Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Инвертор на сварочный полуавтомат 250А

Купил я как то свой полуавтомат трансформаторный. Ну думал мне его хватит на долго, так как я планировал его для сварки и ремонта кузовов автомобиля. В итоге я был разочарован тем, что тонкий металл он просто сжигал в момент касания сварочной проволоки о свариваемую поверхность. А толстый металл примерно 4 мм толщины он просто не проваривал как следует.

В результате этого мне хотелось просто выкинуть его. Обратно в магазин его не понесешь, так как прошло много времени, да и работа у меня не одна. Вот и было решено собрать инвертор для моего девайса чтобы избавиться от трансформатора который работал не понятно как. 

На рисунке собственно сама схема. Эта схема была взята с основы сварочного инвертора на 250 ампера, который разработал Евгений Родиков. За что ему спасибо. 

Правда пришлось мне изрядно повозиться с этой схемой, чтобы обычный сварочный инвертор у которого мягкая ВАХ (вольтамперная характеристика) стала жесткой и чтобы была обратная связь по напряжению и можно было регулировать с 7 вольтах до 25 вольт. Так как на полуавтомате не нужно регулировать ток ему надо менять напряжение. Что мною и было выполнено. 

Для начала нам надо собрать блок питания который будет питать шим генератор и драйвера ключей.

Вот собственно и схема блока питания, она не сложная и думаю не буду вдаваться в подробности и так все понятно.

Принцип работы инвертора

Работа инвертора заключается в следующем. Из сети 220 вольт поступает на диодный мост и выпрямляется потом происходит зарядка конденсаторов большой емкости через токоограничивающий резистор R11.Если бы не резистор то произошел бы сильный бах из за чего выйдет из строя диодный мост. Когда конденсаторы зарядились, таймер на VT1,C6,R9,VD7 включает реле К1 тем самым шунтирует токоограничительный резистор R11 и напряжение в это время на конденсаторах нарастает до 310 вольта. и в это же время включается реле К2 который размыкает цепь резистора R10, который блокирует работу ШИМ генератора собранного на микросхеме UC3845. Сигнал с 6 ноги ШИМ генератора поступает на оптроны через резисторы R12,R13. Далее проходя через оптроны HCPL3120 на драйвера управления силовыми IGBT транзисторами которые запускают силовой трансформатор. после трансформатора выходит большой ток высокой частоты и поступает на диоды тем самым выпрямляется. Контроль напряжения и тока выполнены на оптроне PC817 и токовом датчике построенный на ферритовом кольце через который пропущен провод силового трансформатора.

Начало сборки работы инвертора

Саму сборку можно начинать как угодно. Я лично начинал собирать с самого блока питания,который должен питать шим генератор и драйвера ключей. Проверив работоспособность блока питания она у меня заработала без каких либо доработок и настроек. Следующим этапом я собирал таймер который должен блокировать шим генератор и шунтировать токоограничительный резистор R11, убедившись в его работе, он должен включать реле К1 и К2 в течении времени от 5 секунд до 15 секунд. Если таймер срабатывает быстрее чем нужно то надо увеличить емкость конденсатора С6. После чего я начал сборку шим генератора и драйвера силовых ключей в шим генераторе есть один недочет с резисторами R7 он должен иметь сопротивление 680 Ома R8 1,8ома и конденсатор C5 510p C3 2200p также убедившийся в правильной сборке выставил первоначальную частоту в 50 кГц с помощью резистора R1. При этом сигнал формированный шим генератором должен быть строго прямоугольным 50/50 и ни каких всплесков и выбросов из краев прямоугольников показанные на осциллограмме осциллографа. После я собрал силовые ключи и подав напряжение минус 310 вольт на нижние силовые ключи. плюс верхних силовых ключей я подал питание плюс 310 вольт через лампочку 220 вольт 200 ватт на самой схеме не показано, но надо в питание силовых ключей плюс и минус 310 вольта добавить конденсаторы 0,15мкФ х 1000 вольт 14 штук. это нужно для того чтобы выбросы который будет создавать трансформатор уходили в цепь питания силовых ключей ликвидируя помехи в сети 220 вольта. После чего я начал собирать силовой трансформатор а начиналось у меня все так. Я не знаю какой материал феррита намотал пробную обмотку например 12 витков из медной проволоки 0,7 мм диаметром покрытый лаком включил его между плечами силовых ключей и запустил схему убедившийся что лампочка горит в пол накала чуть чуть подождав примерно 5 или 10 минут выключил схему из розетки дав разрядиться фильтрующим конденсаторам чтобы током не стукнуло проверил сам сердечник силового транса он не должен нагреваться. Если он нагрелся я увеличил число обмоток и таким образом я дошел до 18 витков. И так я намотал трансформатор с расчетом сечений которые написаны на схеме.

