CuprinsDin partea autorului 1 1. Putina teorie i cerin ele de baz pentru un invertor de sudura ...2 2. Tipuri de convertoare de nalt frecven , cele mai frecvent utilizate pentru construirea de invertoare de sudura. ............................5 3. Cross Bridge, sau convertorul cu un singur tact si iesire directa ...................11 4. Half-bridge invertor push-pull cu PWM, rezonant, cu drosel de imprastiere.16 5. Full-bridge invertor push-pull cu PWM, drosel de mpr tiere, rezonant.......27 6. Alegerea tranzistorilor de putere ....................................................................39 7. Idei de proiectare i variante de lucru in punctele cele mai importante..........41 8 Protectii utile si circuite depornire la cald,antilipiresi aprindere usoara45 9. Parametrii miezurilor de ferita.........................................................................50 10. Exemple de circuite imprimate si amplasare componente ............................51 Bibliografie...........................................................................................................55

Din partea autorului.Aceasta carte este o extensie logic i o completare la prima mea carte - " Invertor sudura- e simplu" Acolo ve i g si r spunsuri la cele mai multe dintre problemele cu care se confrunt constructorii de invertoare de sudura in regim de home made. i dac prima carte a fost aproape n ntregime dedicat invertoarelor de sudura in regim rezonant,in aceasta carte, voi ncerca s surprind i s descriu ntreaga gam de invertoare de sudura, incepand cu cele mai simple si terminand cu o surs puternic rezonan Half bridge! Pe parcursul anului trecut, dup prima mea carte i publicarea pe internet a proiectului de invertor de sudura rezonant , am primit sute de scrisori cu ntreb ri i sugestii. Toate scrisorile au fost analizate cu aten ie de mine, solu iile tehnice verificate n mod repetat in practica, i numai dup aceea, trimise catre tine, drag cititorule,- instan a de judecat . Toate textele sunt prev zute cu scheme electrice detaliate i desene. Sunt date formele de und n punctele cheie, dezvoltate i testate n practic tehnica construirii de aparate de sudura cu PWM, MFP i control al curentului i tensiunii de iesire. Poate c am omis ceva, sau nu am descries suficient procesele ce se petrec in aceste aparate, dar cum se spune - nu exist nici o limit pentru perfectiune. Cred c aceast carte poate fi utila att pentru constructorii cu experien ce vor sa1

experimenteze noi sisteme de convertoare de putere, i pentru cei care au doar de gnd s se apuca de treab n domeniul electronicii de putere. ncerca i sa invatati din greselile altora , din experienta altora, i foarte curnd ve i observa c succesul este ntotdeauna mai mare dect nfrngerile i dezam girile! Le multumesc tuturor celor care au trimis scrisori cu observa ii i sugestii, rugaminti sau injuraturi, sau doar un simplu semn de aten ie. Faptul c aceste scrisori au fost scrise, arat c munca mea nu a fost n zadar. V mul umesc tuturor! Mult noroc! Autor, proiectant, inginer, electronica VY Negulyaev, Kiev, 2006

1. Putina teorie i cerin ele de baz pentru un invertor sudura. Mie, ca multora dintre voi nu-mi place teoria. Dar pentru a intelege principiile de construc ie a surselor de tip invertor sudura , trebuie sa va prezint cateva procese ce afecteaza arderea si sudura cu arc. Sper ca acest capitol nu va va afecta dorin a de a citi pn la cap t. De aceea voi fi scurt i imediat voi ncepe cu caracteristicile curent-tensiune a arcului. (VAC)

Curentul de sudare(A) Figura 1 prezint caracteristica curent-tensiune a arcului, n general. Dupa cum se poate observa la curen i mici, de exemplu la 80A caracteristica arcului este puternic cazatoare, sau mai explicit ,odata cu cresterea curentului de sudare ,tensiunea scade. Aceasta este o proprietate foarte interesant a arcului, care poate i ar trebui utilizata! Pe baza graficului de mai sus se poate trage o concluzie f r echivoc cu cat este mai mare tensiunea aplicat la electrod, cu att mai u or este2

procesul de aprindere a arcului, arcul va arde la un curent mult mai mic dect n cazul n care vom ncerca s -l aprindem ntr-o sec iune dreapt de VAC! In scopul facilitarii aprinderii arcului ,au fost folosite oscilatoare si diferite dispositive de crestere a tensiunii de iesire a invertoarelor de sudura.Tensiunea standard de iesire in gol pentru invertoarele de sudure se incadreaza intre 70V si 95V ,si depinde numai de constructia ridicatoarelor de tensiune. Sursa principal are de obicei o caracteristic u or cazatoare cu o cadere abrupta la sfarsit ,limitata de curentul maxim de scurtcircuit .Forma aproximativa a caracteristicii VA pentru invertorul de sudura trebuie sa arate ca in fig.2. A a cum vom vedea tensiunea de ie ire marita asigur aprinderea usoara i men inerea stabilit ii arcului electric in toate regimurile de lucru. Cu o astfel de caracteristica VA de invertor de sudura ,este u or de aprins i ars n mod constant electrozi de toate m rcile, inclusiv electrozi pentru sudarea otelurilor inoxidabile, metalelor neferoase i fier.

