Сварочный резонансный инвертор своими руками: Сварочный инвертор своими руками. От теории к практике. ЧАСТЬ 1

Содержание

Cварочный аппарат на основе резонансного инвертора

В данной статье представляется новое поколение электронных источников сварочного тока (ИСТ), включающих в себя инверторы с «мягким» режимом коммутации, работающие на высокочастотных трансформаторах. Подобные инверторы имеют малый вес, надежны, гибкие в эксплуатации, обеспечивают хорошую эффективность, высокую скорость реакции и надежность управления. Примененный алгоритм управления инвертором позволяет обеспечить корректную работу при любом состоянии нагрузки и источника питания, малые потери в режиме холостого хода и автоматическое восстановление рабочего состояния после аварии по питающей сети. Представляется также прототип промышленного источника сварочного тока, имеющего напряжение холостого хода 80В, максимальный сварочный ток – 130А при частоте коммутации 80 кГц.
От современных ИСТ требуются малый вес, надежность, безопасность, дешевизна и гибкость в эксплуатации. Качество сварки должно быть обеспечено независимо от используемых материалов и параметров окружающей среды ( температура, влажность и т.
д.). Более того, электрод должен быть предохранен от протекания по нему какого-либо тока в нерабочем режиме.
Для выполнения указанных требований важно обеспечить: широкий диапазон регулирования сварочного тока, а это, обычно, 3% — 100% от максимального значения, что нужно для увеличения гибкости и возможностей оборудования; высокую эффективность для исключения принудительного охлаждения; высокую частоту коммутации для минимизации веса ИСТ; достаточно высокий коэффициент мощности, что необходимо для получения максимальной мощности от питающей сети с учетом существующих стандартов; автоматическую адаптацию под различные условия работы, быстроту реакции на изменения нагрузки и устойчивость к аварийным режимам.
Эти требования могут быть выполнены только с использованием высокочастотных инвертеров с «мягкой» коммутацией. В рамках описанного подхода, в данной работе представляется решение на базе резонансного инвертора на MOSFET, работающего выше частоты резонанса силового контура, включающего ВЧ-трансформатор и нагрузку. Это решение, минимизирующее токи обратного восстановления и коммутационные потери диодов, позволяет использовать высокие частоты переключения транзисторов инвертора при малых коммутационных перегрузках и при высокой эффективности преобразователя. Более того, достигается высокая степень использования магнитопровода трансформатора и естественное ограничение инвертером тока короткого замыкания.
СХЕМОТЕХНИКА И РАБОТА ИНВЕРТОРА

Топология инвертора показана на Рис.1. На показанной схеме можно выделить несколько функциональных блоков (частей).

Рис.1 Топология резонансного инвертора

Входная часть: включает в себя неуправляемый выпрямитель и конденсатор фильтра Cd (напряжение +300В питания инвертора). Емкость этого конденсатора рассчитывается обычно так, чтобы при полной нагрузке обеспечить пульсации напряжения на Cd 25% — 30%. Это делается для увеличения времени, в течение которого диоды первичного выпрямителя находятся в проводящем состоянии. Это приводит к увеличению величины коэффициента мощности, но приводит к необходимости уменьшать коэффициент трансформации N ВЧ-трансформатора (N=w1/w2), что в свою очередь приводит к росту тока первичной обмотки и ключевых транзисторов.
Разумеется, вместо подобного выпрямителя возможно использования активного корректора коэффициента мощности, но такое решение приводит к неприемлемому росту стоимости устройства. Инвертер: при нормальных условиях работы, полумостовой инвертер работает на тактовой частоте выше частоты резонанса контура, поэтому полное сопротивление контура имеет индуктивный характер. Причем ток контура отстает по фазе от напряжения на выходе инвертора. Это обеспечивает «мягкое» переключение body-диодов MOSFET транзисторов и, следовательно, малые токи обратного восстановления и коммутационные потери. Поэтому медленные body-диоды полевых транзисторов могут использоваться в качестве D1 и D2 даже на высоких частотах. Так как коммутация транзисторов происходит при нулевом напряжении «сток-исток», то потери при включении очень малы. Потери при выключении в принципе малы из-за индуктивного характера нагрузки инвертора. Однако, все эти коммутационные потери могут быть еще уменьшены за счет применения соответствующих снабберных цепей, устанавливаемых между стоком и истоком ключевых транзисторов.

Резонансный контур: Как видно из Рис.1, используется резонансный контур LCС – типа, то есть состоящий из индуктора Lr и «расщепленной» емкости, в которую входит Cp параллельно обмотке трансформатора) и конденсатор Cs (состоит из двух одинаковых конденсаторов Cs/2, включенных параллельно по переменному току). У этой топологии есть несколько преимуществ по сравнению с обычными резонансными конвертерами, как с последовательным резонансом (SRC: первичная обмотка включена последовательно с резонансным контуром), так и с параллельным резонансом (PRC: первичная обмотка включена параллельно с конденсатором резонансного контура). Предлагаемая топология более селективна, она обеспечивает более широкий диапазон регулировки тока нагрузки для данного диапазона изменения тактовой частоты инвертора. Более того, при правильном выборе компонент резонансного контура возможно сохранить некоторые положительные свойства и SRC (ограничение тока короткого замыкания) и PRC (управляемость и регулируемость при отсутствии нагрузки), при этом слабые места «обычных» резонансных топологий могут быть преодолены: ограниченный диапазон регулирования для SRC, потери при работе на холостом ходе и возможность насыщения трансформатора для PRC.

В частности:
1. при максимальной нагрузке поведение резонансной части схемы определяется индуктором Lr и емкостью Cs, так как Cp зашунтирована малым импедансом нагрузки. Аналогичная ситуация наблюдается для SRC;
2. на холостом ходе резонансный ток мал, но не нулевой (течет через Cp). Таким образом не нарушается управляемость инвертора в отличие от SRC, а ключевые потери малы, в отличие от PRC;
3. при коротком замыкании, что является нормальным режимом для ИСТ, ток через резонансный контур ограничен импедансом Lr и Cs, величину тока короткого замыкания легко удерживать на необходимом уровне подстройкой тактовой частоты инвертора.
Трансформатор:
предложенная топология оптимизирует использование трансформатора по нескольким причинам. Во-первых, передача максимальной мощности в нагрузку происходит при минимальной частоте инвертора, в то время, как более высокие тактовые частоты требуются только при малых нагрузках. Во-вторых, из-за наличия последовательно с первичной обмоткой конденсатора отсутствует постоянная составляющая индукции в магнитопроводе трансформатора, поэтому возможно максимально использовать сердечник при его перемагничивании.
В-третьих, форма тока и напряжения на обмотках – синусоидальная, что обеспечивает малые потери и нагрузку на трансформатор. В-четвертых, паразитные реактивности трансформатора не влияют на работу инвертора (складываются с реактивностями резонансного контура), что упрощает разработку трансформатора.
Выходная часть: диоды выходного выпрямителя работают на высокой частоте, но благодаря синусоидальной форме, напряжение на диодах нарастает медленно после их выключения. Таким образом, потери на восстановление ограничены. Емкость конденсатора выходного фильтра C0 обычно очень маленькая, этот конденсатор нужен лишь для подавления помех, возникающих при горении дуги из-за индуктивности подводящих проводов к держателю электрода.
Нагрузка: напряжение холостого хода определяется типом электрода, а сварочный ток определяет скорость плавления электрода.

РАБОТА ИНВЕРТОРА И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ

Рис.2 Эквивалентная схема LCC-инвертора

Для анализа работы инвертора в установившемся режиме обратимся к схеме на Рис. 2, где все переменные будем считать синусоидальными, а выходная часть схемы представлена эквивалентным сопротивлением RE, включенным последовательно с источником напряжения ue. Здесь же инвертер будет представлен просто источником напряжения ui, которое соответствует основной гармонике (to the fundamental components of actual inverter voltadge) на тактовой частоте Fsw. Пусть Ud – напряжение питания инвертора, а Ui – среднеквадратичное (эффективное) значение величины ui, тогда:
Можно видеть, что U0 равно выпрямленному напряжению вторичной обмотки трансформатора. Более того, в установившемся режиме, U0 равно постоянной составляющей напряжения на нагрузке. В случае электрической дуги, нагрузку можно представить в виде источника напряжения с постоянным напряжением UL (десятки вольт) последовательно с резистором RL (десятки миллиом). Такая схема замещения дуги экспериментально подтверждена. Соответственно, мы считаем, что:
Где N = N1/N2 – коэффициент трансформации, Up — эффективное значение up-напряжения на первичной обмотке.
Отметим, что пульсации тока нагрузки IL считаются равными нулю. Фактически, при низком напряжении на нагрузке (десятки вольт) и высокой частоте коммутации (порядка 100кГц) малая индуктивность подводящих к электроду проводов (десятки микрогенри) достаточна для обеспечения фильтрации тока нагрузки. Таким образом, ток первичной обмотки i1 имеет прямоугольную (rectangular) форму с амплитудой IL/N и его основная гармоника (fundamental component) равна:
поскольку в уравнениях, приведенных выше, UE по фазе совпадает с I1, мы можем представить нагрузку в виде единственного эквивалентного резистора RT, определенного следующим образом:
Легко убедиться, что оба представления нагрузки удовлетворяют условию баланса мощьности. Короткое замыкание нагрузки: при этих условиях собственная резонансная частота контура становится:
При этом регулировка выходного тока инвертора в режиме «к.з.» осуществляется изменением тактовой частоты в соответствие с выражением:
Амплитуда резонансного тока описывается выражениями, подобными (5d) и (5e). Эти уравнения показывают, что для того, чтобы избежать существенных вариаций тактовой частоты при работе инвертора на реальную нагрузку емкость конденсатора Cp должна быть достаточно большой. С другой стороны, увеличение Cp приводит к увеличению тока в контуре на холостом ходе, что приводит к нежелательным потерям на холостом ходе. Следовательно, выбор номинала Cp необходимо производить на основе компромисса.
Максимальная нагрузка: в этих условиях импедансом Cp можно пренебречь. Тогда:
Коэффициент передачи инвертора: в общем случае коэффициент передачи может быть рассчитан в соответствие с выражением:
где Zp – импеданс параллельных Cp и RT, ZS – импеданс последовательных LS и CS (величиной RS обычно можно пренебречь). На Рис. 3 показана зависимость коэффициента передачи инвертора в соответствие с выражениями, приведенными выше, от частоты. Q-фактор при коротком замыкании нагрузки определяется как:
Соответственно, низкой величине Q соответствует большое значение RT, то есть при отсутствии нагрузки выходное напряжение становится максимальным. При больших значениях Q-фактора, то есть при коротком замыкании, выходное напряжение падает.

