SMPS-Schweißwechselrichterkreis

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Wenn Sie nach einer Option suchen, um einen herkömmlichen Schweißtransformator zu ersetzen, ist der Schweißwechselrichter die beste Wahl. Schweißwechselrichter ist praktisch und wird mit Gleichstrom betrieben. Die Stromregelung wird über ein Potentiometer aufrechterhalten.

Von: Dhrubajyoti Biswas



Verwenden der Zwei-Schalter-Topologie

Bei der Entwicklung eines Schweißwechselrichters habe ich einen Vorwärtswechselrichter mit zwei Schaltern verwendet. Hier wird die Eingangsleitungsspannung durch das EMI-Filter geleitet und mit großer Kapazität weiter geglättet.

Da der Einschaltstromimpuls jedoch tendenziell hoch ist, muss eine Softstartschaltung vorhanden sein. Wenn das Schalten eingeschaltet ist und sich die Primärfilterkondensatoren über Widerstände aufladen, wird die Leistung durch Einschalten des Relais weiter auf Null gesetzt.



In dem Moment, in dem die Stromversorgung geschaltet wird, werden die IGBT-Transistoren verwendet und über den TR2-Vorwärts-Gate-Ansteuertransformator weiter angelegt, gefolgt von der Formung der Schaltung mit Hilfe von IC 7812-Reglern.

Verwenden des IC UC3844 für die PWM-Steuerung

Die in diesem Szenario verwendete Steuerschaltung ist UC3844, die UC3842 mit einer Impulsbreitenbegrenzung von 50% und einer Arbeitsfrequenz von 42 kHz sehr ähnlich ist.

Der Steuerkreis bezieht die Energie aus einer Hilfsversorgung von 17V. Aufgrund der hohen Ströme wird für die Stromrückkopplung ein Tr3-Transformator verwendet.

Die Spannung des 4R7 / 2W-Erfassungsregisters ist mehr oder weniger gleich dem Stromausgang. Der Ausgangsstrom kann durch das Potentiometer P1 weiter gesteuert werden. Seine Funktion besteht darin, den Schwellenwert der Rückkopplung zu messen, und die Schwellenspannung von Pin 3 von UC3844 liegt bei 1V.

Ein wichtiger Aspekt von Leistungshalbleitern besteht darin, dass sie gekühlt werden müssen und der größte Teil der erzeugten Wärme in Ausgangsdioden abgegeben wird.

Die obere Diode, die aus 2x DSEI60-06A besteht, sollte die Kapazität haben, den Strom mit durchschnittlich 50 A und einem Verlust von bis zu 80 W zu verarbeiten.

Die untere Diode, d. H. STTH200L06TV1, sollte ebenfalls einen durchschnittlichen Strom von 100 A und einen Verlust von bis zu 120 W aufweisen. Andererseits beträgt der maximale Gesamtverlust des Sekundärgleichrichters 140 W. Die L1-Ausgangsdrossel ist weiter mit der negativen Schiene verbunden.

Dies ist ein gutes Szenario, da der Kühlkörper von der Hochfrequenzspannung ausgeschlossen ist. Eine weitere Option ist die Verwendung von FES16JT- oder MUR1560-Dioden.

Es ist jedoch wichtig zu berücksichtigen, dass der maximale Stromfluss der unteren Diode doppelt so hoch ist wie der der oberen Diode.

Berechnung des IGBT-Verlusts

Tatsächlich ist die Berechnung des IGBT-Verlusts ein komplexes Verfahren, da neben den leitenden Verlusten auch der Schaltverlust ein weiterer Faktor ist.

Außerdem verliert jeder Transistor etwa 50 W. Die Gleichrichterbrücke verliert ebenfalls bis zu 30 W an Leistung und befindet sich zusammen mit der UG5JT-Rücksetzdiode auf demselben Kühlkörper wie IGBT.

Es besteht auch die Möglichkeit, UG5JT durch FES16JT oder MUR1560 zu ersetzen. Der Leistungsverlust der Rücksetzdioden hängt auch von der Art und Weise ab, wie Tr1 aufgebaut ist, obwohl der Verlust im Vergleich zum Leistungsverlust durch IGBT geringer ist. Die Gleichrichterbrücke verursacht auch einen Leistungsverlust von etwa 30 W.

Darüber hinaus ist es bei der Vorbereitung des Systems wichtig, den maximalen Belastungsfaktor des Schweißwechselrichters zu skalieren. Basierend auf der Messung können Sie dann bereit sein, die richtige Größe der Wicklungslehre, des Kühlkörpers usw. auszuwählen.

Eine weitere gute Option ist das Hinzufügen eines Lüfters, da hierdurch die Hitze kontrolliert wird.

Schaltplan

Details zur Transformatorwicklung

Der Tr1-Schalttransformator ist mit zwei Ferrit-EE-Kernen umwickelt und beide haben einen zentralen Säulenabschnitt von 16 x 20 mm.

Daher berechnet sich der Gesamtquerschnitt auf 16 x 40 mm. Es ist darauf zu achten, dass im Kernbereich kein Luftspalt entsteht.

Eine gute Option wäre die Verwendung einer Primärwicklung mit 20 Windungen durch Wickeln mit 14 Drähten mit einem Durchmesser von 0,5 mm.