A a cum am spus mai devreme, n Figura 2 este prezentata caracteristica aproximativa VA, intre teorie i practica pot fi diferente mari, dar n mod ideal, ar trebui s se ncerce s se ob in o caracteristica similara de ie ire a invertorului. Am considerat doar sec iunea de caracteristica pentru curenti mai mici de 100A, dar este vorba de masura in care forma caracteristicii din aceasta zona va imbunatati stabilitatea arcului, i ca o consecin , calitatea sudurii. Deci, am formulat prima condi ie a unui invertor de sudura- o caracteristica VA puternic cazatoare. Acest lucru este necesar, n cazul n care nu este ndeplinit, atunci vom ob ine cu greu o serie de op iuni pentru o sudura de calitate. Lua i n considerare urm toarea sec iune a VAC a arcului, care ncepe dup 80A, si se extinde la aproximativ 800A. Pe aceasta portiune curba este stabilizatoare de3

tensiune, ca locatie, este cea mai potrivit pentru transferul de metal topit de la electrod la produsele sudate. Tensiunea arcului n aceast regiune nu depinde de curentul aplicat, ci depinde numai de lungimea arcului. Valoarea acestei tensiuni poate fi calculata prin formula: UD = a + b * L n care: UD - tensiunea arcului, V; a - coeficient, care exprim suma c derilor de tensiune pe anodul i catodul arcului, care nu depinde de lungimea arcului; b - c derea de tensiune medie pe unitate de lungime a arcului, V / mm; L - lungimea arcului in mm,. Pentru electrozii de o el in medie a = 10V i b=2V/mm. Reiese ca, tensiunea arcului de lungime L = 4mm, este: U = 10 +2 * 4 = 18V. La presiunea atmosferic , electrozii de sudura in arc ,de metal, ard bine la o tensiune de 18 - 28V. Acest lucru va fi urm toarea cerin a la sursa noastr . n toat gama de lucru, de la I = 80A la Imax, tensiunea ar trebui s fie nu mai mic de 18V, precum i pentru stabilitatea sa sa nu depaseasca 22-24V! . Acum gnde te-te la cea de-a treia portiune a caracteristicii VAC, sec iunea din coada VAC a invertorului de sudura. . Acest segment de curba este foarte important pentru un arc stabil,pentru limitarea curentului de scurtcircuit , pentru a limita puterea invertorului, pentru functionarea n siguran a switch-urilor de putere! In diferitele modele de convertizoare ea se formeaz n moduri diferite, i, n consecin , are o pant diferita. ntr-un invertor cu PWM, limitarea curentului maxim prin switch-uri se face prin sistemul de operare, ca traductori folosindu-se transformatoare de curent. La atingerea curentului limita,un impuls din transformatoarele de curent,ajunge la intrarea regulatorului de curent din unitatea de control, care taie impulsurile de comanda la switch-urile de putere.Pe oscilograma aceasta apare ca o ingustare a impulsurilor de comanda.Cu cat creste sarcina cu atat mai mult se ingusteaza impulsurile de comanda. Tensiunea de ie ire ncepe s scad , de i curentul creste. Panta caracteristicei depinde de timpul de reactive a controllerului la schimbarea sarcinii. Pentru invertorul rezonant, aceast sec iune a VAC este dotata cu o pant mai blnda, amploarea acesteia depinde numai de calitatea circuitului resonant,si cu cat aceasta este mai buna ,cu atat mai4

abrupt este aceasta panta. Dup cum pute i vedea ,dac unitatea este configurata corect, nu aveti nevoie de regulator de curent! Limitarea puterii se va realiza n mod automat. Prin urmare, se consider c convertoarele rezonante, nu se tem de regimul de scurtcircuit! i este adev rat! Si iata ca am stabilit si cea de-a treia cerin a principal - limitarea curentului maxim prin switch-urile de putere! Aceasta este cerin a cea mai importanta! Aceste trei condi ii trebuie ndeplinite f r gre ! Toate celelalte cerin e pentru sursa de sudare nu sunt att de importante, dar ma simt obligat s va spun despre ele. Acestea sunt: a) de securitate- sudorul trebuie s fie sigur c nu va fi expus la o tensiune periculoasa pentru via ; b) disponibilitatea protec iei fa de regimul de scc. pe termen lung ; c) protec ia mpotriva supranc lzirii pieselor de putere; d) protec ia la umiditate i praf; d) disponibilitatea de aprindere i stabilizare a arcului. Cred c acest lucru este suficient, de i sudorii firmelor str ine au o varietate de moduri suplimentare, care fac via a de sudor mai u oar . Dar asta este alt poveste, noi luam in considerare acum doar partea de putere, vreau s spun ,convertizorul de inalta frecventa, deoarece de modul cum este construit acesta,depend specifica iile tehnice ale dispozitivului, adic puterea, gabaritul, greutatea. Capitolul urm tor va aborda tipuri de convertoare cel mai frecvent utilizate ca surse de energie pentru sudare. 2. Tipuri de convertoare de nalt frecven , cel mai frecvent

