Сварочный инвертор duga

ЛАТР обладает большой индуктивностью, поэтому на первых порах можно убрать высокочастотные фильтры по цепи питания. На стадии знакомства с силовой электроникой возникает много вопросов, ответы на которые проще найти экспериментально, путем осциллографирования сигналов в различных точках схемы. Поскольку силовые узлы инвертора не имеют гальванической развязки с питающей сетью, то на первых порах ее лучше сделать. Хотя бы для процесса отладки, при работе на малых мощностях. Самый эффективный способ – запитать весь инвертор через развязывающий трансформатор подходящей мощности. Естественно, коэффициент трансформации его должен быть близок к единице.

Такая развязка желательна также и для дополнительной безопасности самого экспериментатора при отладке инвертора. С учетом этих соображений первый вариант регулируемого выпрямителя для лабораторного инвертора получается простым. Выпрямитель не содержит каких-нибудь дефицитных деталей и узлов, надежен и весьма удобен в работе. Рассмотрим некоторые детали реализации выпрямителя.

В качестве выключателя и предохранителей можно взять обычный бытовой сдвоенный автомат на 10-16 ампер.

Подходящий 8-амперный ЛАТР можно найти в любой экспериментальной лаборатории «со стажем».

При отсутствии ЛАТРа на стадии отладки (при работе на малых мощностях – 200-300 Вт) можно использовать электронный сварочный инвертор duga ЛАТРа на биполярных транзисторах (см.

При больших мощностях придется делать импульсный регулятор, естественно, со всеми вытекающими последствиями.

Поэтому на начальных стадиях лучше все-таки приобрести ЛАТР, хотя стоят они сейчас недешево. Как, впрочем, и другие низкочастотные трансформаторы. Это, кстати, еще один аргумент в пользу перевода лабораторного хозяйства на импульсные преобразователи.

Развязывающий трансформатор TR можно заказать отдельно или же сделать из старого ЛАТРа подходящей мощности. В последнем случае, если использовать уже существующую обмотку ЛАТРа в качестве первичной, нужно обратить особое внимание на межвитковую изоляцию.

Желательно хорошенько очистить обмотку от угольной пыли и залить лаком дорожку, где изоляция обмотки снята.

В качестве развязывающего трансформатора можно также взять пару силовых (или небольших сварочных) трансформаторов, подходящей мощности и включить их встречно.

Например, у трансформаторов 220 на 36 вольт соединить 36-вольтовые обмотки, и использовать 220-вольтовые обмотки как обмотки развязывающего трансформатора. После отладки инвертора развязывающий трансформатор желательно убрать (особенно, если он маломощный).

Диодный мост VD1 лучше выбрать с запасом, ампер на 20-30 и рабочим напряжением 1000 В. Их лучше установить на небольшую металлическую пластину в качестве радиатора, хотя при мощности инвертора 1-2 кВт они практически не греются. Кнопка S3 и резистор R2 предназначены для разряда конденсатора C1 в случае аварии.

Например, при выгорании силовых ключей, на этом конденсаторе может остаться высокое напряжение опасное для жизни.

В начале работы с силовой электроникой вероятности аварий достаточно велики, поэтому желательно предусмотреть такой разрядник.

Сам конденсатор C1 – электролитический, с рабочим напряжением не менее 400 В. В случае последовательного соединения конденсаторов обязательно нужно поставить выравнивающие резисторы на 150-200 кОм, подключенные параллельно каждому конденсатору.

Конденсатор C2 – пленочный, с рабочим напряжением не менее 400 В. И, наконец, 10-амперный измеритель переменного тока на входе инвертора и вольтметр постоянного напряжения на выходе выпрямителя предназначены для контроля полного тока, потребляемого инвертором из сети, и напряжения, подаваемого на полумост силового модуля.

Этот контроль особенно актуален при ручной регулировке мощности инвертора. В качестве вольтметра очень удобно использовать недорогой китайский цифровой мультиметр. К сожалению, такие мультиметры не рассчитаны на длительное измерение больших токов (например, 10-амперный режим – не дольше 10 сек с перерывами 15 мин), поэтому в качестве амперметра проще использовать обычный стрелочный амперметр переменного тока.

Никаких особых требований к компоновке выпрямителя нет. Поскольку по цепям выпрямителя текут довольно большие токи (до 10 А в данном инверторе), то монтаж необходимо выполнять короткими и толстыми проводами сечением не менее 1.5 – 2 мм2. Общий сварочный инвертор duga одного из вариантов выпрямителя представлен на рис.3 (без развязывающего трансформатора).

Инвертор аргоновый дуговой

Конечно же, в перспективе желательно заменить такой регулятор с громоздким ЛАТРом на подходящий импульсный регулятор. Во-первых, он гораздо компактнее и, во-вторых, он мог бы обеспечить некоторый запас по мощности (до 6-10 кВт). Однако в данном проекте главная цель – получить реально работающий инвертор для физико-химических экспериментов максимально простым способом. Поэтому остановимся на этом варианте, а импульсный регулятор оставим на будущее.

