Косой мост принцип работы — сварочник липина

Довольно часто для построения сварочного инвертора применяют основные три типа высокочастотных преобразователей, а именно преобразователи включенные по схемам: асимметричный или косой мост, полумост, а также полный мост. При этом резонансные преобразователи являются подвидами схем полумоста и полного моста. По системе управления данные устройства можно поделить на: ШИМ (широтно-импульсной модуляцией), ЧИМ (регулирование частоты), фазовое управления, а также могут существовать комбинации всех трех систем.

Все выше перечисленные преобразователи имеют свои плюсы и минусы. Разберемся с каждым в отдельности.

Система полумост с ШИМ

Блок схема показана ниже:

Это, пожалуй, один из самых простых, но не менее надежных преобразователей семейства двухтактных. «Раскачка» напряжения первичной обмотки трансформатора силового будет равна половине напряжения питания – это недостаток данной схемы. Но если посмотреть с другой стороны, то можно применить трансформатор с меньшим сердечником, не опасаясь при этом захода в зону насыщения, что одновременно является и плюсом. Для сварочных инверторов имеющих мощность порядка 2-3 кВт такой силовой модуль вполне перспективен.

Поскольку силовые транзисторы работают в режиме жесткого переключения, то для их нормальной работы необходимо ставить драйверы. Это связано с тем, что при работе в таком режиме, транзисторам необходим высококачественный управляющий сигнал. Также обязательно наличие безтоковой паузы, чтоб не допустить одновременное открытие транзисторов, результатом чего станет выход последних из строя.

Силоваячасть сблоком питания и драйверами.

………. Представленный на схеме сварочный инверторпостроен по схеме однотактного прямохода. На первичную обмоткусварочного трансформатора с помощью двух ключей подаются однополярныеимпульсы выпрямленного сетевого напряжения с заполнением не более 42%. Магнитопровод трансформатора испытывает одностороннееподмагничивание. В паузах между импульсами магнитопроводразмагничивается по так называемой частной петле. Размагничивающий токблагодаря обратно включенным диодам возвращает магнитную энергию,запасённую в сердечнике трансформатора обратно в источник, подзаряжаяконденсаторы (2 x 1000 мкф x 400 В) накопителя.

Резонансный полумост

Довольно перспективный вид полумостового преобразователя, его схема показана ниже:

Резонансный полумост будет немного проще, чем полумост с ШИМ. Это обусловлено наличием индуктивности резонансной, которая ограничивает максимальный ток транзисторов, а коммутация транзисторов происходит в нуле тока или напряжения. Ток, протекающий по силовой цепи, будет иметь форму синусоиды, что снимет нагрузку с конденсаторных фильтров. При таком построении схемы необязательно необходимы драйверы, переключение может осуществляться обычным импульсным трансформатором. Качество управляющих импульсов в данной схеме не столь существенно как в предыдущей, но безтоковая пауза все равно должна быть.

В данном случае можно обойтись без токовой защиты, а форма вольт-амперной характеристики ВАХ будет иметь падающий вид, что не требует ее параметрического формирования.

Выходной ток будет ограничиваться только индуктивностью намагничивания трансформатора и соответственно сможет достигать довольно таки значительных величин, в случае, когда возникнет короткое замыкание КЗ. Данное свойство положительно влияет на поджиг и горение дуги, но и его также необходимо учитывать при подборе выходных диодов.

Как правило, выходные параметры регулируются изменением частоты. Но и регулирование фазное тоже дает немного своих плюсов и является более перспективным для сварочных инверторов. Он позволяет обойти такое неприятное явление как совпадение режима короткого замыкания с резонансом, а также увеличивает диапазон регулирования выходных параметров. Применение фазовой регулировки может позволить изменять выходной ток в диапазоне от 0 до Imax.