utilizate pentru construirea de invertoare de sudura.Cel mai adesea,in construirea de invertoare de sudura, se aplic trei scheme clasice, cum ar fi convertoare de nalt frecven : Half Bridge, Cross Bridge i Full Bridge. Subcategoriile de Half Bridge si de Full Bridge, sunt convertoare de rezonan . n func ie de sistemul de control al parametrilor de ie ire, convertoarele sunt cu PWM (latime puls), cu MFP (control de frecven ), cu reglare de faz , i combina ii ale acestor trei. Toate aceste tipuri de convertoare dispun de propriile lor avantaje i dezavantaje. S ncepem cu un PWM Half Bridge. Schema bloc a unui astfel de convertor este prezentat in figura 3.

5

Fig.3 Aceasta este cea mai simpla familie de Convertor cu dublu tact, dar nu mai pu in de ncredere. Dezavantajul acestui sistem este c tensiunea aplicata pe nf urarea primar a transformatorului de putere este egal cu jum tate din tensiunea de alimentare. Dar, pe de alt parte, acest fapt este un avantaj, ave i posibilitatea s utilizati un miez de dimensiuni mai mici, f r teama de a intra n regim de satura ie. Pentru un invertor de mic putere (2-3 kW), acest convertor este foarte potrivit. Cu toate acestea, controlul PWM necesit o aten ie deosebit atunci cnd montam circuitul de putere,pentru comanda tranzistoarelor de putere trebuie montate drivere. Tranzistorii din Half Bridge lucreaza intr-un regim greu de comutare, astfel ca impulsurile de comanda au cerin e crescute. Trebuie s fie prezent "timpul mort" ntre impulsurile antifaz , lipsa pauzei sau insuficienta precizie privind durata acesteia, duce ntotdeauna la o circulatie de curent de scc.prin tranzistoarele de putere. Consecin ele sunt previzibile - tranzistorii de ie ire se ard. Un tip foarte promi tor de convertizor Half Bridge este cel in rezonan . Schema bloc a unui astfel de Half Bridge este prezentat n figura 4.

6

Fig.4 Dup cum se vede din schema bloc, Half Bridge-ul rezonant jum tate este mult mai simplu dect un Half Bridge cu PWM .Este usor de construit un convertor cu o astfel de schem din cauza faptului c comutatia tranzistorilor se face la curent zero sau tensiune zero.La asamblare inductantele parazite trebuie automat luate n considerare, curentul maxim prin tranzistori este limitat de circuitul rezonant Dr.rez .- Crez.. Curentul care circula prin circuitul de putere are forma sinusoidala, i aceasta inlatura necesitatea condensatoarelor de filtrare.Pentru comanda tranzistorilor de putere nu sunt necesare drivere! Transformatorul de impulsuri este suficient pentru a comuta tranzistoarele de putere. Calitatea impulsurilor de comanda nu este la fel de importanta ca i n circuitul cu PWM, de i pauza (" Timp mort") ar trebui s fie. Un alt avantaj, acest sistem permite eliminarea protectiei de curent,iar caracteristica VA are o forma cazatoare si nu necesita modificari parametrice. Curentul de ie ire este limitat doar de inductivitatea de magnetizare a transformatorului si poate ajunge la valori semnificative la scc., acesta trebuie s fie luat n considerare la selectarea diodelor de ie ire, dar aceast proprietate are un efect pozitiv asupra aprinderii i arderii arcului! De obicei,7

parametrii de ie ire sunt controlati prin modificarea frecven ei, dar controlul prin modificarea de faz ofer avantaje mult mai multe i sunt cele mai promi toare pentru invertorul de sudura, deoarece permite evitarea regimului de rezonanta la scc., iar gama de reglare a parametrilor de ie ire este mult mai larga. Ajustarea fazei v permite s modifica i curentul de ie ire de la aproape 0 la Imax. Urm toarea schema Cross Bridge. Schema bloc a unui astfel de convertor este prezentat n figura 5. Cross Bridge - un convertor cu un singur tact si functionare directa. Convertorul cu aceasta configuratie este foarte popular in randul constructorilor de invertoare de sudura cat si in randul radioamatorilor. Primele invertoare de sudura au fost construite cu aceasta schema. Simplitatea i fiabilitatea, oportunit i ample pentru a regla curentul de ie ire, imunitatea la paraziti - toate acestea atrag constructorii de invertoare de sudura pn n prezent. Aceasta cu toate ca neajunsul cel mai mare al unui astfel de convertor este curentul mare care circula prin tranzistori,cerinte inalte pentru impulsurile de comanda, ceea ce implic folosirea de drivere puternice pentru switch-urile de putere , cerin e ridicate pentru instalarea circuitelor de putere, curen ii de impuls mari implica necesitatea unor condensatori mari de filtrare la intrare, condensatorii electrolitici nefunctionand usor la impulsuri de curent mari. n scopul de a p stra n tranzistori un regim normal este necesara montarea de snubbere.

