Раздел: Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на апрель 2014 г.
1. 1500 руб.
Сайт Паяльник
2. 1400 руб.
От пользователей
3. 1000 руб.
Сайт Паяльник

Похожие статьи:

Сварочный инвертор своими руками

Вашему вниманию представлена схема сварочного инвертора, который вы можете собрать своими руками. Максимальный потребляемый ток - 32 ампера, 220 вольт. Ток сварки - около 250 ампер, что позволяет без проблем варить электродом 5-кой, длина дуги 1 см, переходящим больше 1 см в низкотемпературную плазму. КПД источника на уровне магазинных, а может и лучше (имеется в виду инверторные).

На рисунке 1 приведена схема блока питания для сварочного.

Схема блока питания сварочника
Рис.1 Принципиальная схема блока питания

Трансформатор намотан на феррите Ш7х7 или 8х8
Первичка имеет 100 витков провода ПЭВ 0.3мм
Вторичка 2 имеет 15 витков провода ПЭВ 1мм
Вторичка 3 имеет 15 витков ПЭВ 0.2мм
Вторичка 4 и 5 по 20 витков провода ПЭВ 0.35мм
Все обмотки необходимо мотать во всю ширину каркаса, это дает ощутимо более стабильное напряжение.

Схема сварочного инвертора
Рис.2 Принципиальная схема сварочного инвертора

На рисунке 2 - схема сварочника. Частота - 41 кГц, но можно попробовать и 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тогда 9 витков на 3 витка, для увеличения ПВ трансформатора.

Трансформатор на 41кгц - два комплекта Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12вит х 4вит, 10кв мм х 30 кв мм, медной лентой (жесть) в бумаге. Обмотки трансформатора сделаны из медной жести толщиной 0.25 мм шириной 40мм обернутые для изоляции в бумагу от касового аппрата. Вторичка делается из трех слоев жести (бутерброд) разделенных между собой фторопластовой лентой, для изоляции между собой, для лучшей проводимости высоко- частотных токов, контактные концы вторички на выходе трансформатора спаяны вместе.

Дроссель L2 намотан на сердечнике Ш20х28, феррит 2000нм, 5 витков, 25 кв.мм, зазор 0.15 - 0.5мм (два слоя бумаги от принтера). Токовый трансформатор – датчик тока два кольца К30х18х7 первичка продетый провод через кольцо , вторичка 85 витков провод толщиной 0.5мм.

Фото сварочного инвертора

Сборка сварочного

Намотка трансформатора

Намотку трансформатора нужно делать с помощью медной жести толщиной 0.3мм и шириной 40мм, ее нужно обернуть термобумагой от кассового аппарата толщиной 0.05мм, эта бумага прочная и не так рвется как обычная при намотке трансформатора.

Вы скажите, а почему не намотать обычным толстым проводом, а нельзя потому что этот трансформатор работает на высокочастотных токах и эти токи вытесняются на поверхность проводника и середину толстого провода не задействует, что приводит к нагреву, называется это явление Скин эффект! 

И с ним надо бороться, просто надо делать проводник с большой поверхностью, вот тонкая медная жесть этим и обладает она имеет большую поверхность по которой идет ток, а вторичная обмотка должна состоять из бутерброда трех медных лент разделенных фторопластовой пленкой, она тоньше и обернуты все эти слои в термобумагу. Эта бумага обладает свойством темнеть при нагреве, нам это не надо и плохо, от этого не будет пускай так и останется главное, что не рвется.  

Можно намотать обмотки проводом ПЭВ сечением 0.5…0.7мм состоящих из нескольких десятков жил, но это хуже, так как провода круглые и состыкуются между собой с воздушными зазорами, которые замедляют теплообмен и имеют меньшую общую площадь сечения проводов вместе взятых в сравнении с жестью на 30%, которая может влезть окна ферритового сердечника.

У трансформатора греется не феррит, а обмотка поэтому нужно следовать этим рекомендациям.

Трансформатор и вся конструкция должны обдуваться внутри корпуса вентилятором на 220вольт 0.13 ампера или больше.

Конструкция

Для охлаждения всех мощных компонентов хорошо использовать радиаторы с вентиляторами от старых компьютеров Pentium 4 и Alton 64. Мне эти радиаторы достались из компьютерного магазина делающего модернизацию, всего по 3…4$ за штуку.

Силовой косой мост нужно делать на двух таких радиаторах, верхняя часть моста на одном, нижняя часть на другом. Прикрутить на эти радиаторы диоды моста HFA30 и HFA25 через слюдяную прокладку. IRG4PC50W нужно прикручивать без слюды через теплопроводящую пасту КТП8.