Рис.3 Коэффициент передачи инвертора по переменному току при разных Q

Рис.4 Блок схема управления инвертером

АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ
Блок схема инвертора показана на Рис.4 и включает в себя несколько функциональных узлов, необходимых для обеспечения корректного поведения ИСТ во всех режимах. Данный алгоритм управления может быть реализован с помощью простой схемотехники и адаптирован к любым параметрам конкретной схемы инвертора, источнику питания и параметрам нагрузки. Рассмотрим работу схемы управления инвертора.
Регулирование по току нагрузки: ток нагрузки измеряется с помощью трансформатора тока, включенного во вторичную обмотку силового трансформатора. Хотя более удобной с практической точки зрения является установка трансформатора тока в первичную цепь трансформатора, но измерение тока нагрузки в первичной цепи не возможно, т.к. это повлияет на точность измерения тока нагрузки. Сигнал с трансформатора тока выпрямляется, фильтруется и сравнивается с опорным значением Iref . Затем сигнал ошибки подается на пропоционально-интегральный усилитель (PI amplifier), который своим выходным напряжением управляет частотой задающего генератора (VCO).
Среди различных возможным вариантов непосредственное управление частотой было выбрано по причине своей простоты, с учетом того, что в нашем случае динамические характеристики не критичны и стабильность может быть получена за счет ограничения полосы пропускания петли обратной связи по току нагрузки.
При таком алгоритме управления если сопротивление нагрузки уменьшается, ток контура стремится возрасти и система отвечает повышением тактовой частоты. Это приводит к уменьшению коэффициента передачи инвертора (см. Рис.3), что компенсирует изменения величины сопротивления нагрузки и поддерживает ток нагрузки в соответствии с Iref. Аналогично система ведет себя при увеличении сопротивления нагрузки: тактовая частота снижается, что приводит к увеличению коэффициента передачи инвертора по переменному току.
Ограничение тактовой частоты инвертора: достигается ограничением максимального и минимального значения усиленного сигнала ошибки VF. В частности, в предложенной схеме VFmax соответствует fmin и VFmin соответствует fmax. Минимальный ток нагрузки: величина максимальной тактовой частоты fmax определяет уровень минимального тока нагрузки и должна быть выбрана с учетом возможностей примененных ключевых элементов. Так как fmax связана с частотой fnl (no load) и с величиной Q-фактора Qnl, то необходимо очень внимательно отнестись к выбору fmax при расчете параметров резонансного контура.
Автоматический выход преобразователя из аварийного режима: ограничение тактовой частоты минимальным значением fmin полезно и, теоретически, позволяет избежать заход инвертора на частоты ниже резонансной частоты контура, где управление инвертером становится неустойчивым. Но, фактически, при работе преобразователя на тактовой частоте, меньшей, чем резонансная частота контура, дальнейшее снижение тактовой частоты приводит к уменьшению тока, что приводит к увеличению сигнала ошибки по току, что приводит к еще большему уменьшению тактовой частоты схемой управления. На практике (см. Рис.3) нет простого способа избежать «захода» инвертора в область ниже частоты собственного резонанса контура только «правильным» выбором fmin. Реально, резонансная частота fnl на холостом ходе может быть выше частоты fn при максимальной (rated) нагрузке. Отключение нагрузки может по этой причине «загнать» систему ниже собственной резонансной частоты контура.
Действительно, в нашей схеме управления fmin установлена ниже частоты резонанса, что служит несколько иной цели: это позволяет реализовать автоматическое восстановление работоспособного состояния инвертора, независимо от причин, повлекших потерю управления. Предположим, что из-за неожиданной просадки напряжения питания, инвертер не может обеспечить заданный ток в нагрузке. Система управления отвечает снижением тактовой частоты, которая «падает» ниже собственного резонанса контура. Инвертер оказывается в зоне неустойчивой работы и его тактовая частота снижается до fmin. После этого интегратор ПИ-усилителя ошибки сбрасывается в исходное состояние (reset) сигналом, поступившим от блока ограничения (Limiter block) и напряжение ошибки VF cпадает до значения VFmin, соответствующее частоте fmax. После этого тактовая частота инвертора быстро возвращается в область частот выше резонанса контура и нормальное управление восстанавливается, инвертер становится способен адекватно отрабатывать изменения нагрузки. В противном случае весь процесс повторяется до тех пор, пока не будет устранена причина аварийного поведения схемы управления.
Исключение возможности работы инвертора ниже частоты собственного резонанса: чтобы исключить такой режим работы производится отслеживание фазового сдвига между прямоугольным сигналом с выхода задающего генератора, управляемого напряжением (VCO), который управляет работой ключевых транзисторов, и током вторичной обмотки трансформатора. Когда фаза этих сигналов приближается к нулю (состояние резонанса), фазовый детектор (Phase Detector) и блок подстройки опорного сигнала (RefeRence Adjustment Block) вырабатывают ступенчатый сигнал, который временно уменьшает величину опорного сигнала тока нагрузки Iref. Таким образом, ток нагрузки снижается, а частота коммутации увеличивается до тех пор, пока не закончится переходный период.
Теоретически, ток резонансного контура iR на первичной стороне трансформатора мог бы быть измерен вместо тока во вторичной обмотке i2 для детектирования приближения тактовой частоты к резонансу. На практике, приближение тактовой частоты к резонансу происходит при максимальной мощности в нагрузке, когда токи текут через емкость Cp и током намагничивания трансформатора можно пренебречь. Тем не менее, измерение тока во вторичной цепи является более корректным.
Ограничение выходного напряжения: для обеспечения корректной работы инвертора в качестве ИСТ и в соответствии со стандартами безопасности выходное напряжение в режиме холостого хода должно быть в пределах 60 – 80В. Для этого применен принцип “bang-bang” управления выходным напряжением u0: при возрастании выходного напряжения выше допустимого уровня инвертер останавливается сигналом с блока запрета (Enable block). После снижения напряжения на выходе (используется компаратор с гистерезисом) сигнал запрета снимается, и инвертер снова запускается.
Работа инвертора в «спящем» режиме (standby mode): если ток нагрузки равен нулю, то система переходит в ждущий («спящий») режим. Инвертер находится в выключенном состоянии, но периодически запускается на несколько периодов тактовой частоты для контроля наличия или отсутствия тока нагрузки. Сигнал запуска повторяется с периодичностью единицы герц, поэтому потребляемая мощность в этом режиме очень мала.
Предотвращение замыкания электрода: при замыкании электрода возникает режим короткого замыкания, что детектируется датчиком напряжения на нагрузке. Быстрый рост тока нагрузки на 20-30% приводит к плавлению в области сваривания детали и отключению электрода. Поэтому реакция на такие резкие изменения тока нагрузки должна быть достаточно быстрой со стороны схемы управления и полоса пропускания по цепи обратной связи по току должна составлять порядка 1кГц. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ РЕЗОНАНСНОГО ИНВЕРТОРА
Этот раздел представляет упрощенную процедуру расчета для предварительной разработки инвертора. Конденсатор входного фильтра питания: как уже говорилось, номинал этого конденсатора выбирается на основе компромисса между необходимостью получения достаточного коэффициента мощности с одной стороны и разумным уровнем переменной составляющей напряжения (пульсации) на конденсаторе, с другой. Для выбора емкости Cd используется диаграмма, приведенная на Рис.5, на котором показана зависимость коэффициента мощности, напряжения пульсаций ud от параметра w:

Рис.5

Тоесть связь между пиковой энергии, запасаемой конденсатором (Us – амплитудное значение напряжения питания) и энергией, передаваемой в нагрузку с максимальной мощностью PLn при периоде сетевой частоты TS.
где LS – индуктивность в цепи питания, если таковая имеется. Рабочая частота инвертора: рабочая частота fr определяется как входной параметр при разработке устройства. Она выбирается исходя из имеющейся элементой базы по ключевым приборам, с учетом требований к массо-габаритным параметрам, КПД, стоимости.
Коэффициент трансформации силового трансформатора: выбирается таким образом, чтобы на выходе инвертора обеспечивалось требуемое напряжение при минимальном напряжении питающей сети и, одновременно, максимальной нагрузке. При этих условиях инвертер работает ниже резонанса и емкостью Cp можно пренебречь, поэтому напряжение на первичной обмотке достигает величины выходного напряжения инвертора Можно получить:
где Udmin – минимальное допустимое значение Ud.
На практике, следует учесть падение напряжения на различных элементах схемы. Особенности работы на высоких частотах коммутации приводят к накладываниям по времени интервалов проводящего состояния выходных диодов, что происходит из-за наличия индуктивности рассеивания. При максимальном токе нагрузки ILn соответствующее падение напряжения Ux будет равно:
где Lx – индуктивность рассеивания трансформатора. Эта проблема частично может быть решена перемещением конденсатора Cp во вторичную обмотку трансформатора, с учетом коэффициента трансформации. Это уменьшает эффекты, возникающие из-за наличия индуктивности рассеивания, но вызывает увеличение тока, текущего по обмоткам трансформатора.
Параметры резонансного контура: для данной рабочей частоты fr параметры резонансного контура fn и Q, а также отношение Cp/Cs выбираются с помощью графиков на Рис.3
С учетом следующих моментов:
— увеличение отношения fr/fn увеличивает voltadge margin, в частности, коэффициент передачи по напряжению инвертора при f = fn должен быть достаточно большим, чтобы скомпенсировать любые колебания напряжения питающей сети;
— увеличение добротности контура делает его более избирательным ( отношение fr/fn можно уменьшить), но приводит к большим перенапряжениям на элементах контура (UCs ~ QUi) и делает регулирование более трудным.
— увеличение отношения Cp/Cs делает коэффициент передачи инвертора по напряжению менее зависимым от величины нагрузки, но приводит к большим токовым нагрузкам на элементы схемы; Относительно последнего аспекта, в Табл.1 даны величины дополнительного тока в зависимости от отношения Cp/Cs. Где IR0 – эффективный максимальный ток резонансного контура при Cp = 0, IRn – тот же ток при наличии Cp. Отметим, что относительный рост токовых нагрузок имеет место при Cp/Cs больше 1. После того, как были выбраны fn и Q, значения Zn, LR и Cs легко рассчитываются.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Был изготовлен прототип инвертора на MOSFET – транзисторах со следующими параметрами: напряжение холостого хода U0 = 80В, напряжение при максимальной нагрузке ULn = 30В при максимальном токе нагрузки ILn = 130A. Тактовая частота инвертора при полной нагрузке была выбрана равной fr = 80кГц. На основании данных на Рис.3 были выбраны следующие значения: fn = 0.9fr
Q = 3
Cp = Cs На основании этих параметров были получены следующие параметры резонансного контура инвертора: LR = 11
Cp = 470nF
Cs = 470 nF
C0 = 10
Cd = 2000
N = 3 Типичные осциллограммы сигналов показаны на Рис.6-8.

Рис.6 Осциллограммы.

На Рис.6 показано поведение резонансного контура: напряжение сток-исток uDS ключевых транзисторов, резонансный ток iR, резонансные напряжения на конденсаторах up и us (только переменная составляющая). Отметим отсутствие выбросов напряжения на осциллограммах и синусоидальную форму токов и напряжений, несмотря на высокую частоту коммутации.
На Рис.7 показано поведение напряжения и тока нагрузки в момент начала процесса сварки (переходной режим резкого изменения нагрузки от ХХ до некоего установившегося режима).
На Рис.8 показано поведение напряжения и тока нагрузки при снятии нагрузки и прекращении процесса сварки. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предложена топология резонансного LCC – инвертора, которая удобна для использования в качестве источника сварочного тока. Инвертер работает на тактовой частоте выше частоты собственного резонанса колебательного контура. Контроллер обеспечивает алгоритм управления, соответствующий назначению инвертора. Тестирование промышленного прототипа инвертора подтвердили его высокую эффективность, высокую удельную мощность на единицу объема, повторяемость и экономическую эффективность.

Кроме статьи «Cварочный аппарат на основе резонансного инвертора» смотрите также:

Cамодельный сварочный инвертор из доступных деталей своими руками

Инверторная сварка быстро вошла в рабочую сферу мобильных бригад и отдельных специалистов, выполняющих заказы по вызову. Наличие такого сварочного аппарата полезно и каждому хозяину в гараже или частном доме. Компактные размеры устройства, малый вес и высокие показатели качества шва, выгодно выделяют его на фоне крупных трансформаторов. К сожалению, магазинная цена позволяет не всем стать владельцем этого оборудования. Но для тех, кто умеет работать своими руками выход есть — это самодельный сварочный инвертор. Какие инструменты и материалы понадобятся для его создания? Как собрать основные узлы? Что включается в обслуживание и ремонт самодельного устройства?

Реалистичные ожидания

Решая создать аппарат из сподручных деталей, доступный по цене, и пригодный для сварки дома или на небольших заказах, следует осознавать реальность результата. Самодельный инверторный сварочный аппарат значительно проигрывает во внешнем виде перед магазинными аналогами. Для солидного частного предпринимателя, специализирующегося на проводке отопления, установке ограждений, металлических дверей и иных услуг, такой агрегат будет выглядеть не авторитетно.

Но простой сварочный инвертор своими руками отлично подойдет для личных нужд в частном доме, или работах в гараже. Такой аппарат будет способен потреблять 220V от сети, преобразовывать их в 30V, а силу тока увеличивать до 200А. Этого вполне достаточно для работы электродами диаметром 3 и 4 мм. Качество шва будет лучше громоздкого трансформатора, поскольку переменный ток преобразуется в постоянный, и затем обратно в переменный, но с высокой частотой.

Такие инверторы сгодятся для сварки забора, ворот, собственного отопления, дверей. Его удобно переносить, и даже варить с ним, повесив на плечо. Если новичок будет усердно тренироваться, смотреть видео и пробовать на практике накладывать швы, то станет возможным сварка тонких листов стали. Впоследствии можно усовершенствовать схемы сварочных инверторов, своими руками добавив в них механизм подачи проволоки, барабанное крепление и газовые клапана, чтобы получился полуавтомат. Возможна и переделка под аргоновую сварку.

Необходимые детали и инструменты

Для создания инверторного сварочного аппарата своими руками не обойтись без похода в магазин или на рынок. Собрать его абсолютно бесплатно, из предметов в гараже, невозможно. Но итоговая стоимость будет в три раза дешевле покупки готовой продукции. В сварочниках и их создании применяются:

  • набор отверток;
  • нож;
  • пассатижи;
  • паяльник, для изготовления электрической платы;
  • дрель, для отверстий под переключатели и вентиляцию;
  • ножовка;
  • листовой металл под корпус;
  • болты и саморезы;
  • приборы и кнопки на панель;
  • конденсаторы, транзисторы и диоды;
  • медная шина для обмотки;
  • провода для соединения всех узлов;
  • элементы для сердечника;
  • изоляционная бумага и изолента;
  • силовые и рабочие кабеля.

Перед тем, как приступить к созданию сварочного инвертора своими руками, схема которого уже должна быть распечатана на бумаге, стоит посмотреть несколько видео от специалистов о пошаговой сборке. Это поможет увидеть наглядно с чем придется столкнуться, и сравнить результат. Далее предоставляется поэтапная инструкция о том, как сделать сварочный инвертор своими руками. Допускаются некоторые отклонения и вариации, в зависимости от того, какой мощности аппарат необходим на выходе, и какие подручные материалы имеются в наличии.

Трансформатор

Электрическая составляющая инвертора начинается с трансформатора. Он отвечает за понижение напряжения до рабочего уровня, безопасного для жизни, и повышения силы тока, до величины способной плавить металл. Прежде всего необходимо выбрать материал для сердечника. Это могут быть заводские стандартные пластины или самодельный каркас из листового железа. Видео в сети помогает увидеть главный принцип этой конструкции, независимо от используемых вариантов.

Сварочные трансформаторы лучше мотать из медной шины, поскольку оптимальные характеристики — это достаточная ширина и небольшое сечение. Такие параметры позволят задействовать все физические ресурсы материала. Но если такой шины нет, то можно воспользоваться проводом другого сечения. Все это влияет на степень нагрева изделия во время работы.