Fig.5 Dar, n ciuda tuturor acestor neajunsuri i a eficien ei mici ", Cross Bridge" pn n prezent este utilizat n invertoarele de sudura. Tranzistorii T1 si T2 opereaz n8

faz , mpreun se deschid i impreuna se nchid. Energia nu se nmagazineaza n transformator , ci n bobina de ie ire a droselului inductiv. Ciclu de utilizare este mai mic de 50%, de aceea pentru aceea i putere la iesirea invertorului este necesar un curent dublu prin tranzistori.Detalii mai multe despre modul de lucru a unui astfel de convertor vor fi prezentate pe un exemplu de astfel de invertor de sudura real.Urmatorul tip de convertizor - Full Bridge cu PWM. Convertizor clasic dublu tact! Schema bloc Full Bridge este prezentat n Figura 6.

Fig.6 Circuitul Full Bridge da posibilitatea de a ob ine de 2 ori mai multa putere decat Half Bridge sau Cross Bridge, atunci cnd, acelea i valori ale curen ilor i puterilor circula prin tranzistorii n comuta ie. Aceasta se explic prin faptul c tensiunea aplicata pe nf urarea primar a transformatorului de putere este egal cu tensiunea de alimentare. n consecin , pentru a obtine aceiasi putere de exemplu ca la schema Half Bridge (unde tensiunea la transformator este egal cu 0,5 Ualim.) va necesita un curent prin tranzistori de 2 ori mai mai mic! Tranzistori finali lucreaza pe diagonal , n cazul n care T1 - T3 sunt deschise, T2 T4 sunt nchise, i invers. Transformatoarele de curent monitorizeaz valoarea de vrf a curentului care curge prin diagonal de inchidere. Reglarea curentului de ie ire la un astfel de convertor se poate face n dou moduri: 1) prin modificarea duratei impulsului de control, l snd neschimbat tensiunea cutoff, i 2) prin modificarea tensiuniicutoff provenind din transformatorul de curent, l snd neschimbat durata impulsurilor de control. Ambele metode v permit s obtineti un curent de ie ire ntr-o gam destul de larg .9

Dezavantajele i cerin ele la un convertor Full Bridge cu PWM,sunt aceleasi ca i la convertizorul Half Bridge cu PWM . (Vezi mai sus). Si ,in sfr it, sa analizam cea mai promitatoare schema de convertizor de frecventa pentru sudura, podul rezonant. Schema bloc este prezentat n figura 7

Fig.7 Dupa cum poate p rea la prima vedere, podul rezonant nu este mult diferit de podul cu PWM, i este adev rat. Practic, sa introdus n plus, doar circuitul rezonant LC, conectat n serie cu transformatorul de putere. Cu toate acestea, introducerea acestui lan schimba complet procesul de pompare a puterii. Pierderile scad, cre te eficien a, scade nivelul de interferen e electromagnetice,se reduce sarcina pe condensatorii electrolitici de intrare. Dup cum pute i vedea ave i posibilitatea s elimina i complet protec ia de current, driver pentru comanda tranzistorilor de putere poate fi necesar numai n cazul in care se folosesc tranzistori MOSFET cu capacitatea pe poarta mai mare de5000pF . Pentru tranzistoare IGBT este suficient doar un transformator de impulsuri. O descriere mai detaliat a functionarii i reglajelor se va face un pic mai departe, la exemplul de invertor de sudura real. Reglarea curentului de ie ire la acest tip de convertizor se poate face in dou moduri.Acestea sunt de frecven i de faza. Ambele dintre ele au fost men ionate anterior n descrierea Half Bridge-ului rezonant. i ultimul tip de convertizor de frecventa Full Bridge cu drosel. Schema sa practic nu difer de podul rezonant (jum tate de pod),este inclus doar lan ul LC in serie cu transformatorul, dar nu este in rezonan . C= 22F/63V func ioneaz ca un condensator de echilibrare, i droselul L , ca reactan a a c rei valoare este liniar dependenta de frecventa. Controlul unui asemenea convertizor - Frecventa. Cu o frecven sporit , reactanta droselului L, cre te. Curentul prin transformatorul de10

putere este redus. Simplu i fiabil. Cele mai multe invertoare industriale sunt construite pe baza unui principiu de reglementare i de restric ionare a curentului de ie ire. Cred c principiile generale de functionare a unui invertor puternic de sudura s-au n eles. Principalul lucru este de a decide ce vreti i sa selecta i respectivul sistem . Prin urmare, putem trece la concret,la schemele electrice experimentate in mod repetat .

