Зварювальний апарат своїми руками
ІМПУЛЬСНИЙ ЗВАРЮВАЛЬНИЙ АПАРАТ СВОЇМИ РУКАМИ
Вашій увазі представлена схема зварювального апарату імпульсного типу, який ви можете зібрати своїми руками. Максимальний споживаний струм - 32 ампера, 220 вольт. Струм зварювання - близько 250 ампер, що дозволяє без проблем варити електродом 5-кою, довжина дуги 1 см, перехідним більше 1 см в низькотемпературну плазму. ККД джерела на рівні магазинних, а може і краще (мається на увазі інверторні).
Блок живлення для контролера виконаний окремим модулем і має три вихідних стабілізованих напруги:
Трансформатор намотаний на феррите Ш7х7 або 8х8
Первинна нерухомість має 100 витків дроту ПЕВ 0.3мм
Вторинний ринок 2 має 15 витків дроту ПЕВ 1мм
Вторинний ринок 3 має 15 витків ПЕВ 0.2мм
Вторинний ринок 4 і 5 по 20 витків дроту ПЕВ 0.35мм
Всі обмотки необхідно мотати на всю ширину каркаса, це дає відчутно більше стабільну напругу.
На малюнку 2 - схема сварочніка.
ЗБІЛЬШИТИ
СИЛОВОЙ трансформатор ЗВАРЮВАЛЬНОГО АПАРАТУ
Частота - 41 кГц, але можна спробувати і 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тоді 9 витків на 3 витка, для збільшення ПВ трансформатора.
Намотування трансформатора потрібно робити за допомогою мідної жерсті товщиною 0.3мм і шириною 40мм, її потрібно обернути термобумагу від касового апарату товщиною 0.05мм, цей папір міцна і не так рветься як звичайна при намотуванні трансформатора.
Ви скажіть, а чому не намотати звичайним товстим проводом, а не можна тому що цей трансформатор працює на високочастотних токах і ці струми витісняються на поверхню провідника і середину товстого дроту не задіює, що призводить до нагрівання, називається це явище Скін ефект!
І з ним треба боротися, просто треба робити провідник з великою поверхнею, ось тонка мідна бляха цим і має вона має велику поверхню по якій йде струм, а вторинна обмотка повинна складатися з бутерброда трьох мідних стрічок розділених фторопластовой плівкою, вона тонше і обгорнуті всі ці шари в термобумагу. Цей папір має властивість темніти при нагріванні, нам це не треба і погано, від цього не буде нехай так і залишиться головне, що не рветься.
Можна намотати обмотки проводом ПЕВ перетином 0.5 ... 0.7мм що складаються з декількох десятків жив, але це гірше, так як дроти круглі і стикуються між собою з повітряними зазорами, які уповільнюють теплообмін і мають меншу загальну площу перерізу проводів разом узятих в порівнянні з бляхою на 30 %, яка може влізти вікна ферритового сердечника.
У трансформатора гріється НЕ феррит, а обмотка тому потрібно слідувати цим рекомендаціям.
Трансформатор і вся конструкція повинні обдуватися всередині корпусу вентилятором на 220вольт 0.13 ампера або більше.
Для охолодження всіх потужних компонентів добре використовувати радіатори з вентиляторами від старих комп'ютерів Pentium 4 і Athlon 64. Мені ці радіатори дісталися з комп'ютерного магазину робить модернізацію, всього по 3 ... 4 $ за штуку.
Силовий косою міст потрібно робити на двох таких радіаторах, верхня частина моста на одному, нижня частина на іншому. Прикрутити на ці радіатори діоди моста HFA30 і HFA25 через слюдяну прокладку. IRG4PC50W потрібно прикручувати без слюди через теплопроводящую пасту КТП8.
Висновки діодів і транзисторів потрібно прикрутити на зустріч один одному на обох радіаторах, а між висновками і двома радіаторами вставити плату, що з'єднують ланцюга харчування 300вольт з деталями моста.
На схемі не вказано потрібно на цю плату в харчування 300V припаяти 12 ... 14 штук конденсаторів по 0.15мк 630 вольт. Це потрібно, щоб викиди трансформатора йшли в ланцюг харчування, ліквідуючи резонансні викиди струму силових ключів від трансформатора.
Інша частина моста з'єднується між собою навісним монтажем провідниками не великий довжини.
Ще на схемі показані снаббери, в них є конденсатори С15 С16 вони повинні бути марки К78-2 або СВВ-81. Всяке сміття туди ставити не можна, так як снаббери виконують важливу роль:
перша - вони глушать резонансні викиди трансформатора
друга - вони значно зменшують втрати IGBT при виключенні так як IGBT відкриваються швидко, а ось закриваються набагато повільніше і під час закриття ємність С15 і С16 заряджається через діод VD32 VD31 довше ніж час закриття IGBT, тобто цей снаббер перехоплює всю міць на себе не даючи виділятися тепла на ключі IGBT в три рази ніж було б без нього.
Коли IGBT швидко відкриваються, то через резистори R24 R25 снаббери плавно розряджаються і основна міць виділяється на цих резисторах.