Трансформатор мотается вручную и состоит из двух частей: первичной и вторичной обмоток. Для инвертора своими руками подойдет:

  • Феррит 7 х 7. Первичную обмотку создают из провода ПЭВ 0.3 мм, который наматывают ровно, виток к витку, 100 оборотов.
  • Следующий слой — это изолирующая бумага. Подойдет лента от кассового аппарата или стеклоткань. Первая сильно темнеет при нагреве, но сохраняет свои свойства.
  • Вторичную обмотку наносят в несколько уровней. Первым идет ПЭВ 1.0 мм в 15 оборотов. Поскольку витков мало, их следует распределить по всей ширине равномерно. Их покрывают лаком и слоем бумаги.
  • Второй уровень состоит из ПЭВ 0.2 мм в 15 оборотов, с последующей изоляцией, аналогичной предыдущим слоям.
  • Заключительный уровень изготавливается из ПЭВ 0.35 в 20 оборотов. Изолировать слои можно и второпластовой лентой.

Корпус

Когда главный элемент инвертора своими руками создан, можно заняться изготовлением корпуса. Ориентироваться можно на ширину трансформатора, чтобы он свободно помещался внутри. От его размеров стоит рассчитать еще 70% требуемого места под остальные детали. Защитный кожух можно собрать из листа стали 0.5 — 1.0 мм. Углы можно соединить сваркой, болтами, или сделать цельными стороны на гибочном станке (что потребует дополнительных расходов). Понадобится предусмотреть ручку или крепление под ремень для переноса инвертора.

Создавая корпус стоит предусмотреть легкую разборку и доступ к основным элементам в случае ремонта. Необходимо сделать отверстия на лицевой стороне под:

  • переключатели силы тока;
  • кнопку питания;
  • световые диоды, сигнализирующие о включении;
  • разъемы под кабеля.

Магазинные сварочные инверторы красятся порошковым покрытием. В домашнем производстве подойдет обычная краска. Традиционными цветами для сварочных аппаратов являются красный, оранжевый и синий.

Охлаждение

В корпусе нужно просверлить достаточно отверстий для вентиляции. Желательно, чтобы они находились в противоположных сторонах напротив друг друга. Понадобиться и вентилятор. Им может стать кулер из старого компьютера. Устанавливать его нужно работой на вытяжку горячего воздуха. Приток холодного производится через отверстия. Разместить кулер стоит максимально близко к трансформатору, — самому горячему элементу устройства.

Преобразование тока

Схема сварочного инвертора обязательно включает диодный мост. Он отвечает за изменение напряжения в постоянное. Пайка диодов осуществляется по схеме «косого моста». Эти элементы тоже подвержены нагреву, поэтому крепить их следует на радиаторы, которые доступны в старых системных блоках. Для их поиска можно обратиться в ремонтные мастерские по компьютерам.

Два радиатора размещаются по краям диодного моста. Между ними и диодами необходимо установить прокладки из термопласта или другого изолятора. Выводы направляются к контактным проводам транзисторов, которые отвечают за возврат тока в переменный, но с повышенной частотой. Соединенные вместе провода должны иметь длину 150 мм. Трансформатор и диодный мост рекомендуется разделять внутренней перегородкой.

В схеме инвертора обязательно наличие конденсаторов, с последовательным соединением. Они отвечают за уменьшение резонанса трансформатора и минимизацию потерь в транзисторах. Последние открываются быстро, а закрываются медленно. При этом появляются потери тока, которые конденсаторы компенсируют.

Сборка и укомплектовка

После создания всех составляющих устройства можно переходить к сборке. На основание крепится трансформатор, диодный мост, электронная схема управления. Происходит соединение всех проводов. На наружную панель фиксируются:

  • переключатели резистора;
  • кнопка включения;
  • световые индикаторы;
  • ШИМ-контроллер;
  • разъемы под кабеля.

Держатель и зажим для массы лучше купить готовые, потому что они более безопасные и удобные. Но возможно изготовить держатель и самостоятельно, из стальной проволоки диаметром 6 мм. Когда все детали установлены и подключены, можно приступать к проверке аппарата. Меряется исходное напряжение. При 15V оно не должно показывать выше 100А. Осциллографом тестируется диодный мост. После, испытывается временная пригодность к работе, путем слежения за нагревом радиаторов.

Ремонт своими руками

Для длительной и бесперебойной работы инвертор важно правильно обслуживать. Для этого следует раз в два месяца выполнять продувку от пыли, предварительно сняв кожух. Если аппарат перестал работать, можно самостоятельно выполнить ремонт, посмотрев видео в сети основных поломок и способов устранения.

Что проверяется в первую очередь:

  • Напряжение на входе. Если оно отсутствует или недостаточно по величине, то устройство работать не будет.
  • Предохранители. При скачке сгорают защитные элементы или срабатывает отключение автоматом.
  • Температурный датчик. При повреждении блокирует работу последующих узлов.
  • Клеммы контактов и паяные соединения. Разрыв цепи прекращает движение тока и рабочие процессы.

Изучив схемы обычных инверторов, и приобретя необходимые детали, а также просмотрев обучающие видео, можно собрать качественный аппарат для сварки, который очень пригодится хорошему хозяину.

Поделись с друзьями

1

0

0

0

Сварочный инвертор своими руками из подручных материалов: Инструкция +Видео схема

Сварочные работы очень востребованы в любых сборочных и ремонтных работах. Качественная варка металла высоко ценится и оплачивается. Для того, чтобы выполнять самому все сварочные работы необходим личный аппарат. И совсем необязательно его покупать. Можно собрать установку для инверторной сварки своими руками. Который ни на грамм не будет уступать конвейерным представителям.

[contents]

Общие сведения о сварочном инверторе

Каждый настоящий хозяин должен иметь в своем хозяйстве аппарат для сварки.

Это устройство незаменимо и в сельхоз подсобьях, и в строительстве и обустройстве дома, и в обслуживании автомобиля и ещё много где.

К тому же выполнить инверторную сварку своими руками вполне возможно, даже если вы не профессиональный электрик.

Технические показатели

Показатели сварочного инвертора собранного самостоятельно, будут следующими:

  1. Напряжение 220В.
  2. Сила тока на входе в устройство – 32 А, а на выходе -250А.
  3. Подобная установка сможет выполнять сварочную работу электродом 5-ой с длинной дуги до 1см.
  4. КПД его будет не ниже покупных.

Элементы собираемой конструкции

  1. блок для питания,
  2. драйверы силовых ключей,
  3. силовой блок.

Инструменты необходимые для выполнения сборки

  1. нож, комплект отверток, ножовка по металлу,
  2. паяльник для работы с электросхемой,
  3. резьбовые крепежные элементы,
  4. тонкий лист металла,
  5. элементы для микросхемы, медные провода и полосы,
  6. кассовая термобумага, стеклоткань, текстолит, слюда.

Изготовление инверторной сварки своими руками

Сбор блока питания

Самым важным узлом для этого блока инвертора будет трансформатор. С помощью него обеспечивается подача стабильного напряжения.

Его делают из четырех обмоток:

  1. первичная – 100 витков  выполненных из провода ПЭВ 0,3 мм в диаметре;
  2. первая вторичная – 15 витков выполненных  из провода ПЭВ 1мм в диаметре;
  3. вторая вторичная – 15 витков выполненных из провода ПЭВ 0,2мм в диаметре;
  4. третья вторичная – 20 витков выполненных из провода ПЭВ 0,3 мм в диаметре.

Завершив намотку первичной обмотки, следует провести изоляцию полученной поверхности стеклотканью. А затем наматывать слой экранирующего провода. Причем его витки должны закрывать весь первый слой.

Важно! Обмотку трансформатора лучше делать равномерно по всей ширине каркаса. Так влияние перепадов напряжения будет минимально.

Провод для экранирования нужно брать одного диаметра с первичной обмоткой и наматывать в одинаково направлении. Это условие относиться ко всем остальным обмоткам. Каждый слой обмотки изолируется друг от друга стеклотканью или малярным скотчем.

Правильно подобранные резисторы к электронной схеме обеспечат силу напряжения передающегося от блока питания на реле в диапазоне 20-25В. Диоды в схеме должны быть собраны согласно методу «косого моста».

В процессе работы устройства, диоды будут значительно нагреваться, поэтому к ним обязательно нужно прикрепить радиаторы. Иногда с этой целью заимствуют у старого компьютера охлаждающие элементы. Установка диодного моста должна иметь два радиатора. Верх моста крепится через слюдяную прокладку к одному радиатору, низ — через термопасты ко второму.

Выводы диодов необходимо направить в одну сторону с выводами транзисторов, обеспечивающих трансформацию постоянного тока в переменный.

Длинна проводов, для соединения выводов, должна быть меньше 15 см. Блоком питания и блок инверторный разделяются листом металла, приваренным к корпусу установки.

Сбор силового блока

Основной узел силового блока – трансформатор. Он понижает напряжение высокочастотного тока, а силу увеличивает.

Дня такого трансформатора необходимы два сердечника Ш20х208 2000 нм. Зазор между ними лучше обеспечить с помощью газетной бумаги.

Обмотка трансформатора должна быть сделана из медной полосы шириной в 40мм и толщиной 0,25 мм.

Все слои должны быть дополнительно обмотаны кассовой лентой с целью термоизоляции.

Вторичная обмотка выполняется тремя слоями медных полос с фторопластовой лентой между каждым из них.

Итого трансформаторная обмотка должна состоять из 12 витков х 4 витка, 10 кв.мм х 30 кв.мм.

Термоизоляцию можно выполнить обычной бумагой, но лентой от кассового аппарата будет более долговечно.

Необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации устройства сделанный трансформатор будет значительно перегреваться, поэтому необходимо предусмотреть охлаждающий кулер. Например, от старого компьютера.

Состав инверторного блока

Данный блок устройства постоянный ток преобразует в переменный высокочастотный. Наилучшим вариантом будет сбор такого блока из двух транзисторов средней и ниже мощностей. Тогда и частота тока будет стабилизирована, и шум, в процессе эксплуатации, минимальным.

В самодельном сварочном инверторе необходимо закладывать минимум шесть охлаждающих маломощных вентилятора от компьютера, или же один мощный, направив его на обдувание понижающего силового трансформатора. В случае использования нескольких вентиляторов, как минимум, три из них следует расположить у силового трансформатора.

Для большей защиты от перегрева устройства устанавливается термодатчик к наиболее греющемуся радиатору. Его функция при достижении максимально допустимой температуры отключать питание на весь аппарат.

Приблизительная схема самодельного сварочного инвертора

Выполненная обмотка трансформатора крепится на основу агрегата с помощью нескольких скоб.

Платы делаются с помощью фольгированного текстолита толщиной в 1мм. Для понижения нагрузки в платах формируют несколько небольших прорезей.

В качестве основы агрегата используют пластину гетинакса толщиной в 0,5 см с круглой прорезью в центре для вентилятора.

Важно! Все провода должны располагаться так, что бы между ними было е пространство.

На поверхность основы выводятся ручки для резистора и переключатели тумблера, зажимы и светодиоды. Сверху устройство покрывается кожухом из винипласта или текстолита толщиной минимум 4 мм.

Описание основных неисправностей сварочного инвертора и его ремонт

Определения причин поломки следует начать с внешнего осмотра. Если обнаружены места с плохим контактом, их отсоединяют, зачищают и соединяют их снова.

Достаточно часто встречаются следующие неисправности:

  1. Излишнее потребление тока при полном отсутствии нагрузки.
    В этом случае, скорее всего, замкнулись витки. Нужно просто выполнить перемотку и улучшить изоляцию слоя.
  2. Частое падение сварочной дуги.
    Наиболее вероятен пробой обмотки, вследствие чего, в цепь поступает завышенное напряжение.
  3. Неверная регулировка сварочного тока.
    Возможны замыкания в зажимах или дроссельной катушке, отказ регулирующего ток винта.
  4. Ток недостаточен.
    Это говорит о том, что в сети упало напряжение. В этом случае  проверяют исправность регулятора.
  5. Повышенная шумность трансформатора.
    Часто повышение шума сопровождается перегревом аппарата. В подобных случаях необходимо проверить крепления стягивающие части магнитопровода, крепления механизмов перемещения, сердечника катушки. Скорее всего, возникло замыкание в сварочных проводах.
  6. Самостоятельное отключение аппарата.
    Следует предположить замыкание в электро цепи, которое вызвало автоотключение.

Кроме того, самым слабым местом инвертора всегда будет колодка клеммы для подключения сварочного кабеля.

 

Самый простой сварочный инвертор своими руками

Инвертор представляет собой прибор, который служит для сварки и резки чёрных и цветных металлов, а также нержавеющей стали. Основным его преимуществом является работа от постоянного тока, что позволяет сделать более качественный шов, а также обеспечивает быстрое разжигание и удерживание дуги. Простой сварочный инвертор своими руками имеет небольшие размеры в сравнении с трансформаторным аппаратом. Можно использовать старый корпус от нерабочего инвертора, чтобы упростить себе работу по сборке.

Запчасти для сварочных инверторов имеются в свободной продаже. Однако чтобы правильно их подобрать, нужно обладать некоторыми специальными знаниями.

Сначала не лишним будет заметить, что транзисторы для сварочных инверторов чаще, чем другие детали выходят из строя. Поэтому именно их правильный подбор и высокое качество будут обеспечивать долгосрочную работу прибора.

Сделанный инверторный сварочный аппарат своими руками, снабжён четырьмя ключами, которые состоят из четырёх параллельных транзисторов, прикреплённых к обособленным радиаторам.

