Cum să faci un invertor de sudură folosind tiristoare cu propriile mâini? Sudarea invertoarelor. Scheme de conectare pentru convertoare de înaltă frecvență Sudor rezonant punte Lipin

MAȘIN DE SUDARE DIY

PREZENTARE GENERALĂ A DIAGRAMELOR INVERTORULUI DE SUDARE ȘI DESCRIEREA PRINCIPIULUI DE OPERARE

Să începem cu un circuit invertor de sudare destul de popular, adesea numit circuit Bramaley. Nu știu de ce acest nume a fost atașat acestei scheme, dar mașina de sudură a lui Barmaley este adesea menționată pe Internet.
Au existat mai multe opțiuni pentru circuitul invertor Barmaley, dar topologia lor este aproape aceeași - un convertor înainte cu un singur capăt (destul de des numit „punte oblică”, dintr-un motiv oarecare), controlat de un controler UC3845.
Deoarece acest controler este principalul din acest circuit, să începem cu principiul funcționării acestuia.
Cipul UC3845 este produs de mai mulți producători și face parte din seriile de cipuri UC1842, UC1843, UC1844, UC1845, UC2842, UC2843, UC2844, UC2845, UC3842, UC3843, UC3844 și UC3844.
Microcircuitele diferă între ele prin tensiunea de alimentare la care pornesc și se autoblochează, în intervalul de temperatură de funcționare, precum și prin mici modificări ale circuitului care permit creșterea duratei impulsului de control în microcircuitele XX42 și XX43 până la 100%, în timp ce în microcircuitele din seriile XX44 și XX45 durata impulsului de control nu poate depăși 50%. Pinout-ul microcircuitelor este același.
În microcircuit este integrată o diodă zener suplimentară de 34...36 V (în funcție de producător), ceea ce vă permite să nu vă faceți griji cu privire la depășirea tensiunii de alimentare atunci când utilizați microcircuitul într-o sursă de alimentare cu o gamă FOARTE largă de tensiuni de alimentare.
Microcircuitele sunt disponibile în mai multe tipuri de pachete, ceea ce extinde în mod semnificativ domeniul de utilizare

Microcircuitele au fost proiectate inițial ca controlere pentru controlul comutatorului de alimentare al unei surse de alimentare cu un singur ciclu de putere medie, iar acest controler a fost echipat cu tot ce este necesar pentru a-și crește propria supraviețuire și supraviețuirea sursei de alimentare pe care o controlează. Microcircuitul poate funcționa până la frecvențe de 500 kHz, curentul de ieșire al etapei finale de driver este capabil să dezvolte un curent de până la 1 A, ceea ce vă permite în total să proiectați surse de alimentare destul de compacte. Schema bloc a microcircuitului este prezentată mai jos:

Pe diagrama bloc, un declanșator suplimentar este evidențiat cu roșu, ceea ce nu permite ca durata impulsului de ieșire să depășească 50%. Acest declanșator este instalat numai pe seriile UCx844 și UCx845.
În microcircuite realizate în pachete cu opt pini, unii pini sunt combinați în interiorul cipului, de exemplu VC și Vcc, PWRGND și GROUND.

Un circuit de alimentare cu comutare tipic pentru UC3844 este prezentat mai jos:

Această sursă de alimentare are o stabilizare indirectă a tensiunii secundare, deoarece își controlează propria sursă de alimentare generată de înfășurarea NC. Această tensiune este redresată de dioda D3 și servește la alimentarea microcircuitului în sine după ce acesta pornește, iar după trecerea prin divizorul de pe R3 merge la intrarea amplificatorului de eroare, care controlează durata impulsurilor de control ale tranzistorului de putere.
Pe măsură ce sarcina crește, amplitudinea tuturor tensiunilor de ieșire ale transformatorului scade, ceea ce duce și la o scădere a tensiunii la pinul 2 al microcircuitului. Logica microcircuitului crește durata impulsului de control, se acumulează mai multă energie în transformator și, ca urmare, amplitudinea tensiunilor de ieșire revine la valoarea inițială. Dacă sarcina scade, tensiunea la pinul 2 crește, durata impulsurilor de control scade și din nou amplitudinea tensiunii de ieșire revine la valoarea setată.
Cipul are o intrare integrată pentru organizarea protecției la suprasarcină. De îndată ce scăderea de tensiune pe rezistorul de limitare a curentului R10 atinge 1 V, microcircuitul oprește impulsul de control la poarta tranzistorului de putere, limitând astfel curentul care circulă prin acesta și eliminând suprasarcina sursei de alimentare. Cunoscând valoarea acestei tensiuni de control, puteți regla curentul de funcționare a protecției prin modificarea valorii rezistenței de limitare a curentului. În acest caz, curentul maxim prin tranzistor este limitat la 1,8 amperi.
Dependența mărimii curentului care curge de valoarea rezistorului poate fi calculată folosind legea lui Ohm, dar este prea lene să luați un calculator de fiecare dată, așa că, după calcularea o dată, vom introduce pur și simplu rezultatele calculelor în masa. Permiteți-mi să vă reamintesc că aveți nevoie de o cădere de tensiune de un volt, prin urmare tabelul va indica doar curentul de funcționare a protecției, valorile rezistenței și puterea acestora.

Aceste informații pot fi necesare dacă mașina de sudură proiectată nu are un transformator de curent, iar controlul va fi efectuat în același mod ca în circuitul de bază - folosind o rezistență de limitare a curentului în circuitul sursă al tranzistorului de putere sau în circuit emițător, atunci când utilizați un tranzistor IGBT.
Un circuit de alimentare cu comutare cu control direct al tensiunii de ieșire este oferit în fișa de date pentru cipul de la Texas Instruments:

Acest circuit controlează tensiunea de ieșire folosind un optocupler; luminozitatea LED-ului optocuplerului este determinată de o diodă zener reglabilă TL431, care crește coeficientul. stabilizare.
Au fost introduse elemente suplimentare de tranzistor în circuit. Primul imită un sistem de pornire uşoară, al doilea măreşte stabilitatea termică prin utilizarea curentului de bază al tranzistorului introdus.
Nu va fi dificil să determinați curentul de declanșare al protecției acestui circuit - Rcs este egal cu 0,75 Ohm, prin urmare curentul va fi limitat la 1,3 A.
Atât circuitul de alimentare anterior, cât și acesta sunt recomandate în fișele de date pentru UC3845 de la Texas Instruments; în fișele de date ale altor producători, este recomandat doar primul circuit.
Dependența frecvenței de valorile rezistenței de setare a frecvenței și condensatorului este prezentată în figura de mai jos:

Întrebarea poate apărea involuntar - DE CE SUNT NECESE DE ASTE DETALII SI DE CE VORBIM DE ALIMENTE CU PUTERE DE 20...50 WATI??? PAGINA A FOST ANUNȚATĂ CA DESCRIEREA UNUI MAȘIN DE SUDARE, ȘI IATA CÂTE UNITE DE ALIMENTARE...
În marea majoritate a mașinilor de sudură simple, microcircuitul UC3845 este folosit ca element de control și, fără cunoașterea principiului funcționării sale, pot apărea erori fatale care contribuie la defecțiunea nu numai a unui microcircuit ieftin, ci și a unei puteri destul de scumpe. tranzistoare. În plus, voi proiecta o mașină de sudură și nu voi clona în mod prost circuitul altcuiva, voi căuta ferite, pe care poate chiar trebuie să le cumpăr, pentru a reproduce dispozitivul altcuiva. Nu, nu sunt mulțumit de asta, așa că luăm circuitul existent și îl rafinăm pentru a se potrivi cu ceea ce avem nevoie, pentru a se potrivi elementelor și feritelor disponibile.
De aceea, vor exista destul de multe teorii și mai multe măsurători experimentale, și de aceea în tabelul de valori ale rezistențelor de protecție se folosesc rezistențe conectate în paralel (câmpuri cu celule albastre) și calculul se face pentru curenți mai mari de 10. amperi.
Deci, invertorul de sudură, pe care majoritatea site-urilor îl numesc sudor Barmaley, are următoarea schemă de circuit:

CREȘTE

În partea din stânga sus a diagramei există o sursă de alimentare pentru controler în sine și, de fapt, ORICE sursă de alimentare cu o tensiune de ieșire de 14...15 volți și care furnizează un curent de 1...2 A poate fi utilizate (2 A este astfel încât ventilatoarele să poată fi instalate mai puternice - dispozitivul folosește ventilatoare pentru computer și, conform schemei, există până la 4 dintre ele.
Apropo, chiar am reușit să găsesc o colecție de răspunsuri pe acest aparat de sudură de pe vreun forum. Cred că acest lucru va fi util pentru cei care intenționează să cloneze pur și simplu circuitul. LINK LA DESCRIERE.
Curentul arcului este reglat prin modificarea tensiunii de referință la intrarea amplificatorului de eroare; protecția la suprasarcină este organizată folosind transformatorul de curent TT1.
Controlerul în sine funcționează pe un tranzistor IRF540. În principiu, acolo poate fi folosit orice tranzistor cu energie de poartă nu foarte mare Qg (IRF630, IRF640 etc.). Tranzistorul este încărcat pe transformatorul de control T2, care furnizează direct impulsuri de control porților tranzistoarelor IGBT de putere.
Pentru a preveni magnetizarea transformatorului de control, acesta este echipat cu o înfășurare demagnetizantă IV. Înfășurările secundare ale transformatorului de control sunt încărcate pe porțile tranzistoarelor de putere IRG4PC50U printr-un redresor care utilizează diode 1N5819. Mai mult, circuitul de control conține tranzistori IRFD123 care forțează închiderea secțiunii de putere, care, atunci când polaritatea tensiunii de pe înfășurările transformatorului T2 se schimbă, se deschide și absoarbe toată energia de la porțile tranzistoarelor de putere. Astfel de acceleratoare de închidere facilitează modul curent al șoferului și reduc semnificativ timpul de închidere a tranzistorilor de putere, ceea ce, la rândul său, reduce încălzirea acestora - timpul petrecut în modul liniar este redus semnificativ.
De asemenea, pentru a facilita funcționarea tranzistoarelor de putere și a suprima zgomotul de impuls care apare la operarea unei sarcini inductive, se folosesc lanțuri de rezistențe de 40 Ohm, condensatoare de 4700 pF și diode HFA15TB60.
Pentru demagnetizarea finală a miezului și suprimarea emisiilor de auto-inducție se folosește o altă pereche de HFA15TB60, instalată în dreapta conform diagramei.
Un redresor cu jumătate de undă bazat pe o diodă 150EBU02 este instalat pe înfășurarea secundară a transformatorului. Dioda este derivată de un circuit de suprimare a interferențelor folosind un rezistor de 10 ohmi și un condensator de 4700 pF. A doua diodă servește la demagnetizarea inductorului DR1, care acumulează energie magnetică în timpul cursei înainte a convertorului, iar în timpul pauzei dintre impulsuri eliberează această energie la sarcină datorită auto-inducției. Pentru a îmbunătăți acest proces, este instalată o diodă suplimentară.
Ca urmare, ieșirea invertorului nu produce o tensiune pulsatorie, ci una constantă cu o mică ondulație.
Următoarea submodificare a acestei mașini de sudură este circuitul invertor prezentat mai jos:

Nu m-am aprofundat cu adevărat în ceea ce era complicat în legătură cu tensiunea de ieșire; personal mi-a plăcut mai mult utilizarea tranzistoarelor bipolare ca închiderea secțiunii de putere. Cu alte cuvinte, atât dispozitivele de câmp, cât și cele bipolare pot fi utilizate în acest nod. În principiu, acest lucru a fost implicit implicit, principalul lucru este să închideți tranzistoarele de putere cât mai repede posibil, iar cum să faceți acest lucru este o întrebare secundară. În principiu, folosind un transformator de control mai puternic, puteți renunța la tranzistoarele de închidere - este suficient să aplicați o mică tensiune negativă la porțile tranzistoarelor de putere.
Cu toate acestea, am fost întotdeauna confuz de prezența unui transformator de control în mașina de sudură - ei bine, nu-mi plac piesele de înfășurare și, dacă este posibil, încerc să mă descurc fără ele. Căutarea circuitelor de sudură a continuat și a fost dezgropat următorul circuit invertor de sudură:

CREȘTE

Acest circuit diferă de cele anterioare prin absența unui transformator de control, deoarece deschiderea și închiderea tranzistoarelor de putere are loc prin microcircuite specializate de driver IR4426, care la rândul lor sunt controlate de optocuplere 6N136.
Mai sunt câteva bunătăți implementate în această schemă:
- a fost introdus un limitator de tensiune de iesire realizat pe optocuplerul PC817;
- se implementează principiul stabilizării curentului de ieșire - transformatorul de curent nu este utilizat ca unul de urgență, ci ca senzor de curent și participă la reglarea curentului de ieșire.
Această versiune a aparatului de sudură garantează un arc mai stabil chiar și la curenți mici, deoarece pe măsură ce arcul crește, curentul începe să scadă, iar această mașină va crește tensiunea de ieșire, încercând să mențină valoarea setată a curentului de ieșire. Singurul dezavantaj este că ai nevoie de un comutator de biscuiți pentru cât mai multe poziții.
Mi-a atras atenția și o altă diagramă a unui aparat de sudură pentru autoproducție. Curentul de ieșire este de 250 de amperi, dar acesta nu este principalul lucru. Principalul lucru este să utilizați ca driver cipul IR2110 destul de popular:

CREȘTE

Această versiune a sudorului folosește, de asemenea, limitarea tensiunii de ieșire, dar nu există o stabilizare a curentului. Mai este o jenă, și una destul de serioasă. Cum se încarcă condensatorul C30? În principiu, în timpul pauzei, miezul ar trebui să fie pre-demagnetizat, adică. Polaritatea tensiunii de pe înfășurările transformatorului de putere trebuie schimbată și pentru ca tranzistoarele să nu zboare, sunt instalate diodele D7 și D8. Se pare că pentru o perioadă scurtă de timp ar trebui să apară o tensiune de 0,4...0,6 volți mai mică decât firul comun la borna superioară a transformatorului de putere; acesta este un fenomen pe termen destul de scurt și există unele îndoieli că C30 va avea timp pentru a încărca. La urma urmei, dacă nu se încarcă, brațul superior al secțiunii de alimentare nu se va deschide - nu va fi loc de unde să provină tensiunea de amplificare a driverului IR2110.
În general, este logic să ne gândim mai bine la acest subiect...
Exista o alta versiune a aparatului de sudura, realizata dupa aceeasi topologie, dar a folosit piese domestice si in cantitati mari. Schema circuitului este prezentată mai jos:

CREȘTE

Primul lucru care vă atrage atenția este partea de putere - 4 bucăți de IRFP460 fiecare. Mai mult, autorul din articolul original susține că prima versiune a fost asamblată pe un IRF740, 6 bucăți per braț. Aceasta este cu adevărat o „nevoie de invenție vicleană”. Aici ar trebui să faceți imediat o memorare - atât tranzistoarele IGBT, cât și tranzistoarele MOSFET pot fi utilizate în invertorul de sudură. Pentru a nu ne confunda cu definițiile și pinout-urile, brodăm un desen cu acești tranzistori:

În plus, este logic să rețineți că acest circuit utilizează atât limitarea tensiunii de ieșire, cât și un mod de stabilizare a curentului, care este reglat de un rezistor variabil de 47 Ohm - rezistența scăzută a acestui rezistor este singurul dezavantaj al acestei implementări, dar dacă Doriți, puteți găsi unul, iar creșterea acestui rezistor la 100 ohmi nu este critică, va trebui doar să creșteți rezistențele de limitare.
O altă versiune a aparatului de sudură mi-a atras atenția în timp ce studiam site-uri străine. Acest aparat are si reglementare actuala, dar nu se face intr-un mod foarte obisnuit. Pinul de control al curentului este alimentat inițial cu o tensiune de polarizare și cu cât este mai mare, cu atât este necesară mai puțină tensiune de la transformatorul de curent, prin urmare, cu atât mai puțin curent va curge prin secțiunea de putere. Dacă tensiunea de polarizare este minimă, atunci pentru a obține curentul de funcționare a limitatorului, va fi necesară o tensiune mai mare de la CT, ceea ce este posibil numai atunci când un curent mare trece prin înfășurarea primară a transformatorului.
Schema schematică a acestui invertor este prezentată mai jos:

CREȘTE

În acest circuit al mașinii de sudură, condensatorii electrolitici sunt instalați la ieșire. Ideea este cu siguranță interesantă, dar acest dispozitiv va necesita electroliți cu un ESR mic, iar la 100 de volți astfel de condensatori sunt destul de problematici de găsit. Prin urmare, voi refuza să instalez electroliți și voi instala câteva condensatoare MKP X2 5 µF, folosite în aragazele cu inducție.

VĂ MONTAM MAȘINA DE SUDARE

CUMPARAM PIESE

În primul rând, voi spune imediat că asamblarea dvs. a unei mașini de sudură nu este o încercare de a face mașina mai ieftină decât una cumpărată din magazin, deoarece în cele din urmă se poate dovedi că mașina asamblată va fi mai scumpă decât una din fabrică. Cu toate acestea, această idee are și avantajele sale - acest dispozitiv poate fi achiziționat cu un împrumut fără dobândă, deoarece nu este deloc necesar să cumpărați întregul set de piese deodată, ci să faceți achiziții deoarece banii gratuit apar în buget.
Din nou, studierea electronicii de putere și asamblarea unui astfel de invertor oferă o experiență neprețuită care vă va permite să asamblați dispozitive similare, ascuțindu-le direct la nevoile dvs. De exemplu, asamblați un încărcător de pornire cu un curent de ieșire de 60-120 A, asamblați o sursă de alimentare pentru un tăietor cu plasmă - deși este un dispozitiv specific, este un lucru FOARTE util pentru cei care lucrează cu metal.
Dacă cuiva i se pare că am căzut în publicitatea lui Ali, atunci voi spune imediat - da, fac reclamă lui Ali, pentru că sunt mulțumit atât de preț, cât și de calitate. Cu același succes, pot face reclamă la feliile de pâini ale brutăriei Ayutinsky, dar cumpăr pâinea neagră de la Krasno-Sulinsky. Prefer laptele condensat și vi-l recomand, „Vaca de la Korenovka”, dar brânza de vaci este mult mai bună decât fabrica de lapte Tatsinsky. Așa că sunt gata să fac reclamă pentru tot ceea ce am încercat și mi-a plăcut.

