Εάν αναζητάτε μια επιλογή αντικατάστασης συμβατικού μετασχηματιστή συγκόλλησης, ο μετατροπέας συγκόλλησης είναι η καλύτερη επιλογή. Ο μετατροπέας συγκόλλησης είναι πρακτικός και λειτουργεί με ρεύμα DC. Ο τρέχων έλεγχος διατηρείται μέσω ποτενσιόμετρου.
Από: Dhrubajyoti Biswas
Χρησιμοποιώντας τοπολογία δύο διακοπτών
Κατά την ανάπτυξη ενός μετατροπέα συγκόλλησης, εφάρμοσα προς τα εμπρός μετατροπέα με τοπολογία δύο διακοπτών. Εδώ η τάση της γραμμής εισόδου διασχίζει το φίλτρο EMI εξομαλύνοντας περαιτέρω με μεγάλη χωρητικότητα.
Ωστόσο, καθώς ο παλμός ενεργοποίησης ρεύματος τείνει να είναι υψηλός, χρειάζεται η παρουσία κύκλου softstart. Καθώς ο διακόπτης είναι ΟΝ και οι πρωτεύοντες πυκνωτές φίλτρου φορτίζονται μέσω αντιστάσεων, η ισχύς μηδενίζεται περαιτέρω περιστρέφοντας το ρελέ ενεργοποίησης.
Τη στιγμή που αλλάζει η ισχύς, τα τρανζίστορ IGBT χρησιμοποιούνται και εφαρμόζονται περαιτέρω μέσω του μετασχηματιστή κίνησης μπροστινής πύλης TR2 και ακολουθεί η διαμόρφωση του κυκλώματος με τη βοήθεια των ρυθμιστών IC 7812.
Χρήση IC UC3844 για PWM Control
Το κύκλωμα ελέγχου που χρησιμοποιείται σε αυτό το σενάριο είναι UC3844, το οποίο μοιάζει πολύ με το UC3842 με όριο πλάτους παλμού σε 50% και συχνότητα λειτουργίας στα 42 kHz.
Το κύκλωμα ελέγχου αντλεί την ισχύ από μια βοηθητική τροφοδοσία 17V. Λόγω υψηλών ρευμάτων, η τρέχουσα ανατροφοδότηση χρησιμοποιεί μετασχηματιστή Tr3.
Η τάση του καταχωρητή ανίχνευσης 4R7 / 2W είναι λίγο πολύ ίση με την τρέχουσα έξοδο. Το ρεύμα εξόδου μπορεί να ελεγχθεί περαιτέρω από το ποτενσιόμετρο Ρ1. Η λειτουργία του είναι να μετρήσει το σημείο κατωφλίου ανατροφοδότησης και η τάση κατωφλίου του πείρου 3 του UC3844 να είναι 1V.
Μία σημαντική πτυχή του ημιαγωγού ισχύος είναι ότι χρειάζεται ψύξη και το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που παράγεται ωθείται σε διόδους εξόδου.
Η άνω δίοδος που αποτελείται από 2x DSEI60-06A θα πρέπει να έχει την ικανότητα να χειρίζεται το ρεύμα κατά μέσο όρο 50Α και απώλεια έως 80W.
Η χαμηλότερη δίοδος, δηλαδή STTH200L06TV1, θα πρέπει επίσης να έχει το μέσο ρεύμα των 100Α και απώλεια έως 120W. Από την άλλη πλευρά, η συνολική μέγιστη απώλεια του δευτερεύοντος ανορθωτή είναι 140W. Το τσοκ εξόδου L1 συνδέεται περαιτέρω με την αρνητική ράγα.
Αυτό είναι ένα καλό σενάριο δεδομένου ότι η ψύκτρα εμποδίζεται από την τάση υψηλής συχνότητας. Μια άλλη επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε διόδους FES16JT ή MUR1560.
Ωστόσο, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι η μέγιστη ροή ρεύματος της κατώτερης δίοδος είναι διπλάσια από αυτήν της ανώτερης δίοδος.
Υπολογισμός απώλειας IGBT
Στην πραγματικότητα, ο υπολογισμός της απώλειας του IGBT είναι μια περίπλοκη διαδικασία, καθώς εκτός από τις αγώγιμες απώλειες, η αλλαγή της απώλειας είναι επίσης ένας άλλος παράγοντας.
Επίσης κάθε τρανζίστορ χάνει περίπου 50W. Η γέφυρα ανορθωτή χάνει επίσης ισχύ έως 30W και τοποθετείται στην ίδια ψύκτρα με το IGBT μαζί με τη δίοδο επαναφοράς UG5JT.
