
б)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
RН, Ом
2,5
2,0
1,5
1,0
iН, A
400
200
Ðис. 7. Äèàãðàммы èзмåíåíèÿ òîêà â âåòâÿõ ñõåмы (а) è âы-
дåëÿåмîé â íàãðóзêå ýíåðãèè (б) ïðè íåðåãóëèðóåмîм ðàзðÿ-
дå ïîðòàòèâíîãî ýíåðãîíàêîïèòåëÿ íà íàãðóзêó
à)
б)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
i, A
800
400
w, Äж
1,0
0,5
iCÊ+iА
iСÊ
iА
Нåîбõîдèмàÿ ýíåðãèÿwА+wCÊ
Ðис. 6. Äèàãðàммы èзмåíåíèÿ òîêà â âåòâÿõ ñõåмы (а) è âы-
дåëÿåмîé â íàãðóзêå ýíåðãèè (б) ïðè íåðåãóëèðóåмîм ðàзðÿ-
дå ñòàцèîíàðíîãî ýíåðãîíàêîïèòåëÿ íà íàãðóзêó
à)
б)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 t, мñ
i, A
1000
600
200
w, Äж
2,5
1,5
0,5
iСÊ+iÊ+iА
iСÊ
iÊ
iА
wСÊ+wÊ+wА
Нåîбõîдèмàÿ ýíåðãèÿ
wА+wСÊ
wА+wÊ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
37
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
Эíåðãèю, íåîбõîдèмóю дëÿ îдíîãî ñâàðîчíî-
ãî èмïóëьñà, ðàññчèòàåм ïî фîðмóëå
WИ = I2
Н.ñð RН.ñð tИ, (2)
ãдå IН.ñð, RН.ñð — ñðåдíèå зíàчåíèÿ òîêà â íà-
ãðóзêå è ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóзêè íà èíòåðâàëå
фîðмèðîâàíèÿ ñâàðîчíîãî èмïóëьñà дëèòåëь-
íîñòью tИ:
( )I
i
i t dt1
Í.ñ
È
Í
t
0
p
È
= # ; (3)
( )R
t
r t dt1
È
t
0
Í.ñp Í
È
= # . (4)
Òàêèм îбðàзîм, êîëèчåñòâî ñâàðîчíыõ èм-
ïóëьñîâ, êîòîðîå ñïîñîбåí îбåñïåчèòь àâòîíîм-
íыé èñòîчíèê ïèòàíèÿ ñ ýíåðãîíàêîïèòåëåм,
мîжíî îïðåдåëèòь ïî фîðмóëå
n
I R t
W
Í.ñð Í.ñð È
À
2
ξ
= . (5)
Сîãëàñíî ðàñчåòàм, ýíåðãîíàêîïèòåëь íà
îñíîâå àâòîмîбèëьíîãî àêêóмóëÿòîðà мîжåò
обеспечить примерно 6∙106 èмïóëьñîâ, à ýíåð-
ãîíàêîïèòåëь íà îñíîâå àêêóмóëÿòîðîâ мàëîé
åмêîñòè — ïîчòè íà дâà ïîðÿдêà мåíьшå — îêî-
ло 7∙104 èмïóëьñîâ. Оòмåòèм, чòî ïðè èзãîòîâ-
ëåíèè îдíîãî èздåëèÿ (мèêðîñõåмы, àêêóмóëÿ-
òîðíîé бàòàðåè, ýëåêòðîмåõàíèчåñêîãî фèëь-
òðà è дð.) чèñëî ñâàðîчíыõ îïåðàцèé èñчèñëÿ-
åòñÿ åдèíèцàмè èëè дåñÿòêàмè. Òî åñòь, íà ïðî-
òÿжåíèè îдíîãî цèêëà ðàзðÿдà ýíåðãîíàêîïèòå-
ëÿ мîжíî èзãîòîâèòь íåñêîëьêî òыñÿч èздåëèé â
ñëóчàå åãî ïîðòàòèâíîãî èñïîëíåíèÿ è íåñêîëь-
êî дåñÿòêîâ òыñÿч шòóê â ñëóчàå ñòàцèîíàðíîãî.
