Данная статья написана для тех кто любит держать в руках паяльник, кто умеет читать схемы. Не объязательно быть сильным в импульсной схемотехнике. Современная элементная база позволяет творить чудеса. И так с чего у меня все началось.
Как то, мой друг выразил мне сочувствие по поводу того, что имею дачу, а вот хорошего сварочника не имею. А ведь в действительности, сколько было ситуаций когда бы он пригодился, но увы. Конечно можно было бы купить готовый, благо их в продаже появилось великое множество, но повидимому я бы тогда потерял бы чувство собственного самоуважения. Дело в том что я по профессии электроньщик. Много лет был ведущим специалистом в лаборатории сложной медецинской техники.
Вес – 3,9 кг (без выходных проводов). На Рис.1 показана схема сварочного инвертора с фазовым управлением от микросхемы UC3875. Сварочный инвертор состоит из модулей:1) Узел питания; 2) Плата готовности; 3) Плата силовая; 4)Плата управления; 5) Плата контроля температуры; 6) Пульт.
И так благодаря обширной информации в недрах интернета, набрал достаточное для анализа их количество. И не спеша в течении зимы у себя на кухне сотворил первый свой инвертор. Немного времени спустя, сотворил другой а первый отдал друзьям в гараж, где они занимаются ремонтом автомобилей.
И вот он уже 5 лет как безупречно трудится у них. Его пытали и проф сварщики, варили нержавейку, чугун спец электродами. Все дали высокую оценку работе аппарата.
На фото второй вариант. Размеры 180*200*220 мм. Ток 30- 160 ампер. Напряжение холостого хода 60 вольт.
Как видите из схемы, она чрезвычайно проста, из своего опыта знаю чем проще схема тем она надежнее в работе. Здесь нет, как в других схемах, каскадов на операционных усилителях по обратной связи по току. Нет системы антипригар и.т.д. И вот что я вам скажу по этому поводу, аппарат прекрасно работает без лишних наворотов. Микросхема UC3845 позволяет строить обратную связь по току без всяких излишеств. А для нас это главное.
Дешево но сердито. Лишние навороты удорожают схему и снижают её надежность.
И так чуть поподробнее. Как вы заметили, здесь нет привычного импульсного трансформатора, который управляет силовыми ключами на IGBT транзисторах, а используются оптодрайвера, которые в отличии от импульсного транса, имеет абсолютной формы меандр безо всяких выбросов. Хоть и приходится в блоке питания мотать две дополнительные обмотки для питания раздельно верхнего и нижнего драйвера, но это куда проще, чем искать еще один сердечик для импульсного трансформатора, правильно его намотать учитывая фазировку обмоток. Да и входные цепи силовых ключей намного проще чем с импульсником, а так же и тепловой режим ключей улучшается. А теперь почему импульсный БП а не класический. Во первых габариты и вес.
Второе и главное это стабильное выходное непряжение даже если по какой то причине в сети напряжение упадет до черезвычайно низкой велечины, например на даче, Из за такого падения могут выйти из строя силовые ключи ежели вы бы использовали классическую схему, так как она не смогла выдать необходимое напряжение для открытия силовых ключей. Результат, взрыв из за теплового пробоя, так как из за низкого напряжения на затворах, IGBT транзисторы перешли бы в линейный режим. БП на микросхеме ТОР 224Y стабильно работает при снижении напряжении на входе до 80 вольт. Данный блок питания на ТОРе очень надежен в работе.
Его практически невозможно спалить. В нем есть внутренние защиты. Вот оптимальный вариант сварочника, который не сложно сделать.
Комплектующие в интернет магазинах найти не сложно. Мной собран еще один инвертор по мостовой схеме и все комплектующие я брал через интернет. Пока делаешь корпус, платы и.т.д, все компоненты приходят. Вот на фото вид сверху и снизу на внутренности моего инвертора.
Берем медную полоску жести 40 мм, толщиной 0.3 мм, начинаем делать намотку. В качестве термопрослойки подойдет обычная бумага с кассового аппарата, можно использовать и ксероксную бумагу, но она имеет немного хуже механические характеристики.
Нужно чтобы она была прочная и не рвалась при намотке, более того, ее длина большая и работать будет удобнее. Наматывать толстым проводом, как делают некоторые народные умельцы, нельзя, так как данное изобретение будет работать на высокочастотных токах, они не задействуют сердцевину в толстом проводнике. В итоге у нас получится сильный перегрев трансформатора, он не проработает даже несколько минут.