3.Cross Bridge, sau convertorul cu un singur tact si iesire directa.n figura 8si 8a, se prezinta schema electrica completa a unui invertor de sudura Cross Bridge pentru curen ii intre 5 - 160 Amperi. Planurile sunt destul de simple i de ncredere, cu simplitatea ei, asigur o performan bun . Singura diferen ntre aceste sisteme, este generatorul de tact. Primul este cu uc3845, iar al doilea cu uc3825. Mai jos sunt dati parametrii de bobinaj ale transformatorului si droselului . Tr.1- E65 87, EPKOS, intrefier de 0,1 mm I - 18-20 spire PETV-2, cu diametrul de 1.96 mm, ntr-un singur strat, II - 6 spire, PETV-2, cu diametru de 2.24 mm, bobinat in doua straturi. Primul strat, apoi izolatia,si al doilea strat. nf ur rile sunt conectate n paralel. n general, ar trebui ca sec iunea transversala sa fie de aproximativ 16mm patrati. Izolatia ntre straturi este mai bine sa fie din cauciuc conducator termic"NOMAKON, dar se poate face i din teflon. Tr.2 E7x7, 2000H. Toate nf ur rile au 35 spire, SEW-2, 0,35 mm. pas de 0,5 mm T.tr. 2xK20x10x5 2000 H ,100 spire SEW 0,2 mm Dr. pe E 20x28 2000N H 12-16 mm p tra i, cablu multifilar, 6-8 spire, un pas de 0,5 mm, selectat pentru un arc de durata. Tr.3 B-22 2000 H nf urarea primara 60 spire, sarma SEW-2,cu un diametru de 0,3 mm, infasurarea secundara 8 +8 spire, diametrul firului de 0,55 mm. Frecventa invertorului este de 100- 120kHz. Tuningul ncepe cu unitatea de control- generatorul de comanda. Alimentam11

Uc3845, uc3825, cu12-15V i vizualizam forma semnalului pe portile tranzistorilor de comutatie.Pe ambele porti trebuie sa fie semnale identice, perfect dreptunghiulare,ca n oscilogramele din fig.9.Daca semnalele difer mult de cele prezentate in fig.9, neaparat trebuie facute sa arate la fel.Fara aceast conditie indeplinita nu putem sa alimentam cu energie tranzistoarele de comutatie! Dac totul merge bine, se trece la etapa urm toare de reglaje. n primul rnd, verifica i linearitatea regulatorului rotind rezistorul variabil.Pe ecran ar trebui sa vedeti o modificare linear a latimii impulsurilor de control de la 50% la 0 %(doar pentru Uc3825). Nu este foarte convenabil, ca Uc3845 nu r spunde la ajustare, n cazul n care la pinul 3 nu este un semnal OS (trapez de la un transformator de curent, sau poate fi conectat pinul 3 cu pinul 6 printr-un calaret1 / 100 pentru aceasta pinul 6 fiind legat la masa printr-un resistor de 5k i acest rezistor sa fie decuplat cu o capacitate de 0,01 F, aceasta fiind o linie de ntrziere primitiva). Personal, prefer Uc3825, este usor sa lucrezi cu el! Totul este clar.

12

13

14

Fig.9 Mai departe inchidem alimentarea modulului de putere i incepem sa ridicam treptat tensiunea la 20-40V. n acest timp, pute i conecta un osciloscop intre colector si emitor la un tranzistor de comutatie din punte, (10V/div), si veti obtine o imagine similar cu cea din Fig.10

Apoi, trecem osciloscopul pe nf urarea secundar , s verificam faza nf ur rilor transformatorului de putere. Mergem mai departe. Verificam limitarea de curent. Osciloscopul se va pune pe sensibilitate mica . Reglati tensiunea de 20-40V la minim si vizualizati impulsurile.Puneti iesirea in scc. Latimea impulsurilor ar trebui s scada brusc. Dac nu se va verifica faza la infasurarile transformatorului de curent. Treceti cablul prin inel n direc ia opus (pentru uc3845) Conecta i cablul de for a de ie ire cu un cleste, astfel nct s pute i face scurt-circuit. Pe iesire puneti un aparat cu shunt, pentru a masura curentul. Osciloscopul pe sensibilitate mica . Reglarea curentului la un nivel minim.La ie ire scurt-circuit. Ridica u or tensiuneaurmariti impulsurile pe transistor si cresterea curentului prin cresterea tensiunii.Daca curentul minim este intr-adevar mic,si nu este sursa insasi mica ,atunci se poate si cu o sursa nu prea puternica sa ajungem la tensiunea maxima.Faceti totul incet si cu atentie!Priviti si ascultati! Cre terea tensiunii trebuie cand si cand oprita si incercat sa adaugati rezistente in circuitul de curent si deasemenea sa priviti si sa ascultati.In cazul existentei unor sunete straine in spectrul audio,cautati cauza lor.Atunci cand protectia de current lucreaza apare un sunet suierator,acest lucru fiind15

normal.Curentul de scc.poate sa fie mare daca constanta RC la pinul 3 este prea mare-de obicei optim este de 200-250 nsec, adica 100 si 2,2 nF.Aplicati tensiune normal.Asteptati sa lucreze releul de pornire si pe diodele antiretur conectati osciloscopul.Imaginea trebuie sa fie ca in fig.11.