Настройка и первый запуск инвертора

Перед настройкой и первым пуском еще раз проверяем в правильной сборке. Убеждаемся в правильной фазировке силового трансформатора и датчика тока на маленьком кольце. Датчик тока обычно подбирается количество витков провода чем больше витков тем больше выходной ток, но не стоит пренебрегать из за того, что можно перегрузить силовые ключи и они запросто могут выйти из строя. В этом случае если не знать материал феррита лучше всего начать с 67 витков и постепенно увеличивать количество витков до достаточной жесткости дуги при сварке. Например у меня вышло 80 витков, при этом у меня не грузится сеть, не греются силовые ключи и естественно нет шума от силового трансформатора и дросселя на выходе.

И так начинаем первый пуск и настройку при лампочке включенной как описано выше при этом куча конденсаторов из 14 штук по 0,15 мкФ должны быть включены обязательно на питание ключей плюс и минус 310 вольт. включаем осциллограф на эмиттер и коллектор нижнего плеча силовых ключей. Перед этим мы не цепляем оптрон обратной связи по напряжению, временно оставляем висеть на воздухе на осциллографе должно быть прямоугольный сигнал частоты мы берем отвертку и крутим резистор R1 до появления не большого загиба на нижнем углу прямоугольника. Крутить в сторону уменьшения частоты. Это будет говорить о перенасыщении сердечника силового трансформатора. При загибе в полученной частоте записать его и посчитать рабочую частоту сердечника силового трансформатора. Например частота перенасыщения 30 кГц считаем так 30 делим на 2 получаем 15 полученное число прибавляем к частоте перенасыщения 30 плюс 15 получаем 45. 45 кГц это наша рабочая частота. При этом лампочка должна светиться почти не заметно тускло. ток потребления не должна превышать  на полном холостом ходу 300 мА обычно 150 мА. смотреть осциллограф чтобы не было всплесков напряжения выше 400 вольта обычно 320 вольт. Как все будет готово цепляем к лампочке чайник или нагреватель или утюг в 2000 ватт. На выход цепляем провод приличного сечения например от 5 квадратов 2 метра делаем короткое замыкание при этом лампочка не должна гореть на всю яркость она должна светиться чуть больше половины накала. Если она светится на всю яркость то нужно еще раз проверить датчик тока в фазировке просто пропустить провод с другой стороны. В крайних мерах уменьшить число витков на датчике тока. После того как будет все готово теперь плюс питание 310 вольт пустить на прямую без лампочки и нагревателя 2000 ватт. Не забываем про охлаждения силовых ключей радиатор с вентилятором лучше всего подходит радиатор от компьютера старого образца интел пентиум или амд атом. Силовые ключи должны быть вкручены на радиатор без слюдяной прокладки и через тонкий слой термопроводящую пасту КПТ8, чтобы обеспечить максимальную эффективность охлаждения. Радиатор надо делать отдельно от верхнего и нижнего плеча полумоста. Диоды снабберов и диоды включенные между питанием и трансформаторе разместить на тех же радиаторах, что и ключи но уже через слюдяную прокладку да бы избежать короткого замыкания. Все конденсаторы на шим генераторе должны быть именно пленочные с надписью NPF этим вы избежите не приятные моменты при погодных условиях. Конденсаторы на снабберах и на выходных диодах должны быть строго только типа К78-2 или СВВ81 ни какой любой мусор туда не совать, так как снабберы выполняют важную роль в этой системе и они поглощают всю негативную энергию который создает силовой трансформатор.