Выводы
Рåзóëьòàòы èññëåдîâàíèÿ ïîêàзàëè, чòî îбà
ðàññмîòðåííыõ âàðèàíòà ãèбðèдíыõ ýíåðãîíà-
êîïèòåëåé, ñîдåðжàщèõ àêêóмóëÿòîðíыå бàòà-
ðåè è ñóïåðêîíдåíñàòîðы, îбëàдàюò âыñîêèмè
дèíàмèчåñêèмè õàðàêòåðèñòèêàмè è ýíåðãåòè-
чåñêîé ýффåêòèâíîñòью дëÿ фîðмèðîâàíèÿ íå-
îбõîдèмîãî êîëèчåñòâà èмïóëьñîâ ñâàðîчíîãî
òîêà ñ зàдàííымè ïàðàмåòðàмè. Очåâèдíî, чòî
òàêèå ýíåðãîíàêîïèòåëè мîãóò быòь ïåðñïåêòèâ-
íымè дëÿ èñïîëьзîâàíèÿ â àâòîíîмíыõ èñòîчíè-
êàõ ïèòàíèÿ óñòàíîâîê êîíòàêòíîé мèêðîñâàð-
êè, ïîýòîмó ïðîдîëжåíèåм ïðîâåдåííîé ðàбîòы
ñòàíåò ýêñïåðèмåíòàëьíàÿ ïðîâåðêà ðåзóëьòàòîâ
èмèòàцèîííîãî мîдåëèðîâàíèÿ, à òàêжå âыÿâëå-
íèå îïòèмàëьíыõ ñîîòíîшåíèé зíàчåíèé ýíåð-
ãèè íàêîïèòåëьíыõ ýëåмåíòîâ.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ
1. Бîíдàðåíêî А. Ф. Фîðмèðîâàòåëè èмïóëьñîâ òîêà
дëÿ óñòàíîâîê êîíòàêòíîé мèêðîñâàðêè / Äèñ. ... êàíд.
òåõí. íàóê.— Аëчåâñê, 2007.
2. Bondarenko O. F., Safronov P. S., Bondarenko Yu. V.,
Sydorets V. M. Direct energy and energy storage circuit
topologies of DC power supplies for micro resistance welding
// Proc. of IEEE 34th International scientific conference
on electronics and nanotechnology (ELNANO).— 2014.—
P. 468—470.— DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873431.
3. Guerrero M., Romero E., Barrero F., Milanés M.,
González E. Supercapacitors: Alternative energy storage
systems // Przeglad Еlektrotechniczny (Electrical
Review).— 2009.— Vol. 85, N 10.— P. 188—195.
4. Pay S., Baghzouz Y. Effectiveness of battery-
supercapacitor combination in electric vehicles // IEEE
Bologna power tech conference.— Italy, Bologna.— 2003.—
P. 385—390.— DOI: 10.1109/PTC.2003.1304472.
5. Бîíдàðåíêî Ю. В., Сèдîðåць В. М., Сàфðîíîâ П. С.,
Бîíдàðåíêî О. Ф. Оціíêà òîчíîñòі ðåãóëюâàííÿ ñòðó-
мó бàãàòîêîміðêîâîãî òðàíзèñòîðíîãî ïåðåòâîðюâàчà з
êîмбіíîâàíèм êåðóâàííÿм // Òåõíічíà åëåêòðîдèíàміêà.—
2012.— ¹ 2.— С. 67—68.
6. Пàíêðàшêèí А. Иîíèñòîðы Panasonic: фèзèêà, ïðèí-
цèï ðàбîòы, ïàðàмåòðы http://www.kit-e.ru/articles/
condenser/2006_9_12.php.— 23.05.2014.
7. Huschens M. Meeting peak power requirements
with supercapacitors http://www.dataweek.co.za/news.
aspx?pklnewsid=39947.— 23.05.2014.
8. Marco S. W. Chan, K. T. Chau, C. C. Chan. Effective
Charging Method for Ultracapacitors // Journal of Asian
Electric Vehicles.— 2005.— Vol. 3, N 2.— P. 771—776.—
DOI: 10.4130/jaev.3.771.
9. Êîíдåíñàòîðы: Сïðàâîчíèê / И. И. Чåòâåðòêîâà,
М. Н. Äьÿêîíîâà.— Мîñêâà: Рàдèî è ñâÿзь, 1993.
10. Пàýðàíд Ю. Э., Бîíдàðåíêî А. Ф., Бîíдàðåíêî
Ю. В. Êîмбèíèðîâàííыé íàêîïèòåëь ýíåðãèè «àêêóмóëÿ-
òîðíàÿ бàòàðåÿ — ýëåêòðîëèòèчåñêèé êîíдåíñàòîð» //
Òåõíічíà åëåêòðîдèíàміêà. Òåм. âèï. Пðîбëåмè ñóчàñíîї
åëåêòðîòåõíіêè.— 2008.— Ч. 6.— С. 76—79.