Транзисторы крепятся с помощью термопасты, которая служит также для отвода тепла от этого элемента.

Принципы выбора транзисторов

  1. Расчёт мощности

Перед тем, как начать собирать простой сварочный инвертор своими руками, необходимо правильно рассчитать его мощность. Для этого надо умножить необходимую силу тока на напряжение горения электрической дуги.

Например: 160 А х 24 В = 3840 Вт.

Если учесть, что КПД, в среднем, составляет 85%, то перекачиваемая транзисторами мощность будет составлять 4517 Вт.

Теперь, зная данную величину, можно просчитать силу тока, которую транзисторы должны коммутировать во время работы инвертора. Для этого надо найти частное общей мощности и напряжения сети. То есть:

4517 Вт : 220 В = 20 А.

Для того, чтобы поддерживать 220 В при силе тока в 20 А необходимо установить фильтр с ёмкостью не менее 1000 мкФ. Здесь надо заметить, что имеются два параметра максимального тока при разных температурах (при 200С и при 1000С). Когда через транзисторы для сварочных инверторов проходит большой ток, на них образуется тепло, скорость отвода радиатором которого недостаточна. При этом кристалл будет перегреваться и приведёт к разрушению силового ключа. Значит, надо брать транзисторы, рабочий ток которых при 1000С будет составлять 20 ампер или более.

  1. Выбор рабочего напряжения

Собирая инверторный сварочный аппарат своими руками, следует знать, что напряжение на транзисторах не должно быть больше напряжения питания. Это означает, что надо приобретать транзисторы с напряжением, превышающим 400 В.

  1. Подбор транзисторов в соответствии с рабочей частотой

Для подобранных выше параметров рабочая частота транзисторов должна быть не менее 100 кГц. Это могут быть IGBT или полевые транзисторы, допустимое напряжение которых составляет 500 вольт. Единственным их неудобством является отсутствие отверстия для крепежа.

  1. Время паузы

Для того чтобы IGBT транзисторы нормально функционировали нужна пауза между открытием и закрытием, составляющая приблизительно 1,2 микросекунды. Исключение составляют MOSFET транзисторы, в которых время может равняться 0,5 микросекунды.

Учитывая все вышеперечисленные требования к транзисторам, можно собрать качественный простой сварочный инвертор своими руками. Также для этого нужен набор инструментов и приборов, включающий в себя осциллограф, паяльник, мультиметр, вольтметр и набор отвёрток. Перед началом работы следует внимательно изучить схемы прибора и приобрести все необходимые детали.

Многие фирмы предлагают качественные запчасти для сварочных инверторов. Но в данном сегменте рынка выделяется фирма IR. Специалисты данной компании разработали и выпустили транзисторы типа IRG4PH50UD и IRG4PC50UD, а также полевые транзисторы IRFPS40N50, IRFPS37N50A и IRFPS43N50K.

Они подходят к описанным выше параметрам и являются надёжными элементами, которые обеспечат долгую работу сварочного аппарата даже при частом использовании при условии правильной эксплуатации. Нельзя допускать, чтобы в него попадала металлическая стружка, влага, пыль и другие посторонние предметы. Это может привести к короткому замыканию.

Во время сборки сварочного инвертора следует соблюдать правила по технике безопасности при работе с электрическими приборами.



Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

схема и описание. Ремонт сварочных инверторов своими руками :: SYL.ru

Все сварочные приборы сделаны одинаково. Везде применяется схема, где в качестве переключателей выступают мощные полевые транзисторы. В магазинах можно найти большой ассортимент этих аппаратов. Однако стоимость их нередко очень велика. Поэтому многие решают сделать сварочный инвертор своими руками. Для работы дома, в гараже и на даче вполне можно обойтись электродуговой сваркой. Ее делают при помощи трансформаторного или инверторного прибора.

Трансформаторный тип надежен и долговечен. Он может работать при любом токе. Но есть у него два больших минуса: при падении напряжения ниже двухсот вольт он автоматически выключается. И еще он имеет большой вес.

Инверторный аппарат изобрели недавно. Об этом типе сварочных приборов и расскажет данная статья.

Преимущества и недостатки инверторного прибора

Плюсами являются следующие параметры:

  • Вес — не более пяти килограмм. Это является неоспоримым преимуществом, потому что дает возможность легко перевозить его или просто передвигать в рамках мастерской.
  • Он способен продолжать работать даже при падении напряжения, не выключаясь, как трансформаторный прибор.
  • Аппарат функционирует при постоянном и переменном токе.

Условными минусами можно назвать:

  • Высокую стоимость прибора.
  • Его необходимо периодически очищать его от пыли.

Но ввиду того, что аппарат будет изготавливаться своими руками, первый минус не столь актуален. Периодический уход необходим за любым устройством, поэтому очистка будет гарантией его бесперебойной работы.

Также для функционирования прибора необходимо приобрести специальные навыки и быть осторожным при его эксплуатации.

Что необходимо для изготовления?

Трансформатор от обычной микроволновой печи прекрасно подойдет для того, чтобы изготовить простой сварочный инвертор своими руками. Он состоит из катушек, железа, эмали и медного провода.

Катушки используются первичной и вторичной обмотки, а покрытый эмалью медный провод намотан на железную сердцевину.

В каждой катушке есть свое количество витков. Первичная обмотка необходима для работы электрической сети, а во вторичной, благодаря индукции, происходит образование тока.

Ток может достигать ста тридцати ампер, но на первичной обмотке будет всего двадцать ампер. Для хорошего сварочного соединения требуются электроды не более трех миллиметров в диаметре. Такой аппарат может выполнять сварку при обратной полярности.

Уменьшение количества витков

Чтобы сварочный инвертор, своими руками созданный, нормально работал, нужно уменьшить напряжение (так как трансформатор микроволновки дает свыше двух тысяч вольт) и нарастить значение тока.

С этой целью вторичная обмотка перематывается другим проводом, который покрыт эмалью. Для этого аккуратно разрезается и удаляется старая обмотка. Число витков и сечение нового провода зависят от применяемого трансформатора. Но подсчитать его не составит никакого труда. Любой учебник физики сможет в этом помочь. Как вариант — воспользоваться онлайн-калькулятором. По окончании работы новую обмотку покрывают специальным токоизоляционным лаком.

Схемы сварочных инверторов, своими руками сделанных

Нижеследующие схемы помогут лучше понять принцип работы прибора. Изучите их внимательно.

Сборка

Чтобы самодельный сварочный инвертор, своими руками сделанный, был удобен в эксплуатации и его можно было транспортировать, ему потребуется корпус. Туда и будут монтировать все детали.

Трансформаторы крепятся один за другим, при этом происходит уменьшение тока до пятидесяти ампер. Обмотки первичные монтируются параллельно, а вторичные — последовательно. Таким образом, получится устройство с нагрузкой в шестьдесят ампер и тридцать восемь вольт на выходе.

Детали устанавливаются на заводскую плату. При этом фиксация блока питания, драйверов и платы производится отдельно. Силовая часть отделяется металлическим листом, присоединенным к корпусу, от платы. Соединяются управляющие проводники.

Все силовые дорожки должны быть армированы при помощи медной проволоки.

Для отвода тепла крепится специальный радиатор. От его качества зависит долговечность всего устройства.

Сопротивление для блока питания выбирается такое, чтобы было питание в двадцать вольт. Входные выпрямители должны иметь достаточно мощные радиаторы.

В корпус вставляется термический датчик для фиксации максимальной температуры.

Блоком управления служит ШИМ-контроллер с одним каналом настройки. Его назначением является обеспечение горения дуги и стабильность работы. Вмонтированный конденсатор будет влиять на силу сварочного тока.

Особенности системы охлаждения

В будущий сварочный инвертор своими руками монтируются с обеих сторон два вентилятора. Благодаря им вытягивается воздух. Для его поступления снизу корпуса просверливают до нескольких десятков сквозных отверстий.

Назначение аппарата

Такой сварочный инвертор, своими руками сделанный, использовать гораздо удобнее и проще, чем трансформаторный прибор. К тому же качество шва у него получается лучше. Его используют при сварке:

  • Цветного металла.
  • Черного металла.
  • Тонких стальных листов.
  • Нержавейки.

Детали для устройства

После того как схемы сварочных инверторов, своими руками создаваемых, конструкция и сборка изучены и понятны, переходите к покупке деталей для устройства. Их можно приобрести в магазинах, но лучше воспользоваться интернетом, так как на виртуальных площадках гораздо больший выбор, да и стоимость деталей ниже.

Однако в погоне за дешевизной нельзя забывать об их надлежащем качестве, потому что от этого зависит не только хорошая работа, но и безопасность в целом.

Итак, необходимо приобрести:

  • блок питания;
  • силовые агрегаты;
  • скотч.
  • драйверы.

Также потребуется купить и другие аксессуары, такие, как держак, кабель и прочее.

Ремонт сварочных инверторов своими руками

Сварочный прибор необходимо правильно эксплуатировать и периодически осматривать. Если будут обнаружены неполадки, нужно производить ремонт сварочных инверторов (своими руками это сделать вполне реально).

С этой целью при плохом контакте все детали разъединяются, прочищаются сами и их поверхность, а затем соединяются снова.

Если имеется малая нагрузка сети, но устройство потребляет большой ток, то причиной является замыкание витков. Для устранения неполадки необходимо перемотать катушки и заменить изоляцию.

Если сварочная дуга постоянно исчезает, то причиной этого являются пробои обмотки.

Сварочный инвертор полуавтомат (своими руками сделанный) Помелова В.Н. Преимущества

Это устройство подходит для аккуратной и быстрой точечной сварки. При сварке в среде углекислого газа очень малая зона подпадает под термическое влияние, при окрашенной детали краска выгорит лишь узкой полоской, расплавление электродной проволоки происходит очень быстро, и даже если детали имеют различную толщину, шов будет таким же качественным. Кроме того, углекислый газ легче достать, чем ацетилен и кислород, а сварка осваивается достаточно легко.

Конструкция

Базой прибора является трансформатор Т1 для сварки, который подключается к сети в двести двадцать вольт (включается нажатием на кнопку «Пуск», которая подключена к каскаду VT3).

К такому же ключу VT4 подключен диод из кремния VD14, который можно закрепить как термодатчик при продолжительной работе. Но если прибор не будет перегреваться, то без него можно спокойно обойтись.

ИМС DD1 155ЛАЗ обеспечивает все фазы сигналов для выходных узлов. Она питается так же, как и VS1, VT1, VS2, VT2, VT3 и 4 напряжением пять вольт от выпрямителя.

Мощные выпрямительные диоды могут быть Д151-160, Д160-200, В200-6, В2-200-9.

В подборе других элементов вопросов возникнуть не должно.

Сварочный трансформатор имеет мощность от двух с половиной до трех киловатт при медной проволоке шесть на восемь миллиметров во вторичной обмотке, стержневом магнитопроводе для напряжения в двадцать один вольт и токе в сто двадцать ампер.

Одна и другая обмотки мотаются симметрично, конец одной обмотки обязательно соединяется с началом другой. Провод для этого используется двух с половиной миллиметров в диаметре.

На двигатель с прорезью наматывается дроссель L1 сварочным кабелем. У конденсатора С1 емкость четыре тысячи мкФ.

Держак состоит из резинового шланга с примерным диаметром в три сантиметра. По нему подается углекислый газ. С одной стороны шланга находится разъем со штуцером, контактами, отверстием и гайкой, которая крепит весь разъем. С другой стороны — ручка с переключателем и трубка с наружной резьбой, где монтируется наконечник.

Почти все узлы схемы расположены в корпусе. Остальные размещены следующим образом:

Сделать сварочный инвертор своими руками совсем несложно. Нужны лишь желание и небольшое усердие для реализации задуманного.

Самодельный сварочный инвертор своими руками — собираем из доступных деталей

Сделать инвертор самостоятельно реально, даже при отсутствии глубоких познаний в области электротехники, электроники. Для этого всего лишь нужно разобрать принцип работы подобного устройства, четко придерживаться готовой схемы. Если заняться изготовлением самодельного сварочного аппарата, который практически не будет уступать по техническим характеристикам заводскому аналогу, можно очень хорошо сэкономить.

Не стоит сомневаться, что сварочный агрегат, изготовленный самостоятельно, будет эффективно работать. Устройство, собранное по самой простой схеме, будет позволять варить электродами 3,0-5,0 мм, с длиной дуги – 1 см.

