А кто-нибудь пробовал сделать сварочник? Часть 12

Давно мечталось, но только недавно приступил к испытаниям своего «Косого».

                          Источник сварочного тока  

                                   Характеристики: 

1.Напряжение питающей сети – Одна фаза 220В (+20% -15%).

2.COSphi – Скромно умолчу. (Необходим ККМ)

3.Диапазон сварочного тока – (15 – 240)А.

4.Пределы ПВ – пока не установлены.

5.Напряжение холостого хода – 50В среднее, 100В амплитудное.

6.Тип источника – источник тока (крутопадающая характеристика)

7.Ограничение максимального рабочего тока в каждом такте ШИМ. Имеется возможность подстройки.

8.Ограничение максимально допустимого тока с последующим выключением ШИМ и автоматическим восстановлением его через три секунды. Имеется возможность подстройки.

9.Автоматическое включение вентилятора при достижении значения температуры 55оС
в контрольной точке, с последующим
отключением его после спада температуры контрольной точки до значения 35 оС.

10.Автоматическое выключение ШИМ при достижении значения температуры 90оС в
контрольной точке и автоматическим
восстановлением его после спада температуры
контрольной точки до значения 65 оС.

                         Краткое описание. 

За основу схемотехнического решения был взят однотактный полумост. Источник состоит из двух плат: платы управления и силовой платы. Плата управления «одевается» на силовую плату при помощи разъёмов типа
(PLD10 – PВD10), (PLD20 – PLВ20). Размеры платы управления: (155 Х 110)мм. Размеры силовой платы: (157 Х 240)мм.

Силовой трансформатор, дроссель, силовые выпрямительные диоды на радиаторе установлены отдельно.

Некоторые основные узлы платы управления:

1. Маломощный источник вспомогательных питаний (обратноходовой преобразователь TOP232Y).
2. Цепи обработки и масштабирования входных сигналов, сигналов обратной связи.
3. ПИД-регулятор (TL084) примерное время переходного процесса от ноля до установленного значения тока – 1mS. Имеется возможность подстройки переходного процесса от экспонентного до кол****ельного при изменении тока от ноля до установленного значения.
4. ШИМ-формирователь (SG2524).
5. Таймер для контроля окончания заряда сетевых банок, вырабатывающий сигнал замыкания зарядной цепи.
6. Цепи контроля и управления током в моменты выхода его за пределы установленного значения. (Два датчика тока. Первый установлен в цепи первичной обмотки силового трансформатора, второй в высоковольтной DC сети 310В).
7. Цепи контроля и управления температурой в контрольной точке.
8. Драйверы для управления силовыми ключами (HCPL3120)

Некоторые основные узлы силовой платы:

1. Высокочастотный фильтр.
2. Сетевой выпрямитель, электролитическая банка (470uFX400V) 4шт.
3. Силовые транзисторы IRG4PC50U 3шт. на ключ.
4. Силовые диоды 30ETH06 2шт. на точку.
5. RCD цепи.
6. Датчик температуры.
7. Два датчика тока.
8. Радиаторы.
9. Тиристор симметричный для замыкания зарядной цепи.

Предварительные испытания показали неплохие результаты по качеству процесса сварки. «Четвёркой» можно варить уверенно и с удовольствием.
Электроды сгорают быстро, но не очень сильно греются, как это бывает на 50Гц источниках. Прекрасный поджог дуги на токах (70 – 240)А На токах (50 – 70)А поджог дуги удовлетворительный.
На меньших токах поджог дуги неудовлетворительный, хотя ток протекает исправно, причину пока не выяснил.

«Аппетит приходит во время еды», поэтому решил я переделать плату управления с целью расширения функциональных возможностей источника. Добавил режим источника напряжения для сварки полуавтоматом. Добавил также режим регулировки (в широких пределах от крутопадающего до весьма пологопадающего) наклона характеристики при сварке штучным электродом. Теперь источник приобретёт некоторую универсальность. PCB уже разработал и в понедельник отдам на изготовление.