Кнопку пуска полуавтомата который находится на рукаве горелки нужно сделать в разрыв термодатчика перегрева.И еще чуть не забыл на выходе силового трансформатора когда настраиваете всю систему без оптрона обратной связи конденсатор 220мкФ тоже должен быть временно снят, чтобы не превысить выходное напряжение и при этом на выходе при таком раскладе напряжение должно быть не больше 55 вольта если оно достигает 100 вольта или больше желательно уменьшить количество витков например отмотать 2 витка, чтобы получить нужное нам напряжение после того можно ставить конденсатор и оптрон обратной связи. Резистор R55 - это регулятор напряжения  R56 резистор ограничения максимального напряжения его лучше припаивать в плате рядом где оптрон чтобы избежать скачка при обрыве регулятора и подбирать его в сторону увеличения сопротивления до нужного максимального тока я например сделал до 27 вольта. Резистор R57 подстроечный под отвертку для подстройки минимального напряжения например 7 вольт.

Опубликована: Изменена: 30.07.2016 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.

Комментарии (32) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
dmytr #
На обеих схемах есть диодный мост и конденсаторы после которых 310 В. Это один и тот же?
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Почти тот же но емкость конденсаторов следует добавить чтобы в общей сложности было хотя бы 3500 мкф а желательно 4000 мкф. Так как в обычной сварке с мягкой вах нет большой интенсивности. А тут жесткая вах это будет комментировать просадку напряжения сети в минимум
И диодный мост лучше взять 2 шт и поставить их в параллель чтобы уменьшить их нагрев при сварке
Ответить
0
dmytr #
Задал вопрос в статье о дуговой сварке, а так как думаю потом сделать и полуавтомат, то спасибо за ответ, поставлю 9 или 8 по 470мкф.
Ответить
+1