Подбираем конструкцию инвертора

  1. Ненужный компьютерный блок может быть корпусом установки.
  2. Комплектация сварочного инвертора своими руками неоригинальна, напоминает большинство прочих самодельных конструкций. Многие элементы можно заменить аналогами. При наличии основных деталей конструкции можно рассчитать оптимальные параметры корпуса и начать его изготовление.
  3. Подойдут готовые радиаторы от старых приборов, например, блоков питания ПК. Но их можно изготовить и самостоятельно, если есть под рукой шина из алюминия, толщина которой составляет от 2 до 4 мм, а ширина больше 3 см. Можно задействовать вентилятор от какого-либо старого прибора.
  4. Все детали больших размеров рекомендуется первоначально разложить на плоскости, чтобы можно было наглядно определить возможности соединения согласно схеме.
  5. Далее нужно определиться с местом под вентилятор. Он не должен гнать горячий поток воздуха от одних элементов устройства к иным. Если в данной ситуации присутствуют сложности, тогда можно воспользоваться несколькими вентиляторами одновременно, которые будут работать на вытяжку. Цена кулеров, их масса незначительны, но зато надежность агрегата в целом существенно увеличится.
  6. Основные элементы конструкции самодельного сварочного полуавтомата, отличающиеся большими размерами и массой – это дроссель и трансформатор. Рекомендуется их размещать по краям (симметрично друг другу) или по центру. То есть их масса не должна перетягивать аппарат в одну из сторон. К примеру, работать с установкой, подвешенной на ремне через плечо сварщика достаточно неудобно, когда она постоянно будет сползать в одном направлении.
  7. После того как все детали из сварочного инвертора расставлены по своим местам, необходимо определиться с параметрами днища для агрегата, вырезать из подручного материала, который обязательно должен быть неэлектропроводящий. Чаще всего для этих целей применяется стеклотекстолит, гетинакс. Если же данного материала нет, тогда подойдет обычная древесина, предварительно обработанная влагостойкими, противопожарными растворами. Крайний вариант даже отличается некоторыми достоинствами.
  8. Компонентами крепежа обычно являются шурупы, что упрощает, удешевляет сборку изделия.

Самодельная сварка: материалы для изготовления, основные характеристики

После сборки полуавтоматического сварочного инвертора по стандартной несложной электрической схеме, вы станете обладателем эффективной установки со следующими эксплуатационными характеристиками:

  • напряжение – 220В;
  • ток на входе – 32А, на выходе – 250А.


В схему сварочного оборудования с подобными техническими показателями входят следующие детали:

  • блок питания;
  • блок силовой;
  • драйверы силовых ключей.

Перед тем как собирать самодельный сварочный аппарат, рекомендуется подготовить все компоненты по схеме, инструмент для выполнения сборки. Для такой самоделки понадобятся:

  • нож;
  • комплект отверток;
  • ножовка по металлу;
  • проволока, полосы из меди;
  • паяльник для соединения деталей электронных схем;
  • металлический лист малой толщины:
  • резьбовые компоненты крепежа;
  • компоненты для формирования электронных схем;
  • текстолит;
  • термобумага;
  • слюда;
  • стеклоткань.


Для применения в домашних условиях изготавливают чаще инверторы, которые функционируют от стандартной электросети (220В). Если существует потребность, то можно также собрать аппарат, который будет функционировать от трехфазной электросети (380В). Инверторы подобного типа отличаются собственными преимуществами, одним из которых можно обозначить довольно высокий КПД в отличие от однофазных изделий.

Намотка трансформатора

Чтобы произвести намотку трансформатора понадобиться полоска из меди: толщина – 0,3 мм, ширина – 40 мм. Проволока из меди подходит для высокого нагрева. Термопрослойку можно выполнить из бумаги, используемой для кассовых аппаратов, или ксероксной. Но второй вариант хуже, бумага не достаточно прочная, может порваться.

Лакоткань – оптимальный доступный изоляционный материал, желательно использовать минимум слой. Для электрической безопасности устройства можно поместить в обмотки пластины из текстолита. Напряжение зависимо от качества выполненной изоляции между обмотками. Длины полос из бумаги должно хватать для полного перекрытия периметра обмотки и еще должен быть запас – минимум 2 см.

Запрещено использовать толстую проволоку, так как работа инверторного сварочного аппарата основана на высокочастотных токах. Если взять такой провод, то его сердцевина при работе задействоваться не будет. В результате может произойти перегрев трансформатора.

Для того чтобы не допустить подобного эффекта, рекомендуется брать проводник минимальной толщины, большей площади. Поверхность подобного типа не перегреется, является эффективным проводником.

При выполнении вторичной обмотки рекомендовано использовать 3 полоски из меди, отделяемые между собой фторопластовой пластинкой. И снова выполняется термическая прослойка из бумажной кассовой ленты. Недостаток этой бумаги – темнеет после нагревания, но остается прочной на разрыв.

Вместо полоски из меди можно также использовать проволоку ПЭВ – диаметр не более 0,7 мм. Такой провод имеет большое количество жил – это его основное достоинство. Но подобный вариант обмотки намного хуже, чем медный, провода подобного типа обладают значительными воздушными просеками, из-за чего плохо стыкуются.

При использовании ПЭВ конструкция полуавтомата из инвертора имеет четыре обмотки (используется ПЭВ диаметром – 0,3 мм):

  • первичная обмотка – 100 витков;
  • 1-я вторичная обмотка – 15 витков;
  • 2-я вторичная обмотка – 15 витков;
  • 3-я вторичная обмотка – 20 витков.

Обязательно необходим вентилятор охлаждения трансформатора и всей конструкции. Для этих целей прекрасно подойдет кулер системного блока (220В, 0,15А).

Охлаждение

Силовые компоненты схемы самодельного сварочного инвертора, изготовленного самостоятельно, значительно нагреваются. Это может способствовать быстрой поломке. Чтобы не допустить их перегревания, кроме радиаторов охлаждения для блоков, нужно дополнительно устанавливать вентиляторы.

При наличии вентилятора большой мощности, можно обойтись только им. При этом поток холодного воздуха необходимо направлять на силовой трансформатор. При использовании вентиляторов небольшой мощности, к примеру, от старых ПК, их нужно около шести, три из которых будут охлаждать трансформатор.

Также, чтобы не допускать перегревания сварочного аппарата своими руками, рекомендуется устанавливать на наиболее нагревающийся радиатор температурный датчик, который при достижении максимально допустимой температуры подаст сигнал на автоматическое отключение.

Для эффективной работы вентиляционной системы в корпусе сварочного агрегата необходимо правильно установить воздухозаборники, решетки которых не должны быть перекрыты.

Настройка

Самодельный сварочный инвертор собрать несложно, и для этого не требуются значительные капиталовложения. Но выполнить его настройку без привлечения специалиста проблематично. Как сделать и настроить самодельный инвертор самостоятельно?

Инструкция

  1. Необходимо предварительно на плату сварочного агрегата подать напряжение. Блок станет издавать характерный писк. Сетевое напряжение также нужно подать на вентилятор охлаждения, который не допустит перегрева деталей, и агрегат будет стабильней работать.
  2. Когда силовые конденсаторы получили достаточную зарядку, необходимо замкнуть токоограничивающий резистор (проверяется работа реле, на резисторе должно быть нулевое напряжение).

Важно – если сварку подключить без токоограничивающего резистора, возможен взрыв!

  1. Использование подобного типа резистора существенно снижает скачки тока в момент подключения сварки к сети 220В.
  2. Наш инструмент вырабатывает ток более 100А. Данный параметр зависит от конкретно применяемой схемы, а вычислить его можно с помощью осциллографа.
  3. Проверка режима сварки на блоке управления самодельного плазмореза. Для этого нужно подсоединить к выходу усилителя оптрона вольтметр. Для устройств незначительной мощности среднее амплитудное напряжение должно быть порядка 15В.
  4. Далее нужно проверить выходной мост на правильность его сборки. Для этого подается от подходящего блока питания напряжение 16В на вход агрегата. Блок на холостом ходу потребляет ток порядка 100 мА, что стоит учесть при выполнении контрольных замеров.
  5. Работу своего самодельного инвертора можно сравнить с работой промышленного. На обеих обмотках осциллографом измеряется соответствие друг другу импульсов.
  6. Далее нужно проконтролировать работу сварочного устройства с конденсаторами. Необходимо поменять напряжение с 16В на 220В, подсоединяя инвертор напрямую к электросети. С помощью осциллографа, подсоединенного к выходным транзисторам, наблюдаем за формой сигнала, ее соответствие испытаниям на минимальном напряжении.


Инвертор для сварки является достаточно востребованным агрегатом в любой сфере деятельности: на производстве, в домашних условиях. А благодаря использованию встроенного регулятора, выпрямителя тока сварочный агрегат инверторного типа позволит добиться наиболее эффективных результатов сварки, если их сравнивать с результатами аналогичных работ с использованием стандартных сварочных агрегатов, на которых установлены трансформаторы из стали электротехнической.

Вывод

Сборка самодельного аппарата для точечной сварки не представляет особой сложности. Если для этого нет достаточного опыта, то можно всегда обратиться к специалистам за дополнительной консультацией. Но в результате можно собрать агрегат с дополнительными функциями, которых лишены заводские аналоги, и существенно сэкономить денежные средства.

Лучший сварочный инвертор своими руками — Выгодные предложения на сварочные инверторы своими руками от глобальных продавцов сварочных инверторов своими руками

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для приобретения сварочного инвертора своими руками. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот лучший сварочный инвертор своими руками вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели сварочный инвертор своими руками на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в сварочном инверторе своими руками и думаете о выборе аналогичного продукта, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести сварочный инвертор diy по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Обзоры инверторных сварочных аппаратов

— интернет-магазины и отзывы на инверторные сварочные аппараты своими руками

на AliExpress

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для приобретения инвертора для сварочного аппарата своими руками.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший инвертор для сварочного аппарата своими руками должен стать одним из самых востребованных бестселлеров в кратчайшие сроки. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели инвертор для сварочного аппарата своими руками на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в инверторе для сварочного аппарата своими руками и думаете о выборе аналогичного продукта, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести инвертор для сварочного аппарата своими руками по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Резонансные преобразователи мощности

| IntechOpen

1. Введение

Было проведено несколько исследований импульсных преобразователей постоянного тока в постоянный, чтобы убедиться, что они удовлетворяют самым строгим критериям применения силовой электроники. Возможность минимизировать коммутационные потери и потери проводимости в коммутационном режиме за счет увеличения частоты коммутации делает их более привлекательными.Тем не менее, несколько топологий переключения могут обеспечить передачу большой мощности [1, 2], но проблема заключается в силовых переключателях (транзисторах или MOSFET), диодах и пассивных элементах накопления энергии (конденсаторах и индукторах), содержащихся в структуре преобразователей мощности. , что влияет на их эффективность. Эффективные схемы были разработаны для преобразователей энергии наряду с разработками в области материалов, систем управления и устройств. Такие топологии могут минимизировать общий размер преобразователя и потери на переключение, тем самым обеспечивая более высокий КПД [3, 4, 5].Преобразователи постоянного тока в постоянный можно разделить на три основные группы (линейные, с жестким переключением и резонансные преобразователи с мягким переключением) в зависимости от их режимов работы, как показано на рисунке 1 [6, 7, 8].

Рисунок 1.

Классификация DC-DC преобразователей.

Преимущества технологий линейных регуляторов включают низкий уровень шума, быстрый отклик, простоту и отличное регулирование. Однако у них есть некоторые недостатки, такие как рассеивание мощности в любых рабочих условиях, что может привести к низкой эффективности.Топологии режима переключения могут быть разделены на категории на основе функции изоляции преобразователя с гальванической развязкой, который также называется прерывателем, и неизолированного преобразователя. Гальваническая развязка требуется в большинстве приложений во время процесса преобразования энергии от электросети (напряжения от 100 до 600 В) по соображениям безопасности [9, 10, 11]. Поскольку в этих преобразователях требуется трансформатор большей мощности, преобразователь с одним переключателем может не быть подходящим решением для приложений с более высокой мощностью, и поэтому другие изолированные преобразователи постоянного тока в постоянный с более чем одним переключателем, такие как двухтактный и полные или полумостовые преобразователи больше подходят для таких мощных приложений.Переходы с жестким переключением в устройствах, работающих с импульсными преобразователями, приведут к большому рассеянию мощности и постепенному снижению КПД преобразователя; это также может повредить коммутационные устройства. Демпферы используются для уменьшения нагрузки на переключатели и решения этой проблемы рассеивания мощности. Кроме того, преобразователи с жестким переключением имеют другие недостатки, такие как ограниченная частота, высокие электромагнитные помехи, высокие потери переключения, большой размер и большой вес. Еще две проблемы возникают при контроле передаваемой мощности; первый — это шум, генерируемый во время процесса переключения, а второй — энергия, потерянная в переключателях.

Несмотря на эти недостатки, в данном исследовании реализованы переходы с жестким переключением [12]. Напряжение и ток активных ключей были изменены, чтобы преодолеть или минимизировать их влияние [13]. Эти модифицированные методы работают либо путем принудительного обнуления напряжения на переключателе или тока через переключатель, и такой метод перехода может быть достигнут только с помощью метода мягкого переключения (рисунок 2). Форма волны тока принудительно уменьшается до 0 в схеме переключения при нулевом токе (ZCS), в то время как форма волны напряжения обрабатывается как таковая схемой переключения при нулевом напряжении (ZVS).Силовые цепи с этими типами переходных технологий называются преобразователями с мягкой коммутацией (SSC) [14]. Между тем, у SSC есть несколько преимуществ перед регуляторами линейного режима. К преимуществам относятся: (i) возможность использования небольшого ферритового сердечника трансформатора из-за высокой частоты переключения, что делает возможной работу в более широком диапазоне входного постоянного напряжения по сравнению с линейными регуляторами; и (ii) он предлагает более высокую эффективность. Однако сложность схемы управления связана с несколькими недостатками по сравнению с линейной схемой управления; а метод переключения мощности может увеличить шум источника питания.

Рисунок 2.

Форма волны тока и напряжения при жестком и мягком переключении при переходах при включении и выключении.

SSC были значительно улучшены в области коммутационных потерь, электромагнитных помех и нагрузок на устройства, что позволяет преобразователям безупречно работать даже на более высоких частотах и, как следствие, уменьшении магнитных компонентов. Как правило, семейства SSC ​​подразделяются на преобразователи с резонансным переходом (RTC), резонансные преобразователи мощности (RPC), квазирезонансные преобразователи (QRC) и мультирезонансные преобразователи (MRC) в зависимости от их режимов работы, как показано на рисунке 3. .