Выводы диодов и транзисторов нужно прикрутить на встречу друг другу на обоих радиаторах, а между выводами и двумя радиаторами вставить плату, соединяющею  цепи питания 300вольт с деталями моста.

На схеме не указано нужно на эту плату в питание 300V припаять 12…14 штук конденсаторов по 0.15мк 630 вольт. Это нужно, чтобы выбросы трансформатора уходили в цепь питания, ликвидируя резонансные выбросы тока силовых ключей от трансформатора.

Остальная часть моста соединяется между собой навесным монтажом проводниками не большой длины.

Ещё на схеме показаны снаберы, в них есть конденсаторы С15 С16 они должны быть марки К78-2 или СВВ-81. Всякий мусор туда ставить нельз,я так как снаберы выполняют важную роль:
первая - они глушат резонансные выбросы трансформатора  
вторая -  они значительно уменьшают потери IGBT  при выключении так как IGBT открываются быстро, а вот закрываются гораздо медленнее и во время закрытия емкость С15 и С16 заряжается через диод VD32 VD31 дольше чем время закрытия IGBT,  то есть этот снабер перехватывает всю мощь на себя не давая выделяться теплу на ключе IGBT  в три раза чем было бы без него.
Когда IGBT быстро открываются, то через резисторы R24 R25 снаберы плавно разряжаются и основная мощь выделяется на этих резисторах. 

Настройка

Подать питание на ШИМ 15вольт и хотя бы на один вентилятор для разряда емкости С6 контролирующую время срабатывания реле. 

Реле К1 нужно для замыкания резистора R11, после того, когда зарядятся конденсаторы С9…12 через резистор R11 который уменьшает всплеск тока при включении сварочного в сеть 220вольт.

Без резистора R11 на прямую, при включении получился бы большой БАХ во время зарядки емкости 3000мк 400V, для этого эта мера и нужна.

Проверить срабатывание реле замыкающие резистор R11 через 2…10 секунд после подачи питания на плату ШИМ.

 Проверить плату ШИМ на присутствие прямоугольных импульсов идущих к оптронам HCPL3120 после срабатывания обоих реле К1 и К2.

Ширина импульсов должна быть шириной относительно нулевой паузе 44% нулевая 66%

Проверить драйвера на оптронах и усилителях ведущих прямоугольный сигнал амплитудой 15вольт убедится в том, что напряжение на IGBT затворах не превышает 16вольт.

Подать питание 15 Вольт на мост для проверки его работы на правильность изготовления моста.

Ток потребления при этом не должен превышать 100мА на холостом ходу.

Убедится в правильной фразировке обмоток  силового трансформатора и трансформатора тока с помощью двух лучевого осциллографа .

Один луч осциллографа на первичке, второй на вторичке, чтобы фазы импульсов были одинаковые, разница только в напряжении обмоток.

Подать на мост питание от силовых конденсаторов С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт предварительно установив частоту ШИМ 55кгц подключить осциллограф на коллектор эмиттер нижнего IGBT транзистора посмотреть на форму сигнала, чтобы не было всплесков напряжения выше 330 вольт как обычно.

Начать понижать тактовую частоту ШИМ до появления на нижнем ключе IGBT маленького загиба говорящем о перенасыщении трансформатора, записать эту частоту на которой произошел загиб поделить ее на 2 и результат прибавить к частоте перенасыщения, например перенасыщение 30кГц делим на 2 = 15 и 30+15=45, 45 это и есть рабочая частота трансформатора и ШИМа.

Ток потребления моста должен быть около 150ма и лампочка должна еле светиться, если она светится очень ярко, это говорит о пробое обмоток трансформатора или не правильно собранном мосте.

Подключить к выходу сварочного провода длиной не мене 2 метров для создания добавочной индуктивности выхода.

Подать питание на мост уже через чайник 2200ватт,  а на лампочку установить силу тока на ШИМ минимум R3 ближе к резистору R5, замкнуть выход сварочного проконтролировать напряжение на нижнем ключе моста, чтобы было не более 360вольт по осциллографу, при этом не должно быть ни какого шума от трансформатора. Если он есть - убедиться в правильной фазировке трансформатора -датчика тока пропустить провод в обратную сторону через кольцо.

Если шум остался, то нужно расположить плату ШИМ и драйвера на оптронах подальше от источников помех в основном силовой трансформатор и дроссель L2 и силовые проводники.

Еще при сборке моста драйвера нужно устанавливать рядом с радиаторами моста над IGBT транзисторами и не ближе к резисторам R24 R25 на 3 сантиметра. Соединения выхода драйвера и затвора IGBT  должны быть короткие. Проводники идущие от ШИМ к оптронам не должны проходить рядом с источниками помех и должны быть как можно короче.