Pentru a asambla mașina de sudură, veți avea nevoie de echipament suplimentar necesar pentru asamblarea și configurarea aparatului de sudură. Acest echipament costă, de asemenea, niște bani, iar dacă într-adevăr aveți de-a face cu electronica de putere, atunci veți avea nevoie de el mai târziu, dar dacă asamblarea acestui dispozitiv este o încercare de a cheltui mai puțini bani, atunci nu ezitați să abandonați această idee și să mergeți la depozitați pentru un invertor de sudare gata făcut.
Eu cumpăr marea majoritate a componentelor de la Ali. Trebuie să așteptați de la trei săptămâni la două luni și jumătate. Cu toate acestea, costul componentelor este mult mai ieftin decât într-un magazin de piese radio, la care mai am de parcurs 90 km.
Prin urmare, voi face imediat o scurtă instrucțiune despre cum să cumpărați cel mai bine componente pe Ali. Voi da link-uri către piesele folosite pe măsură ce sunt menționate și le voi da la rezultatele căutării, pentru că există posibilitatea ca în câteva luni vreun vânzător să nu aibă acest produs. O sa dau si preturi pentru componentele mentionate spre comparatie. Prețurile vor fi în ruble în momentul scrierii acestui articol, adică. mijlocul lunii martie 2017.
Făcând clic pe linkul către rezultatele căutării, în primul rând, trebuie menționat că sortarea se face după numărul de achiziții ale unui anumit produs. Cu alte cuvinte, aveți deja posibilitatea de a vedea exact cât de mult din acest produs a vândut un anumit vânzător și ce recenzii a primit pentru aceste produse. Urmărirea unui preț scăzut nu este întotdeauna corectă - antreprenorii chinezi încearcă să vândă TOATE produsele, așa că uneori există elemente reetichetate, precum și elemente după dezmembrare. Prin urmare, uitați-vă la numărul de recenzii despre produs.

Dacă aceleași componente sunt disponibile la un preț mai atractiv, dar numărul de vânzări de la acest vânzător nu este mare, atunci este logic să acordați atenție numărului total de recenzii pozitive despre vânzător.

Este logic să acordați atenție fotografiilor - prezența unei fotografii a produsului în sine indică responsabilitatea vânzătorului. Și în fotografie puteți vedea clar ce fel de marcaje există, acest lucru ajută adesea - marcajele cu laser și vopsea sunt vizibile în fotografie. Cumpăr tranzistoare de putere cu marcaje laser, dar am cumpărat IR2153 cu marcaje de vopsea - microcircuitele funcționează.
Dacă se aleg tranzistoarele de putere, atunci destul de des nu disprețuiesc tranzistoarele de la dezmembrare - de obicei au o diferență de preț destul de decentă, iar pentru un dispozitiv pe care îl asamblați singur, puteți folosi piese cu picioare mai scurte. Nu este dificil să distingeți detaliile chiar și dintr-o fotografie:

De asemenea, de mai multe ori m-am lovit de promoții unice - vânzătorii fără rating pun în general câteva componente la vânzare la prețuri FOARTE ridicole. Desigur, achiziția se face pe propriul risc și risc. Cu toate acestea, am făcut câteva achiziții de la vânzători similari și ambele au avut succes. Ultima dată am achiziționat condensatoare MKP X2 5 µF pentru 140 de ruble, 10 bucăți.

Comanda a sosit destul de repede - puțin peste o lună, 9 bucăți de 5 µF și una de exact aceeași dimensiune la 0,33 µF 1200 V. Nu am deschis o dispută - am toate capacitățile pentru jucăriile cu inducție la 0,27 µF și cum aș avea nevoie chiar de 0,33 uF. Și prețul este prea ridicol. Am verificat toate containerele - functionau, am vrut sa comand mai multe, dar era deja un semn - PRODUSUL NU MAI ESTE DISPONIBIL.
Înainte de asta am luat de mai multe ori dezmembrarea IRFPS37N50, IRGP20B120UD, STW45NM50. Toate tranzistoarele sunt în stare bună de funcționare, singurul lucru care a fost oarecum dezamăgitor a fost că la STW45NM50 picioarele au fost remodelate - la trei tranzistoare (din 20) conductorii au căzut literalmente când am încercat să le îndoiesc pentru a se potrivi cu placa mea. Dar prețul era prea ridicol pentru a fi jignit de ceva - 20 de bucăți pentru 780 de ruble. Acești tranzistori sunt acum folosiți ca tranzistori de înlocuire - carcasa este tăiată până la terminal, firele sunt lipite și umplute cu lipici epoxidic. Unul este încă în viață, au trecut doi ani.

Problema cu tranzistoarele de putere este încă deschisă, dar conectorii pentru suportul electrodului vor fi necesari pentru orice aparat de sudură. Căutarea a fost lungă și destul de activă. Chestia este că diferența de preț este foarte confuză. Dar mai întâi, despre marcarea conectorilor pentru mașina de sudură. Ali folosește marcaje europene (ei bine, așa scriu ei), așa că vom dansa din marcajele lor. Adevărat, un dans șic nu va funcționa - acești conectori sunt împrăștiați în diferite categorii, de la conectori USB, BLOW TORCHES și terminând cu OTHER.

Și în ceea ce privește numele conectorilor, nu totul este atât de neted pe cât ne-am dori... Am fost FOARTE surprins când am tastat DKJ35-50 în bara de căutare de pe Google Chrome și sistemul de operare WIN XP și nu am obținut REZULTATE, dar aceeași interogare pe același Google Chrome, dar WIN 7 a dat cel puțin câteva rezultate. Ei bine, mai întâi, un mic semn:

DKZ	DKL	DKJ
			MAX CURENTA, A	DIAMETRU RĂSPUNS/ PRIZA, MM	SECȚIUNE FIRE, MM2
DKZ10-25	DKL10-25	DKJ10-25	200	9	10-25
DKZ35-50	DKL35-50	DKJ35-50	315	13	35-50
DKZ50-70	DKL50-70	DKJ50-70	400	13	50-70
DKZ70-95	DKL70-95	DKJ70-95	500	13	70-95

În ciuda faptului că găurile și mufele conectorilor de 300-500 de amperi sunt aceleași, acestea sunt de fapt capabile să conducă curenți diferiți. Faptul este că la rotirea conectorului, partea de fișă se sprijină de capătul părții de împerechere și, deoarece diametrele capetelor conectorilor mai puternici sunt mai mari, se obține o zonă de contact mai mare, prin urmare conectorul poate trece mai mult. actual.

Am cumparat conectori DKJ10-25 acum un an si acest vanzator nu ii mai transporta. Cu doar câteva zile în urmă am comandat o pereche de DKJ35-50. L-am cumpărat. Adevărat, a trebuit să explic mai întâi vânzătorului - descrierea spune că firul este de 35-50 mm2, iar în fotografie este de 10-25 mm2. Vânzătorul a asigurat că acestea sunt conectori pentru sârmă de 35-50 mm2. Vom vedea ce trimite - este timp să așteptăm.
De îndată ce prima versiune a aparatului de sudură trece testele, voi începe să asamblez a doua versiune cu un set mult mai mare de funcții. Nu voi fi modest - folosesc o mașină de sudură de mai bine de șase luni AuroraPRO INTER TIG 200 AC/DC PULSE(există exact același numit „CEDAR”). Îmi place foarte mult dispozitivul, iar capacitățile sale au provocat pur și simplu o furtună de încântare.

Dar în procesul de stăpânire a mașinii de sudură, au apărut câteva deficiențe pe care aș dori să le elimin. Nu voi intra în detalii despre ce anume nu mi-a plăcut, deoarece dispozitivul nu este rău, dar vreau mai mult. De aceea am început să-mi dezvolt propriul aparat de sudură. Aparatul de tip Barmaley va fi un dispozitiv de antrenament, iar următorul va trebui să depășească Aurora existentă.