11. Здðîê А. Г. Выïðÿмèòåëьíыå óñòðîéñòâà ñòàбè-
ëèзàцèè íàïðÿжåíèÿ è зàðÿдà àêêóмóëÿòîðà.— Мîñêâà:
Эíåðãîàòîмèздàò, 1988.
12. Рîзàíîâ Ю. Ê. Пîëóïðîâîдíèêîâыå ïðåîбðà-
зîâàòåëè ñî зâåíîм ïîâышåííîé чàñòîòы.— Мîñêâà:
Эíåðãîàòîмèздàò, 1987.
13. Datasheet. BC Series Ultracapacitors. Doc.
No. 1017105.4 http://www.maxwell.com/products/
ultracapacitors/docs/bcseries_ds_1017105-4.pdf.—
23.05.2014.
14. Product Guide. Maxwell Technologies BOOSTCAP
Ultracapacitors. Doc. No. 1014627.1 http://www.maxwell.
com/products/ultracapacitors/docs/1014627_boostcap_
product_guide.pdf.— 23.05.2014.
15. Оêñèдíî-ýëåêòðîëèòèчåñêèé àëюмèíèåâыé êîí-
дåíñàòîð Ê50-77 http://www.elecond.ru/k50_77.php.—
23.05.2014.
16. GP Batteries http://www.gpina.com/pdf/
GP130AAHE_DS.pdf.— 23.05.2014.
17. Аòàóш В. Е., Лåîíîâ В. П., Мîñêâèí Э.Г.
Мèêðîñâàðêà â ïðèбîðîñòðîåíèè.— Рèãà: РÒÓ, 1996.
Дата поступления рукописи
в редакцию 12.06 2014 г.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 4
38
ÝÍÅÐÃÅÒÈЧÅÑÊÀЯ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ISSN 2225-5818
Yu. V. BONDARENKO, P. S. SAFRONOV,
O. F. BONDARENKO, V. M. SYDORETS, T. S. ROGOZINA
Ukraine, Alchevsk, 1Donbas State Technical University;
Kiev, 2Paton Electric Welding Institute of NAS of Ukraine
E-mail: bondarenkoaf@gmail.com
THE HYBRID ENERGY STORAGES BASED ON BATTERIES
AND ULTRACAPACITORS FOR CONTACT MICROWELDING
Micro resistance welding is an effective way to reliably join small-scale parts. It is widely used in electron-
ics and instrument-making. The important particularities of micro resistance welding are pulse character of
energy consumption, non-linear load and special form of current pulses. So, these particularities of welding
process cause negative influence on the mains. One of the known ways to avoid it is to use autonomous power
supplies for micro resistance welding machines. The important task for building autonomous power supplies
is to choose effective energy storages, which have high capacity and small internal resistance, and which are
capable to be charged and deliver energy to load very quickly. The solution of this task is seen in using hybrid
energy storages, which include accumulators and ultracapacitors. The accumulators are able to provide high
energy capacitance and the ultracapacitors are able to provide fast energy delivery. The possibility of applica-
tion of hybrid energy storages, based on accumulator batteries and ultracapacitors, in micro resistance weld-
ing machines is confirmed with computer simulation. Two variants of hybrid energy storages are proposed.
These hybrid energy storages have high power and dynamic characteristics, which are sufficient to generate
current pulses for welding according to necessary settings.
Keywords: autonomous power supply, energy storage, ultracapacitor, accumulator, micro resistance welding.
Ю. В. БОНДАРЕНКО1, П. С. САФРОНОВ1, О. Ф. БОНДАРЕНКО1,
В. М. СИДОРЕЦЬ2, Т. С. РОГОЗІНА1
Óêðàїíà, м. Аëчåâñьê, 1Äîíбàñьêèé дåðжàâíèé òåõíічíèé óíіâåðñèòåò;
м. Êèїâ, 2Іíñòèòóò åëåêòðîзâàðюâàííÿ ім. Є. О. Пàòîíà НАН Óêðàїíè
E-mail: bondarenkoaf@gmail.com
ГІБРИÄНІ ЕНЕРГОНАÊОПИЧÓВАЧІ НА ОСНОВІ АÊÓМÓЛЯÒОРІВ
ÒА СÓПЕРÊОНÄЕНСАÒОРІВ ÄЛЯ ÊОНÒАÊÒНОГО МІÊРОЗВАРЮВАННЯ
За допомогою імітаційного моделювання показано можливість застосування в установках контактного
мікрозварювання гібридних енергонакопичувачів на основі акумуляторних батарей та суперконденсаторів,
які мають високі енергетичні та динамічні характеристики, достатні для забезпечення формування
імпульсів зварювального струму з необхідними параметрами.