Daca totul a mers bine i nu a explodat nimic, v pute i conecta n siguran la ie ire o rezistenta ballast de 0,5 Ohm, care este suficienta pentru a efectua experimente n continuare i m sur tori. n cazul n care pe o rezistenta de 0,25 ohmi a-ti reu it s ob ineti 26-30V, care este destul de realist,in conformitate cu datele de bobinaj ale transformatorului,puteti cu usurinta sa aprindeti arcul,si regland intrefierul pe droselul de iesire,sa obtinem o ardere stabile a arcului. Curentul de scurt-circuit poate fi reglat din circuitul RC de la pinul 3(9) ,de obicei acesta aste de la 30-50 A in sus pentru toate regimurile. Aceast rezerv este necesar pentru a facilita aprindere a arcului, dac nu supravoltati. Nuan ele de proiectare si instalare de putere vor fi discutate mai trziu, acestea fiid comune pentru toate tipurile de invertoare. Mai jos sunt formele de und pe nf urarea secundar a transformatorului de putere, care ilustreaza procesul de reglare a curentului.

4. Half Bridge invertor push-pull cu PWM, cu drosel,resonant.Convertoare Half-Bridge sunt utilizate n invertoarele de sudura suficient de des. Ele sunt indeosebi agreate de produc torii chinezi. i, de i, pentru a ob ine puteri16

decente, este nevoie de curen i dubli prin modulele IGBT , permit construirea unor invertoare de sudura cu performan e decente, care se bazeaz pe schema Half-Bridge. Simplitate i un minim de piese, fiabilitate si eficienta ridicata. Toate acestea atrag dezvoltatorii de echipamente de sudur . n acest capitol am descris combinat trei tipuri de convertoare Half-Bridge, schemele sunt foarte similare, diferind doar n principiile de gestionare a curentului de ie ire, limitarea curentului prin switch-urile de putere i de transmitere a energiei la sarcina. Diagrama schematic completa a invertorului de sudare Half-Bridge cu PWM este prezentata n Figura 12. Invertorul construit pe un astfel de sistem este n m sur s dea un curentn arc de pn la 130A, la o frecven de 30-40kHz, determinat fiind de tranzistorii folositi. Datele de bobinaj sunt prezentate mai jos. Tr.1 E65, 87, EPKOS I - 9-10 spire PETV-2 , cu diametrul de 2,5 mm; II - 3 +3 spire (6 spire cu prize mediana), PETV-2,cu diametrul 2,24mm.x4fire. Tr.2 B-22,2000 H I - 60 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,3 mm; II 7+7 spire SEW -2, cu diametrul de 0,56 TTF. 2K20x12x6, 2000 H o singura nf urare 50 spire PEV-2, cu diametrul de 0,3; Dr.1 K28x16x9, 2000 H 15 spire cu sectiunea 1mm p trat. Tr.3 K28x16x9, 2000 H Toate cele 4 infasurari bobinandu-se simultan, 30-35 spire, MGT Inceputul infasurarilor fiind marcat cu punct pe schema. -0, 12.

17

18

Ne ntoarcem acum la circuitul electric. Oscilator master este construit pe un cip US3825 , este unul dintre cele mai bune drivere push-pull, are toate protec iile,de curent, tensiune, la intrare, la ie ire. n timpul func ion rii normale, este aproape imposibil sa se arda! Dup cum se poate observa din schema GF ,sistemul este un clasic push-pull convertor, cu un transformator care comanda puntea de iesire. Reglam GF astfel:alimentam blocul,si din potentiometrul de reglare a frecventei reglam aceasta frecventa la 30-40kHz, punem o rezistenta de sarcina de 20-30 pe infasuratea de iesire a transformatorului Tr.3, si iata forma semnalului care trebuie sa fie ca in fig.13.

timpii morti sau de pauza pentru tranzistoarele IGBT trebuie s fie cel pu in 1,2 microsecunde, iar in cazul tranzistorilor MOSFET, pauza poate fi mai mic de aproximativ 0,5 microsecunde. De fapt pauza determina capacitatea de control de frecven a driverului, i pentru valorile indicate in schema , este vorba despre 2s. Conectam la transformatorul Tr.3 driverele tranzistorilor de putere si pe ei insasi. Semnalele pe poarta trebuie s fie similare cu cele din figura 14, dar n antifaz . Prin rotirea rezistorului

de ajustare a curentului maxim (pin 8 ), durata de impulsurilor de comanda trebuie s varieze de la 0 la max 50% (minus timpul mort).Prin aplicarea unei tensiuni pozitive la pinul 9 in intervalul 0-1,5V se pastreaza gama de reglaj a curentului dar se modifica panta de reglare.. n schema noastra limitarea curentului maxim se face la pinul 9,iar linearitatea reglarii curentului de iesire la pinul 8 al UC3825. Metoda19