DETERMINEM SCHEMA DE PRINCIPIUL MAȘINII DE SUDARE

Așadar, după ce am analizat toate opțiunile de circuit care merită atenție, să începem asamblarea propriei noastre mașini de sudură. Mai întâi trebuie să vă decideți asupra unui transformator de putere. Nu voi cumpăra ferite în formă de w - ferite de la transformatoare de linie sunt disponibile și sunt destul de multe dintre ele. Dar forma acestui miez este destul de ciudată, iar permeabilitatea magnetică nu este indicată pe ele...
Va trebui să faceți mai multe măsurători de test și anume să faceți un cadru pentru un miez, să înfășurați aproximativ cincizeci de spire pe el și, punând acest cadru pe nuclee, să le selectați pe cele cu aceeași inductanță posibilă. În acest fel, vor fi selectate miezuri care vor fi folosite pentru a asambla un miez comun format din mai multe miezuri magnetice.
În continuare, va trebui să aflați câte spire trebuie înfășurate pe înfășurarea primară, astfel încât miezul să nu intre în saturație și să folosească puterea totală maximă.
Pentru a face acest lucru, puteți folosi articolul Biryukov S.A. (DOWNLOAD), sau puteți, pe baza articolului, să vă construiți propriul stand pentru a testa saturația nucleului. A doua metodă este de preferat pentru mine - pentru acest stand folosesc același microcircuit ca și pentru aparatul de sudură - UC3845. În primul rând, acest lucru îmi va permite să „ating” microcircuitul în persoană, să verific intervalele de reglare și, instalând o priză pentru microcircuite în stand, voi putea verifica aceste microcircuite imediat înainte de a le instala în aparatul de sudură.
Vom asambla următoarea diagramă:

Iată un circuit de conexiune UC3845 aproape clasic. VT1 conține un stabilizator de tensiune pentru microcircuitul în sine, deoarece gama de tensiuni de alimentare a suportului în sine este destul de mare. Orice VT1 dintr-un pachet TO-220 cu un curent de 1 A și o tensiune K-E peste 50 V.
Apropo de tensiunile de alimentare, aveți nevoie de o sursă de alimentare cu o tensiune de cel puțin 20 de volți. Tensiunea maximă nu este mai mare de 42 de volți - aceasta este încă o tensiune sigură pentru lucrul cu mâinile goale, deși este mai bine să nu depășești 36. Sursa de alimentare trebuie să furnizeze un curent de cel puțin 1 amper, adică. au o putere de 25 W și mai mult.
Merită să luați în considerare aici că acest stand funcționează pe principiul booster, astfel încât tensiunea totală a diodelor zener VD3 și VD4 ar trebui să fie cu cel puțin 3-5 volți mai mare decât tensiunea de alimentare. Nu este recomandat să depășiți diferența cu mai mult de 20 de volți.
Ca sursa de alimentare pentru stand, puteti folosi un incarcator auto cu un transformator clasic, fara a uita sa puneti o pereche de condensatori de 1000 μF 50V la iesirea de incarcare. Am setat regulatorul de curent de încărcare la maxim - circuitul nu va dura mai mult decât este necesar.
Dacă nu aveți o sursă de alimentare adecvată și nu aveți ce să o asamblați, atunci puteți CUMPĂRĂ O SURSA DE ALIMENTARE GATA, puteți alege una într-o carcasă de plastic sau una metalică. Preț de la 290 de ruble.
Tranzistorul VT2 servește la reglarea tensiunii furnizate inductanței, VT3 generează impulsuri pe inductanța studiată, iar VT4 acționează ca un dispozitiv care demagnetizează inductanța, ca să spunem așa, o sarcină electronică.
Rezistorul R8 este frecvența de conversie, iar R12 este tensiunea furnizată inductorului. Da, da, exact șocul, deoarece deși nu avem o înfășurare secundară, această piesă a transformatorului nu este altceva decât un șoc foarte obișnuit.
Rezistoarele R14 și R15 măsoară - cu R15 microcircuitul controlează curentul, iar cu ambele forma căderii de tensiune este monitorizată. Două rezistențe sunt utilizate pentru a crește tensiunea de cădere și pentru a reduce colectarea gunoiului de către osciloscop - terminalul X2.
Choke-ul testat este conectat la bornele X3, iar tensiunea de alimentare a standului este conectată la bornele X4.
Diagrama arată ce am asamblat. Cu toate acestea, acest circuit are un dezavantaj destul de neplăcut - tensiunea după tranzistorul VT2 depinde foarte mult de sarcină, așa că în măsurătorile mele am folosit poziția motorului R12, la care tranzistorul este complet deschis. Dacă vă aduceți în minte acest circuit, atunci este recomandabil să utilizați un regulator parametric de tensiune în loc de un controler de câmp, de exemplu, astfel:

Nu voi face nimic altceva cu acest suport - am un LATR și pot schimba cu ușurință tensiunea de alimentare a standului conectând un transformator obișnuit de test prin LATR. Singurul lucru pe care a trebuit să-l adaug a fost un ventilator. VT4 funcționează în modul liniar și se încălzește destul de repede. Pentru a nu supraîncălzi radiatorul comun, am instalat un ventilator și rezistențe de limitare.

Logica aici este destul de simplă - introduc parametrii miezului, fac calculul pentru convertor pe IR2153 și stabilesc tensiunea de ieșire egală cu tensiunea de ieșire a sursei mele de alimentare. Ca urmare, pentru două inele K45x28x8, pentru tensiunea secundară este necesar să înfășurați 12 spire. Motaems...

Începem cu frecvența minimă - nu trebuie să vă faceți griji cu privire la supraîncărcarea tranzistorului - limitatorul de curent va funcționa. Stăm pe bornele X1 cu un osciloscop, creștem treptat frecvența și observăm următoarea imagine:

Apoi, creăm o proporție în Excel pentru a calcula numărul de spire în înfășurarea primară. Rezultatul va diferi semnificativ de calculele din program, dar înțelegem că programul ia în considerare atât timpul de pauză, cât și căderea de tensiune pe tranzistoarele de putere și diodele redresoare. În plus, o creștere a numărului de spire nu duce la o creștere proporțională a inductanței - există o dependență pătratică. Prin urmare, o creștere a numărului de spire duce la o creștere semnificativă a reactanței inductive. Programele iau în considerare și acest lucru. Nu vom proceda cu mult diferit - pentru a corecta acești parametri în tabelul nostru, introducem o scădere de 10% a tensiunii primare.
În continuare construim o a doua proporție prin care va fi posibil să se calculeze numărul necesar de spire pentru tensiunile secundare.
Înainte de proporțiile cu numărul de spire, mai există două plăci cu care puteți calcula numărul de spire și inductanța șocului de ieșire al mașinii de sudură, ceea ce este, de asemenea, destul de important pentru acest dispozitiv.

În acest fișier proporțiile sunt la FIȘA 2, pe FIȘA 1 calcule de comutare a surselor de alimentare pentru un videoclip despre calcule în Excel. Am decis să dau acces gratuit până la urmă. Videoclipul cu pricina este aici:

O versiune text despre cum să compilați acest tabel și formulele inițiale.

Am terminat calculele, dar a mai rămas o gaură de vierme - designul standului, simplu ca trei copeici, a arătat rezultate destul de acceptabile. Pot asambla un stand complet alimentat direct de la rețeaua 220? Dar conexiunea galvanică la rețea nu este foarte bună. Și eliminarea energiei acumulate de inductanță folosind un tranzistor liniar nu este, de asemenea, foarte bună - veți avea nevoie de un tranzistor FOARTE puternic cu un radiator URIAȘ.
Bine, nu trebuie să te gândești mult...

Se pare că ne-am dat seama cum să aflăm saturația nucleului, să alegem nucleul în sine.
S-a menționat deja că eu personal îmi este prea lene să caut și să cumpăr ferită în formă de W, așa că îmi scot cutia de ferite din transformatoarele de linie și selectez ferite de aceeași dimensiune. Apoi fac un dorn special pentru un miez și înfășurează 30-40 de spire pe el - cu cât mai multe spire, cu atât vor fi mai precise rezultatele măsurării inductanței. Trebuie să aleg aceleași nuclee.
După ce le-am pliat pe cele rezultate într-o structură în formă de W, fac un dorn și înfășuresc o înfășurare de probă. După ce a recalculat numărul de spire ale primarului, se dovedește că puterea totală nu va fi suficientă - Barmalei conține 18-20 de ture ale primarului. Iau miezuri mai mari - rămase de la niște blank-uri vechi - și încep câteva ore de prostie - verific miezurile după metoda descrisă în prima parte a articolului, numărul de spire este chiar mai mare decât cel al unui quad core , dar am folosit șase seturi și dimensiunea este mult mai mare...
Intru în programele de calcul ale „Bătrânului” - alias Denisenko. Pentru orice eventualitate, conduc într-un nucleu dublu Ш20х28. Calculul arată că pentru o frecvență de 30 kHz numărul de spire ale primarului este de 13. Recunosc ideea că turele „în plus” sunt înfășurate pentru a preveni saturația 100%, iar decalajul trebuie să fie și compensat.

Înainte de a introduce noile mele miezuri, recalculez aria marginilor rotunde ale miezului și obțin valorile pentru marginile presupus dreptunghiulare. Fac calculul pentru un circuit de punte, deoarece într-un convertor cu un singur ciclu sunt aplicate TOATE tensiunile primare disponibile. Totul pare să se potrivească - puteți obține aproximativ 6000 W din aceste nuclee.

