Самодельный сварочный аппарат инверторного типа на 200А

Редакция Tekx.ru представляет проект самодельной инверторной сварки — вещь просто незаменимая при самостоятельном строительстве дома или пристройки. Пока это тестовая версия и все это в корпусе ещё не размещено. Из-за отсутствия доступа к трехфазной сети был разработан инвертор однофазный. К сожалению, чтобы получить полную мощность в 5 кВт, вам нужно иметь хорошее подключение к сети 220 В. Учитывая нагрузку, ток потребляемый из сети может достигать 40 А для максимальной мощности. Пока он не используется в полную силу. Испытание проводится током 60-120A электродами 2,5 и 3,2 мм, поэтому активная мощность, потребляемая из сети, не превышает 3 кВт. Сеть защищена предохранителем 10 А и при 140 A предохранитель выбивается.

Схема сварочного инвертора на TL494

Схема принципиальная сварочного инвертора на TL494

Основой схемы является драйвер на TL494. В этой микросхеме есть все составляющие для конструкции импульсных блоков питания. Таких как стабилизация тока на выходе, защита от перегрузки. На выходе СА в режиме холостого хода преобразователь выдает 60 В. После того, как зажигается дуга и напряжение падает, срабатывает ограничение по току. Сварочный аппарат имеет 10 диапазонов тока: 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180 и 200А. В качестве шунта контроля тока применён отрицательный провод питания электрода. Кабель имеет длину 5 метров, с поперечным сечением 35 мм2 он имеет сопротивление около 3 миллиома.

Печатная плата

Рисунок печатной платы сварочника

Если напряжение упадет ниже 10 Вольт — сварочный аппарат выключается автоматически, что предотвращает прилипание электрода к заготовке при убывающей дуге. Сварочный аппарат после этого запускается автоматически через некоторое время (если нет короткого замыкания на выходе).

Осциллограмма сигнала на Тр1

Напряжение на первичной обмотке имеет вот такой вид по осциллографу.

Описание работы СА и используемые детали

Все мощные радиоэлементы имеют корпус SOT-227. Они поместились на приличном радиаторе. Кроме того, на радиаторе находится термистор NTC 10k. Радиатор охлаждается пассивно. Превышение максимального тока генерирует импульс, блокирующий работу генератора. Из тестов следует, что защита гасит сигнал управления MOSFET-ами менее чем за 10 мкс. Это должно уберечь все элементы от повреждений.

Сварочный аппарат своими руками — все детали

Чтобы получить минимальный ток на ключевых транзисторах и максимальный коэффициент передачи на трансформаторе — выбрана конфигурация полного моста (Full Bridge).

Максимальный средний ток первичной обмотки не должен превышать 30 А. Поэтому тут установлены МОП-транзисторы с максимальным током работы 60 А и напряжением пробоя 500 В. Сопротивление перехода составляет 0,08 Ом, так что мощность, теряемая на транзисторах, не должна превышать 2×100 Вт. Это дает меньшие потери, чем в случае применения транзисторов типа IGBT. Особенно при малых рабочих токах.

Транзисторы управляются напряжением переменного тока непосредственно от трансформаторов управления.

Блок соединений — сварочный аппарат

Трансформатор работает на частоте 56 кГц, это самый доступный на рынке ферритовый трансформатор от TDK — PM114/93. Намотан он скруткой 600×0,1 мм, что дает сечение 4,71 мм2.
На первичке — 1×11 витков, а на вторичной обмотке 4x2x2 витков. К сожалению, эти трансформаторы не имеют корпусов, так что мотать пришлось непосредственно на сердечник.

На сварочной стороне находятся два двойных быстрых диода Шоттки 2x100A — BYV255V, дроссель порошковый DT300 и 2 конденсатора специально предназначенные для больших рабочих токов. Для устранения броска тока во время включения сварочного аппарата в сеть, использован зарядный резистор 100 Ом и реле 2x12A.

Наружу выведен индикатор стабилизации напряжения (зеленый светодиод) и индикатор стабилизации тока (красный). Когда инвертор готов к работе (конденсаторы на выходе достигают положенного напряжения) загорается зеленый LED, во время сварки и после срабатывания анти-прилипания — горит красный. Сигнал ошибки, сигнализируется акустически — начинает пищать буззер.

Испытание сварочника и его возможности

Самодельный варочный аппарат в полном комплекте

Проверялась работа на электродах 2,5 и 3,2 мм. Сварка идет как по маслу, особенно от электродов 3,2 мм и рабочего тока 100А. Для небольших электродов и токов дуга неустойчива и трудно поддерживаться. После 30 минут работы с короткими перерывами, радиатор и дроссель были примерно 50C. Несмотря на то, что стоимость изготовления была довольно большой и соизмеримой с покупкой дешевого китайского сварочного инвертора — оно того стоит, ведь приоритетом было качество, эффективность (отсутствие вентилятора) и надежность. Сварочный аппарат также может быть использован как блок питания большой мощности. Напряжение на выходе можно регулировать в диапазоне 0-40 В. Также можно использовать его как автомобильный пусковой стартер.

(6 оценок, среднее: 4,83 из 5)
Загрузка...

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