Υπάρχει επίσης η επιλογή αντικατάστασης του UG5JT με FES16JT ή MUR1560. Η απώλεια ισχύος των διόδων επαναφοράς εξαρτάται επίσης από τον τρόπο κατασκευής του Tr1, αν και η απώλεια είναι μικρότερη σε σύγκριση με την απώλεια ισχύος από το IGBT. Η γέφυρα ανορθωτή αντιπροσωπεύει επίσης απώλεια ισχύος περίπου 30W.
Επιπλέον, κατά την προετοιμασία του συστήματος, είναι σημαντικό να θυμάστε να κλιμακώσετε το μέγιστο συντελεστή φόρτωσης του μετατροπέα συγκόλλησης. Με βάση τη μέτρηση, μπορείτε τότε να είστε έτοιμοι να επιλέξετε το σωστό μέγεθος του περιτυλίγματος, της ψύκτρας κ.λπ.
Μια άλλη καλή επιλογή είναι να προσθέσετε έναν ανεμιστήρα καθώς αυτό θα κρατήσει τον έλεγχο της θερμότητας.
Διάγραμμα κυκλώματος
Λεπτομέρειες περιέλιξης μετασχηματιστή
Ο μετασχηματιστής μεταγωγής Tr1 τραυματίζεται από δύο πυρήνες φερρίτη ΕΕ και και οι δύο έχουν το κεντρικό τμήμα στήλης 16x20mm.
Επομένως, η συνολική διατομή υπολογίζεται στα 16x40mm. Πρέπει να προσέχετε ώστε να μην υπάρχει κενό αέρα στην περιοχή του πυρήνα.
Μια καλή επιλογή θα ήταν να χρησιμοποιήσετε το πρωτεύον τύλιγμα 20 στροφών τραβώντας το με 14 καλώδια διαμέτρου 0,5 mm.
Η δευτερεύουσα περιέλιξη από την άλλη πλευρά έχει έξι λωρίδες χαλκού 36x0,55 mm. Ο μπροστινός μετασχηματιστής κίνησης Tr2, ο οποίος έχει σχεδιαστεί με χαμηλή αγωγιμότητα, ακολουθεί τη διαδικασία τριπλής περιέλιξης με τρία στριμμένα μονωμένα καλώδια διαμέτρου 0,3 mm και τις περιελίξεις 14 στροφών.
Το τμήμα πυρήνα είναι κατασκευασμένο από H22 με διάμετρο μεσαίας στήλης 16 mm και δεν αφήνει κενά.
Ο τρέχων μετασχηματιστής Tr3 είναι κατασκευασμένος από πνιγμούς καταστολής EMI. Ενώ το πρωτεύον έχει μόνο 1 στροφή, το δευτερεύον τραυματίζεται με 75 στροφές σύρματος 0,4 mm.
Ένα σημαντικό ζήτημα είναι να διατηρηθεί η πολικότητα των περιελίξεων. Ενώ το L1 έχει πυρήνα φερρίτη ΕΕ, η μεσαία στήλη έχει τη διατομή 16x20mm με 11 στροφές χαλκού λωρίδας 36x0.5mm.
Επιπλέον, το συνολικό διάκενο αέρα και το μαγνητικό κύκλωμα ρυθμίζονται στα 10 mm και η επαγωγή του είναι 12uH cca.
Η ανάδραση τάσης δεν εμποδίζει πραγματικά τη συγκόλληση, αλλά επηρεάζει σίγουρα την κατανάλωση και την απώλεια θερμότητας όταν βρίσκεται σε κατάσταση αδράνειας. Η χρήση ανατροφοδότησης τάσης είναι αρκετά σημαντική λόγω της υψηλής τάσης περίπου 1000V.
Επιπλέον, ο ελεγκτής PWM λειτουργεί σε μέγιστο κύκλο λειτουργίας, ο οποίος αυξάνει το ρυθμό κατανάλωσης ισχύος και επίσης τα εξαρτήματα θέρμανσης.
Το 310V DC θα μπορούσε να εξαχθεί από το δίκτυο 220V μετά από διόρθωση μέσω δικτύου γέφυρας και διήθηση μέσω μερικών ηλεκτρολυτικών πυκνωτών 10uF / 400V.