Pe parcurs, se dovedește că există un fel de greșeală în programe - date complet identice pentru nucleele din cele două programe dau rezultate diferite - ExcellentIT 3500 și ExcellentIT_9 difuzează putere diferită a transformatorului rezultat. Diferența este de câteva sute de wați. Adevărat, numărul de spire ale înfășurării primare este același. Dar dacă numărul de spire ale primarului este același, atunci puterea totală ar trebui să fie aceeași. Deja încă o oră a crescut prostie.
Pentru a nu-i forța pe vizitatori să caute programele lui Starichka, el le-a colectat într-o singură colecție și le-a împachetat într-o arhivă, care poate fi DESCARCĂ. În interiorul arhivei se află aproape toate programele create de Bătrânul pe care le-am putut găsi. Am văzut și o colecție similară pe un forum, dar nu-mi amintesc care.
Pentru a rezolva problema care a apărut, recitesc din nou articolul lui Biryukov...
Pornesc osciloscopul pe rezistorul din circuitul sursă și încep să observ modificări ale formei căderii de tensiune pe diferite inductanțe.
La inductanțe mici, există de fapt o inflexiune în forma căderii de tensiune pe rezistorul sursă, dar pe un nucleu quad de la TDKS este liniară cel puțin la o frecvență de 17 kHz, cel puțin la 100 kHz.
În principiu, puteți folosi date din programele de calculatoare, dar speranțele au fost puse pe stand și chiar s-au prăbușit.
Îndoiesc încet turele de pe miezul angrenajului și îl rulez pe suport, observând modificările oscilogramelor. Chiar niste prostii! Curentul este limitat de suport chiar înainte ca curba de tensiune să înceapă să se îndoaie...
Nu este posibil să vă descurcați cu cheltuieli mici - chiar dacă creșteți limita de curent la 1A, căderea de tensiune pe rezistorul sursă este încă liniară, dar apare un model - după ce a atins o anumită frecvență, limita de curent se oprește și pulsul durata începe să se schimbe. Totuși, inductanța este prea mare pentru acest suport...
Rămâne doar să-mi verific suspiciunile și să înfășurăm o înfășurare de probă de 220 de volți și...
Îmi scot monstrul de pe raft - nu l-am folosit de mult.

Descrierea acestui stand cu desenul unei plăci de circuit imprimat.
Înțeleg perfect că asamblarea unui astfel de suport de dragul asamblarii unei mașini de sudură este o sarcină destul de intensivă în muncă, așa că rezultatele măsurătorilor date sunt doar un rezultat intermediar pentru a avea măcar o idee despre ce miezuri pot fi folosit si cum. În plus, în timpul procesului de asamblare, când placa de circuit imprimat pentru sudorul de lucru este gata, voi verifica din nou rezultatele obținute în aceste măsurători și voi încerca să dezvolt o metodă de înfășurare fără erori a unui transformator de putere folosind transformatorul finit. placa ca stand de testare. La urma urmei, un suport mic este destul de funcțional, dar numai pentru inductanțe mici. Puteți, desigur, să încercați să vă jucați cu numărul de spire, reducându-le la 2 sau 3, dar chiar și inversarea magnetizării unui nucleu atât de masiv necesită multă energie și nu veți scăpa cu o sursă de alimentare de 1 A. . Tehnica de utilizare a suportului a fost reverificată folosind un miez tradițional Ш16х20, pliat în jumătate. Pentru orice eventualitate, s-au adăugat dimensiunile miezurilor interne în formă de W și înlocuirile recomandate cu cele importate.
Deci, deși situația cu miezurile a devenit mai clară, în cazul în care rezultatele vor fi verificate din nou pe un invertor cu un singur ciclu.

Între timp, să începem să facem un cablaj pentru transformatorul aparatului de sudură. Puteți face un garou, puteți lipi o bandă. Întotdeauna mi-au plăcut mai mult benzile - sunt, desigur, superioare pachetelor în ceea ce privește intensitatea muncii, dar densitatea de înfășurare este mult mai mare. Prin urmare, este posibil să se reducă tensiunea din fir în sine, adică În calcul, nu includeți 5 A/mm2, așa cum se face de obicei pentru astfel de jucării, ci, de exemplu, 4 A/mm2. Acest lucru va facilita semnificativ regimul termic și, cel mai probabil, va face posibilă obținerea unui PV egal cu 100%.
PV este unul dintre cei mai importanți parametri ai mașinilor de sudură, PV este P durată ÎN incluziuni, adică timpul de sudare continuă la curenți apropiati de maxim. Dacă ciclul de lucru este de 100% la curentul maxim, atunci acesta transferă automat aparatul de sudură în categoria profesională. Apropo, chiar și pentru mulți profesioniști, PV este 100% doar cu un curent de ieșire egal cu 2/3 din maxim. Economisesc sistemele de răcire, dar cred că voi face o mașină de sudură pentru mine, prin urmare îmi pot permite suprafețe mult mai mari de radiatoare pentru semiconductori și fac transformatorul să aibă un regim termic mai ușor...

Destul de des, pentru a construi un invertor de sudură, se folosesc principalele trei tipuri de convertoare de înaltă frecvență, și anume convertoare conectate după următoarele circuite: punte asimetrică sau oblică, semipunte și punte completă. În acest caz, convertoarele rezonante sunt subtipuri de circuite cu jumătate de punte și punte completă. În funcție de sistemul de control, aceste dispozitive pot fi împărțite în: PWM (modularea lățimii pulsului), PFM (controlul frecvenței), controlul fazei și pot exista și combinații ale tuturor celor trei sisteme.

Toate convertoarele de mai sus au avantajele și dezavantajele lor. Să ne ocupăm de fiecare separat.

Sistem semi-bridge cu PWM

Diagrama bloc este prezentată mai jos:

Acesta este poate unul dintre cele mai simple, dar nu mai puțin fiabile convertoare push-pull. „Surplusul” tensiunii înfășurării primare a transformatorului de putere va fi egală cu jumătate din tensiunea de alimentare - acesta este un dezavantaj al acestui circuit. Dar dacă te uiți din cealaltă parte, poți folosi un transformator cu miez mai mic fără teamă de a intra în zona de saturație, ceea ce este și un plus. Pentru sudarea invertoarelor cu o putere de aproximativ 2-3 kW, un astfel de modul de putere este destul de promițător.

Deoarece tranzistoarele de putere funcționează în modul de comutare greu, driverele trebuie instalate pentru funcționarea lor normală. Acest lucru se datorează faptului că atunci când funcționează în acest mod, tranzistoarele necesită un semnal de control de înaltă calitate. De asemenea, este necesar să existe o pauză fără curent pentru a preveni deschiderea simultană a tranzistoarelor, ceea ce va duce la defectarea acestora din urmă.

O vedere destul de promițătoare a unui convertor cu jumătate de punte, circuitul său este prezentat mai jos:

O jumătate de punte rezonantă va fi puțin mai simplă decât o jumătate de punte PWM. Acest lucru se datorează prezenței inductanței rezonante, care limitează curentul maxim al tranzistorilor, iar comutarea tranzistoarelor are loc la curent sau tensiune zero. Curentul care curge prin circuitul de putere va fi sub forma unei sinusoide, care va elimina sarcina de la filtrele condensatorului. Cu acest design al circuitului, driverele nu sunt neapărat necesare; comutarea poate fi efectuată de un transformator de impuls convențional. Calitatea impulsurilor de control din acest circuit nu este la fel de semnificativă ca în cel precedent, dar ar trebui să existe totuși o pauză fără curent.

În acest caz, puteți face fără protecție curentă, iar forma caracteristicii curent-tensiune este , care nu necesită formarea sa parametrică.

Curentul de ieșire va fi limitat doar de inductanța de magnetizare a transformatorului și, în consecință, poate atinge valori destul de semnificative în cazul în care apare un scurtcircuit. Această proprietate are un efect pozitiv asupra aprinderii și arderii arcului, dar trebuie luată în considerare și la selectarea diodelor de ieșire.

De obicei, parametrii de ieșire sunt ajustați prin schimbarea frecvenței. Dar reglarea fazelor oferă și unele avantaje și este mai promițătoare pentru invertoarele de sudare. Vă permite să ocoliți un fenomen atât de neplăcut precum coincidența unui scurtcircuit cu rezonanța și, de asemenea, mărește domeniul de reglare a parametrilor de ieșire. Utilizarea controlului de fază poate permite variarea curentului de ieșire în intervalul de la 0 la I max.

Punte asimetrică sau oblică

Acesta este un convertor cu un singur capăt, cu flux direct, a cărui diagramă bloc este prezentată mai jos:

Acest tip de convertor este destul de popular atât printre radioamatorii obișnuiți, cât și printre producătorii de invertoare de sudare. Primele invertoare de sudură au fost construite exact conform unor astfel de scheme - un pod asimetric sau „oblic”. Imunitate la zgomot, o gamă destul de largă de reglare a curentului de ieșire, fiabilitate și simplitate - toate aceste calități atrag producătorii și astăzi.

Curenți destul de mari care trec prin tranzistori, o cerință crescută pentru calitatea impulsului de control, ceea ce duce la necesitatea de a utiliza drivere puternice pentru a controla tranzistoarele și cerințe ridicate pentru lucrările de instalare în aceste dispozitive și prezența curenților de impuls mari, care în rândul său, crește cerințele pentru - Acestea sunt dezavantaje semnificative ale acestui tip de convertor. De asemenea, pentru a menține funcționarea normală a tranzistorilor, este necesar să adăugați lanțuri RCD - amortizoare.

Dar, în ciuda dezavantajelor de mai sus și a eficienței scăzute a dispozitivului, o punte asimetrică sau „oblică” este încă utilizată în invertoarele de sudare. În acest caz, tranzistoarele T1 și T2 vor funcționa în fază, adică se vor închide și se vor deschide simultan. În acest caz, acumularea de energie nu va avea loc în transformator, ci în bobina inductorului Dr1. De aceea, pentru a obține aceeași putere cu un convertor în punte, este necesar un curent dublu prin tranzistoare, deoarece ciclul de lucru nu va depăși 50%. Vom lua în considerare acest sistem mai detaliat în articolele următoare.