Каталог статей

Силовые транзисторы — это сердце резонансного инвертора! От правильного выбора силовых транзисторов зависит надёжность работы всего аппарата. Техни — ческий прогресс не стоит на месте, на рынке появляется множество новых полупроводниковых приборов, и разобраться в этом разнообразии довольно сложно. Поэтому я постараюсь кратко изложить основные принципы выбора силовых ключей, при построении мощного резонансного инвертора. Первое, с чего нужно начинать, это приблизительное определение мощности будущего преобразователя. Я не буду давать отвлечённых расчётов, и сразу перейду к нашему сварочному инвертору. Если мы хотим получить в дуге 160 ампер при напряжении 24 вольта, то перемножив эти величины мы получим полезную мощность которую наш инвертор обязан отдать и при этом не сгореть. 24 вольта это среднее напряжение горения электрической дуги длинной 6-7 мм, в действи — тельности длинна дуги всё время меняется, и соответственно меняется напряжение на ней, меняется также и ток. Но для нашего расчёта это не очень важно! Так вот перемножив эти величины получаем 3840 Вт, ориентировочно прикинув КПД преобразователя 85%, можно получить мощность которую должны перекачивать через себя транзисторы, это примерно 4517 Вт. Зная общую мощность можно подсчитать ток, который должны будут коммутировать эти транзисторы. Если мы делаем аппарат для работы от сети 220 вольт, то просто разделив общую мощность на напряжение сети, можно получить ток, который аппарат будет потреблять от сети. Это приблизительно 20 ампер! Мне присылают много писем с вопросами, можно ли сделать сварочный аппарат, чтобы он мог работать от 12 вольтового автомобильного аккумулятора? Я думаю эти простые расчёты помогут всем любителям их задавать. Я предвижу вопрос, почему я разделил общую мощность на 220 вольт, а не на 310, которые получаются после выпрямления и фильтрации сетевого напряжения, всё очень просто, для того, чтобы при токе величиной 20 ампер поддерживать 310 вольт, нам понадобится ёмкость фильтра величиной 20000 микрофарад! А мы ставим не более 1000 мкФ. С величиной тока вроде разобрались, но это не должен быть максимальный ток выбранных нами транзисторов! Сейчас в справочных данных многих фирм приводится два параметра максимального тока, первый при 20 градусах Цельсия, а второй при 100! Так вот при больших токах протекающих через транзистор, на нём выделяется тепло, но скорость его отвода радиатором не достаточно высока и кристалл может нагреться до критической температуры, а чем сильнее он будет нагреваться, тем меньше будет его максимально допустимый ток, и в конечном итоге это может привести к разрушению силового ключа. Обычно такое разрушение выглядит как маленький взрыв, в отличии от пробоя по напряжению, когда транзистор просто тихо сгорает. Отсюда делаем вывод, для рабочего тока величиной 20 ампер необходимо выбирать такие транзисторы у которых рабочий ток будет не ниже 20 ампер при 100 градусах Цельсия! Это сразу сужает район наших поисков до нескольких десятков силовых транзисторов. Естественно определившись с током нельзя забывать и о рабочем напряжении, в мостовой схеме на транзисторах напряжение не превышает напряжение питания, или проще говоря не может быть больше 310 вольт, при питании от сети 220 вольт. Исходя из этого выбираем транзисторы с допустимым напряжением не ниже 400 вольт. Многие могут сказать, что мы поставим сразу на 1200, это мол будет надёжнее, но это не совсем так, транзисторы одного вида, но на разные напряжения могут очень сильно отличаться! Приведу пример: IGBT транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD — 600В — 55А, а такие же транзисторы на 1200 вольт IRG4PH50UD — 1200В — 45А, и это ещё не все отличия, при равных токах на этих транзисторах различное падение напряжения, на первом 1,65В, а на втором 2,75В! А при токах в 20 ампер это лишние ватты потерь, мало того, это мощность которая выделяется в виде тепла, её необходимо отвести, значит нужно увеличивать радиатор почти в два раза! А это дополнительный не только вес, но и объём! И всё это необходимо помнить при выборе силовых транзисторов, но и это ещё только первый прикид! Следующий этап, это подбор транзисторов по рабочей частоте, в нашем случае параметры транзисторов должны сохраняться как минимум до частоты 100 кГц! Есть один маленький секрет, не все фирмы дают параметры граничной частоты для работы в резонансном режиме, обычно только для силового переключения, а это частоты, как минимум в 4 — 5 раз ниже, чем граничная частота при использовании этого же самого транзистора в резонансном режиме. Это немного расширяет район наших поисков, но и с такими параметрами имеется несколько десятков транзисторов разных фирм. Самые доступные из них, и по цене и по наличию в продаже это транзисторы фирмы IR. В основном это IGBT но есть и хорошие полевые транзисторы с допустимым напряжением 500 вольт, они хорошо работают в подобных схемах, но не очень удобны в крепеже, нет отверстия в корпусе. Я не буду рассматривать параметры включения и выключения этих транзисторов, хотя это тоже очень важные параметры, коротко скажу, что для нормальной работы IGBT транзисторов необходима пауза между закрытием и открытием, чтобы завершились все процессы внутри транзистора, не менее 1,2 микросекунды! Для MOSFET транзисторов, это время не может быть менее 0,5 микросекунды! Вот собственно все требования к транзисторам, и если все они будут выполнены, то Вы получите надёжный сварочный аппарат!
Исходя из всего выше изложенного — лучший выбор это транзисторы фирмы IR типа IRG4PC50UD, IRG4PH50UD, полевые транзисторы IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Эти транзисторы были опробованы и показали свою надёжность и долговечность при работе в резонансном сварочном инверторе. Для маломощных преобразователей, мощность которых не превышает 2,5 кВт можно смело использовать IRFP460.

www.sibelektrod.ru

Ассиметричный или «косой» мост

Это однотактный, прямоходовой преобразователь, блок схема которого приведена ниже:

Данный тип преобразователя довольно популярен как у простых радиолюбителей, так и у производителей сварочных инверторов. Самые первые сварочные инверторы строились именно по таким схемам – асимметричный или «косой» мост. Помехозащищенность, довольно широкий диапазон регулирования выходного тока, надежность и простота – эти все качества до сих пор привлекают производителей до сих пор.

Довольно высокие токи, проходящие через транзисторы, повышенное требование к качеству управляющего импульса, что приводит к необходимости использовать мощные драйвера для управления транзисторами, а высокие требования к выполнению монтажных работ в этих устройствах и наличие больших импульсных токов, которые в свою очередь повышают требования к конденсаторным фильтрам – это существенные недостатки такого типа преобразователя. Также для поддерживания нормальной работы транзисторов необходимо добавление RCD цепочек – снабберов.

Но несмотря на выше перечисленные недостатки и низкий КПД устройства по схеме асимметричный или «косой» мост все еще применяются в сварочных инверторах. В данном случае транзисторы Т1 и Т2 будут работать синфазно, то есть закрываться и открываться одновременно. В данном случае накопление энергии будет происходить не в трансформаторе, а в катушке дросселя Др1. Именно поэтому для того, чтоб получить одинаковую мощность с мостовым преобразователем необходим удвоенный ток через транзисторы, так как рабочий цикл при этом не будет превышать 50%. Более подробно данную систему мы рассмотрим в следующих статьях.

Как работает сварочный инвертор

Формирование тока большой силы, при помощи которого создается электрическая дуга для расплавления кромок соединяемых деталей и присадочного материала, – это то, для чего предназначен любой сварочный аппарат. Для этих же целей необходим и инверторный аппарат, позволяющий формировать сварочный ток с большим диапазоном характеристик.

В наиболее простом изложении принцип работы инвертора выглядит так.

Переменный ток с частотой 50 Гц из обычной электрической сети поступает на выпрямитель, где происходит его преобразование в постоянный.
После выпрямителя постоянный ток сглаживается при помощи специального фильтра.
Из фильтра постоянный ток поступает непосредственно на инвертор, в задачу которого входит опять преобразовать его в переменный, но уже с более высокой частотой.
После этого при помощи трансформатора понижают напряжение переменного высокочастотного тока, что дает возможность увеличить его силу.

Блок-схема сварочного аппарата инверторного типа

Для того чтобы понять, какое значение имеет каждый элемент принципиальной электрической схемы инверторного аппарата, стоит рассмотреть его работу подробнее.

Полный мост с ШИМ

Представляет собой классический двухтактный преобразователь, блок схема которого показана ниже:

Данная схема позволяет получать мощность в 2 раза больше, чем при включении типа полумост и в 2 раза больше чем при включении типа «косой» мост, при этом величины токов и соответственно потери во всех трех случаях будут равны. Это можно объяснить тем, напряжение питания будет равным напряжению «раскачки» первичной обмотки трансформатора силового.

