Надежная схема сварочного инвертора

Оглавление:

Характеристики и схема инвертора
Конструкция инвертора

Для некоторых работ по дому и для ремонта мото- и автотехники необходима надежная схема сварочного инвертора. Многие схемы инверторов ненадежны и имеют недостатки (перегрев управляющих элементов, малая мощность, сварка непрочная и др.). Представленный аппарат избавлен от них.

Схема работы сварочного инвертора.

Характеристики и схема инвертора

Технические данные аппарата следующие:

ток потребления (max) – 32 A;
напряжение сварки – 220 V;
сварочный ток – 250 A;
рабочая дуга (длина) – 1 см (более 1 см – плазма низкой температуры);
электрод – 5 мм и менее;
КПД – лучше многих покупных (инверторных).

Схема инвертора состоит из двух частей:

Рисунок 1. Схема блока питания инвертора.

Блок питания (рисунок 1). Все намоточные данные приведены на изображении. Трансформатор – феррит Ш-образный (Ш8х8 или 7Х7). По инструкции, обмотки должны заполнять всю ширину проема для лучшей стабилизации тока и напряжения.

Инвертор (рисунок 2). Частота преобразования данного блока – 41 кГц. Параметры обмоток при увеличении частоты до 55 кГц и другие данные приведены на изображении.

Дополнительные данные:

изоляция «первички» – бумажная лента от аппарата кассового;
изоляция «вторички» – фторопласт (для повышения проводимости ВЧ-токов);
выходные контакты второй обмотки скручиваются вместе или спаиваются;
L2 (дроссель) выполнен на феррите Ш-образном (Ш20х28 проводимостью не более 2000 нм).

Токовый датчик выполнен по следующему принципу:

Рисунок 2. Схема сварочного источника.

на двух сложенных кольцах К30х18х7 наматывают 85 витков 0,5 мм провода «вторички»;
сквозь кольца пропущен 1 провод – это «первичка».

Намотка ВЧ-трансформатора производится медной лентой (длиной и толщиной 40 мм и 0,3 мм, соответственно) или жестью из того же материала. Изоляция слоев выполняется лентой от аппарата кассового (из-за высокой прочности).

Обычным проводом мотать ВЧ-трансформатор нельзя (так сказано в инструкции). ВЧ-токи всегда идут не по полному сечению провода, а по его поверхности. Большая сила тока приложена к малой площади поверхности, а не к объему провода. Из-за этого провод нагревается (скин-эффект).

Для устранения этого эффекта необходима большая площадь проводника, такого, как медная лента. Многие допускают ошибку и проводят намотку множеством тонких проводов, но наличие воздушных прослоек между ними снижает теплообмен. Такая обмотка не всегда влезет в проемы сердечника.

Конструкция инвертора

Рисунок 3. Для принудительного обдува устройства необходимо в схему вставить вентилятор и термодатчик, закрепленный на ВЧ-трансформаторе или радиаторе.

По инструкции, источнику ВЧ-тока и любому устройству, работающему в режиме инвертора (рисунок 3), необходим принудительный обдув. Для этого в схему можно вставить вентилятор и термодатчик, закрепленный на ВЧ-трансформаторе или радиаторе.

Также необходимо установить все мощные элементы на радиаторы, например, от кулеров процессора.

Компоненты косого моста (диоды HFA25 и HFA30) ставят на один радиатор через прокладку из слюды, а диоды IRG4PC50W смазывают пастой (токопроводящей) и прикручивают на второй.

Выводы деталей первого радиатора устанавливают навстречу ответным элементам второго, а между ними (руководствуясь схемой) впаивают плату питания 300 В.

Инструкция указывает, что в эту схему (для сглаживания всплесков токов и напряжений ключей) необходимо вставить 10-14 конденсаторов номиналом 0,15 мкф – 630 В.

С15 и С16 необходимо ставить марки СВВ-81 или К78-2. Они играют особую роль:

подавляют резонансные всплески ВЧ-трансформатора;
при выключении уменьшают потери IGBT.

Время открывания IGBT значительно меньше их закрытия. Во время запирания С16 и С15 подзаряжаются через VD31 и VD32 намного дольше закрытия. Этот узел отбирает мощность и, соответственно, снижает опасность перегрева элементов почти в 3 раза при неодинаковом времени переключения IGBT. При открывании IGBT-узел плавно разряжается через R24 R25, и вся мощность выделяется на них.

Материалы и инструменты:

сердечники;
медная лента, провода;
фторопласт;
детали электронные;
паяльник с оловом и канифолью;
отвертка, плоскогубцы, шило.

После каждых 2-3 электродов необходимо подождать 2-3 минуты во избежание перегрева элементов аппарата.