de punere in functiune a convertizorului este de extrem de simpla,alimentam cu tensiune blocul de control iar in blocul de putere inchidem autotransformatorul reglabil. In locul transformatorului de putere conectam un bec 200Wx110V, i verificam existenta impulsurilor pe poarta tranzistorilor de comutatie. Incepem sa crestem treptat tensiunea aplicat la modulul de putere. Periodic ne oprim i verificam pe osciloscop,ce avem pe becul electric. Dac lampa se aprinde u or i se observ pe imaginea de pe ecranul osciloscopului ceva similar cu figura 13, ncearc m s reglam curentul. Prin asta ,lampa ar trebui s r spund la rndul s u f r probleme la rotirea potentiometrului, stralucirea trebuie s se schimbe de la 0 la max! Dac nu trebuie sa aflam de ce. Probabil va trebui sa cautam n jurul rezisten ei de reglare a curentului, pentru c de ea depinde gama de reglare a curentului de ie ire! Tensiunea la pinul 8 ar trebui s varieze de la 3 V la 4 V, n acest timp vom avea o modificare a duratei de impulsurilor de ie ire de la 0 la 50%. n opinia mea mea totul este clar. Urm torul nostru pas va fi sa dezlegam lampa, i sa conectam in locul s u transformatorul de putere , in infasurarea secundara legand o lampa de 100Wx36V . Toate trebuie reluate de la nceput, treptat autotrafo ridica tensiunea la 220V. Totul ar trebui s func ioneze n mod similar. Dac asa si este, n condi ii de siguran putem conecta diodele de putere, si scoatem autotrafo el nemaifiindu-ne de folos. Alimentam direct de la re eaua de 220V, fara sarcina,dupa o secunda trebuie sa inchida releul,care shunteaza lan ul si alimenteaza cu toata tensiunea blocul de putere. Releul este deasemenea un mijloc de protectie mpotriva scc. pe termen lung. Dac n momentul alimentarii aparatului ie irea sa va fi in scc., Releul nu se va inchide i consumul de energie al aparatului nu va dep si 50W si aceasta stare se va mentine pn in momentul n care scc. La iesire va fi inlaturat. Includerea lantului RC limiteaz consumul de curent de la re ea la 250mA la scc.total. Aproximativ acela i lucru se ntmpl la lipirea electrodului, condensatorul legat in paralel cu releul , determin timpul de intarziere la deschidere al releului. Mergem la urmatoarea etapa de reglare, pentru aceasta avand nevoie de un rheostat cu puterea de 5kW si rezistenta de 1,0 . Seta i regulatorul de current la max. i legati rezistenta de balast (reostat) pe iesire. M surand tensiunea pe ea, aceasta trebuie s fie n jur de 35-40V, roti i ncet butonul de scadere a curentului. Tensiunea ar trebui s scad treptat. Apoi, ac iunea noastr cea mai20

importanta stabilirea curentului de vrf (cutoff ) pe tranzistoarele de comutatie(de protec ie). Punem potentiometrul de reglaj al protectiei intr-o pozitie mediana, si micsorand rezistenta reostatului de sarcina cautam sa gasim punctul de func ionare, acest moment poate provoca un fluier n transformatorul de putere. F cnd invers,adica din potentiometrul de reglare sa gasim pozitia de functionare a limitarii, rezultatul nu este sigur. Nu proceda asa,de obicei acest lucru duce la arderea tranzistorilor de putere! Ajustarea rezistorului de protec ie se poate incepe numai atunci cnd sarcina este mica! Ei bine, cam asta-I tot. n cazul n care pe o sarcin de 0,25 ohmi reu iti s ob ineti 26-28V, i la 0,15 max. va lucra protec ia la supracurent, aparatul va avea rezultate minunate , dar numai cu dublor sau drosel la iesire. 20 Urm toarea schema - invertor suduraHalf-Bridge rezonant cu regulator de faza a curentului de ie ire. Schema completa este prezentat n Fig.15. Acest sistem permite sa ob inem n arc, un curent de la 5 la 120A, acest lucru este destul de mult pentru electrozi normali cu un diametru de 1,6 - 3,0 mm. cu tensiunea de 210-240V. Mai jos sunt detaliile cu privire la transformatoare i droselle. Tr.1 E65, 87, EPKOS, I - 9 - 10 spire PETV-2, cu diametrul de 2,5 mm; II - 3 +3 spire (6 spire cu priza mediana ), PETV-2, 2,24 mm.diametrul, patru fire simultan. Tr.2 B-22, 2000H I - 60 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,3 mm; II - 7 +7 spire SEW -2, cu diametrul de 0,56mm; TTr. 2xK20x12x6, 2000 H o singura nf urare 50 spire PEV-2, cu diametrul de 0,3mm; Dr.1 Ex20x28, 2000 H 12 spire, PETV-2, cu diametrul de 2,5 mm, intrefierul de la 0,3 la 0,9 mm, este ales experimental. Dr.2 K28x16x9, 2000 H, 15 spire cu sectiunea firului de bobinaj de 1,0mm p trati . Tr.3 K28x16x9, 2000 H Toate cele 4 bobine sunt identice, bobinate n acela i timp,30-35 spire,MGTF-0,1221