Ключові слова: автономне джерело живлення, енергонакопичувач, суперконденсатор, акумуляторна ба-
тарея, контактне мікрозварювання.
REFERENCES
1. Bondarenko O. F. [Current pulses generators for micro
resistance welding machines]. PhD thesis, Alchevsk, 2007,
211 p. (in Russian)
2. Bondarenko O. F., Safronov P. S., Bondarenko Yu. V.,
Sydorets V. M. Direct Energy and Energy Storage Circuit
Topologies of DC Power Supplies for Micro Resistance
Welding Proceedings of IEEE 34th International Scientific
Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO),
2014, pp. 468-470. DOI: 10.1109/ELNANO.2014.6873431.
3. Guerrero M., Romero E., Barrero F., Milanés M.,
González E. Supercapacitors: Alternative Energy Storage
Systems. Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review),
2009, vol. 85, no 10, pp. 188-195.
4. Pay S., Baghzouz Y. Effectiveness of Battery-
Supercapacitor Combination in Electric Vehicles. IEEE
Bologna Power Tech Conference, Italy, Bologna, 2003,
pp. 385-390. DOI: 10.1109/PTC.2003.1304472.
5. Bondarenko Yu. V., Sydorets V. M., Safronov P. S.,
Bondarenko O. F. [The evaluation of current regulation
accuracy of multicell-type transistor converter with combined
control]. Tekhnichna elektrodinamika, 2012, no 2, pp. 67-68
(in Ukrainian).
6. Pankrashkin A. [Supercapacitors Panasonic: physics,
operation principle, parameters] http://www.kit-e.ru/
articles/condenser/2006_9_12.php.— 23.05.2014..
7. Huschens M. Meeting peak power requirements
with supercapacitors http://www.dataweek.co.za/news.
aspx?pklnewsid=39947.— 23.05.2014.
8. Marco S. W. Chan, K. T. Chau, C. C. Chan.
Effective Charging Method for Ultracapacitors. Journal
of Asian Electric Vehicles, 2005, vol. 3, N 2, pp. 771-776.
DOI: 10.4130/jaev.3.771.
9. Capacitors: Reference book. Moscow, Radio i sviaz,
1993, 392 p. (in Russian)
10. Paerand Yu. E., Bondarenko O. F., Bondarenko
Yu. V. [The combined energy storage «battery — electrolytic
capacitor»]. Tekhnichna elektrodinamika. Tem. vip. Problemi
suchasnoyi elektrotekhniki, 2008, part. 6, pp. 76-79. (in Russian)
11. Zdrok A. G. [Rectifier devices for voltage stabilization
and battery charging]. Moscow, Energoatomizdat, 1988,
144 p. (in Russian)
12. Rozanov Yu. K. [Semiconductor converters with high
frequency unit]. Moscow, Energoatomizdat, 1987, 184 p. (in
Russian)
13. Datasheet. BC Series Ultracapacitors. Doc.
No. 1017105.4 http://www.maxwell.com/products/
ultracapacitors/docs/bcseries_ds_1017105-4.pdf.—
23.05.2014.
14. Product Guide. Maxwell Technologies BOOSTCAP
Ultracapacitors. Doc. No. 1014627.1 http://www.maxwell.
com/products/ultracapacitors/docs/1014627_boostcap_
product_guide.pdf.— 23.05.2014.
15. [Oxide electrolytic aluminum capacitor Ê50-77]. http://
www.elecond.ru/k50_77.php.— 23.05.2014.
16. GP Batteries http://www.gpina.com/pdf/
GP130AAHE_DS.pdf.— 23.05.2014.