Для того, чтоб получить одинаковые мощности с полумостом (напряжение раскачки 0,5Uпит.) необходим ток в 2 раза! меньше чем для случая полумоста. В схеме полного моста с ШИМ транзисторы будут работать поочередно – Т1, Т3 включены, а Т2, Т4 выключены и соответственно наоборот при изменении полярности. Через трансформатор тока отслеживают и контролируют значения амплитудное тока протекающего через эту диагональ. Для его регулирования есть два наиболее часто применяемые способы:

Оставить неизменным напряжение отсечки, а изменять только длину импульса управления;
Проводить изменения уровня отсекающего напряжения по данным с трансформатора тока при этом оставляя неизменным длительность импульса управления;

Оба способа могут позволить проводить изменения выходного тока в довольно больших пределах. У полного моста с ШИМ недостатки и требования такие же, как и у полумоста с ШИМ. (Смотри выше).

Настройка инвертора

………. Силовая часть пока обесточена.Предварительно проверенный блок питания подключаем к блоку управления ивключаем его в сеть. На индикаторе загорятся все восьмёрки, затемвключится реле и, если контакты термостатов замкнуты, то индикаторпокажет задание тока 20 А. Осциллографом проверяем напряжение назатворах ключей. Там должны быть прямоугольные импульсы с фронтами неболее 200 нс, частотой 40-50 кГц напряжением 13-15В в положительнойобласти и 10 В – в отрицательной. Причём в отрицательной областиимпульс должен быть заметно длиннее.

………. Если всё так, собираем полностью схемуинвертора и включаем его в сеть. На индикацию сначала будут выведенывосьмёрки, затем должно включиться реле и индикатор покажет 20 А.Кликая кнопками, пробуем изменять задание тока. Изменение задания токадолжно пропорционально изменять напряжение на конденсаторе C1. Если изменив задание тока не нажимать на кнопки более 1 минуты, топроизойдёт запись задания в энергонезависимую память. На индикаторекратковременно появится сообщение «ЗАПС”. При последующемвключении инвертора величина задания тока будет равна значению, котороезаписалось.

Резонансный мост

Является наиболее перспективной схемой высокочастотного преобразователя для сварочного инвертора, блок схема которого показана ниже:

Резонансный мост не сильно отличается от полного моста с ШИМ. Разница заключается в том, что при резонансном подключении последовательно с обмоткой трансформатора подключают резонансную LC цепочку. Однако ее появление в корне меняет процесс перекачки мощности. Уменьшатся потери, увеличится КПД, снизится нагрузка на входные электролиты и электромагнитные помехи уменьшатся. В данном случае драйверы на силовые транзисторы нужно применять только в случае если будут использованы MOSFET транзисторы, которые имеют емкость затвора более 5000 pF. IGBT могут обойтись лишь наличием импульсного трансформатора. Более подробные описания схем будут приводится в следующих статьях.

Управление выходным током может производится двумя способами – частотным и фазовым. Оба эти способы описывались в резонансном полумосте (смотри выше).

Достоинства и недостатки

К сильным сторонам оборудования важно приписать следующее:

высокая эффективность,
значительная удельная мощность,
ассортимент в наличии,
сфера применения.

Недостатки также всем знакомы, речь идёт о высокой стоимости продукции. Агрегаты не отличаются долгим сроком эксплуатации. Когда электронная плата перегорает, сделать что-либо нереально.

Электронная плата

Проблема кроется в незащищенности корпуса. На рабочем месте, как правило, большое количество пыли и грязи. Всё это оседает на внутренних элементах конструкции и происходит сбой.

Вам это будет интересно Определение скрытой проводки

Полный мост с дросселем рассеивания

Схема его ничем практически не отличается от схемы резонансного моста или полумоста, только вместо резонансной цепи LC последовательно с трансформатором включают не резонансную LC цепь. Емкость С, примерно С≈22мкф х 63В, работает как симметрирующий конденсатор, а индуктивное сопротивление дросселя L как реактивное сопротивление, величина которого будет линейно изменятся в зависимости от изменения частоты. Преобразователь управляется частотным способом. Как известно нам с электротехники, при увеличении частоты напряжения сопротивление индуктивности возрастет, что уменьшит ток в силовом трансформаторе. Довольно простой и надежный способ. Поэтому довольно большое количество промышленных инверторов строят по такому принципу ограничения выходных параметров.

Простой в повторении и изготовлении сварочный инвертор Липина (косой мост)