Расположение компонентов на платах можно посмотреть здесь.

Уважаемый boba, на что это вы намекаете, когда вспоминаете Гитлера? Про своих знакомых я уже писал. Помните: Ленин…, Сталин…? Так что мы не очень испугались вашей банды!

C уважением, Andron55.

Косинус фи в инверторах почти 1 у всех и всегда. А вот коэффициент мощности 0.6-0.7. Про косинус фи лучше не упоминайте, говоря про инвертор.

2Andron55
А трансик на чем и как сделан ?

To Andron55 А зачем зарядный резистор коротить симистором? Через него переменный ток не бежит, достаточно простого тиристора, на котором прямое падение напряжения меньше, чем на симисторе.

Andron55 написал : На меньших токах поджог дуги неудовлетворительный, хотя ток протекает исправно, причину пока не выяснил.

Низкое напряжение холостого хода.

To Andron55
Пробовал ли на полуавтомате в таком виде? Просто сами пытаемся, почти выходит но есть проблемы.

Всем (кому интересно) Кстати мой аппаратец косой - "броненосец" тоже на 240А и досихпор жив, и переварили им много. И еще Ваши проблемы с выходом на 100кило - при правильном подходе на 3845 можно выйти. Неполенился и перепроверил еще раз - на 100 кило максимальный ток побоялся накрутить но на 2/3 регулятора вышел! Весь положенный ток аппарат естественно невыдал но дугу зажег и поварил тройкой, около часа еще подержал на ХХ. При всех режимах дождатся сработки тепловой защиты невышло (зима кстати какаято незимняя). На балласт аппарат не ведется поскоку стоит девайс который при КЗ ограничивает заполнение до 5-20% (стоит крутилка) секунды через две (тоже крутилка на время сработки), и аппарат так может стоять часами. Проверяли - залепливали электрод и курили .... еще раз курили и за электрод можна рукой взятся небоясь ожогов, чуть горяченький но рука терпит. Вывод - при правильно продуманном схемном решении большинство проблем отпадаю сами.

Для vd306: _____________________________________________________________________________ Косинус фи в инверторах почти 1 у всех и всегда. А вот коэффициент мощности 0.6-0.7. Про косинус фи лучше не упоминайте, говоря про инвертор. _____________________________________________________________________________

Читаем: Коэффициент мощности – это косинус угла, определяющего сдвиг фаз напряжения и тока, он лежит в диапазоне от 0 (для реактивной схемы) до 1 (для резистивной схемы).
Если коэффициент мощности меньше единицы, то это значит, что в схеме присутствует реактивный элемент. (П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники, том1, стр. 55.

В нашем случае мы имеем выпрямительный диодный мост (схема Греца) и довольно ощутимую электролитическую банку, что делает форму тока в АС цепи импульсной, колоколообразной и приводит к высокому проценту содержания высших гармоник, а так же к снижению коэффициента мощности, который может составлять 0,5 – 0,7. В таких схемах, на первый взгляд, не видно возврата реактивной энергии в АС цепь, как это происходит в цепях с гармоническими сигналами. Но вы попробуйте для себя определить сдвиг по фазе между первой гармоникой тока и напряжением АС цепи, то же самое сделайте и для высших гармоник тока, после чего определите общий COSphi и коэффициент мощности.

Для sam soft: С трансформатором я пока до конца не определился. Планирую испытать различные варианты по следующим исходным данным:

ЕЕ65/27, N87 - (18 витков первичная обмотка трансформатора, 6 – вторичная) ЕЕ65/27, SF138 - (Индия) (18 витков первичная обмотка трансформатора, 6 – вторичная) ПК40Х18 набранный, как «Ш» (три штуки) -
(12 витков первичная обмотка трансформатора, 4 – вторичная) Во всех случаях имеется небольшой зазор порядка (0,07 – 0,2)мм
Предварительные расчеты указывают на жизнеспособность таких вариантов, хотя необходима тщательная проверка.