Η παροχή 12V μπορεί να ληφθεί από μια έτοιμη μονάδα προσαρμογέα 12V ή να κατασκευαστεί στο σπίτι με τη βοήθεια των παρεχόμενων πληροφοριών εδώ :
Κύκλωμα συγκόλλησης αλουμινίου
Αυτό το αίτημα μου υποβλήθηκε από έναν από τους αφοσιωμένους αναγνώστες αυτού του ιστολογίου κ. Jose. Ακολουθούν οι λεπτομέρειες της απαίτησης:
Η μηχανή συγκόλλησης Fronius-TP1400 είναι πλήρως λειτουργική και δεν ενδιαφέρομαι να αλλάξω τη διαμόρφωσή της. Αυτό το μηχάνημα που έχει ηλικία είναι η πρώτη γενιά μηχανών μετατροπέα.
Είναι μια βασική συσκευή συγκόλλησης με επικαλυμμένο ηλεκτρόδιο (συγκόλληση MMA) ή αέριο τόξου βολφραμίου (συγκόλληση TIG). Ένας διακόπτης επιτρέπει την επιλογή.
Αυτή η συσκευή παρέχει μόνο ρεύμα DC, αυτό είναι πολύ κατάλληλο για μεγάλο αριθμό μετάλλων που θα συγκολληθούν.
Υπάρχουν μερικά μέταλλα όπως το αλουμίνιο που λόγω της ταχείας διάβρωσης σε επαφή με το περιβάλλον, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί παλμικό ρεύμα AC (τετραγωνικό κύμα 100 έως 300 Hz), διευκολύνοντας την εξάλειψη της διάβρωσης σε κύκλους με ανεστραμμένη πολικότητα και γυρίζοντας το τήξη στους κύκλους άμεσης πολικότητας.
Υπάρχει η πεποίθηση ότι το αλουμίνιο δεν οξειδώνεται, αλλά είναι λανθασμένο, αυτό που συμβαίνει είναι ότι στη μηδενική στιγμή που δέχεται επαφή με τον αέρα, παράγεται ένα λεπτό στρώμα οξείδωσης και το οποίο στη συνέχεια το διατηρεί από την επόμενη επόμενη οξείδωση. Αυτό το λεπτό στρώμα περιπλέκει το έργο συγκόλλησης, γι 'αυτό χρησιμοποιείται το ρεύμα AC.
Η επιθυμία μου είναι να κάνω μια συσκευή που θα είναι συνδεδεμένη μεταξύ των ακροδεκτών της μηχανής συγκόλλησης DC και του φακού για να αποκτήσω αυτό το ρεύμα AC στον Φακό.
Εκεί έχω δυσκολίες, τη στιγμή της κατασκευής αυτής της συσκευής μετατροπέα CC σε AC. Μου αρέσει η ηλεκτρονική αλλά όχι ειδικός.
Καταλαβαίνω λοιπόν τη θεωρία τέλεια, κοιτάζω το HIP4080 IC ή παρόμοιο δελτίο δεδομένων βλέποντας ότι είναι δυνατό να το εφαρμόσω στο έργο μου.
Αλλά η μεγάλη μου δυσκολία είναι ότι δεν κάνω τον απαραίτητο υπολογισμό των τιμών των στοιχείων. Ίσως υπάρχει κάποιο σχέδιο που μπορεί να εφαρμοστεί ή να προσαρμοστεί, δεν το βρίσκω στο Διαδίκτυο και δεν ξέρω πού να κοιτάξω, γι 'αυτό ζητώ τη βοήθειά σας.
Ο σχεδιασμός
Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η διαδικασία συγκόλλησης είναι σε θέση να εξαλείψει την οξειδωμένη επιφάνεια ενός αλουμινίου και να επιβάλει έναν αποτελεσματικό σύνδεσμο συγκόλλησης, η υπάρχουσα ράβδος συγκόλλησης και η πλάκα αλουμινίου θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε ένα στάδιο γεμάτης γέφυρας, όπως φαίνεται παρακάτω:
Το Rt, Ct θα μπορούσε να υπολογιστεί με κάποια δοκιμή και σφάλμα για να ταλαντευτούν τα mosfets σε οποιαδήποτε συχνότητα μεταξύ 100 και 500Hz. Για τον ακριβή τύπο που θα μπορούσατε να ανατρέξετε αυτό το άρθρο .
Η είσοδος 15V θα μπορούσε να παρέχεται από οποιαδήποτε μονάδα προσαρμογέα 12V ή 15V AC σε DC.
Προηγούμενο: Κύκλωμα ελεγκτή έντασης μεταβλητού LED Επόμενο: Κύκλωμα μετασχηματιστή αλογόνου SMPS