Este un convertor clasic push-pull, a cărui diagramă bloc este prezentată mai jos:

Acest circuit vă permite să primiți putere de 2 ori mai mult decât la pornirea tipului de semi-punte și de 2 ori mai mult decât la pornirea tipului de punte „oblică”, în timp ce mărimile curenților și, în consecință, pierderile în toate cele trei cazuri vor fii egali. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că tensiunea de alimentare va fi egală cu tensiunea „de antrenare” a înfășurării primare a transformatorului de putere.

Pentru a obține aceeași putere cu o semi-punte (tensiune de antrenare 0,5U de alimentare), curentul necesar este de 2 ori! mai puţin decât pentru cazul semi-punte. Într-un circuit cu punte completă cu PWM, tranzistoarele vor funcționa alternativ - T1, T3 sunt pornite și T2, T4 sunt oprite și, în consecință, invers când polaritatea se schimbă. Valorile curentului de amplitudine care curge prin această diagonală sunt monitorizate și controlate. Pentru a-l regla, există două metode cel mai frecvent utilizate:

• Lăsați tensiunea de întrerupere neschimbată și modificați numai lungimea impulsului de control;
• Modificați nivelul tensiunii de întrerupere în funcție de datele de la transformatorul de curent, lăsând neschimbată durata impulsului de control;

Ambele metode pot permite modificări ale curentului de ieșire în limite destul de mari. O punte completă cu PWM are aceleași dezavantaje și cerințe ca o jumătate de punte cu PWM. (Vezi deasupra).

Este cel mai promițător circuit convertor de înaltă frecvență pentru un invertor de sudură, a cărui diagramă bloc este prezentată mai jos:

O punte rezonantă nu este foarte diferită de o punte PWM completă. Diferența este că, cu o conexiune rezonantă, un circuit LC rezonant este conectat în serie cu înfășurarea transformatorului. Cu toate acestea, aspectul său schimbă radical procesul de transfer al puterii. Pierderile vor scădea, eficiența va crește, sarcina electroliților de intrare va scădea și interferențele electromagnetice vor scădea. În acest caz, driverele pentru tranzistoarele de putere ar trebui utilizate numai dacă sunt utilizate tranzistoare MOSFET care au o capacitate de poartă mai mare de 5000 pF. IGBT-urile se descurcă doar cu un transformator de impulsuri. Descrieri mai detaliate ale schemelor vor fi oferite în articolele următoare.

Curentul de ieșire poate fi controlat în două moduri - frecvență și fază. Ambele metode au fost descrise într-o jumătate de punte rezonantă (vezi mai sus).

Punte completă cu șocul de disipare

Circuitul său nu este practic diferit de circuitul unei punți rezonante sau semi-punte, doar că în locul unui circuit LC rezonant, un circuit LC nerezonant este conectat în serie cu transformatorul. Capacitatea C, aproximativ C≈22μF x 63V, funcționează ca un condensator de echilibrare, iar reactanța inductivă a inductorului L ca o reactanță, a cărei valoare se va schimba liniar în funcție de modificarea frecvenței. Convertorul este controlat de frecvență. , Pe măsură ce frecvența tensiunii crește, rezistența inductanței va crește, ceea ce va reduce curentul în transformatorul de putere. O metodă destul de simplă și de încredere. Prin urmare, un număr destul de mare de invertoare industriale sunt construite conform acestui principiu de limitare a parametrilor de ieșire.

Am asamblat recent un invertor de sudura de la Barmaley, pentru un curent maxim de 160 de amperi, varianta single-board. Această schemă este numită după autorul său - Barmaley. Iată schema electrică și fișierul PCB.

Circuit invertor pentru sudare

Funcționarea invertorului: puterea de la o rețea monofazată de 220 de volți este rectificată, netezită de condensatoare și furnizată comutatoarelor cu tranzistori, care convertesc tensiunea de curent continuu în tensiune alternativă de înaltă frecvență furnizată unui transformator de ferită. Datorită frecvenței înalte, avem o reducere a dimensiunilor transei de putere și, ca urmare, folosim mai degrabă ferită decât fier. Urmează un transformator coborâtor, urmat de un redresor și un șoc.

Oscilograme pentru controlul tranzistorilor cu efect de câmp. L-am măsurat pe o diodă zener ks213b fără întrerupătoare de alimentare, factor de umplere 43 și frecvență 33.

În versiunea sa, taste de pornire IRG4PC50Uînlocuite cu altele mai moderne IRGP4063DPBF. Am înlocuit dioda zener ks213b cu două diode zener de 15 volți și 1,3 wați conectate spate în spate, deoarece dispozitivul ks213b anterior s-a încălzit puțin. După înlocuire, problema a dispărut imediat. Restul rămâne ca în diagramă.

Aceasta este o oscilogramă a colectorului-emițător al comutatorului inferior (conform diagramei). Când puterea este furnizată la 310 volți printr-o lampă de 150 wați. Osciloscopul costă diviziuni de 5 volți și diviziuni de 5 µs. prin divizor înmulțit cu 10.

Transformatorul de putere este înfășurat pe un miez B66371-G-X187, N87, E70/33/32 EPCOS Date de înfășurare: mai întâi etajul primar, secundar și din nou rămășițele primarului. Firul de pe primar și pe secundar are un diametru de 0,6 mm. Primar - 10 fire 0,6 răsucite împreună 18 spire (total). Primul rând se potrivește doar pentru 9 ture. Apoi, puneți deoparte rămășițele primarului, înfășurând 6 spire de sârmă de 0,6 pliate în 50 de bucăți și, de asemenea, răsucite. Și apoi din nou rămășițele primarului, adică 9 ture. Nu uitați de izolația interstrat (am folosit mai multe straturi de hârtie cash, 5 sau 6, nu o mai facem, altfel înfășurarea nu va intra în fereastră). Fiecare strat a fost impregnat cu epoxid.

Apoi asamblam totul, este nevoie de un spațiu de 0,1 mm între jumătățile feritei E70 și punem o garnitură dintr-o chitanță obișnuită pe miezurile exterioare. Tragem totul și lipim împreună.

L-am vopsit prin pulverizare cu vopsea neagră mată, apoi l-am lăcuit. Da, aproape că am uitat, când răsucim fiecare înfășurare, o înfășurăm cu bandă de mascare - o izolăm, ca să spunem așa. Nu uitați să marcați începutul și sfârșitul înfășurărilor; acest lucru va fi util pentru etapizarea și asamblarea ulterioară. Dacă fazarea transformatorului este incorectă, dispozitivul va găti la jumătate din putere.

Când invertorul este conectat la rețea, începe încărcarea condensatoarelor de ieșire. Curentul inițial de încărcare este foarte mare, comparabil cu un scurtcircuit și poate duce la arderea punții de diode. Ca să nu mai vorbim de faptul că pentru aparatele de aer condiționat acest lucru este, de asemenea, plin de eșecuri. Pentru a evita un astfel de salt brusc al curentului în momentul pornirii, sunt instalate limitatoare de încărcare a condensatorului. În circuitul lui Barmaley, acestea sunt 2 rezistențe de 30 ohmi, cu o putere de 5 wați fiecare, pentru un total de 15 ohmi x 10 wați. Rezistorul limitează curentul de încărcare al condensatorilor și după încărcarea acestora, puteți furniza energie direct, ocolind aceste rezistențe, ceea ce face releul.

În aparatul de sudură conform schemei Barmaley, este utilizat releul WJ115-1A-12VDC-S. Alimentare cu bobina releului - 12 volți DC, sarcină de comutare 20 Amperi, 220 Volți AC. În produsele de casă, utilizarea releelor ​​auto de 12 volți și 30 de amperi este foarte comună. Cu toate acestea, nu sunt proiectate pentru comutarea curenților de până la 20 de amperi de tensiune de rețea, dar, cu toate acestea, sunt ieftine, accesibile și fac față pe deplin sarcinii lor.

Este mai bine să utilizați un rezistor obișnuit cu fir bobinat ca rezistor de limitare a curentului; va rezista la orice suprasarcină și este mai ieftin decât cele importate. De exemplu, C5-37 V 10 (20 Ohm, 10 Watt, fir). În loc de rezistențe, puteți pune condensatori de limitare a curentului în serie în circuitul de tensiune alternativă. De exemplu K73-17, 400 Volți, capacitate totală 5-10 µF. Condensatorii sunt de 3 uF, încărcați o capacitate de 2000 uF în aproximativ 5 secunde. Calculul curentului de încărcare a condensatorului este următorul: 1 µF limitează curentul la 70 miliamperi. Se dovedește 3 uF la nivelul de 70x3 = 210 miliamperi.

În cele din urmă am pus totul cap la cap și l-am lansat. Limita de curent a fost setată la 165 de amperi, acum să punem invertorul de sudură într-un caz bun. Costul unui invertor de casă este de aproximativ 2.500 de ruble - am comandat piesele pe internet.