Все сигнальные провода от токового трансформатора и идущие к оптронам от ШИМ должны быть скрученные, чтобы понизить уровень помех и должны быть как можно короче.

Дальше начинаем повышать ток сварочного с помощью резистора R3 ближе к резистору R4 выход сварочного замкнут на ключе нижнего IGBT, ширина импульса чуть увеличивается, что свидетельствует о работе ШИМ. Ток больше - ширина больше, ток меньше - ширина меньше.

Не какого шума быть не должно иначе выйдут из строя IGBT.

Добавлять ток и слушать, смотреть осциллограф на превышение напряжения нижнего ключа, чтобы не выше 500вольт, максимум 550 вольт в выбросе, но обычно 340 вольт.

Дойти до тока, где ширина резко становиться максимальной говорящим, что чайник не может дать максимальный ток.

Все, теперь на прямую без чайника идем от минимума до максимума, смотреть осциллограф и слушать, чтобы было тихо. Дойти до максимального тока, ширина должна увеличиться, выбросы в норме, не более 340вольт обычно.

Начинать варить, в начале 10 секунд. Проверяем радиаторы, потом 20 секунд, тоже холодные и 1 минуту трансформатор теплый, спалить 2 длинных электрода 4мм трансформатор горечеватый 

Радиаторы диодов 150ebu02 заметно нагрелись после трех электродов, варить уже тяжело, человек устает, хотя варится классно, трансформатор горяченький, да и так уже не кто не варит. Вентилятор, через 2 минуты трансформатор доводит до теплого состояния и можно варить снова до опупения.

Ниже вы можете скачать печатные платы в формате LAY и др. файлы

Евгений Родиков (evgen100777 [собака] rambler.ru). По всем возникшим вопросам при сборке сварочника пишите на E-Mail.

Прикрепленные файлы:

Теги:

Родиков Евгений Опубликована: 2010 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

0
РУС #
Интересно узнать себестоимость данного аппарата!!!
Ответить
0
Евгений #
4000...5000руб
Ответить
0
jeka #
Евгений скажите зачем две ступени драйверов затвора igbt?
Ответить
0
Евгений #
Первая ступенька инвертирует, вторая повторно. Если применить одну ступень и подать на вход оптрона инверсный сигнал, то при включении питания IGBT откроются, что делать нельзя.
Ответить
0
Александр #
Если фазу обмотки датчика поменять, достаточно одной ступени драйверов для мощных триодов, к тому же первая пара нагружена на входное сопротивление второй(несколько мегом). Я бы понял, если бы крутизна фронтов улучшалась, но без нагрузки первого каскада (около 1 кОм) его наличие - нонсенс. Сборки n- и p- триодов эффективнее.
Ответить
0
алешка #
Интерестно, кто-нибудь собирал этот проект?
Ответить
0
Евгений. #
Ни кто собирать не хочет (кроме одного человека которому помог) Хотя аппарат надежно все еще работает, ни чего практически не греется, я могу предложить свою помощь даже по Скайпу.
Если кому интересен аппарат обращайтесь мне: (evgen100777 [собака] rambler.ru)
Ответить
0
Владимир #
Можно ли в данной схеме транзисторы IRG4PC50W заменить на HGTG30N60A4?
Ответить
0
Евгений #
Да конечно можно, даже лучше ставить всего по две штуки в параллель.

Только в магазинах много подделок, если они у вас есть, их нужно проверить опытным путем на качество (под нагрузкой 5 ампер, колектор эмитер не более 1.35 вольт)