В настоящее время работает такой вариант: ЕЕ65/27, SF138 (две штуки) - (18 витков первичная обмотка трансформатора, 6 – вторичная). Первичная обмотка намотана мультифиляром, вторичная, к сожалению, обыкновенной шиной (лень было мотать мультифиляр). Сечение сердечника немного избыточно, но это сделано с целью получения прогнозируемого тока намагничивания, дабы не тратить время на разборки с трансформатором.

Для gum: _________________________________________________________________________ To Andron55 А зачем зарядный резистор коротить симистором? Через него переменный ток не бежит, достаточно простого тиристора, на котором прямое падение напряжения меньше, чем на симисторе. _____________________________________________________________________________

Моя вина в том, что я не дал полного описания устройства… Дело в том, что зарядная цепь (сухая ёмкость 4uF) находится в ветви переменки, это позволяет весьма малым током заряжать основные банки, а также отключать силовой блок от сети переменки во время аварийных ситуаций, оставляя незначительный ток, протекающий через сухую ёмкость 4uF, который не может поднять потенциал DC цепи до опасного значения во время КЗ силового блока. Время заряда банок порядка (5 – 7) сек. Так я спасаюсь от возможной стрельбы силовыми приборами. А как вы собираетесь отключать тиристор, стоящий в DC цепи во время КЗ силового блока?

Для wiha: ____________________________________________________________________________ Низкое напряжение холостого хода. ____________________________________________________________________________

Согласен, но жадность не позволяет изменить коэффициент передачи по напряжению до 1/(2,5 – 2,8).

Для Klim1: _____________________________________________________________________________ To Andron55
Пробовал ли на полуавтомате в таком виде? Просто сами пытаемся, почти выходит но есть проблемы. _____________________________________________________________________________ Источник тока для полуавтомата, как мне думается, не самое правильное решение. Им можно удовлетворительно варить, но на большом вылете проволоки, хорошие результаты сварки в таких случаях можно ожидать от профессионалов.
Для полуавтомата необходим жесткий источник напряжения с оптимальным дросселем на выходе, дабы обеспечить стабилизацию тока дуги и хороший струйно-капельный перенос. Величина индуктивности дросселя не должна быть слишком маленькой или слишком большой. При оптимальной индуктивности струя металла в дуге состоит из мелкодисперсных капель (расплавленной металлической пыли). Если ваш аппарат настроен хорошо, то после процесса продолжительной сварки внутри мундштука собирается металлическая пыль, которую легко можно удалит с помощью пальца.

У плохих или ненастроенных аппаратов внутри мундштука собирается венец из спаявшихся крупных капель металла, которые весьма сложно удалить даже при помощи ковырятельно-ломательного инструмента.

2 Andron55 Не понял как выглядит Ваша зарядная цепь с сухой емкостью.

А как вы собираетесь отключать тиристор, стоящий в DC цепи во время КЗ силового блока?

Собираюсь затыкать силовые транзисторы, затем автомат по входу. Один раз бабахнули транзисторы вместе с рекуперационными диодами в первичке из-за собственной невнимательности: сработал автомат (когда они уже умерли, естественно), но тиристор живой. Видимо, достаточно большой "ударный" ток у него оказался.

Andron55 написал : Согласен, но жадность не позволяет изменить коэффициент передачи по напряжению до 1/(2,5 – 2,8).

Для малых токов можно использовать вольтдобавку. Я сделал 10А 90В. Дуга даже на 10А зажигается. Полезно так же на сильно ржавом железе и чтобы каздый раз не сбивать окалину с конца электрода. Желательно конечно сделать отключение после поджига, чтобы дуга не тынулась сильно. Хотя при резке удобно :)

Для gum:

Пример, иллюстрирующий один из способов заряда электролитической банки.