Am luat firul de la magazinul de bobinare. De asemenea, puteți scoate firul de la televizoare din circuitul de demagnetizare de la kinescop (acesta este aproape unul secundar gata făcut). Accelerația a fost făcută din E65, bandă de cupru de 5 mm lățime și 2 mm grosime - 18 spire. Inductanța a fost ajustată la 84 μH prin creșterea distanței dintre jumătăți; a fost de 4 mm. De asemenea, îl puteți înfășura cu un fir de 0,6 mm în loc de o bandă, dar va fi mai dificil să îl așezați. Primarul de pe transformator poate fi înfășurat cu un fir de 1,2 mm, un set de 5 bucăți de 18 spire, dar puteți folosi și fire de 0,4 mm pentru a calcula numărul de fire pentru secțiunea transversală de care aveți nevoie, adică, de exemplu , 15 piese de 0,4 mm 18 spire.

După ce am instalat și configurat circuitul pe placă, am pus totul împreună. Barmaley a trecut testele cu succes: a tras cu calm cei trei și patru electrozi. Limita de curent a fost stabilită la 165 Amperi. Asamblat și testat dispozitivul: Arcee .

Discutați articolul SUDARE INVERTOR BARMALY

Instalații pentru sudarea automată a cusăturilor longitudinale ale carcasei - în stoc!
Performanță ridicată, confort, ușurință în operare și fiabilitate în funcționare.

Ecrane de sudura si perdele de protectie - in stoc!
Protecție împotriva radiațiilor la sudare și tăiere. Alegere mare.
Livrare în toată Rusia!

Cel mai adesea, la construirea invertoarelor de sudură, sunt utilizate trei tipuri principale de convertoare de înaltă frecvență: semi-punte, punte asimetrică (sau „punte oblică”) și punte completă. Sub masca unei jumătăți de punte și a unui pod complet, există convertoare rezonante. În funcție de sistemul de control pentru parametrii de ieșire, convertoarele sunt disponibile cu PWM (lățimea impulsului), cu PFM (controlul frecvenței), cu controlul de fază și combinații ale acestor trei. Toate aceste tipuri de convertoare au avantajele și dezavantajele lor. Să începem cu o jumătate de punte cu PWM. Schema bloc a unui astfel de convertor este prezentată în Fig. 3.

Acesta este cel mai simplu convertor din familia în doi timpi, dar nu mai puțin fiabil. Dezavantajul acestui circuit este că „oscilația” tensiunii de pe înfășurarea primară a transformatorului de putere este egală cu jumătate din tensiunea de alimentare. Dar, pe de altă parte, acest fapt este un plus; puteți folosi un nucleu mai mic fără teama de a intra în modul de saturație.

Pentru invertoarele de putere redusă (2-ZkW), un astfel de convertor este foarte promițător. Dar controlul PWM necesită o atenție specială la instalarea circuitelor de alimentare; driverele trebuie instalate pentru a controla tranzistoarele de putere. Tranzistoarele unei astfel de semi-punte funcționează în modul de comutare greu, astfel încât semnalele de control sunt solicitate mai mult.

Trebuie să existe un „timp mort” între două impulsuri antifază, absența unei pauze sau durata insuficientă a acesteia duce întotdeauna la apariția unui curent de trecere prin tranzistoarele de putere.

Consecințele sunt ușor de previzibil - defecțiunea tranzistorilor. Un tip foarte promițător de convertor semi-punte este semi-punte rezonant. Schema bloc a unui astfel de semi-pod este prezentată în Fig. 4.

Curentul care curge prin circuitele de putere are o formă sinusoidală, iar aceasta îndepărtează sarcina de la condensatorii filtrului.

Cu acest design, comutatoarele de alimentare nu necesită drivere! Un transformator de impuls obișnuit este suficient pentru a comuta tranzistoarele de putere. Calitatea impulsurilor de control nu este la fel de semnificativă ca într-un circuit PWM, deși ar trebui să existe o pauză („timp mort”).

Un alt plus este că acest circuit vă permite să faceți fără protecția curentului, iar forma caracteristicii curent-tensiune (caracteristică volt-amperi) are o formă imediat în scădere și nu necesită modelare parametrică.

Curentul de ieșire este limitat doar de inductanța de magnetizare a transformatorului și poate atinge valori semnificative în timpul unui scurtcircuit; acest lucru trebuie luat în considerare la alegerea diodelor de ieșire, dar această proprietate are un efect pozitiv asupra aprinderii și arderii. arc!

De obicei, parametrii de ieșire sunt reglați prin schimbarea frecvenței, dar utilizarea controlului de fază oferă mult mai multe avantaje și este cea mai promițătoare pentru un invertor de sudură, deoarece vă permite să ocoliți un fenomen atât de neplăcut precum coincidența rezonanței cu scurtul -modul circuit, iar gama de reglare a parametrilor de ieșire este mult mai larg. Reglarea fază vă permite să schimbați curentul de ieșire practic de la 0 la Imax.

Următoarea schemă este o punte asimetrică sau „punte oblică”. Schema bloc a unui astfel de convertor este prezentată în Fig. 5.

Puntea asimetrică este un convertor cu un singur ciclu, cu flux înainte.

Un convertor cu această configurație este foarte popular atât printre producătorii de invertoare de sudură, cât și printre amatorii de radio. Primele invertoare de sudură au fost construite exact ca un „punte oblic”. Simplitate și fiabilitate, oportunități ample de ajustare a curentului de ieșire, imunitate la zgomot - toate acestea încă atrage dezvoltatorii de invertoare de sudură.

Și deși dezavantajele unui astfel de convertor sunt destul de semnificative, acestea sunt curenți mari prin tranzistori, cerințe ridicate pentru forma impulsurilor de control, ceea ce implică utilizarea unor drivere puternice pentru a controla întrerupătoarele de alimentare, cerințe ridicate pentru instalarea circuitelor de alimentare, mari curenții de impulsuri impun cerințe mari pentru condensatorii de filtru de intrare, condensatorii electrolitici chiar nu le plac curenții de impulsuri mari. Pentru a menține tranzistoarele în ODZ (gama de valori permisă), sunt necesare lanțuri RCD (snubbers).

Dar, în ciuda tuturor acestor deficiențe și a eficienței scăzute, „puntea oblică” este încă folosită în invertoarele de sudare până în prezent. Tranzistorii T1 și T2 funcționează în fază, deschizându-se împreună și închizându-se împreună. Energia nu este stocată în transformator, ci în inductorul de ieșire al inductorului. Ciclul de lucru nu depășește 50%, motiv pentru care pentru a obține aceeași putere cu un convertor în punte, este necesar un curent dublu prin tranzistoare. Funcționarea unui astfel de convertor va fi examinată mai detaliat folosind exemplul unui invertor de sudură real.

Următorul tip de convertor este o punte completă cu PWM. Convertor clasic push-pull! Schema bloc a podului complet este prezentată în Fig. 6.

Circuitul de punte face posibilă obținerea unei puteri de 2 ori mai mare decât o jumătate de punte și de 2 ori mai mult decât o „punte oblică”, cu aceleași valori ale curenților și pierderilor de comutare. Acest lucru se explică prin faptul că „oscilația” tensiunii înfășurării primare a transformatorului de putere este egală cu tensiunea de alimentare.

În consecință, pentru a obține aceeași putere, de exemplu, cu o jumătate de punte (în care tensiunea de comandă este de 0,5U), curentul prin tranzistoare va fi de 2 ori mai mic! Tranzistoarele cu punte completă funcționează în diagonală când T1 - T3 sunt deschise, T2 - T4 sunt închise și invers. Transformatorul de curent monitorizează valoarea amplitudinii curentului care curge prin diagonala pornită. Puteți regla curentul de ieșire al unui astfel de convertor în două moduri:

1) modificați durata impulsului de control, lăsând neschimbată tensiunea de întrerupere;

2) modificați nivelul tensiunii de întrerupere provenit de la transformatorul de curent, lăsând neschimbată durata impulsurilor de control.

Ambele metode vă permit să schimbați curentul de ieșire într-un interval destul de larg. Dezavantajele și cerințele unui pod complet cu PWM sunt exact aceleași cu cele ale unui semi-bridge cu PWM. (Vezi deasupra). Și, în sfârșit, să luăm în considerare cel mai promițător circuit convertor RF pentru un invertor de sudură - o punte rezonantă. Diagrama bloc este prezentată în Fig. 7.

După cum poate părea la prima vedere, circuitul podului rezonant nu este foarte diferit de un pod PWM, iar acest lucru este adevărat. În practică, este introdus suplimentar doar un circuit rezonant LC, conectat în serie cu transformatorul de putere. Cu toate acestea, introducerea acestui lanț schimbă complet procesele de transfer de putere. Pierderile sunt reduse, eficiența crește, nivelul de interferență electromagnetică este redus cu ordine de mărime, iar sarcina electroliților de intrare este redusă. După cum puteți vedea, puteți elimina complet protecția curentului; driverele pentru tranzistoare de putere pot fi necesare numai dacă sunt utilizate tranzistori MOSFET cu o capacitate de poartă mai mare de 5000pF. Pentru tranzistoarele IGBT, un transformator de impuls este suficient.