Перевод со светлоликого на русский. ===================================== Обращение Конгресса интеллигенции к гражданам России. Мы, российские(?) граждане, выражаем солидарность с открытым письмом более 200 независимых региональных депутатов, направленным против принятия поправок к Конституции, инициированных президентом В.В. Путиным. -Мы против того, чтобы Российская Федерация обеспечивала защиту своего суверенитета и территориальной целостности. -Мы против того, чтобы Российская Федерация, объединенная тысячелетней историей, сохраняла память предков, передавших нам идеалы и веру в Бога, а также преемственность в развитии Российского государства, признавала исторически сложившееся государственное единство. -Мы против того, чтобы Российская Федерация чтила память защитников Отечества и обеспечивала защиту исторической правды. -Мы, ниже подписавшиеся, выступаем против того, чтобы дети являлись важнейшим приоритетом государственной политики России. Мы не желаем, чтобы Государство создавало условия, способствующие всестороннему духовному, нравственному, интеллектуальному и физическому развитию детей, воспитанию в них патриотизма, гражданственности и уважения к старшим. -Мы выступаем против того, чтобы государственным языком Российской Федерации на всей ее территории был русский язык как язык государствообразующего народа, входящего в многонациональный союз равноправных народов Российской Федерации. -Мы не хотим, чтобы республики были вправе устанавливать свои государственные языки. -Мы не считаем, что Российская Федерация должна гарантировать права коренных малочисленных народов в соответствии с общепризнанными принципами и нормами международного права и международными договорами Российской Федерации. -Тем более, мы выступаем против защиты культурной самобытности всех народов и этнических общностей Российской Федерации, а особенно каких-либо гарантий сохранения этнокультурного и языкового многообразия. -По нашему глубокому и рукопожатному убеждению Российская Федерация не должна оказывать поддержку соотечественникам, проживающим за рубежом, в осуществлении их прав, обеспечении защиты их интересов и сохранении общероссийской культурной идентичности. -Столицей Российской Федерации ни в коем случае не должен являться город Москва! -Российская Федерация не в коем случае не должна уважать труд граждан и обеспечивать защиту их прав. Совершенно неприемлемо, чтобы государством гарантировался минимальный размер оплаты труда не менее величины прожиточного минимума трудоспособного населения в целом по Российской Федерации! -Никаких социальных страхований, тем более адресной социальной поддержки граждан и индексации социальных пособий и иных социальных выплат! Я\Мы будем бороться всеми силами, чтобы ни в коем случае не допустить такого глумления над демократическими ценностями! -Призываем лидеров демократических политических и общественных организаций объединиться с целью мирного принуждения власти к проведению парламентских выборов 2021 года на условиях политического плюрализма и демократии. Предлагаем всем, кто разделяет эту позицию, выбрать одно из двух решений: проголосовать против поправок к Конституции или проигнорировать саму процедуру голосования. «Расстрельный список» Лев Пономарев, правозащитник Валерий Борщев, правозащитник Людмила Улицкая, писатель Светлана Ганнушкина, правозащитник Андрей Смирнов, кинорежиссер Олег Басилашвили, народный артист СССР Лия Ахеджакова, народная артистка РФ Андрей Макаревич, музыкант, поэт Владимир Мирзоев, режиссёр Наталья Фатеева, народная артистка РСФСР Леонид Гозман, психолог, публицист Дмитрий Быков, писатель Виктор Шендерович, писатель Гарри Бардин, режиссер-мультипликатор Лев Тимофеев, писатель Зоя Светова, журналист Алексей Малобродский, театральный продюсер Иосиф Райхельгауз, режиссер, народный артист России Григорий Михнов-Вайтенко, священно-служитель Юрий Богомолов, киновед и телекритик.. И др лица под спойлером. Оригинал письма на языке первоисточника: https://echo.msk.ru/blog/echomsk/2657940-echo/

В основу силовой части нашего самодельного сварочного полуавтомата инверторного типа взята схема асимметричного моста, или как его еще называют, “косой мост”. Это однотактный прямоходовый преобразователь. Преимущества такой схемы – простота, надежность, минимальное количество деталей, высокая помехоустойчивость. До сих пор многие производители выпускают свои изделия по схеме “косого моста”. Без недостатков тоже не обойтись – это большие импульсные токи от блока питания, меньший, чем в других схемах, КПД, большие токи через силовые транзисторы.

Правильное назначение

Сварочные аппараты подходят для продуктивной работы в домашних условиях, а также в мастерских. Разнообразие функций в устройствах делает их разносторонними. Стандартные сварочные инверторы обеспечивают постоянный ток сварки, поэтому считаются универсальными агрегатами. Они подходят для сварки и резки чёрных, цветных металлов.

Полуавтоматика отличается тонким и ровным швом, практически не оставляет после себя следов. Плазморез востребован в промышленной сфере, годится для профессиональных работ. Резка металла происходит на высокой скорости. Допускаются различные типы заготовок.

Плазморезы

Интересно! Плазморезы годятся для длинных разрезов, к примеру, бронзы либо алюминия.

Аппараты аргонно-дуговой сварки считаются более подходящими для цветных металлов. Обеспечивается значительная глубина проварки и практически нет ограничений. Модели точечной сварки также могут называться споттерами, применимы на металлообрабатывающих предприятиях. Точечные аппараты подходят для резки крупных изделий.

Аппараты аргонно-дуговой сварки

Плата управления

На плате управления установлены следующие узлы инвертора: задающий генератор с трансформатором гальванической развязки, блоки обратной связи по току и напряжению, узел управления реле, блок термозащиты, блок “антистик”.

Печатная плата блока управления в формате .lay

Задающий генератор

Узел регулировки тока (для режима MMA) и задающий генератор (ЗГ) собраны на микросхемах LM358N и UC2845. В качестве ЗГ выбрана UC2845, а не более распространенная UC3845 ввиду более стабильных параметров первой.

Частота генерации зависит от элементов С10 и К19, и рассчитывается по формуле: f = (1800/(R*C))/2, где R и С в килоомах и нанофарадах, частота в килогерцах. В данной схеме частота составляет 49КГц.

Еще один важный параметр – коэффициент заполнения, рассчитываемый по формуле Кзап = t/T. Он не может быть более 50%, и на практике составляет 44-48%. Зависит он от соотношения номиналов С10 и R19. Если конденсатор брать как можно меньше, а резистор – как можно больше, то Кзап будет близок к 50%.

Сформированные ЗГ импульсы подаются на ключ VT5, работающий на трансформатор гальванической развязки T1 (ТГР), намотанный на сердечник EE25, применяемый в электронных блоках запуска люминесцентных ламп (электронных балластах). Все обмотки удаляются и наматываются новые согласно схеме. Вместо транзистора IRF520 можно использовать любой из этой серии – IRF530, 540, 630 и др.

Datasheet BS170 Datasheet IRF520 Datasheet LM358N Datasheet UC2845 Документация на малогабаритные сердечники EE, EI и другие

Обратная связь по току

Как упоминалось ранее, для дуговой сварки важно стабильный ток на выходе, для полуавтоматической – неизменное напряжение. На трансформаторе тока TT организована обратная связь по току, он представляет собой ферритовое кольцо типоразмера К 20 х 12 х 5, одетое на нижний (по схеме) вывод первичной обмотки силового трансформатора. В зависимости от тока первичной обмотки T2 ширина импульсов задающего генератора уменьшается или увеличивается, поддерживая выходной ток неизменным.