Рисунок 3.

Категории ОЦО.

2. Резонансные преобразователи мощности (RPC)

На рисунке 4 показана структура RPC, и каждый этап представляет собой конкретное задание, которое необходимо выполнить. Управляемая коммутационная сеть (CSN) питается от источника постоянного тока; он быстро включается и выключается в зависимости от рабочей частоты, чтобы генерировать выходное напряжение или ток, которые питают следующую ступень. Синусоидальные сигналы напряжения и тока генерируются на этапе высокочастотной резонансной сети резервуаров (RTN), где есть два или более реактивных компонента.Это необходимо для уменьшения электромагнитных помех и гармонических искажений [15]. Будучи развернутой в качестве ступени амортизации энергии между нагрузкой и CSN, частотно-избирательная сеть может идентифицировать этот этап. Импедансы емкости и индуктивности в условиях резонанса эквивалентны и будут обеспечивать резонансную частоту. Затем выпрямительная сеть и проходной фильтр используются для выпрямления и фильтрации выходного сигнала для генерации ожидаемого выходного напряжения постоянного тока [16].

Рисунок 4.

Структура ПКР.

2.1 Управляющая коммутационная сеть (CSN)

Полный и полумостовой мост — самые распространенные коммутационные сети, использование которых зависит от мощности. Для приложений большой мощности часто используется полный мостовой инвертор, в отличие от односторонних или полумостовых инверторов, которые могут подавать на активный переключатель только половину входного напряжения. Это указывает на то, что полномостовые инверторы имеют низкую скорость переключения напряжения, что делает их идеальными для применения в условиях высокого входного напряжения [17].RPC и полумостовой или полный мостовой инвертор часто развертываются вместе с каждым из выпрямителей с центральным или полным мостом [18].

CSN, изображенный на рисунке 5, генерирует напряжение прямоугольной формы Vs (t) с частотой переключения fs ( с = 2π fs), как показано в уравнении. 1 рядом Фурье. Принимая во внимание отклик резонансного резервуара, который доминирует над основной составляющей fs формы волны напряжения Vs (t), то бесконечно малый отклик ясно демонстрирует гармонические частоты nfs, n = 3, 5, 7,….В результате мощность, которая коррелирует с основной составляющей формы волны напряжения Vs (t), перемещается в резонансный резервуар, как показано в формуле. (2). Основная составляющая — это синусоидальный сигнал с пиковой амплитудой, умноженной на (4 / π) напряжением источника постоянного тока. Эта основная составляющая и исходная форма волны находятся в одной фазе. Однако, когда S1 включен, имеется положительный выходной синусоидальный коммутируемый ток (t), но отрицательный, когда S2 выключен. Это связано с попеременным принципом работы двух переключателей и его пиковой амплитудой Is1 с фазой, равной φs.Входной ток (DC) в CSN может быть вычислен путем деления синусоидального коммутируемого тока на половину периода переключения [6, 16].

Vst = 4Vgπ∑n = 1,3,5,… 1nsinnωstE1

Vs1t = 4VgπsinnωstE2

ist = Is1sinωst − φsE3

Iin = 2Ts∫0Ts2istdt = 2πIs2istdt = 2πIs135.

2.2 Резонансная сеть резервуаров (RTN)

Резонансная сеть резервуаров (RTN) состоит из LC-контура (реактивных элементов), запасающего колебательную энергию с частотой резонансного контура.Резонанс LC-контура h достигает электромагнитной частоты, полезной в нескольких приложениях, включая телекоммуникационные технологии. Резервуар можно заряжать до определенной резонансной частоты, регулируя параметры реактивного элемента. Кроме того, важной фазой резонансного преобразователя мощности является резонансная сеть резервуаров. Есть разные виды RTN; в основном он подразделяется на три параметра. Во-первых, резонансный преобразователь мощности может быть разделен на секции посредством техники соединения, используемой в элементе резервуара.Три основных общих резонансных контура включают последовательно-параллельный резонансный преобразователь (SPRC), последовательный резонансный преобразователь (SRC) и параллельный резонансный преобразователь (PRC) [19]. Второй фактор заключается в количестве реактивных элементов (величине порядка передаточной функции). Однако третий зависит от элементов и многоэлементного резонансного бака [16]. Топографии трех элементов RTN (резонансный резервуар третьего порядка) контролируются для преодоления недостатков в двух элементах RTN. В частности, третий элемент помещается в два элемента RTN с определенным размышлением для создания трех элементов RTN.Таким образом, их можно рассматривать как объединение преимуществ наиболее часто используемых двухэлементных резонансных преобразователей PRC и SRC и усиливать их недостатки. RTN третьего порядка содержит 36 различных резервуаров, наиболее часто используемые резервуары — LCC, LCL и CLL [14, 20]. Многоэлементные резонансные преобразователи — это RTN, которые содержат четыре и более элементов. Следует отметить, что увеличение количества реактивных элементов приводит к усложнению сети в зависимости от ее размера, анализа и стоимости.Например, на рисунке 6 показан RTN четвертого порядка, который называется системой резервуаров LCLC [21]; эта топология включает характеристики двух основных известных трехэлементных систем, таких как LLC и LCC, а затем отражает их неудачи.

Рисунок 6.

Иллюстрация четырехэлементного RTN (LCLC).

2.3 Диодно-выпрямительная сеть с фильтром нижних частот (DR-LPF)

RTN генерирует формы сигналов напряжения и синусоидальный ток на основе выходного напряжения и резонансной частоты, которые считаются входными для последней фазы DR-LPF является форма импульса.Это означает, что целью использования DR-LPF является фильтрация и корректировка формы сигнала переменного тока для достижения соответствующей формы выходного сигнала постоянного тока. В предыдущих исследованиях резонансного преобразователя мощности DR-LPS был проиллюстрирован как полномостовой выпрямитель или выпрямитель с центральным отводом. Хотя выпрямитель с центральным отводом не подходит из-за повышенного напряжения на диодах, фильтр нижних частот был исследован на предмет наличия индуктивности или емкости [16, 22].

2.3.1 Диодный выпрямитель с емкостным фильтром нижних частот (DR-CLPF)

В DR-CLPF входное напряжение VR (t) оценивается как прямоугольная волна резонансной частоты, как показано на рисунке 7.Входное напряжение VR (t) может быть оценено на основе резонансной фильтрации резервуара с его основным компонентом VR1 (t), как показано в уравнениях. (6) и (7) соответственно. Кроме того, основной компонент и ток находятся в одной фазе, любое падение тока до нуля изменяет основной отсек из-за изменений в проводящих диодах.

Рисунок 7.

DR-CLPF, содержащий емкостной пропускной фильтр и его переменные формы сигналов.

iRt = Ipsinωst − φsE5

VRt = 4Voπ∑n = 1,3,5,… 1nsinnωst − φsE6

VR1t = 4Voπsinωst − φsE7

Io = 2Ts∫0Ts2iRtd2 2Ts∫0Ts2iRtd.3.2 Диодный выпрямитель, соединенный с индуктивным фильтром нижних частот (DR-LLPF)

Диодный выпрямитель соединен с входным напряжением VR (t) (синусоидальная форма волны) и индукционной рубашкой фильтра. Вводимый ток оценивается как прямоугольный сигнал iR (t), как показано на рисунке 8.

Рисунок 8.

DR-LLPF в сочетании с индуктивным проходным фильтром и его переменными формами сигнала.

VRt = Vpsinωst − φsE9

iRt = 4Ioπ∑n = 1,3,5,… 1nsinnωst − φsE10

iR1t = 4Ioπsinωst − φsE11

Vo = 2Ts∫0Ts2VRtdt = 2Ts∫0Ts2VREtdt.Свойства резонансных преобразователей мощности

3.1 Параллельный резонансный преобразователь (PRC)

PRC подразделяется на два преобразователя с баком. Резонансный конденсатор Cr должен быть подключен параллельно диодной выпрямительной цепи DR и нагрузке. Для эффективного сопротивления нагрузки Rac намного больше по сравнению с реактивным сопротивлением резонансного конденсатора Cr; это означает, что резонансный ток не пропорционален нагрузке. Кроме того, кроме того, напряжение на резонансном конденсаторе и параллельном сопротивлении Rac можно улучшить, уменьшив нагрузку [14].На рисунке 9 показано соотношение между коэффициентом качества нагрузки и усилением напряжения PRC в зависимости от частоты переключения на основе уравнения. (13). Можно заметить, что усиление высокого напряжения достигается за счет частот переключения и условий легкой нагрузки, которые почти эквивалентны резонансной частоте fs = fr. Следовательно, PRC может либо понижать, либо повышать выходное напряжение в зависимости от изменения частоты системы управляющей коммутации. Выходное напряжение может регулироваться в зависимости от состояния нагрузки, тогда как резонансный ток ограничен данными резонансной катушки индуктивности, это делает PRC подходящим для приложений с разомкнутым и коротким замыканием [23].

Рисунок 9.

Характеристика усиления по напряжению PRC.

MV = 11 − fsfr22 + fsfr1Q2E13

3.2 Резонансный преобразователь LLC

Резонансный преобразователь LLC в RTN состоит из трех реактивных элементов, благодаря чему он оценивается как обычный SRC и добавлен катушка индуктивности L r , равноудаленная от нагрузки. именуется параллельным индуктором L rp . Параллельный индуктор можно заменить на индуктивность намагничивания при использовании трансформатора [14, 16].Топология LLC генерирует две резонансные частоты: во-первых, последовательную резонансную частоту fr1 в зависимости от последовательных элементов L r C r и, во-вторых, параллельную резонансную частоту fr2, зависящую от всех трех элементов резервуара (L rp , C r и L r ), как показано в уравнениях. (14) и (15), где f r1 > f r2 .

fr1 = 12πLr + LrpCrE14

fr2 = 12πLrCrE15

На рисунке 10 показано усиление напряжения LLC в зависимости от коэффициента единичной индуктивности (AL = 1), частоты переключения и коэффициента качества нагрузки, как показано в формуле.(16).

MV = 11 − fsfr22 + fsfr1Q2E16

Рис. 10.

Коэффициент усиления по напряжению LLC-преобразователя.

3.3 Резонансный преобразователь LCC

Топология LCC в RTN состоит из трех реактивных элементов, конденсатор Crp, подключенный к нагрузке параллельно, представляет собой третий элемент. Таким образом, топология содержит две резонансные частоты: во-первых, последовательную резонансную частоту fr1, зависящую от последовательных элементов Lr Cr, и, во-вторых, параллельную резонансную частоту fr2, зависящую от всех трех элементов резервуара (Lrp, Cr и Lr), как показано на они показаны в уравнениях.(17) и (18), где fr1

fr1 = 12πLrCrE17

fr2 = 12πLrCrCrpCr + CrpE18

В преобразователях LCC пропорция резонансных конденсаторов переменного тока должна выбираться разумно, чтобы быть равной целевому пиковому усилению. Рисунок 11 объясняет усиление напряжения LCC в зависимости от параметра качества нагрузки и частоты переключения с одним коэффициентом индуктивности (AC = 1), как описано в формуле. (19). Видно, что коэффициент усиления напряжения малой нагрузки увеличивается в зависимости от свойств преобразователя, и параллельная резонансная частота fr2 действует как параллельный резонансный преобразователь PRC.

MV = 11 + AC21 − fsfr222 + 1Qfsfr1 − ACAC + 1fr1fs2E19

Рисунок 11.

Коэффициент усиления по напряжению преобразователя LCC.

3.4 Резонансный преобразователь LCLC

Подобно LCC, топология LCLC в RTN включает четыре реактивных элемента, как показано на рисунке 6, где эта топология гомогенизирует характеристики LLC и LCC. Структура топологии включает в себя параллельный резонансный конденсатор Crp, параллельную резонансную индуктивность Lrp и последовательные элементы Lr Cr, что означает, что топология содержит две пропорции, при которых индуктивность AL и емкость AC должны быть оценены при проектировании.Кроме того, топология включает три частоты: две параллельные частоты frp1, frp2 и одну последовательную резонансную частоту frs. На рисунке 12 отражена взаимосвязь между коэффициентом качества нагрузки, AC = AL = 1, и усилением напряжения LCLC в зависимости от частоты переключения, как показано в формуле. (20).

MV = 11 + AC + AL − ACfsfr2 − ALfrfs22 + 1Qfrfs − fsfr2E20

Рисунок 12.

Коэффициент усиления по напряжению преобразователя LCLC.

4. Управляемые стратегии резонансных преобразователей

Управляемые стратегии резонансных преобразователей немного отличаются от преобразователей с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Для достижения мягкого переключения в определенном сегменте необходимо учитывать множество параметров, чтобы создать точный контроллер, который может достичь желаемых результатов, таких как состояние нагрузки, элементы накопления энергии, диапазон частот и другие. Было несколько управляемых топологий, которые применялись в предыдущих исследованиях для управления последовательными резонансными преобразователями. Например, модуляция плотности импульса, контроль напряжения и тока, контроль диодной проводимости и контроль частоты [24]. Напряжение полного мостового резонансного преобразователя регулировалось с помощью регулятора фазового сдвига; это явление можно назвать переключением первичного сигнала управления.Кроме того, для улучшения результатов системы управления было сообщено о нескольких улучшенных методах с помощью адаптивного управления [25], которые включают управление на основе пассивности и управление автоматическим отклонением помех (ADRC). Контроль фазового сдвига использовался для управления током резонанса [26]. Из-за этого результат управления был увеличен по сравнению с традиционной системой управления PSRC. Исходя из предыдущих исследований, контролируемые методы можно разделить на методы их реализации: аналоговые или цифровые.Цифровые контроллеры используются из-за их гибкости, компактности, программирования и легкости по сравнению с аналоговыми контроллерами, они также более устойчивы к ошибкам и шумам. Трехэлементный DC-DC резонансный преобразователь типа LLC был рассмотрен в этой части для того, чтобы сравнить характеристики частоты (рабочего цикла) с регулируемой частотой с точки зрения широкого изменения нагрузки.