И резисторы для управления затворами 5 Ом хорошо заменить на 3 Ома.
Ответить
0
Евгений #
При использовании тактовой частоты аппарата 55 кГц, резисторы R24 и R25 должны выдерживать по 18 Ватт тепла, поэтому их разумнее располагать вблизи вентиляторов
Ответить
0
Евгений #
На выход сварочного можно поставить светодиод через токо ограничительный резистор. Он будет сигнализировать о перегреве трансформатора выше 80 градусов он будет просто гаснуть.
Ответить
0
руслан #
Евгений, у вас заблокирован почтовый ящик!
Ответить
0
Евгений. #
Почта на Рамлере плохо работает.
Пишите сюда evgen100777(собака)mail.ru
Ответить
0
Александр #
Пробую повторить данную конструкцию. Хочу попробовать на двух IGBT в параллель, и драйвер попроще, с трансформаторной развязкой , ШИМ на TL 494.
Ответить
0
Евгений #
Хорошо сделать время зарядки затвора IGBT 300 наносекунд, а время разрядки 150 нанасекунд
Ответить
0
Евгений #
Во время настройки, лампочку на 150 Ватт и чайник нужно подключать между конденсаторами 3000мкФ 400В и мостом на IGBT транзисторах.
Ответить
0
Денис #
Эта схема будет работать на полевиках? А то завалялось десяток IRFP 460
Ответить
0
Евгений #
Тогда надо штук 6 в паралель ставить.
Ответить
0
вячеслав #
Можно ли в блоке питания вместо her307 поставить MBR20100?
Ответить
0
Евгений #
MBR20100 - это слишком мощные, там ток потребления не более 100 мА, можно ставить FR307 с запасом по току на случай замыкания.
Ответить
0
Никита #
Собираюсь ближе к зиме собрать такую штуку, не подскажете сколько примерная себестоимость данного устройства?
Ответить
0
Евгений #
3500...5000 руб
Ответить
0
Алексей #
Интересная статья. А почему первый трансформатор намотан на одном феррите, а для второго нужно два?
Ответить
0
Евгений #
Трансформатор можно делать на двух комплектах из 4 половинок Ш можно использовать Ш20х28 и Е70
Если использовать Ш20х28 2000НМ, тогда 9 витков на 3 витка, зазор между половинками один слой газеты, и частота 55 кГц.
Если (Е70 размер) (N87 проницаемость) 4 половинки Ш, то 9 витков на 3 витка прокладка газета и частота 47...50 кГц, что лучше по частоте.
Ответить
0
Артём #
А можно вовсе обойтись без полевиков в цепи управления IGBT как в приведеной схеме http://mihkrd.narod.ru/images/003.jpg? Просто я собираю этот девайс, транс уже намотал завтра лаком пропитаю, а вот схему генератора хочу на TL494 построить и там не будет перехода через ноль и как следствие инверсного сигнала
Ответить
0
Евгений #
И в правду, если использовать одну микросхему TL494, то можно на драйвер подавать инверсный сигнал, то есть 1 вместо нуля и поэтому драйвера можно делать с усилителями всего на двух усилительных полевых транзисторах.
Ответить
0
Евгений #
Проверил сварочный аппарат на наличие опасных электромагнитных излучений от силовых проводов. Сделал моток проволоки витков 10 подключил к осциллографу установил чувствительность 1вольт на экране осциллографа импульсов практически не наблюдалось при нагрузке 250ампер.
Ответить
0
Артём #
А можно ли в снаберах использовать проволочные резисторы советские зелёные? Или их индуктивность слишком высока?
Ответить
0
Евгений #
Если использовать советские резисторы, они мощнее импортных, а вот индуктивность у них выше, поэтому лучше использовать советские на мощность по 5 Ватт несколько штук в параллель.
Ответить
0
Александр #
Возможно ли заменить мощные резисторы на транзисторы соответствующих (и с достаточным запасом) номиналов? Не сильно ли повлияет их паразитная ёмкость, особенно в цепочке снабберов?
Ответить
0
evgen100777 #
Как менять резисторы на транзисторы я не знаю, я думаю это лучше не делать, резистор более дубовая вещь и вызывает меньше опасений.
Ответить
0
Александр #
Вопрос был из-за того, что мощные резисторы недешевы, а также на них рассеивается много тепла.
R11, допустим, можно заменить SJ-MOSFET, т.к. элемент не ответственный, зато при транзисторе RJK60S8DPK-M0(600V/55A/0.045 Rds) рассеиваемая мощность была бы всего 1.44 Вт при входном токе 32А и 0.6 Вт при на вполне рабочей мощности. Меньше нагрев, меньше потери энергии, выше КПД.
Ответить
0
Петр #
1. Скажите, Евгений, при использовании Е70 №87 необходимо брать два или один комплект ферритов.
2. Есть ли необходимость организовывать отрицательное смещение в драйверах.
3. Есть в наличии конденсатор Kendeil 2200.0*400 с max. током около 60А. Подойдет ли?
Ответить
0
evgen100777 #
Фирит Е 70 N87 нужно брать два комплекта или 4 половинки.
Отрицательное смещение я не делал и так все работает не плохо.
Кондесатор 2200 мкф 400 вольт думаю пойдет если еще чуть добавить емкости до 2600 мкф
Ответить
0
Shurick #
Повторяю схему, с печатками - мрак, особенно где нету элементов, приходится по новому прорисовывать). С платой моста пока месть тоже не понял ни чего...
Ответить
0
саня #
Женя, понравилась ваша схема, хочу повторить. Но мне больше инвертор нужен для режима полуавтомата. Была ли у вас идея дополнить данную схему обратной связью по напряжению?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?

вверх