Die Sekundärwicklung hat dagegen sechs Kupferstreifen von 36x0,55 mm. Der Vorwärtsantriebstransformator Tr2, der auf eine niedrige Streuinduktivität ausgelegt ist, folgt einem Trifillarwicklungsverfahren mit drei verdrillten isolierten Drähten mit einem Durchmesser von 0,3 mm und Wicklungen mit 14 Windungen.

Der Kernabschnitt besteht aus H22 mit einem mittleren Säulendurchmesser von 16 mm und ohne Lücken.

Der Stromwandler Tr3 besteht aus EMI-Unterdrückungsdrosseln. Während die Primärwicklung nur 1 Umdrehung hat, wird die Sekundärwicklung mit 75 Umdrehungen 0,4 mm Draht verwundet.

Ein wichtiges Thema ist es, die Polarität der Wicklungen beizubehalten. Während L1 einen Ferrit-EE-Kern hat, hat die mittlere Säule einen Querschnitt von 16 x 20 mm mit 11 Windungen Kupferstreifen von 36 x 0,5 mm.

Darüber hinaus sind der gesamte Luftspalt und der Magnetkreis auf 10 mm eingestellt und seine Induktivität beträgt 12 uH cca.

Die Spannungsrückkopplung behindert das Schweißen nicht wirklich, beeinflusst aber sicherlich den Verbrauch und den Wärmeverlust im Leerlauf. Die Verwendung von Spannungsrückkopplungen ist wegen der Hochspannung von etwa 1000 V sehr wichtig.

Darüber hinaus arbeitet der PWM-Regler mit maximalem Arbeitszyklus, was den Stromverbrauch und auch die Heizkomponenten erhöht.

Die 310 V DC konnten nach Gleichrichtung über ein Brückennetz und Filtration durch ein paar 10 uF / 400 V Elektrolytkondensatoren aus dem Netz mit 220 V extrahiert werden.

Die 12-V-Versorgung kann von einer vorgefertigten 12-V-Adaptereinheit bezogen oder mit Hilfe der bereitgestellten Informationen zu Hause gebaut werden Hier ::

Aluminiumschweißkreis

Diese Anfrage wurde mir von einem der engagierten Leser dieses Blogs, Herrn Jose, übermittelt. Hier sind die Details der Anforderung:

Mein Schweißgerät Fronius-TP1400 ist voll funktionsfähig und ich habe kein Interesse daran, seine Konfiguration zu ändern. Diese Maschine, die ein Alter hat, ist die erste Generation von Wechselrichtermaschinen.

Es ist ein Grundgerät zum Schweißen mit beschichteter Elektrode (MMA-Schweißen) oder Wolfram-Lichtbogengas (WIG-Schweißen). Ein Schalter ermöglicht die Wahl.

Dieses Gerät liefert nur Gleichstrom. Dies ist sehr gut für eine große Anzahl von zu schweißenden Metallen geeignet.

Es gibt einige Metalle wie Aluminium, die aufgrund ihrer schnellen Korrosion in Kontakt mit der Umwelt einen pulsierenden Wechselstrom (Rechteckwelle 100 bis 300 Hz) verwenden müssen. Dies erleichtert die Beseitigung von Korrosion in Zyklen mit umgekehrter Polarität und dreht die Schmelzen in den direkten Polaritätszyklen.

Es besteht die Annahme, dass Aluminium nicht oxidiert, aber es ist falsch. Was passiert, ist, dass in dem Moment Null, in dem es mit Luft in Kontakt kommt, eine dünne Oxidationsschicht erzeugt wird, die es fortan vor der nächsten nachfolgenden Oxidation bewahrt. Diese dünne Schicht erschwert das Schweißen, weshalb Wechselstrom verwendet wird.

Mein Wunsch ist es, ein Gerät herzustellen, das zwischen den Anschlüssen meines Gleichstromschweißgeräts und dem Brenner angeschlossen wird, um diesen Wechselstrom im Brenner zu erhalten.

Hier habe ich im Moment des Aufbaus dieses CC / AC-Wandlergeräts Schwierigkeiten. Ich mag Elektronik, aber keinen Experten.

Damit ich die Theorie perfekt verstehe, schaue ich auf den HIP4080 IC oder ein ähnliches Datenblatt und sehe, dass es möglich ist, sie auf mein Projekt anzuwenden.

Meine große Schwierigkeit ist jedoch, dass ich die Werte der Komponenten nicht unbedingt berechne. Vielleicht gibt es ein Schema, das angewendet oder angepasst werden kann. Ich finde es nicht im Internet und weiß nicht, wo ich suchen soll. Deshalb bitte ich Sie um Ihre Hilfe.

Das Design

Um sicherzustellen, dass der Schweißprozess die oxidierte Oberfläche eines Aluminiums beseitigen und eine effektive Schweißverbindung erzwingen kann, könnten der vorhandene Schweißstab und die Aluminiumplatte in eine Vollbrückentreiberstufe integriert werden, wie unten gezeigt:

Schweißen von Aluminium durch Beseitigung der Oxidation

Der Rt, Ct könnte mit einigem Versuch und Irrtum berechnet werden, um die Mosfets bei jeder Frequenz zwischen 100 und 500 Hz zum Schwingen zu bringen. Für die genaue Formel könnten Sie sich beziehen Dieser Beitrag .

Der 15-V-Eingang kann von jeder 12-V- oder 15-V-AC / DC-Adaptereinheit gespeist werden.




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