Кроме того, чтобы обеспечить расширение диапазона ZVS для всех инверторных переключателей (S1 – S4), и улучшить коэффициент усиления напряжения преобразователя.Затем индуктивность намагничивания и резонансный резервуар используются для генерации второй резонансной частоты fr1 = 1Lr + Lm.Cr.

Из рисунка 14, коэффициент усиления M LLC-резонансного преобразователя оценивается с использованием закона делителя напряжения с учетом добротности нагрузки Q и коэффициента повышения трансформатора, как показано в формуле. (21).

M = VoVin = ZiZo = F2AL − 1nfs2fr22−12 + QF3 − F2AL − 12E21

4.1 Управление фиксированной частотой

Цель использования этого метода состоит в том, что на выходное напряжение влияет изменение рабочего цикла для достижения целевое выходное напряжение.Однако ошибка, которая существует между постоянным желаемым напряжением (опорным напряжением) Verr = Vref-Vmeas и измеренным напряжением, используется для ПИ-регулятора. Таким образом, управляемый сигнал относился к генератору ШИМ через использование частоты переключения при генерации стробирующего сигнала для всех переключателей. Из уравнения. Согласно (21) частота переключения, равная 42,5 кГц, является самым высоким коэффициентом усиления, который может быть получен, если частота переключения и резонансная частота ближе. Следовательно, рабочий цикл — единственный фактор, измеряющий выходное напряжение.Поскольку пульсации напряжения могут изменяться при изменении нагрузки, рабочий цикл будет реагировать на изменение изменения нагрузки относительно расчетных пульсаций выходного напряжения.

4.2 Управление переменной частотой

Этот элемент управления изменяет частоту переключения при регулировке выходного напряжения, чтобы достичь заданного уровня нагрузки и сохранить стабильное выходное напряжение преобразователя в любой ситуации, как показано на рисунке 5. Кроме того, ошибка существует между стабильным заданным напряжением (опорным напряжением) Verr = Vref-Vmeasи измеренное значение используется в ПИ-регуляторе.Следовательно, контроллер увеличивает или уменьшает частоту переключения на основе заданного выходного напряжения, если происходит какое-либо отклонение от требуемого выходного сигнала или знак ошибки. Таким образом, сигнал будет отправлен на все переключатели устройства. В зависимости от намагничивающей индуктивности и резонансного импеданса необходимо индуктивно сохранять отклик резервуара, чтобы оценить достижение ZVS во всех переключателях. Однако диапазоны контролируемой частоты коммутации должны ограничиваться более высокими и более низкими частотами, которые подтверждают выполнение ZVS (45-37.5 кГц).

4.3 Результаты моделирования

Моделирование резонансного преобразователя выполняется и реализуется с использованием программного обеспечения MATLAB / SIMULINK с использованием факторов, перечисленных в таблице 1; это необходимо для проверки конструкции схемы резонансного DC-DC преобразователя серии LLC, показанной на рисунке 13, и анализа методов управления.

9024 9022 Cf7 (мкФ)
Vin 100 (В)
Lr 200 (мкГн)
Cr 70 (nF)
Vo 300 (В)
RL 100 (Ом)
Лм 300 (мкГн)
Управление циклом 2,7 KiDuty 9022 9022 , 0,5
fsranges для управления VF 37,5-45 (кГц)

Таблица 1.

Параметры LLC-преобразователя.

Рис. 13.

Упрощенная иллюстрация полномостового LLC-резонансного преобразователя.

Рисунок 14.

Эквивалентная схема переменного тока между выпрямителем и инвертором.

Рисунок 15.

Формы сигналов моделирования входного напряжения резонансного резервуара V AB, резонансного тока индуктора i L, напряжения резонансного конденсатора V cr и первичного напряжения трансформатора V pri.

Рисунок 16.

Динамический отклик выходного напряжения, выходного тока и сигнала управляемого рабочего цикла в зависимости от изменений нагрузки.

Рис. 17.

Моделирование форм сигналов входного напряжения резонансного резервуара V AB, резонансного тока индуктора i L, напряжения резонансного конденсатора V cr и первичного напряжения трансформатора V pri.

Рисунок 18.

Динамический отклик выходного напряжения, выходного тока и сигнала управляемой частоты в зависимости от изменения нагрузки от полной до половинной.

При таком управлении частотой управляемый сигнал используется для генератора ШИМ при генерации стробирующих сигналов для всех переключателей. Затем переключатели S1 и S4 одновременно улучшаются и заменяют переключатели S2 и S3, чтобы генерировать входное напряжение для резонансного резервуара VAB. Следовательно, резонансные элементы генерируют напряжение VC и синусоидальный ток iLras, показанное на рисунке 15.

На рисунке 16 показано выходное напряжение динамического отклика контроллера рабочего цикла, нагрузка повышается и понижается в пределах половинной нагрузки 200 Ом и полной нагрузки 100 Ом. Было замечено, что пульсации выходного напряжения огромны в условиях полной нагрузки по сравнению с состоянием половинной нагрузки, что отражает прямые изменения рабочего цикла во всех условиях нагрузки. Хотя система обеспечивает благоприятный результат, управляя выходным напряжением, эквивалентным 300 В, тем не менее, резонансные параметры резервуара не соответствуют резонансной концепции во время изменений нагрузки, как показано на рисунке 15.Во время моделирования t = 0,1 с нагрузка изменяет удержание параметров резервуара переменного тока на 1,5e-3 с, после чего резонансные параметры воспроизводят целевые параметры переменного тока в зависимости от значения нагрузки, что можно оценить как недостаток. техники контроля рабочего цикла.

В методе управления переменной частотой измеренное выходное напряжение используется для определения частоты. После этого управляемый сигнал реализуется на ШИМ, чтобы формировать стробирующие сигналы для всех переключателей, учитывая продолжительность переключения в зависимости от природы преобразователя, чтобы генерировать огромное усиление выходного напряжения.Кроме того, изменение нагрузки проверяется и применяется для подтверждения динамических характеристик контроллера. На рис. 18 показана динамическая характеристика выходного напряжения регулятора частоты, при этом нагрузка повышается и понижается аналогично регулированию рабочего цикла. Также можно заметить, что в этом методе управления состояние полной нагрузки приводит к огромным пульсациям выходного напряжения по сравнению с состоянием половинной нагрузки, и это подтверждает значительное изменение частоты во всем состоянии нагрузки.Кроме того, регулировка частоты параметров дает значительный отклик на параметры переменного тока резервуара, как показано на рисунке 17. При изменении нагрузки параметры переменного тока временно реагируют увеличением или уменьшением значений напряжения и резонансного тока в зависимости от изменяемой частоты и сохранения формы. синусоидальной формы волны.

5. Применение резонансных преобразователей мощности

Исходя из достаточных недостатков RPC, как ранее указывалось в вышеупомянутых сегментах, они нечасто применяются в современной промышленности.Краткое изложение заметных реализаций обсуждается в этом сегменте. Основными областями применения RPC являются бытовые приложения, такие как индукционные плиты, портативные источники питания, подключение к сети возобновляемых источников энергии, а также гибридные и электрические транспортные средства. В случае портативного источника питания требования к преобразователю включают низкую цену, малый вес и небольшие размеры, высокую эффективность, высокую надежность и низкие электромагнитные помехи (EMI). Мягкое переключение — способ обеспечить более высокий КПД; это может быть реализовано с использованием RPC.В зависимости от области применения можно выбрать топологию, обеспечивающую максимальную эффективность, идеальную стоимость и размер. Например, для подачи энергии в отсек электронно-лучевой сварки используется полный мостовой LLC-резонансный преобразователь [16]. Технология и топология мягкого переключения решают проблему, связанную с использованием энергии в источнике нити накала, избегая проблемы нагрева инвертора и обеспечивая более высокий КПД. МПК используются в электрофильтре. Это мощное устройство, используемое в промышленности для удаления дыма и пыли из проходящего газа.Последовательно-параллельный RPC в сочетании с фазовым управлением, предложенным в [27], имеет незначительные размеры; он дает более быстрый временный отклик и обладает более высокой эффективностью по сравнению с традиционными источниками питания с частотой сети. RPC известны для зарядки гибридных транспортных средств, при этом аккумуляторы необходимо заряжать по беспроводной или проводной сети. Из-за того, что электромобили меньше по размеру и демонстрируют более высокую эффективность, используются RPC для зарядки электромобилей через провод [28] и подключаемые модули [29]. Например, высокопроизводительные LLC-преобразователи предлагаются в двухступенчатых интеллектуальных зарядных устройствах.Преобразователь устраняет низкую и частотную пульсации с токового выхода и увеличивает срок службы батареи без увеличения размера зарядного устройства. Предыдущие исследования предлагали несколько топологий проводной зарядки. Помимо проводных зарядных устройств, беспроводная передача энергии (WPT) представляет собой современный процесс зарядки, используемый в гибридных и электрических транспортных средствах. Доступные технологии БПЭ включают передачу электромагнитной, магнитной и электрической энергии. Среди всего этого метод магнитной связи использует RPC, которые демонстрируют более высокую передачу мощности и более высокую эффективность на меньшем расстоянии.Сообщалось о применении RPC в WPT для гибридных и электромобилей [30].

Для интеграции в сеть возобновляемых источников энергии, таких как топливные элементы, ветряные и солнечные фотоэлектрические элементы, необходимы преобразователи с минимальной пульсацией тока и более высокой эффективностью. Преобразователи постоянного тока в постоянный являются основным условием получения мощности от возобновляемых источников энергии. Из нескольких вариантов RPC могут быть основным конкурентом из-за низкого уровня электромагнитных помех, более высокой эффективности, надежности и низкого выходного тока пульсаций. RPC используются в сетях FC [31, 32], PV [33], подключении к сети и интерфейсах электролизера [34].Кроме того, МПК применяется в домашних индукционных плитах. Резонансный инвертор — ключевой элемент индукционной плиты; он производит переменный ток, который нагревает отсек индуктора и емкости. Резонансные инверторы, используемые в индукционных плитах, являются многоуровневыми, полумостовыми, однокнопочными и полными мостовыми инверторами [35].

6. Заключение

В этой главе наглядно описаны резонансные преобразователи мощности, которые включают эффективную генерацию RPC в качестве преобразователя с высокой коммутацией, который может служить решением проблемы электромагнитных помех (EMI) и потерь переключения, которые возникают при использовании преобразователи ШИМ.Кроме того, была разъяснена классификация резонансных преобразователей в зависимости от нескольких точек зрения, а также от контролируемых методов (методов с переменной или фиксированной частотой). Были объяснены методы управления и несколько областей применения резонансных преобразователей. Регуляторы переменной и фиксированной частоты используются для перекрестной проверки выходного напряжения LLC-преобразователя. Нагрузка изменяется при использовании 50% полной нагрузки во всех методах управления; Полученные результаты подтвердили значительную стабильную реакцию обоих контроллеров с небольшим перенапряжением.Тем не менее, регулировка переменной частоты дает значительный результат на основе резонансных форм волны в резервуаре по сравнению со стабильной регулировкой частоты при изменении нагрузки.

Сварочный аппарат DIY — Создайте свой собственный портативный сварочный аппарат MIG / TIG / ARC

Сварщик DIY — Создайте свой собственный портативный сварочный аппарат MIG / TIG / ARC
DIY-Welder — Создайте свой собственный аппарат для дуговой, MIG- и TIG-сварки Хиты страницы:

Старые платы:

Примечание: я больше не создаю упрощенные доски.У меня не осталось досок. Так что не спрашивайте.

200A Аппарат для дуговой, MIG- и TIG-сварки

Посетить Сварщики DIY Yahoo Group

Оригинальная цифровая плата для сварки MIG, TIG и Arc (Stick). Хорошо зарекомендовал себя как испытательный стенд.
Обновление

: 2 марта 2015 г. Наконец-то есть прогресс!

Бьюсь с вариантами нового дизайна. В Оригинальная цифровая плата была сложной и дорогой. Несколько из сложности:

  • Изолированный датчик напряжения
  • Изолированный датчик тока
  • Изолированный выход, до 200 В
  • Импульсный источник питания с 3 изолированными выходами.
  • Много аналогов для управления в реальном времени
  • 150 деталей
  • Дорогой энкодер для ввода
  • Режимы MIG, TIG, Stick и зарядного устройства.
  • Механически сложный.
  • Текущее ощущение было трудно откалибровать.

Это сработало, но я никогда не хотел строить. Много дорогих деталей, например, линейных оптоизоляторов. Эта сложность позволял использовать его в 3-х конфигурациях:

  1. Сварщик постоянного тока с автомобильным генератором
  2. Дополнительный модуль TIG и MIG на переменном / постоянном токе для стандартных сварочных аппаратов с приводом от двигателя (Я.e Pipeliner, SA-250)
  3. Дополнение для сварщиков трансформаторов, таких как Airco, Miller DDR / 3, Dialarc и другие, использующие трансформаторы насыщения.