Curentul de ieșire al convertorului rezonant poate fi controlat în două moduri: frecvență și fază. Ambele au fost menționate mai devreme, în descrierea semi-podului rezonant. Iar ultimul tip de convertor RF este o punte completă cu un șoc de scurgere. Circuitul său nu este practic diferit de circuitul unei punți rezonante (semi punte), la fel cum circuitul LC este conectat în serie cu un transformator, doar că nu este rezonant. C = 22 µFx63V funcționează ca un condensator de echilibrare, iar L al inductorului acționează ca o reactanță, a cărei valoare depinde liniar de frecvență. Controlul unui astfel de convertor este frecvența. Pe măsură ce frecvența crește, rezistența L crește. Curentul prin transformatorul de putere scade. Simplu și de încredere. Majoritatea invertoarelor industriale sunt construite pe acest principiu de reglare și limitare a curentului de ieșire.

Partea de putere a mașinii noastre de sudură semiautomată de tip invertor de casă se bazează pe un circuit de punte asimetric sau, așa cum se mai numește, un „punte oblic”. Acesta este un convertor direct cu un singur capăt. Avantajele unei astfel de scheme sunt simplitatea, fiabilitatea, numărul minim de piese și imunitate ridicată la zgomot. Până acum, mulți producători își produc produsele folosind designul „punte oblic”. De asemenea, nu puteți face fără dezavantaje - acestea sunt curenți mari de impuls de la sursa de alimentare, eficiență mai mică decât în ​​alte circuite și curenți mari prin tranzistoarele de putere.

Diagrama bloc a unui convertor înainte „punte oblică”

Schema bloc a unui astfel de dispozitiv este prezentată în figură:

Tranzistoarele de putere VT1 și VT2 funcționează în aceeași fază, adică se deschid și se închid în același timp, prin urmare, în comparație cu o punte completă, curentul prin ele este de două ori mai mare. Transformatorul TT oferă feedback de curent.
Puteți afla mai multe despre toate tipurile de convertoare invertor pentru mașini de sudură din carte.

Descrierea circuitului invertorului

Aparat de sudura invertor semiautomatic, care functioneaza in modurile MMA (sudura cu arc) si MAG (sudura cu sarma speciala in mediu gazos).

Panou de control

Următoarele componente ale invertorului sunt instalate pe placa de control: un oscilator principal cu un transformator de izolare galvanică, unități de feedback de curent și tensiune, o unitate de control releu, o unitate de protecție termică și o unitate „anti-lipire”.

Oscilator principal

Unitatea de control curent (pentru modul MMA) și oscilatorul principal (OG) sunt asamblate pe microcircuite LM358N și UC2845. UC2845 a fost ales ca MG, mai degrabă decât UC3845 mai comun, datorită parametrilor mai stabili ai primului.

Frecvența de generare depinde de elementele C10 și K19 și se calculează prin formula: f = (1800/(R*C))/2, unde R și C sunt în kilo-ohmi și nanofaradi, frecvența este în kiloherți. În acest circuit, frecvența este de 49KHz.

Un alt parametru important este factorul de umplere, calculat folosind formula Kzap = t/T. Nu poate fi mai mult de 50%, iar în practică este de 44-48%. Depinde de raportul dintre denumiri C10 și R19. Dacă condensatorul este luat cât mai mic posibil, iar rezistența cât mai mare posibil, atunci Kzap va fi aproape de 50%.

Impulsurile SG generate sunt alimentate la comutatorul VT5, care funcționează pe transformatorul de izolare galvanică (TGR) T1, bobinat pe un miez EE25, utilizat în unitățile electronice pentru pornirea lămpilor fluorescente (balasturi electronice). Toate înfășurările sunt îndepărtate și altele noi sunt înfășurate conform diagramei. În loc de tranzistorul IRF520, puteți utiliza oricare dintre aceste serii - IRF530, 540, 630 etc.

Feedback actual

După cum am menționat mai devreme, pentru sudare cu arc Important este un curent de ieșire stabil, pentru semi-automate - o tensiune constantă. Feedback-ul de curent este organizat pe transformatorul de curent TT; este un inel de ferită de dimensiunea K 20 x 12 x 5, plasat pe borna inferioară (conform diagramei) a înfășurării primare a transformatorului de putere. În funcție de curentul de înfășurare primar T2, lățimea impulsului oscilatorului principal scade sau crește, menținând curentul de ieșire neschimbat.

Feedback de tensiune

Sudare semiautomat tipul de invertor necesită feedback de tensiune; pentru aceasta, în modul MAG, comutatorul S1.1 furnizează tensiunea de la ieșirea dispozitivului către unitatea de reglare a tensiunii de ieșire, asamblată pe elementele R55, D18, U2. Rezistorul puternic K50 stabilește curentul inițial. Și cu contactele S1.2, cheia de pe tranzistorul VT1 scurtcircuitează regulatorul R2 la curentul maxim, iar cheia VT3 dezactivează modul „anti-lipire” (oprirea GB când electrodul se lipește).

Bloc de protectie termica

O mașină de sudat semiautomată de casă include un circuit de protecție la supraîncălzire: acesta este asigurat de o unitate pe tranzistoare VT6, VT7. Senzorii de temperatură la 75 de grade C (sunt doi dintre ei, normal închis, conectați în serie) sunt instalați pe radiatorul diodelor de ieșire și pe unul dintre radiatoarele tranzistoarelor de putere. Când temperatura este depășită, tranzistorul VT6 scurtează pinul 1 al UC2845 la masă și întrerupe generarea de impulsuri.

Unitate de control releu

Acest bloc este asamblat pe un microcircuit DD1 CD4069UB (analog cu 561LN2) și un tranzistor VT14 BC640. Aceste elemente asigură următorul mod de funcționare: atunci când apăsați butonul, releul supapei de gaz este imediat pornit, după aproximativ o secundă, tranzistorul VT17 permite pornirea generatorului și, în același timp, releul mecanismului de extragere pornește.

Releele care controlează „tragerea” și supapa de gaz, precum și ventilatoarele, sunt alimentate de stabilizatorul de pe MC7812 montat pe placa de control.

Unitate de putere bazată pe tranzistoare HGTG30N60A4

De la ieșirea TGR, impulsurile pregenerate de drivere pe tranzistoarele VT9 VT10 sunt furnizate comutatoarelor de alimentare VT11, ME12. „Snubbers” sunt conectate paralel la bornele colector-emițător ale acestor tranzistoare - lanțuri de elemente C24, D47, R57 și C26, D44, R59, care servesc la menținerea tranzistorilor puternici în intervalul de valori permise. In imediata apropiere a tastelor se afla un condensator C28, asamblat din 4 condensatoare de 1 micron x 630v. Diodele Zener Z7, Z8 sunt necesare pentru a limita tensiunea la porțile comutatorului la 16 volți. Fiecare tranzistor este instalat pe un radiator de la un procesor de computer cu un ventilator.

Transformator de putere și diode redresoare

Elementul principal al circuitului de sudare semiautomat este puternicul transformator de ieșire T2. Este asamblat pe două miezuri E70, material N87 de la EPCOS.

Calculul unui transformator de sudare

Roturile înfășurării primare sunt calculate după formula: N = (Upit * timp)/(Badd * Ssec),
unde Upit = 320V – tensiune maximă de alimentare;
timp = ((1000/f)/2)*K – durata pulsului, K = (Kzap*2)/100 = (0,45*2)/100 = 0,9 timp = ((1000/49)/2 )*0,9 = 9,2;
Vdop = 0,25 – inducție admisă pentru materialul miezului;
Secțiunea = 1400 – secțiune de miez.
N = (320 * 9,2)/(0,25 * 1400) = 8,4, rotunjit la 9 ture.
Raportul spirelor secundare și primare ar trebui să fie de aproximativ 1/3, adică. înfășurăm 3 spire ale înfășurării secundare.

Transformatorul de putere poate fi bobinat pe o dimensiune standard diferită; spirele sunt calculate folosind formula de mai sus. De exemplu, pentru un miez 2 x E80 la f = 49Khz, se transformă în primar: 16, secundar: 5.

Selectarea secțiunii transversale a firelor înfășurărilor primare și secundare, înfășurarea transformatorului

Selectăm secțiunea transversală a firului la o rată de 1mm.kv = 10A curent de ieșire. Acest dispozitiv ar trebui să producă aproximativ 190A sub sarcină, așa că luăm secțiunea transversală secundară de 19mm.kv (un mănunchi de 61 de fire cu un diametru de 0,63mm). Secțiunea transversală a primarului este selectată de 3 ori mai mică, adică 6 mm.mp (cablaj din 20 de fire cu diametrul de 0,63 mm). Secțiunea transversală a sârmei în funcție de diametrul său se calculează astfel: S = D²/1,27 unde D este diametrul sârmei.

Înfășurarea se realizează pe un cadru din PCB de 1mm, fără obraji laterali. Rama se monteaza pe un cadru de lemn in functie de dimensiunile miezului. Înfășurarea primară este înfășurată (toate spirele într-un singur strat). Apoi 5 straturi de hârtie groasă de transformator, cu înfășurarea secundară deasupra. Bobinele sunt comprimate cu legături din plastic. Apoi, cadrul cu înfășurări este îndepărtat din dorn și impregnat cu lac într-o cameră de vid. Camera a fost făcută dintr-un borcan de litru cu capac etanș și un furtun atașat la tubul de aspirație al compresorului de la frigider (puteți scufunda pur și simplu trans-ul în lac pentru o zi, cred că va deveni și saturat).