[Автор]
kuzroman88 #
Если вы имеете в виду обеих схем самого блока питания системы и самого сварочника то да диодный мост и конденсаторы это один и тот же просто в схеме блока питания нарисовано откуда питать этот блок чтобы было более понятно другим
Ответить
0
dmytr #
Спасибо я так и думал
Ответить
0
Михай Тесла #
Софт старт, гениально и просто. Этой схемой раньше лампы накаливания запускали и жили они долго и счастливо.
Ответить
0
Михай Тесла #
Тут получается схема однотактная? Только усиленная дублированием транзисторных ключей я так понимаю.
Ответить
0
Роман #
Вот тоже только завтра собрался переделывать сварочник. То есть нельзя поставить плату от обычного инвертера?
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Можно но надо переделывать чтобы обратная связь была такой же
Ответить
0
Роман #
Ну регулировка тока там есть с завода. А вот регулировка напряжения важна?
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Там не нужна регулировка тока, там нужна регулировка напряжения
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Если ты пытаешься переделать заводской инвертор в полуавтомат, то сразу говорю навряд ли получится, потому что там защита встроенная под мягкую ВАХ. А нам надо жесткую.
Ответить
0
Роман #
Я думаю что буду переделывать защиту.
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Извини конечно, но я уже как-то пытался такое делать, почему то не вышло, да и затрат получается больше чем собрать готовый
Ответить
0
Роман #
Ну я планирую старую защиту убрать полностью, и сделать как у тебя в статье. Ну то есть полностью переделать
Ответить
0
Валерий #
А файлы печатных плат к этой статьи есть?
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Извини делал все на макетке и навесом
Ответить
0
Александр #
Делал 2 сварочных инвертора еще в те времена, когда они стоили больших денег. Первый инвертор- косой мост, второй - резонансный мост.
Резонансный мост намного круче
1. Эффективнее использует кондеры по входу
2. Ток через нагрузку течет синусоидальный, а значит транзисторы открываются/ закрываются при минимальном токе, потери минимальные.
3. Исходя из п2 можно повысить частоту переключения, сделать её намного выше, чем в косом мосте, со всем вытекающими последствиями.
4. Габариты двухтактного транса меньше однотактного при тех же параметрах.
Оба инвертора делал по книгам В. Ю. Негуляев, "Сварочный инвертор - это просто! -1, 2"
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Дело в том что этот вариант выходит легче и дешевле чем резонансный вариант, а хорошего осциллографа далеко не у всех имеется. Я полностью согласен со вторым вариантом, но это учитывая что если есть большой опыт. И это далеко не всем дано.
Ответить
0
Sergey #
Александр, схемой на резонансный инвертор не поделитесь?
Габариты нужны меньшие чем в описанной схеме, токи будут больше, так как сеть 120в нужна более эффективная энергопередача.
Ответить
0
Роман #
В схеме с регулятором напряжения похоже ошибка. Зачем переменник на 20к если он зашунтирован 1к? В общем напряжение регулируется очень в узком диапазоне
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Резистор 1 к нарисован, а в самой статье читайте внимательнее, его надо подбирать так, чтобы ограничить напряжение как вам нужно. Например я поставил 15 к к напряжение у меня регулируется от 7 вольт до 27 вольт так же плавно как и хочется мне и в добавок он же припаян на самой платев целях если провод от регулятора порвется, то напряжение не подымется выше предела
Ответить
0
Роман #
Уже понял. Не подскажите почему свистить дроссель при подключении даже 20вт автомобильной лампочки? Или это нормально?
В общем я развел плату для встраивания в китайские инверторы типа ресанта саи-250
Пока еще варить правда не пробовал
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Обычно не должен свистеть по осциллограф частота нормальная? Силовой трансформатор феррит не греется? Или бывает если феррит на дроссель не склеиваешь начинает шуметь
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Шум обычно допускается не громче комара при полной мощности если все бесполезно в цепь питания шим можно добавить конденсатор 0.1мкф обычно помогает и еще надо обязательно добавить конденсатор 1000 пф 1600 вольт между общим питающим шим и общим блока питания по сети
Ответить
0
Роман #
Да шумит вроде дроссель выходной. Не греется ничего вообще. Я еще грешу на конденсатор выходной. Там ведь нужен ESR, так как частота 114кГц. И он греется немного когда подключаю лампочку ватт на 50-60. При этом кпд вроде хорошее. При этот вся сварка потребляет около 70-90 вт. Не греется ничего вообще. Феррит главного трансформатора грелся только тогда, когда не было оптопары. Осциллограф есть, но я не умею им пользоваться
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Ух ты как 114 кгц. У меня на максимум 65 кгц и то грелись снабберы и трансформатор силовой. Какой феррит ты использовал?
Не стоит использовать феррит с металлопорошком как на дроссель так и на трансформатор силовой
Ответить
0
Роман #
Это потому что у меня сварочник Ресанта саи-250. Вернее ее аналог, ну и выходной ток пониже. Частоту выбрал исходя из схемы аппарата. Я не знаю какой марки там феррит..
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Извини конечно но обычно у ресанта таких типов феррит е 67 на сколько я знаю и как правило у них частота 40-46кгц даже аналоги мне их по сей день приносят на ремонт
Ну если уж у тебя так вышло пробуй варить если уж ток у тебя по меньше тогда датчик тока кольцо мотай 67 витков и постепенно увеличивать витки по мере необходимости только не пренебрегать чтобы не перегружать силовые транзисторы
Ответить
0
Роман #
Ну, мне тоже частота показалась великовато. Хотя на форуме тут мне сказали что такая частота возможно. Но факт в том, что ничего не греется..
Ответить
0

[Автор]
kuzroman88 #
Это да вполне бывает скорее всего там материал другой вот и частота делается исходя из самого материала
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Лазерный модуль 650нм 5мВт LC-измеритель LC100-A
вверх