Упрощенная плата предназначалась только для генератора переменного тока. Это сработало ну но как только я начал строить, переключатели пошли с От 1,49 до почти 6 долларов каждый. Это было слишком упрощенно: это только повышал напряжение возбуждения, работал исправно и не поддерживайте TIG безопасно.

Stick (SMAW), TIG и MIG — цели новой платы.Если все, что вам нужно, это сварка стержнем, неэлектронный Версия будет всем, что вам нужно.

Одной из проблем упрощенной платы было отсутствие изоляции; все относилось к отрицательному выходу генератора. TIG на постоянном токе — электрод отрицательный. Итак, вы подключаете положительный провод к работе. Это ставит генератор, плату и весь сварщик металл на OCV сварщика, обычно 60V. Небезопасная ситуация.

Я обдумывал идеи сделать это относительно недорого.Первое изменение заключается в использовании современного процессора, такого как Microchip PIC32. Это переместит все управление напряжением, током и выходом из множество аналоговых частей к программному обеспечению. Это облегчает изменение и добавить такие функции, как горячий запуск, запуск подъемника, средства управления двигателем. Наличие встроенного дисплея избавляет пользователя от необходимости добавить счетчики или дисплеи.

У меня почти готово схемное решение. Это не так уж и плохо по сложности по схеме или механически. Все равно не дешево, как хотелось бы, но разумно. На данный момент функций:

  • 4-значный светодиодный дисплей с 10 светодиодами состояния.
  • Пользовательский ввод с помощью 3 переключателей. Вверх / Вниз, Дисплей и переключатель режима / дистанционного управления. Все переключатели трехпозиционные (ВКЛ / ВЫКЛ / ВКЛ) мгновенно.
  • Изолированный датчик напряжения — обеспечивает более безопасную сварку TIG.
  • Управляющий выход до 8 А для поддержки двух генераторов переменного тока. Возможность сборки до 200В (сварщики двигателей).
  • Режимы Stick, TIG, MIG и зарядки аккумулятора.
  • Измерение тока через ток возбуждения — неточно, но достаточно хорошо. Мой опыт работы с разными сварщиками — текущий установка в любом случае приблизительная.120А на одной машине действует по разному чем 120А по другому.
  • Процессор с разъемом PIC32. Позволяет обновлять программное обеспечение. я бы хотел чтобы иметь возможность загружать новый код, но с добавлением USB или последовательных интерфейсов это будет редко использоваться и просто увеличивает стоимость.
  • Разрешить сохранение и загрузку конфигураций.
  • Опора для соленоида холостого хода двигателя.
  • Запуск сварочного электрода TIG, запуск при минимальном токе до возникновения дуги.
  • Пусковая выходная мощность для внешней высокочастотной пусковой цепи.
  • Выход внешнего контактора (полезно для лучшего запуска MIG).
  • Дистанционное управление напряжением / током.
  • Одноплатная доска размером 5×3 дюйма. Это можно было бы установить на 4×6 красная панель из оргстекла. Надеюсь, что панели будут шелкографии со всем текстом и этикетками.
  • Винтовые клеммы для соединений.
  • Опция для внешней платы для измерения истинного тока (полезно для сварщиков двигателей.)
У вас есть время, чтобы разработать это сейчас; нет определенного расписания хотя.Пока не уверен в стоимости. Первые доски должны были бы покрывают прототипы плат, а панели изготавливаются и растираются методом шелкографии. Если кто знает, где можно вырезать панели, просверлить их и отшлифовать. недорого; дайте мне знать. Не стесняйтесь обсуждать это на Yahoo группа вверху страницы. Схема пока может быть видел здесь. Вот предварительный макет. 3,5 дюйма x 5 Вт Примечание: вид с обратной стороны платы, где отображаются и переключатели (находятся сверху). Итак, верхние боковые части и текст зеркально отражены.

Общая информация на сайте.

Вы можете построить сварочный аппарат с модифицированным генератором, несколько резисторов и несколько сварочных кабелей. Может работать от газа или электродвигатель. Есть несколько таких плавающих вокруг как «сварщики». Они в основном работают, но имеют небольшой контроль вывода. Они также, вероятно, взорвут выпрямитель. мост так как нет защиты от разбегания выхода и нет стабилизатора для лучшей дуги. Обычно они работают примерно при 20В; это будет работать, но сложно поддерживать дугу.Идея состоит в том, чтобы иметь общую панель управления, позволяющую любой источник питания с контролем тока / напряжения, который будет использоваться для дуги, Сварка MIG и TIG. Он имеет программируемый наклон и OCV просто как у больших сварщиков. Также он поддерживает как постоянное напряжение (CV) и режимы постоянного тока (CC), поэтому TIG, ARC и MIG могут быть сделанный. Его также можно использовать как быстрое зарядное устройство. Это можно использовать для самодельного сварочного аппарата, который можно сделано относительно недорого (второй прототип показан выше). Плата управления с подходящим двигателем (газовым или электрическим), генератор, ремень и шкивы, и у вас будет очень способный Сварочный аппарат постоянного тока.10 л.с. электрического или 12 л.с. газа должно быть достаточно для Использование DIY. Добавьте газ и механизм подачи проволоки, и у вас будет MIG. Добавить горелку TIG и газовый соленоид, и вы можете начать TIG с нуля. На плате есть руководство с объяснением всех подключений. Наиболее работы механический. Поддерживается сварка TIG на постоянном токе с нуля. Планируется ВЧ старт В меню вверху показаны параметры простого аппарата для дуговой сварки. к многопроцессорной установке. Также есть примеры моих двух прототипов конструкции .. Вопросы или комментарии, не стесняйтесь обращаться ко мне по адресу Все веб-страницы, изображения и текст Copyright (c) 2009-2015 SHDesigns.

A Несимметричный резонансный инвертор мощностью 3,6 кВт для индукционного нагрева

Глава 4. LLC Резонансный преобразователь.

Глава 4 LLC Резонансный преобразователь 4.1 Введение В предыдущих главах обсуждались тенденции и технические проблемы, связанные с преобразователем постоянного тока в постоянный. Высокая удельная мощность, высокая эффективность и мощность

Дополнительная информация

Глава 20. Квазирезонансные преобразователи.

Глава 0 Квазирезонансные преобразователи Введение 0.1 Квазирезонансная переключающая ячейка с переключением при нулевом токе 0.1.1 Формы сигналов полуволновой квазирезонансной переключающей ячейки ZCS 0.1. Среднее значение оконечной формы волны

Дополнительная информация

Глава 19 Резонансное преобразование

Глава 9 Резонансное преобразование Введение 9. Синусоидальный анализ резонансных преобразователей 9. Примеры Последовательный резонансный преобразователь Параллельный резонансный преобразователь 9.3 Точные характеристики последовательного и параллельного преобразователей

Дополнительная информация

Сетевые реакторы и приводы переменного тока

Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия

Дополнительная информация

Рекомендации по применению AN-1070

Замечания по применению AN-1070 Класс D Зависимость рабочих характеристик усилителя звука от параметров полевого МОП-транзистора Хорхе Сересо, International Rectifier Содержание страницы Аннотация… 2 Введение … 2 Ключевой полевой МОП-транзистор

Дополнительная информация

Введение в блоки питания

Введение в источники питания ВВЕДЕНИЕ Практически все электронное оборудование, например компьютеры и их периферийные устройства, калькуляторы, телевизоры и Hi-Fi оборудование и инструменты питаются от источника постоянного тока

Дополнительная информация

См. Horenstein 4.3 и 4.4.

EE 462: Лаборатория № 4 «Схемы источников питания постоянного тока с использованием диодов». Автор: Drs.СРЕДНИЙ. Радун и К. Донохью (2/14/07) Факультет электротехники и компьютерной инженерии Кентукки, Лексингтон, Кентукки, 40506 Обновлено

Дополнительная информация

Обратный преобразователь

Примечания к лекции по обратноходовому преобразователю ECEN4517! Получение обратного преобразователя: версия повышающего преобразователя с трансформаторной изоляцией! Типичные формы сигналов и вывод M (D) = V /! Обратный трансформатор

Дополнительная информация

EMI в электромобилях

EMI в электромобилях S.Guttowski, S. Weber, E. Hoene, W. John, H. Reichl Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin, Germany Телефон: ++ 49 (0) 3046403144,

Дополнительная информация

7-41 КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

ПИТАНИЕ ИЛИ КОРРЕКЦИЯ ВВЕДЕНИЕ Современное электронное оборудование может создавать шум, который вызовет проблемы с другим оборудованием в той же системе питания. Следовательно, для уменьшения сбоев в системе необходимо

Дополнительная информация

Т.ФРЭНСИС Д. НАРАСИМХАРАО

Applications (IJERA) ISSN: 48-96 wwwijeracom ol, Issue 3, May-Jun 0, pp40-46 Преобразователь постоянного тока в постоянный ток с мягким переключением и высоким коэффициентом усиления для возобновляемых источников энергии TFRANCIS M-Tech Scholar, Power electronics

Дополнительная информация

Свойства электрических сигналов

Компонент напряжения постоянного тока (Среднее напряжение) Свойства электрических сигналов v (t) = V DC + v ac (t) V DC — значение напряжения, отображаемое на вольтметре постоянного тока Треугольная форма сигнала Компонент постоянного тока Полупериодный выпрямитель

Дополнительная информация

Прецизионные диодные выпрямители

Кеннет А.Kuhn 21 марта 2013 г. Прецизионные полуволновые выпрямители Операционный усилитель можно использовать для линеаризации нелинейной функции, например передаточной функции полупроводникового диода. Классический

Дополнительная информация

Вопросы практики GenTech

Практические вопросы GenTech Тест базовой электроники: Этот тест оценит ваши знания и способность применять принципы базовой электроники. Этот тест состоит из 90 вопросов из следующих

Дополнительная информация

Рабочий лист EET272, неделя 9

Рабочий лист EET272 Неделя 9 ответьте на вопросы 1–5 в рамках подготовки к обсуждению викторины в понедельник.Завершите остальные вопросы для обсуждения в классе в среду. Вопрос 1 Вопросы AC становятся

Дополнительная информация

Указания по применению AN-1095

Замечания по применению AN-1095 Конструкция выходного фильтра инвертора для приводов с силовыми модулями IRAMS Cesare Bocchiola Содержание Страница Раздел 1: Введение … 2 Раздел 2: Конструкция выходного фильтра

Дополнительная информация

Импульсные источники питания

ГЛАВА 2 Импульсные источники питания 2.1 Использование силовых полупроводников в топологии с переключаемым режимом (включая руководства по выбору транзисторов) 2.2 Выпрямление выходного сигнала 2.3 Примеры конструкции 2.4 Магнитная конструкция

Дополнительная информация

Глава 2 Требования к приложению

Глава 2 Требования к приложениям Материал, представленный в этом сценарии, охватывает низковольтные приложения, начиная от портативной электроники с батарейным питанием и заканчивая преобразователями POL (точка нагрузки), Интернет

Дополнительная информация Резонансный инвертор серии

PPT с двунаправленным переключателем Презентация в PowerPoint

  • Резонансный инвертор серии с двунаправленным переключателем Силовая электроника ECE 442

  • Включите Q1 при t = 0 A «резонансный» импульс тока, зарядка C к VC1, Q1 отключается. ECE 442 Power Electronics

  • C заряжается до VC1, Q1 выключается ECE 442 Power Electronics

  • C разряжается через D1 и Vs • Для t> t1 • Конденсатор действует как источник напряжения • Ток io меняет направление и течет через D1 к VS Силовая электроника ECE 442

  • «Идеальная версия» Силовая электроника ECE 442

  • Силовая электроника ECE 442

  • Полумост Резонансный инвертор серии Силовая электроника ECE 442

  • Включите Q1, появится резонансный импульс тока. ECE 442 Силовая электроника

  • Включите Q2, появится резонансный импульс тока в противоположном направлении и исчезнет. Силовая электроника ECE 442

  • Сводка осциллограмм Силовая электроника ECE 442

  • Режимы с перекрытием и без перекрытия • Режим без перекрытия завершено ECE 442 Силовая электроника

  • Режимы перекрытия и неперекрытия • Режим перекрытия • Срабатывание переключающего устройства происходит до того, как завершится последнее колебание тока через диод.• Это увеличивает выходную частоту и выходную мощность. ECE 442 Power Electronics

  • MultiSim Simulation ECE 442 Power Electronics

  • Non-Overlapping Mode ECE 442 Power Electronics

  • Overlapping Mode ECE 442 Силовая электроника

  • Резонансный инвертор серии с полным мостом Силовая электроника ECE 442

  • Частотная характеристика последовательно-резонансных инверторов ECE 442 Силовая электроника

  • Последовательный резистор нагрузки • Инвертор нагрузки серии с L и C Силовая электроника ECE 442

  • Силовая электроника ECE 442

  • Силовая электроника ECE 442

  • Частотная характеристика Корпус с нагрузкой ECE 442 Силовая электроника

  • ECE 442 Силовая электроника

  • Силовая электроника ECE 442

  • Силовая электроника ECE 442

  • Частотная характеристика Силовая электроника ECE 442

  • Силовая электроника

  • Series-Parallel 906

    Частотная характеристика ECE 442 Силовая электроника

  • .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.