Обратная связь по напряжению

Сварочный полуавтомат инверторного типа требует ОС по напряжению, для этого в режиме MAG переключателем S1.1 напряжение с выхода устройства подается на узел регулировки выходного напряжения, собранного на элементах R55, D18, U2. Мощный резистор К50 задает начальный ток. А контактами S1.2 ключ на транзисторе VT1 закорачивает на максимум тока регулятор R2, и ключ VT3 отключает режим “антистик” (отключение ЗГ при залипании электрода). Документация на управляемый стабилитрон KA431 Документация на оптрон EL817

Блок термозащиты

Самодельный сварочный полуавтомат имеет в составе схему защиты от перегрева: это обеспечивает узел на транзисторах VT6, VT7. Датчики температуры на 75 град.С ( их два, нормально замкнутые, соединены последовательно) установлены на радиатор выходных диодов и на один из радиаторов силовых транзисторов. При превышении температуры транзистор VT6 закорачивает на землю вывод 1 UC2845 и срывает генерацию импульсов.

Узел управления реле

Данный блок собран на микросхеме DD1 CD4069UB (аналог 561ЛН2) и транзисторе VT14 BC640. Эти элементы обеспечивают следующий режим работы: при нажатии на кнопку сразу включается реле клапана газа, примерно через секунду транзистор VT17 позволяет запуститься генератору и одновременно включается реле протяжного механизма.

Непосредственно реле, управляющие “протяжкой” и клапаном газа, а также вентиляторы питаются от стабилизатора на МС7812, смонтированном на плате управления.

Порядок действий при ремонте аппаратов

Выход и строя сварочного инвертора может произойти как вследствие серьезной поломки, так и по причине незначительной неисправности. Прежде чем обращаться в сервисный центр или к знакомому мастеру, имеет смысл рассмотреть вариант ремонта своими руками, особенно если у владельца есть профильное образование или радиолюбительские навыки. Инвертор следует разобрать, почистить и внимательно осмотреть изнутри, т. к. проблема может заключаться в избытке пыли или каком-либо отвалившемся проводке, и никакого серьезного ремонта на самом деле не нужно.

Диагностика инвертора

Проверка полупроводниковых электронных компонентов выполняется путем замера сопротивления на их выводах со сменой полярности мультиметра. В одном случае оно должно быть близко к нулю, во другом — бесконечно большим.

Перед тем как приступить к диагностике инвертора, необходимо включить последовательно с ним лампочку накаливания 100÷150 Вт, которая будет стабилизировать ток и послужит защитой от короткого замыкания. Кроме того, по свечению лампочки можно судить о рабочем состоянии конденсаторов и силовых транзисторов.

Диагностику инвертора проводим в следующей последовательности:

Проверка силовых диодов выходного выпрямителя. Замеряем мультиметром сопротивление на выходных клеммах инвертора. В одну сторону должен быть ноль, в другую – бесконечность. Если это не так, то переходим к ремонту: определяем неисправный диод и заменяем его.
Проверка силовых транзисторов ВЧ-преобразователя. Вначале необходимо определить тип расположения выводов транзисторов. Делаем замер на «пробой», меняя полярность между затвором и двумя другими выводами. Если в обе стороны ноль, то транзистор неисправен и подлежит замене.
Проверка диодов НЧ-выпрямителя. Здесь диоды включены по мостовой схеме, поэтому вначале нужно определить четыре контактные точки. При нуле в обе стороны диод подлежит замене.
При исправности всех силовых полупроводников приборов можно подсоединить инвертор к сети. При этом включенная последовательно с ним лампочка сначала вспыхнет на несколько секунд, а затем по мере заряда конденсаторов НЧ-выпрямителя начнет заметно тускнеть. Если хотя бы один из транзисторов ВЧ-преобразователя пробит, лампочка будет гореть полным накалом.
Затем инвертор можно несколько раз включить и выключить клавишей на лицевой панели. После этого необходимо замерить напряжение холостого хода в нескольких положениях регулятора тока (оно будет несколько меньше номинального).

Перед тем как ремонтировать сварочный инвертор, его необходимо отключить от электросети. Схему с лампочкой можно использовать только на холостом ходу. Проверку аппарата под нагрузкой лучше всего производить с балластным реостатом.

Замена транзисторов

При ремонте сварочного инвертора, возможно, придется заменять транзисторы, стабилитроны, резисторы и другие электронные детали. Для этого необходимо обладать некоторыми навыками по пайке подобных изделий. При замене транзисторов (IGBT и MOSFET) необходимо помнить, что они могут выйти из строя под воздействием статического электричества. Работать с ними рекомендуется на антистатических поверхностях и в браслетах для защиты от статики. На самом деле мало кто полностью следует этим предписаниям, но знать о них все же необходимо.

Для того чтобы заменить силовой транзистор, необходимо выкрутить винт, которым он прижимается к радиатору, отделить его корпус от поверхности, а затем аккуратно выпаять. Установка нового транзистора производится в обратном порядке, перед тем как прижать его винтом к радиатору, нужно нанести на место контакта тонкий слой теплоотводящей пасты.

Ремонт выпрямителей

В составе инвертора присутствуют три выпрямителя: однополупериодный выходной и два мостовых: входной и внутреннего питания («дежурка»). Первый имеет в своем составе два диода и проверяется мультиметром через входные клеммы инвертора, а мостовые — по четырем точкам (на разъемах или плате). При ремонте выпрямителей чаще всего заменяются диоды, конденсаторы и балластные резисторы. Специальных мер предосторожности при пайке этих элементов нет, хотя при замене деталей внутреннего источника питания нужно быть предельно внимательным: они установлены на печатной плате. Диоды входного и выходного выпрямителей крепятся на радиаторы. При установке нового элемента перед фиксацией его прижимным винтом нужно обязательно воспользоваться теплоотводящей пастой.

Диагностика конденсаторов

Основные причины выхода из строя электролитических конденсаторов — это механические повреждения, значительные превышения номинального напряжения, нарушение внутренних контактов и старение. В первых двух случаях неисправности можно обнаружить визуально, при этом на торцы большинства моделей электролитических конденсаторов нанесены специальные насечки, которые приподнимаются или раскрываются при «взрыве» электролита (см. фото ниже).

Рисунок 7 — Диагностика конденсатора

Скрытые неисправности достаточно просто обнаруживаются прибором с функцией измерения емкости или же обычным мультиметром. В последнем случае предварительно разряженный конденсатор сначала показывает небольшое сопротивление, которое по мере его заряда от источника мультиметра возрастает вплоть до бесконечности. При замере на контактах неисправного конденсатора прибор показывает либо обрыв, либо какое-нибудь постоянное сопротивление.

