Розглянемо основні принципи побудови зварювальних інверторів для двох найпоширеніших видів зварювання.
Це ручна дугова зварка, іменована ММА, і зварювальний напівавтомат, тобто MIG-зварювання. Далі розкривати ці поняття я не буду через моєї не дуже глибокої компетенції, в чому я переконався прочитавши великий обсяг матеріалу.
Якщо коротко, то відміну MMA від MIG істотне, судіть самі:
- ММА - джерело струму, тобто сварщик в залежності від режиму зварювання обмежує струм зварювання. А ось напруга, яке вийде. Говорячи популярною мовою-зварювальник не робот. Відстань від електрода до зварюваної поверхні динамічне. Наприклад, при збільшенні цієї відстані потрібне відповідне збільшення напруги, при цьому повинен збережуться ток, тільки в цьому випадку дуга згасне.
- MIG - джерело напруги. Зварювальник задає зварювальне напруга, а струм вже який вийде. А точніше в MIG зварювання зварювальний струм визначається кількістю одночасно розплавленої зварювального дроту, тобто швидкістю подачі дроту.
Це дуже популярно, на рівні лікнепу. Більш детально можна дізнатися читаючи спеціалізовану літературу. Для початківців сваркостроітелей зазвичай цього достатньо.
Спроб створення універсального MMA-MIG сварочніка більш ніж достатньо. Переглянувши багато, вирішив щось зобразити і я. Повторююсь, ні чого ще не зроблено, пишу по одному реченню тільки в разі, якщо є про що, якщо щось вийшло. Так що це репортаж в "прямому ефірі".
Ну не в захваті я від оптодрайверов HCPL-3120. Все якось обходяться драйверами на трансформаторах. Вигода очевидна. 170 рублів за штуку, та ще різних годувань незміряно. Але з іншого боку минулий гіркий досвід показує, що тільки з HCPL-ами я відчуваю себе впевнено через пробитих транзисторів. Але дуже хочеться. Як бути? Відповідь була знайдена коли я познайомився з електронним моделюванням. За порадою на форумі "мастерсіті" вибрав для цього програму LTspice, іменовану в народі "Спиця". Трансформаторний драйвер підглянув у одного з учасників форуму "Мастерсіті" під ніком "Мультик" і публікую з його дозволу. Переглянемо, як ВОНО працює. За Спице, так дуже навіть не погано. І негативне замикає напруга -3,3 Вольта з'являється після перших двох-трьох імпульсів. Загалом вирішено. Роблю на проміжному трансформаторі.
Для бажаючих повторити такий драйвер, що б відразу не потрапити на гроші особливо зазначу, проміжний трансформатор повинен бути підвищує в 2 рази по напрузі. Або при співвідношенні вторинної та первинної обмоток 1: 1 харчування передвихідного каскаду необхідно збільшити в два рази, тобто 22-25 вольт. Тоді замість мікросхеми 3845 буде зручніше застосувати 3844.
Модель вихідного каскаду для Спиці тут. А для тих, кому не хочеться морочитися з моделюванням приведу готові картинки.
На зображенні видно, як наростає негативна напруга на колекторі транзистора Q1 (червоний промінь) і стабілізується на рівні 3,3 Вольта. Зелений промінь - це напруга на затворі IGBT.
На зображенні праворуч червоний промінь-це ток колекторів, а зелений-ток на виході навантаженого інвертора.
Підставив в модельку реальний вихідний трансформатор, на осерді E70 / 33/32 фірми EPCOS і отримав реальні струми для зварювання.
Ось параметри сердечника E70 / 33/32 з фериту N87:
Hc = 13 коерцитивної сила
Bs = 0,39 індукція насичення,
Br = 0,15 залишкова індукція,
A = 0,000676 площа поперечного перерізу сердечьніка в кв.м,
Lm = 0,15 середня довжина магнітної силової лінії в метрах,
Крім того, я вибрав зазор в осерді Lg = 0,0001, тобто прокладання товщиною 5 "соток". Для Ш-образних сердечників її значення подвоюють тому, що магнітні силові лінії її перетинають двічі. Так само я вибрав число витків первинної обмотки N = 23.