Естественно, схемотехника сварочный инвертор duga управления определяется тем, какими ключами он будет управлять.

В данном инверторе в качестве ключей используются мощные полевые транзисторы с изолированным затвором, известные под аббревиатурой MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) или по-русски - полевые МОП-транзисторы (Метал-Оксид-Полупроводник).

Популярно о таких транзисторах можно почитать, например, в [1]. Однако, для данного раздела достаточно просто представлять MOSFET как некий электронный выключатель, который управляется напряжением на затворе (относительно истока).

В открытом состоянии сопротивление между истоком и стоком мало (в зависимости от типа транзистора - от нескольких Ом до сотых долей Ома), а в закрытом – велико (десятки МОм и выше). Для большинства транзисторов напряжение на затворе может изменяться в пределах от -20 до + 20 Вольт.

Если напряжение на сварочный инвертор duga выше порогового (порог обычно от +2 до +4 В) транзистор открывается, если ниже – закрывается.

Таким образом, для управления ключами мы должны подавать на затворы транзистора положительные импульсы с встроенного стабилизатора напряжения напряжением 12-18 В.

Это должны быть две последовательности импульсов, передаваемые по двум отдельным управляющим шинам, сдвинутые по времени относительно друг друга (рис.4).

Как уже отмечалось выше, для устранения сквозных токов должны быть предусмотрены паузы (dead-time). Существует множество вариантов таких генераторов управляющих импульсов.

В данном проекте применено стабилизатор напряжения поиск одно из простейших решений на основе распространенной и недорогой микросхемы IR2153.

Эта микросхема представляет собой законченный автоколебательный драйвер полумоста для электронных балластов люминесцентных ламп.

Драйвер имеет фиксированную длительность dead-time (1.2 мкс). Максимальное время нарастания и спада импульсов 150 и 100 нс, столик для сварочного аппарата соответственно. Поэтому максимальная частота управляющих импульсов ограничена значением 300-350 кГц. К сожалению, мощность выходных каскадов этого драйвера (сварочный инвертор duga = 200 мА/400 мА) не позволяет его использовать непосредственно в качестве драйвера затворов полевых транзисторов нашего инвертора. Причина в том, что затворы мощных MOSFET-ов имеют довольно большую емкость (доходящую до нескольких тысяч пикофарад), т.е. драйверы вынуждены работать на большую емкостную нагрузку. Иначе время переключения (и, следовательно, тепловые потери) транзисторов будут велики.

В данном проекте в качестве ключей используются транзисторы IXFH30N50. Производитель декларирует суммарную емкость затвор-исток и затвор-сток Ciss = 5200-5700 пФ. Однако, в действительности реальная (эффективная) емкость затвора гораздо больше. Здесь для оценки нужно брать полный заряд, который необходимо передать затвору для того, чтобы транзистор полностью открылся.

Таким образом, для напряжения затвор-исток 10 В получаем Cэфф 20-30 нФ. Для того, чтобы время включения транзистора было порядка 100 нс, драйвер должен заряжать емкость затвора током порядка (2-3)*10-7 Кл / 10-7 сек 2-3 A. Поэтому в данном проекте IR2153 используется только как задающий генератор, сигналы которого затем будут усиливаться.

С сварочный инвертор duga 5 (LO) и 7 (HO) мы получим сигналы, точно совпадающие с сигналами, представленными на рис.4.

Резисторы R3 и R4 и конденсатор C3 определяют частоту генерирования импульсов.

Для указанных номиналов при помощи резистора R3 эту частоту можно изменять в пределах приблизительно от 60 до сварочный инвертор duga кГц.

Для усиления сигналов генератора управляющих импульсов существует множество схемотехнических решений, как на дискретных элементах, так и специализированные интегральные микросхемы (см.

В данном инверторе был применен не самый дешевый, но зато очень простой вариант. Были использованы 6-амперные быстрые драйверы MAX4420.

Естественно, вместо этих драйверов можно поставить продукты других производителей или собрать их на комплементарных парах транзисторов (полевых или биполярных). Главное условие – они должны быть быстродействующими (фронты и спады – до сотни наносекунд) и обеспечивать токи несколько ампер. Однако проще и экономичнее сварочные инверторы цена москва – готовые интегральные драйверы.

Схема включения драйверов MAX4420 показана на рис.6. С выходов L и H мы получим усиленные управляющие импульсы, по форме совпадающие с сигналами на рис.4. Теперь осталось рассмотреть очень важный и непростой вопрос - согласование уровней управляющих сигналов. Поскольку в основу силового модуля у нас положен полумост, то возникает известная проблема управления верхним плечом полумоста. Нам необходимо, чтобы драйвер верхнего плеча выдавал управляющие импульсы не относительно земли (как на рис.6), а относительно уровня истока верхнего транзистора (т.е. Это уровень может изменяться в течение рабочего цикла приблизительно от 0 (нижний ключ открыт, верхний закрыт) до напряжения питания (нижний ключ закрыт, верхний открыт). К согласованию уровней управляющих импульсов полумоста. Существуют несколько схемотехнических решений для сдвига уровня сигнала верхнего плеча.

Карта