Ремонт платы управления

Если простая диагностика мультиметром и последовавший за ней ремонт не дали нужного результата, то источником проблем, скорее всего, является плата управления. Без осциллографа здесь можно проверить только значения напряжений в обозначенных на схеме контактных точках платы, а также замерить питающие напряжения и прозвонить полупроводниковые приборы (которые, скорее всего, придется выпаивать). Кроме того, для ремонта платы управления необходимы хорошие знания радиоэлектроники и умение разбираться в схемах электронных приборов. Тому, кто не обладает такой квалификацией, остается один путь — в сервисный центр или к специалисту с хорошей репутацией.

Нам кажется, что в этой статье перечислены все возможные действия по диагностике неисправностей инвертора с использованием мультиметра. Если мы пропустили какие-то важные моменты, напишите об этом в комментариях и расскажите о своем опыте ремонта инверторного аппарата.

PS. Опытное и серийное изготовление печатных плат с гарантией, можно посмотреть по этой ссылке.

Силовой блок на транзисторах HGTG30N60A4

C выхода ТГР импульсы, предварительно сформированные драйверами на транзисторах VT9 VT10, подаются на силовые ключи VT11, МЕ12. Параллельно выводам коллектор-эмиттер этих транзисторов подключены “снабберы” – цепочки из элементов С24, D47, R57 и C26, D44, R59, служащие для удержания мощных транзисторов в области допустимых значений. В непосредственной близости от ключей установлен конденсатор С28, собранный из 4-ёх емкостей 1мк х 630v. Стабилитроны Z7, Z8 необходимы для ограничения напряжения на затворах ключей на уровне 16 вольт. Каждый транзистор установлен на радиатор от компьютерного процессора с вентилятором. Документация на транзисторы HGTG30N60A4 Печатная плата силового блока в формате .lay

Силовой трансформатор и выпрямительные диоды

Основной элемент схемы сварочного полуавтомата – мощный выходной трансформатор T2. Он собран на двух сердечниках E70, материал N87 фирмы EPCOS.

Расчет сварочного трансформатора

Силовой трансформатор можно мотать и на другом типоразмере, расчет витков осуществляется по приведенной выше формуле. Например, для сердечника 2 х Е80 при f = 49Khz витков в первичке: 16, вторичке: 5.

Документация на крупногабаритные Ш-образные сердечники EPCOS

Выбор сечения проводов первичной и вторичной обмоток, намотка трансформатора

Сечение проводов выбираем из расчета 1мм.кв = 10А выходного тока. Данный аппарат должен выдавать в нагрузке примерно 190А, поэтому берем сечение вторички 19мм.кв (жгут из 61 провода диаметром 0,63мм). Сечение первички выбирается в 3 раза меньше, т.е. 6мм.кв. (жгут из 20 проводов диаметром 0,63мм). Сечение провода в зависимости от его диаметра рассчитывается как: S = D²/1,27 где D – диаметр провода.

Намотка производится на каркас из текстолита 1мм, без боковых щечек. Каркас одет на деревянную оправку по размерам сердечника. Мотается первичная обмотка (все витки в один слой). Затем 5 слоев плотной трансформаторной бумаги, наверх – вторичная обмотка. Витки сжаты пластмассовыми стяжками. Затем каркас с обмотками снимается с оправки и пропитывается лаком в вакуумной камере. Камера была сделан из литровой банки с плотной крышкой и выведенным шлангом, одетым на всасывающую трубку компрессора от холодильника (можно просто опустить транс в лак на сутки, думаю, тоже пропитается).

При установке трансформатора на плату под боковые керны ложим банкоматовский чек (делаем зазор примерно 0,05мм). После установки на плату транс сжимается пластиной на двух шпильках. От паразитных высокочастотных выбросов высокого напряжения на выводы вторичной обмотки одеваются ферритовые трубки (такие, как стоят на компьютерном видеокабеле ), а диоды зашунтированы цепочками R64, С33 и R65 C34.

Один вывод “первички” продет через кольцо трансформатора тока ТТ.

Схема сварочного полуавтомата – выпрямительные диоды

Выпрямительный блок нашего самодельного устройства собран на трех мощных диодах 150EBU04, установленных на общий радиатор с вентилятором. Дроссель для сварочного полуавтомата намотан на железе от трансформатора ТС-180, содержит 12 витков провода сечением 20мм.кв. Зазор между половинами сердечника 1,5мм.

Даташит на диоды 150EBU04

Полумостовая схема блока питания

Вообще, преобразователи напряжения могут классифицироваться по многим признакам и иметь различные схемы и принципы работы.
Когда речь заходит о полумостовой схеме, обязательно подразумеваются двухтактные импульсные преобразователи напряжения (ПН).

Для понимания приведём классификацию наиболее распространённых преобразователей:

Трансформаторные (работают на низких частотах);
Симисторные или тиристорные (объединены, потому что принцип работы основных элементов во многом схож);
Инверторные (преобразуют постоянные напряжения в переменные);
Импульсные. Здесь возможны производные варианты: Дроссельные;
Однотактные (по сути, работают в режиме дросселя) С прямоходовой схемой;
С обратноходовой схемой.

Двухтактные

С выводом средней точки первичной обмотки (часто называется Push-Pull или «Тяни-толкай»);

С мостовой схемой;

С полумостовой схемой.

Два такта работы подразумевают возбуждение обмоток импульсного трансформатора в обоих направлениях.

Один такт – только в одном направлении.

Все варианты имеют свои преимущества и недостатки.

Теперь перейдём непосредственно к двухтактным блокам питания.

Для наглядности лучше всего привести их простейшие схемы.

Рис. 1. Простейшие схемы двухтактных блоков питания

Принцип работы двухтактных ПН отлично иллюстрирует Push-Pull схема:

1. Возникающее магнитное поле в первичной обмотке возбуждает ток во вторичной. При поступлении положительного импульса/колебания на выход первой обмотки, транзистор срабатывает и пропускает ток.

2. При поступлении отрицательного импульса срабатывает уже вторая обмотка со своим транзистором. В этот момент первый транзистор и его обмотка простаивают. То есть они меняются местами.

Это и есть два такта работы «тяни-толкай».