Отже для Спиці вийшла ось така директива
Hc = 13 Bs = .24 Br = .15 A = .000676 Lm = .15 Lg = .0001 N = 23
Тепер пора перевірити, правельно-ли вибрано кількість витків первинної обмотки? Для цього необхідно подивитися амплітуду трикутної складової струму намагнічування на "холостому ходу". Спиця нам дозволяє зробити ЦЕ без проводу і сердечника, дивіться самі:
По картинках мені більше подобається між 21 і 23 витками. Вторинну вибираю 7 витків.
А ось не поганий варіант elektrovoz підказав, збільшуємо частоту і 18: 6 витків вже годиться.
Аналогічно кожен може самостійно розрахувати первинну обмотку трансформатора для свого сердечника. Але ось учасник того ж форуму під ніком TAV радить при розрахунку використовувати живить напругу не 310 вольт, а 350. Це випрямлена напруга мережі з верхнім допуском + 10% і ще чуть-чуть.
Схема виключення на "холостому ходу".
Схема виключення на "холостому ходу" (ХХ) застосована мною в сварочніка у другій частині викликає особливо багато питань. Мені довелося її неодноразово описувати на різних форумах, в тому числі і не правельно. На цей раз зупинюся на ній по докладніше, а заодно і сам розберуся до кінця.
Схема змальована з схеми зварювального апарату RitmArc, опублікованого в РАДІО 8-2003.
Для детального розгляду схеми, довелося її поганяти на "спиці", і ось що з цього вийшло. Пурпурний промінь-це зварювальний струм.
Перші 4 мілісекунди показують як заряджається ємність снаббера С34, зашунтувати резистором R53. При досягненні на ємності постійної складової напруги величини спрацювання стабилитрона Д15 (39 вольт), імпульси на коллекотре Т3 припиняються, як на картинці нижче. Зелений промінь-зварювальний струм.
Далі все просто. Якщо припиняються імпульси на колекторі, то, відповідно і на колекторі оптопари. Це дозволяє конденсатору С17 зарядитися і через 1 мілісекунду вимкнути мікросхему 3845.
Ось так виглядає напруга на колекторі оптопари (синій промінь) і на колекторі Т4 (зелений промінь).
Якщо резистор R53 ще зменшити, то схема працювати не буде.
Чергова напруга на виході інвертора для даної схеми 75 вольт. Якщо є необхідність його знизити до 60 вольт, то як варіант необхідно зменшити напругу БП до 80 вольт і застосувати стабілітрон на 27 вольт.
Регулювання струму інвертора режим ММА.
Варіант регулювання струму, запропонований в перших двох частинах має істотний недолік, необхідний потенціометор не великого номіналу і при максимальному струмі опір потенціометра + послідовний з ним резистор дуже Блиски до нуля, що може призвести до .... Тому в подальшому буду регулювати струм за наступною схемою:
У точці А за допомогою дільника R14, R20, P1 будемо змінювати напругу від 0 до 3,8 вольт. Спиця в наборі зручностей має "хитрий" ключ SW, що дозволяє нам динамічно змінювати навантаження інвертора. Я вибираю дві навантаження- 0,5 і 0,05 Ом. Подивимося картинки. Зелений промінь-це струм, інший-напруга. Для тих, хто не зрозумів розберемо як приклад п'яту картинку, 2,5 вольта. По картинці маємо при навантаженні 0,05 Ом напруга на навантаженні 3 вольта, а струм 60 Ампер, при навантаженні 0,5 Ом напруга 10,5 Вольт (збільшення в 3,5 рази), а струм 45 Ампер, тобто змінився не значно, на 25%.
(TAV) Схема працює як обмежувач струму, кожен такт. Обмеження струму (поріг спрацьовування) залежить від навантаження, точніше від падіння напруги на ній. Це пов'язано із затримками в драйверах, ключах і фільтрі з датчика струму R24C17. На малих вихідних напругах, коли ширина імпульсу мала, ці затримки сильно позначаються, тим самим завищуючи вихідний струм. По картинках видно, що обмеження струму набагато краще в діапазоте великих і середніх напружень.
На завершення цієї глави зазначу, що схема цілком працездатна і любителі мінімалізму в електроніці можуть з успіхом використовувати цю схему в якості основи для зварювального інвертора ММА. Солідні чоловіки напевно захочуть додати до неї схему виключення в режимі ХХ, захист від зниженої напруги, "антіпріліпалку" і багато чого іншого, що так полегшує життя зварнику.
читати далі >>
осцилятори відео
Як бути?