Подати харчування на ШІМ 15вольт і хоча б на один вентилятор для розряду ємності С6 контролюючу час спрацьовування реле.
Реле К1 потрібно для замикання резистора R11, після того, коли зарядяться конденсатори С9 ... 12 через резистор R11 який зменшує сплеск струму при включенні зварювального в мережу 220вольт.
Без резистора R11 на пряму, при включенні вийшов би великий БАХ під час зарядки ємності 3000мк 400V, для цього цей захід і потрібна.
Перевірити спрацьовування реле замикають резистор R11 через 2 ... 10 секунд після подачі живлення на плату ШІМ.
Перевірити плату ШІМ на присутність прямокутних імпульсів йдуть до оптронів HCPL3120 після спрацьовування обох реле К1 і К2.
Ширина імпульсів повинна бути шириною щодо нульової паузі 44% нульова 66%
Перевірити драйвера на оптронах і підсилювачах провідних прямокутний сигнал амплітудою 15вольт переконається в тому, що напруга на IGBT затворах не перевищує 16вольт.
Подати харчування 15 Вольт на міст для перевірки його роботи на правильність виготовлення моста.
Струм споживання при цьому не повинен перевищувати 100мА на холостому ходу.
Переконатися в правильній фразуванню обмоток силового трансформатора та трансформатора струму за допомогою двох променевого осцилографа.
Один промінь осцилографа на первинному ринку, другий на вторинному ринку, щоб фази імпульсів були однакові, різниця тільки в напрузі обмоток.
Подати на міст живлення від силових конденсаторів С9 ... С12 через лампочку 220вольт 150..200ватт попередньо встановивши частоту ШІМ 55кГц підключити осцилограф на колектор емітер нижнього IGBT транзистора подивитися на форму сигналу, щоб не було сплесків напруги вище 330 вольт як звичайно.
Почати знижувати тактову частоту ШІМ до появи на нижньому ключі IGBT маленького загину говорить про перенасичення трансформатора, записати цю частоту на якій стався загин поділити її на 2 і результат додати до частоті перенасичення, наприклад перенасичення 30кГц ділимо на 2 = 15 і 30 + 15 = 45 , 45 це і є робоча частота трансформатора і Шиман.
Струм споживання моста повинен бути близько 150мА і лампочка повинна ледве світитися, якщо вона світиться дуже яскраво, це говорить про пробої обмоток трансформатора або неправильно зібраному мосту.
Підключити до виходу зварювального апарату проводу довжиною не менше 2 метрів для створення додаткової індуктивності виходу.
Подати харчування на міст уже через чайник 2200ватт, а на лампочку встановити силу струму на ШІМ мінімум R3 ближче до резистору R5, замкнути вихід зварювального проконтролювати напругу на нижньому ключі моста, щоб було не більше 360вольт за осцилограф, при цьому не повинно бути жодного шуму від трансформатора. Якщо він є - переконатися в правильній фазировке трансформатора -Датчик струму пропустити провід в зворотну сторону через кільце.
Якщо шум залишився, то потрібно розташувати плату ШІМ і драйвера на оптронах подалі від джерел перешкод в основному силовий трансформатор і дросель L2 і силові провідники.
Ще при складанні моста драйвера потрібно встановлювати поряд з радіаторами моста над IGBT транзисторами і не ближче до резисторам R24 R25 на 3 сантиметри. З'єднання виходу драйвера і затвора IGBT повинні бути короткі. Провідники йдуть від ШІМ до оптронів не повинні проходити поруч з джерелами перешкод і повинні бути якомога коротше.
Всі сигнальні дроти від токового трансформатора і йдуть до оптронів від ШІМ повинні бути скручені, щоб знизити рівень перешкод і повинні бути якомога коротше.
Далі починаємо підвищувати ток зварювального апарату за допомогою резистора R3 ближче до резистору R4 вихід зварювального замкнутий на ключі нижнього IGBT, ширина імпульсу трохи збільшується, що свідчить про роботу ШІМ. Струм більше - ширина більше, струм менше - ширина менше.
Ніякого шуму бути не повинно інакше вийдуть з ладу IGBT!
Додавати ток і слухати, дивитися осцилограф на перевищення напруги нижнього ключа, щоб не вище 500вольт, максимум 550 вольт у викиді, але зазвичай 340 вольт.
Дійти до струму, де ширина різко ставати максимальної говорить, що чайник не може дати максимальний струм.
Все, тепер на пряму без чайника йдемо від мінімуму до максимуму, дивитися осцилограф і слухати, щоб було тихо. Дійти до максимального струму, ширина повинна збільшитися, викиди в нормі, не більше 340вольт зазвичай.
Починаємо варити. На початку 10 секунд. Перевіряємо радіатори, потім 20 секунд, теж холодні і 1 хвилину - трансформатор теплий. Спалив 2 довгих електрода 4 мм - трансформатор горечеватий.
Радіатори діодів 150ebu02 в зварювальному апараті помітно нагрілися після трьох електродів, варити вже важко, людина втомлюється, хоча вариться класно, трансформатор гаряченький, та й так уже ні хто не варить. Вентилятор через 2 хвилини трансформатор доводить до теплого стану і можна варити знову до шоку.