Но схему можно усложнить, используя больше управляющих переключателей (транзисторов). Тогда можно обойтись только одной вторичной обмоткой, что существенно упрощает намотку импульсного трансформатора. Нагляднее всего это видно на схеме «Мост». И положительные, и отрицательные колебания подаются на одну обмотку.

Если заменить половину транзисторов на конденсаторы, получится тот самый «полумост». Конденсаторы выполняют роль сглаживающего фильтра и способствуют стабилизации напряжения.

Примеры принципиальных схем

Первый, достаточно распространённый вариант.

Рис. 2. Принципиальная схема

Ключами управляет таймер, здесь он построен на базе очень популярного ШИМ-контроллера TL-494. Чтобы импульсы маломощного генератора стали достаточными для силовых ключей VT3 и 4, они предварительно усиливаются каскадом из VT1, 2 и трансформатора TR1.

Выпрямление тока происходит уже почти на выходе схемы. За эту задачу отвечают диоды Шоттки и простые сглаживающие фильтры – конденсаторы.

В качестве 1 и 2 транзисторов могут использоваться мосфеты IRFZ34, 3 и 4-го — IRFP460.

Основная сложность – импульсные трансформаторы. Если вы хотите рассчитать свой, лучше всего воспользоваться специальным ПО.

Первый. Каждая обмотка по 50 витков проводом 0,5 мм.
Второй. 1 – 110 витков 0,8 мм, 2 – рассчитывается исходя из требуемого напряжения (1 виток – 2 В), 3 – 12 витков 0,8 мм.

Такая конфигурация может обеспечить питание мощностью до 500 Вт. Номинальное значение – около 300 Вт.

Второй вариант – более сложный. Но здесь предусмотрены:

Защита от КЗ и перегрузок;
Мягкий (софт) старт;
Фильтры помех на входе и выходе.

Рис. 3. Принципиальная схема

В качестве драйвера здесь была выбрана микросхема IR2153.

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Китайцы радуют или Старые песни о главном

Собственно китайцы удивляют давно иррациональным азиатским мышлением.. Последний случай прилип к сварочному аппарату Kaiser NBC-200…Это не ноу-хау.. Но рассмотрение запуска двутактной схемы от однотактного контроллера стало вопросом позавчерашнего дняЧто не так?Нет моста или полумоста . ключи работают синхронно…Вторичный выпрямитель так же работает по двутактной схеме, чем выравнивается асимметрия во времени между ПХ и ОХ в постоянке на выходеДля просмотра ссылки следует зарегистрироваться на Форуме

Показать ещё (19)

Какие бывают сварочные осцилляторы

Сварочный осциллятор не является основным устройством для проведения сварочных работ. Использовать его самостоятельно не представляется возможным, так как он не обладает большой мощностью, способной расплавлять и соединять металлы. Основная его функция – зажечь дугу без прикосновения электрода к рабочей поверхности, и далее поддерживать ее стабильное состояние.
Такой эффект возможен благодаря генерации прибором высокочастотного высоковольтного напряжения, способного осуществлять пробой воздушного промежутка между электродом и металлом. По мостику этого пробоя уже начинает течь основной сварной ток. Различают такие типы сварочных осцилляторов:

Аппарат с непрерывным режимом действия;
Аппарат с питанием импульсным режимом;
Аппарат с накопительными конденсаторами.

Схема сварочного осциллятора

Осциллятор непрерывного действия

Прибор такого типа выдает ток, частота которого доходит до 250 кГц, и амплитуда напряжения может достигать 6 киловольт. Это электричество дополнительно накладывается на основной ток сварки, дуга мгновенно зажигается на расстоянии от заготовки и держится стабильно при любых амплитудных значениях силы основного тока за счет высокой частоты. Ток сварочного осциллятора не представляет реальной угрозы для оператора, так как мощностью обладает небольшой.

Схема включения прибора в общую сеть со сварочным аппаратом может быть выполнена параллельно и последовательно. Последовательное включение более целесообразно. Здесь не нужно применять дополнительную защиту устройства по высокому напряжению.

Осциллятор импульсный

Конструкция осциллятора этого типа удобна в использовании, если сварка осуществляется током переменного значения. Оборудование способно удержать дугу в момент перехода полярности электричества, что наблюдается постоянно. Схема осциллятора непрерывного действия в этом смысле проигрывает. Импульсный прибор также без физического контакта зажигает дугу в первоначальный момент времени.

Осциллятор с накопительными конденсаторами

Прибор, в схеме которого имеются накопительные конденсаторы, работает по режиму заряд-разряд. Для насыщения конденсаторов используется специальный зарядный модуль. В первоначальный момент времени заряженные конденсаторы отдают энергию дуге и, отключаясь от схемы разряда, соединяются с зарядным модулем. При угрозе срыва дуги синхронизирующий модуль вновь переключает разрядники на рабочую линию сварочного аппарата.

Структура и принципы работы мостов

Лабораторная работа № 5

Функционирование мостов и коммутаторов

На основе протокола канального уровня STP

Стека протоколов TCP/IP

Теоретическая часть

Структура и принципы работы мостов

Объединение современных сетей осуществляется как с помощью маршрутизаторов, так и с помощью мостов и коммутаторов. Основное различие между ними заключается в том, что объединение сетей с помощью мостов и коммутаторов происходит на канальном уровне эталонной модели взаимосвязи открытых систем (ВОС, англоязычная аббревиатура — OSI), а маршрутизатор использует сетевой уровень; кроме того, эти устройства поддерживают различные алгоритмы при перемещении информации по сети.

Мост- это устройство, обеспечивающее взаимосвязь нескольких локальных сетей посредством передачи кадров из одной сети в другую. В отличие от концентраторов, которые проверяют электрические сигналы, мост проверяет только кадры. Мосты не повторяют шумы, ошибки или испорченные кадры. Мост выступает по отношению к каждой из соединяемых им сетей в качестве конечного узла. Он принимает кадр, сохраняет его в буферной памяти, анализирует адрес назначения кадра. В случае принадлежности кадра к сети, из которой он получен, мост на этот кадр не реагирует. Если необходимо передать кадр в другую сеть, мост должен получить доступ к ее разделяемой среде передачи данных в соответствии с теми же правилами, что и обычный узел.