Это называют «Skin эффектом» в высокочастотных приборах. Убрать этот эффект несложно, достаточно просто использовать медную ленту, причем очень тонкую, она будет иметь большую площадь, за счет чего проводить ток и не нагреваться. Вторичную обмотку лучше будет скомпоновать из 3 полос меди, которые будут отделяться друг от друга фторопластовой прослойкой. Обмотка бумагой с кассового аппарата снова осуществляется как при первичной обмотке. Единственный недостаток такого материала – он будет темнеть при нагреве, хотя его физико-механические свойства не пропадают, поэтому пусть себе темнеет на здоровье. Как альтернативный вариант обмотки можно использовать обычный провод ПЭВ до 0.7 мм сечением.
Его основное преимущество – большое количество жил, но данный вариант не является лучше, чем медные полосы, поскольку провода имеют большие воздушные зазоры между собой. То есть, площадь сечения будет примерно на 30% меньше, чем в случае с медью. Трансформатор нужно оборудовать вентилятором, поскольку будет нагреваться обмотка в любом случае. Можно взять обычный кулер из компьютерного системного блока на 220 В и на 0.15 ампер, можно немного больше. Создаем «инфраструктуру» нашего блока Первым делом стоит позаботиться о вентиляционной системе, которая будет предохранять инвертор от перегрева. Лучше всего подойдут вентиляторы из системного блока компьютера, желательно взять из Athlon 64, Pentium 4. Сейчас их можно будет купить примерно по 3-4 доллара на разборках.
Достаточно поставить 6 вентиляторов, 3 из которых нужно направить непосредственно на обмотку двигателя. Нельзя забывать о заборщиках воздуха, нужно их сделать напротив вентиляторов, чтобы не препятствовать забору. Далее устанавливаем силовой косой мост, на двух радиаторах, верхняя часть находится на одном конце, нижнюю часть прикрутить через слюдяную прокладку на другой мост. Выводы диодов должны размещаться навстречу транзисторам. На плату припаиваются конденсаторы в количестве до 14 штук по 0.15 мк и 630 В – они уменьшат резонансные выбросы, раздавая их на всю цепь питания.
Чтобы выбросы резонировали, а потери IGBT были минимальными, нужно установить в цепочку снабберы, которые будут содержать конденсаторы С15, С16. Ставить нужно только высококачественные устройства даже на самый простой сварочный инвертор, дешевые и непроверенные модели лучше не устанавливать. Идеально подойдут для этого дела модели СВВ81 или К78-2.
Дело в том, что IGBT открываются намного быстрее, а вот обратный процесс занимает много времени. В это время емкость С16 и С15 будут заряжаться через установленный диод. Другими словами, снаббер возьмет всю мощь на себя, уменьшая количество тепла примерно в 4-5 раз. Настраиваем аппарат и подгоняем под стандарт Самодельный сварочный инвертор своими руками изготовить несложно, самый важный и относительно сложный этап – настройка данного устройства. Для начала нужно подать питание на ШИМ, не меньше и не больше чем 15 В, параллельно подаем еще разряд на кулер, чтобы было охлаждение, проверяем синхронность. Нужно проверить срабатывания реле замыкания резистора через 2-8 секунд запитывания нашей платы ШИМ.
Вместе с тем проверяем саму плату, нужно идентифицировать наличие прямоугольных импульсов после срабатывания реле (к оптронам). Далее подаем питание на мост, таким образом можно будет убедиться в его исправности, проверять лучше при силе тока не более 100 мА, ход выставить холостой. Устройство и схема сварочного инвертора могут быть разными, но в любом случае следует удостоверится в правильности установки фаз трансформатора. Сделать это можно 2-лучевым осциллографом. Первый луч кидаем на первички, другой на вторичку.
Нужно проследить, чтобы напряжение не прыгало выше 330 В на нижнем эмиттере, посмотреть на форму сигнала. Для определения рабочей частоты нашего устройства нужно проделать следующее: понижаем частоту ШИМ до тех пор, пока на нижнем IGBT не будет видно загиб. Это значение отмечаем, записываем, потом делим число на 2, приплюсовываем частоту перенасыщения.
Например, при ЧП 30 это будет 30+15=45. Получаем рабочую частоту в 45 кГц. Если вы сделали инверторный сварочный аппарат своими руками, тогда нужно будет проверить еще наличие шума на фазах трансформатора. Их быть не должно, в ином случае нужно будет еще проверить полярность, так как легко можно ошибиться. Подавать проверочное питание на мост можно через любой бытовой прибор, желательно 2200 Ватт.
Идеально подойдет электрический чайник. Важно: мосты драйвера нужно располагать под радиатором над IGBT, но, ни в коем случае, не ставить их ближе, чем на 3 сантиметра к резисторам. Проводники, которые соединяют оптроны и ШИМ, нельзя располагать неподалеку от источника помех, они должны быть очень короткими. Теперь инверторная сварка своими руками сделана, далее уже надо будет проводить полевые испытания и согласно полученному результату подкорректировать настройки.