17. Ataush V.E., Leonov V.P., Moskvin E.G. [Micro
resistance welding in instrument making]. Riga, RTU, 1996,
332 p. (in Russian)
DOI: 10.15222/TKEA2014.4.33
UDC 621.314.1: 621.311.61
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70569 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:06:42Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бондаренко, Ю.В. Сафронов, П.С. Бондаренко, А.Ф. Сидорец, В.Н. Рогозина, Т.С. 2014-11-08T13:31:57Z 2014-11-08T13:31:57Z 2014 Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки / Ю.В. Бондаренко, П.С. Сафронов, А.Ф. Бондаренко, В.Н. Сидорец, Т.С. Рогозина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 4. — С. 33-38. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.4.33 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70569 621.314.1: 621.311.61 С помощью имитационного моделирования показана возможность применения в установках контактной микросварки гибридных энергонакопителей на основе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов, которые обладают высокими энергетическими и динамическими характеристиками, достаточными для обеспечения формирования импульсов сварочного тока с необходимыми параметрами. За допомогою імітаційного моделювання показано можливість застосування в установках контактного мікрозварювання гібридних енергонакопичувачів на основі акумуляторних батарей та суперконденсаторів, які мають високі енергетичні та динамічні характеристики, достатні для забезпечення формування імпульсів зварювального струму з необхідними параметрами The important task for building autonomous power supplies is to choose effective energy storages, which have high capacity and small internal resistance, and which are capable to be charged and deliver energy to load very quickly. The solution of this task is seen in using hybrid energy storages, which include accumulators and ultracapacitors. The accumulators are able to provide high energy capacitance and the ultracapacitors are able to provide fast energy delivery. The possibility of application of hybrid energy storages, based on accumulator batteries and ultracapacitors, in micro resistance welding machines is confirmed with computer simulation. Two variants of hybrid energy storages are proposed. These hybrid energy storages have high power and dynamic characteristics, which are sufficient to generate current pulses for welding according to necessary settings. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Энергетическая электроника Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки Гібридні енергонакопичувачі на основі акумуляторів та суперконденсаторів для контактного мікрозварювання The hybrid energy storages based on batteries and ultracapacitors for contact microwelding Article published earlier |
| spellingShingle | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки Бондаренко, Ю.В. Сафронов, П.С. Бондаренко, А.Ф. Сидорец, В.Н. Рогозина, Т.С. Энергетическая электроника |
| title | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| title_alt | Гібридні енергонакопичувачі на основі акумуляторів та суперконденсаторів для контактного мікрозварювання The hybrid energy storages based on batteries and ultracapacitors for contact microwelding |
| title_full | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| title_fullStr | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| title_full_unstemmed | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| title_short | Гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| title_sort | гибридные энергонакопители на основе аккумуляторов и суперконденсаторов для контактной микросварки |
| topic | Энергетическая электроника |
| topic_facet | Энергетическая электроника |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70569 |
| work_keys_str_mv | AT bondarenkoûv gibridnyeénergonakopitelinaosnoveakkumulâtorovisuperkondensatorovdlâkontaktnoimikrosvarki AT safronovps gibridnyeénergonakopitelinaosnoveakkumulâtorovisuperkondensatorovdlâkontaktnoimikrosvarki AT bondarenkoaf gibridnyeénergonakopitelinaosnoveakkumulâtorovisuperkondensatorovdlâkontaktnoimikrosvarki AT sidorecvn gibridnyeénergonakopitelinaosnoveakkumulâtorovisuperkondensatorovdlâkontaktnoimikrosvarki AT rogozinats gibridnyeénergonakopitelinaosnoveakkumulâtorovisuperkondensatorovdlâkontaktnoimikrosvarki AT bondarenkoûv gíbridníenergonakopičuvačínaosnovíakumulâtorívtasuperkondensatorívdlâkontaktnogomíkrozvarûvannâ AT safronovps gíbridníenergonakopičuvačínaosnovíakumulâtorívtasuperkondensatorívdlâkontaktnogomíkrozvarûvannâ AT bondarenkoaf gíbridníenergonakopičuvačínaosnovíakumulâtorívtasuperkondensatorívdlâkontaktnogomíkrozvarûvannâ AT sidorecvn gíbridníenergonakopičuvačínaosnovíakumulâtorívtasuperkondensatorívdlâkontaktnogomíkrozvarûvannâ AT rogozinats gíbridníenergonakopičuvačínaosnovíakumulâtorívtasuperkondensatorívdlâkontaktnogomíkrozvarûvannâ AT bondarenkoûv thehybridenergystoragesbasedonbatteriesandultracapacitorsforcontactmicrowelding AT safronovps thehybridenergystoragesbasedonbatteriesandultracapacitorsforcontactmicrowelding AT bondarenkoaf thehybridenergystoragesbasedonbatteriesandultracapacitorsforcontactmicrowelding AT sidorecvn thehybridenergystoragesbasedonbatteriesandultracapacitorsforcontactmicrowelding AT rogozinats thehybridenergystoragesbasedonbatteriesandultracapacitorsforcontactmicrowelding |