Существует два основных типа мостов — локальные и глобальные (удаленные). Они отличаются своими сетевыми портами. Локальные мосты оборудуются портами для подключения к ЛВС. Типичными для такой среды носителями являются коаксиальный или волоконно-оптический кабель, а также витая пара проводов. Важным свойством локальных мостов является их способность соединять сети, использующие разные среды. Например, с их помощью можно подключить сеть на коаксиальном кабеле к сети с волоконно-оптическим кабелем или любую из них к сети на витой паре.

Глобальные мосты — это те мосты, порты которых согласуются со средами для передачи информации на большие расстояния. У глобальных мостов могут быть интерфейсы как для передачи на большие расстояния, так и локальные.

По своему принципу действия мосты подразделяются на два основных типа. Мосты первого типа выполняют так называемую маршрутизацию от источника. B такой сети мостам не требуется содержать адресную базу данных. Они определяют путь прохождения кадра, исходя из информации, хранящейся в самом кадре.

Мосты второго типа называются «прозрачными». Прозрачные мосты, в свою очередь, делятся на три подтипа:

· прозрачные мосты — используются для объединения сетей с идентичными протоколами на канальном и физическом уровнях модели ВОС (Ethernet — Ethernet, Token Ring — Token Ring и т.д.);

· транслирующие мосты — используются для объединения сетей с разными протоколами на канальном и физическом уровне;

· инкапсулирующие мосты — предназначены для объединения сетей с одинаковыми протоколами (например, Ethernet) на канальном и физическом уровне через сеть с другими протоколами (например, FDDI).

Прозрачные мосты являются наиболее распространенным типом. Для них сеть представляется наборами физических адресов устройств, используемых на канальном уровне. Мосты ориентируются на эти адреса для принятия решения о передаче кадра. При этом кадр записывается во внутренний буфер моста. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к сетевому уровню. Они ничего «не знают» о топологии связей сегментов или сетей между собой.

При передаче кадров внутри прозрачного моста происходит их регенерация и трансляция с одного порта на другой. Мост использует адрес отправителя для автоматического построения своей базы данных адресов устройств, называемой также таблицей физических адресов. В этой таблице устанавливается принадлежность адреса станции к какому-либо порту моста. Все операции, которые выполняет мост, связаны с этой базой данных. Внутренняя структура моста показана на рис. 5.1.

Все порты моста работают в так называемом неразборчивом режиме захвата кадров, то есть все поступающие на порт кадры сохраняются в его буферной памяти. С помощью такого режима мост следит за всем трафиком, передаваемым в присоединенных к нему сегментах, и использует проходящие через него кадры для изучения состава сети.

Функциональную основу мостов составляют следующие функции: обучение, фильтрация, передача и широковещание.

Когда мост получает кадр, он проверяет его целостность и контрольную сумму. Некорректные кадры при этом отбрасываются. Затем мост сравнивает адрес отправителя с имеющимися в базе данных адресами. Если адреса отправителя еще нет в базе данных, то он добавляется в нее. Таким образом, мост узнает адреса устройств в сети, и происходит процесс его обучения (рис. 5.2). Благодаря способности моста к обучению к сети могут добавляться новые устройства без необходимости реконфигурации моста.

Кроме адреса отправителя мост анализирует и адрес получателя. Мост сравнивает адрес получателя кадра с адресами, хранящимися в его базе. Если адрес получателя принадлежит тому же сегменту, что и адрес отправителя, то мост «фильтрует» кадр, то есть удаляет его из своего буфера и никуда не передает. Эта операция помогает предохранить сеть от «засорения» ненужным трафиком. Если адрес получателя присутствует в базе данных и принадлежит другому сегменту, то мост определяет, какой из его интерфейсов связан с нужным адресом. После этого мост должен получить доступ к среде передачи этого сегмента и передать в него кадр. Если адрес получателя отсутствует в базе или он является широковещательным, то мост передает кадр на все свои порты, за исключением порта, принявшего кадр. Такой процесс называется широковещанием.

Так как существует возможность перемещения станции из одного сегмента в другой, то мосты должны периодически обновлять содержимое своих адресных баз. Для обеспечения этой функции записи в адресной базе делятся на два типа — статические и динамические. С каждой динамической записью связан таймер неактивности. При получении кадра с адресом отправителя, который соответствует имеющейся в адресной базе записи, соответствующий таймер неактивности сбрасывается в исходное состояние. Если от какой-либо станции долгое время не поступают кадры, то таймер неактивности исчерпывает заданный интервал и соответствующая ему запись удаляется из адресной базы. Например, у мостов NetBuilder II фирмы 3Com таймер неактивности выставляется по умолчанию и равен 300 секундам.

Рис. 5.2 иллюстрирует алгоритм функционирования моста.

Кроме основных функций мосты могут поддерживать дополнительные сервисы, например: настраиваемые фильтры, расширенные возможности по защите данных и обработка кадров по классам. Настраиваемые фильтры позволяют администратору сетей производить фильтрацию на основе любого компонента кадра, например, типа протокола верхнего уровня, адреса отправителя или получателя, типа кадра или даже информационной его части.

Технология прозрачных мостов стандартизована и описана в документе IEEE 802.1d. На рис. 5.3 показано «место» мостов в эталонной модели ВОС.

Общая информация

Транзисторы — что это такое? Наверняка каждый, кто хоть раз сталкивался с ремонтом или банальной разборкой радиоэлектроники, слышал этот термин. Говоря простыми словами, транзистор — это электронная деталь с выводами, изготовленная из полупроводникового материала. Основная функция транзистора — это усиление или генерирование электрических сигналов, поступающих извне. Также с помощью транзисторов выполняется коммутация.

На данный момент транзисторы есть в любом электронном приборе и являются один из важнейших компонентов. В середине прошлого века сразу несколько ученых получили Нобелевскую премию за изобретение транзистора. И с тех пор это небольшое приспособление кардинально изменило мир электроники.

Транзисторы очень маленькие и компактные. Они экономичны, их производство стоит недорого. Несмотря на свой скромный размер, транзистор устойчив к механическому воздействию и долговечен. Также транзисторы способны исправно работать при низком напряжении и при высоких значениях тока. Именно благодаря этим достоинствам к концу 20-го века транзисторы стали неотъемлемой частью каждого электронного прибора. В том числе, у инверторных сварочных аппаратов.