Inceputul infasurarilor este marcat printr-un punct. Dup cum pute i vedea circuitul este foarte asem n tor celui precedent, dar designul unit ii de putere este mult mai u or! Aceasta se explic prin faptul c ntregul sistem lucreaza n rezonan i pentru comanda tranzistorilor de putere este bineinteles nevoie de energie mai putina de cat in circuitul cu comutatie de putere . Comanda tranzistorilor la tensiune sau curent zero este bineinteles mult mai usoara, ceea ce explic faptul c la acest sistem nu ve i vedea drivere pentru switch-urile de putere, nu exist nici indispensabilele lan uri RCD (snuber) de protec ie, nici o protec ie de suprasarcin curent, limitarea de curent fiind ndeplinita de droselul rezonant i inductivitatea in sine a transformatorului de putere. Procesul de punere in functie de asemenea nu difera mult de punerea in functie a unui invertor cu PWM, de i ncepe exact la fel, pn la aplicarea impulsurilor de control la por ile tranzistorilor de putere. Deoarece nu avem drivere, atunci forma de und a tensiunii pe portile tranzistorilor va arata diferit, a se vedea Fig.16.

Fig.16

22

23

A a cum se vede, frontul de ie ire are o cadere destul de buna,acesta este aplicat pe poarta tranzistorilor. Pentru schema precedenta, o astfel de form a impulsurilor de comanda , ar fi ucigatoare 100%! Convertorul rezonant in privinta asta este al naibii de bun! Prin urmare, verifica forma de impulsurilor de comanda pe poarta i oprestete. Regulatorul de curent va expune o durat maxim a impulsurilor de control, dac nu, ajustarea ulterioar nu va schimba nimic. Setam oscilatorul master la frecven a de 45kHz, mpreuna cu transformatorul de putere, n serie cucircuitul rezonant RC legam un un bec pe 100Wx36V. In locul alimentarii de putere folosim un autotrafo reglabil, unitatea de control fiind alimentata de la o surs separat , i vom cre te ncet tensiunea de pe unitatea de putere. La aproximativ, 40-50V, dac lumina nu este aprinsa, sau arderea nu este foarte luminoasa, se opreste cresterea i se modifica frecventa oscilatorului de comanda pana ce becul va atinge luminozitatea maxim . Intrefierul non-magnetic la droselul de rezonan ar trebui s fie de 0,4-0,5 mm,adica de aproximativ 4-6 straturi de band de hrtie decoratoare. Dac totul merge bine, schimbam becul cu unul de 100Wx110V i continu m s ridicam tensiunea la 220V, , ocazional regland frecventa, n cazul n care frecven a de rezonan va fi pierduta. Aceasta a fost o ajustare preliminara. Scoatem becul i conectam transformatorul de putere nc rcat cu un bec 100Wx36V. Se repet ntregul proces de la nceput, crescnd treptat tensiunea i frecven a de rezonan de adaptare la punctul de ardere luminoasa a l mpii. Toate acestea sunt necesare de f cut pentru a identifica defectele i erorile din montaj ,spre deosebire de situatia in care am da dintr-o data tensiune de 220V, ceva se va arde,si nu vom n elege de ce. Faza urm toare, se scoate lampa i conecta i diodele de putere.Deasemeni scoateti autotrafo si alimentati direct de la retea. Peste cateva secunde ar trebui s func ioneze releul de pornire i tensiunea de ie ire va fi 46-50V. n prima faza, am recomanda sa conectati un bec 100Wx36V i s faceti totul sa mearga sigur stabil, nu sunete str ine. Reglementare.Stralucirea lampii sa fie liniara i curentul sa varieze u or de la max la min. Dac totul este bine, nlocui i becul cu un rezistor de balast 1.0 ohmi la 5 kW si continuati reglajele.Pe scurt, conectarea sarcinii (1,0 Ohm) ajustarea frecven ei la punctul n care voltmetrul montat pe sarcina prezinta tensiunea maxima, i rotind potentiometrul de control al frecven ei n24

orice direc ie, tensiunea va sc dea. Aproximativ,frecventa poate fi de 30 de 35kHz, iar tensiunea maxim va fi de aproximativ 38V. Reducem i mai mult rezisten a de sarcin la 0,5 ohmi, i prin cre terea frecven ei g sim tensiunea maxim , apoi repetam tot pentru sarcina de0,25 Ohm. Inca odata va repet, toate opera iunile pentru stabilirea rezonan ei se fac doar pentru a produce o durat maxim a impulsurilor de control! Rezultatul final: ar trebui s ob ine i o tensiune pe iesire de 26-28V la sarcina de 0.25 ohmi i,daca in continuare scadem rezistenta sarcinii,tensiunea trebuie sa scada. Astfel, n cazul n care rezonan a va fi configurata pentru o sarcina de 0.25- 0.2 ohmi, n acest loc vom obtine si puterea maxim ! Curentul maxim de ie ire depinde n ntregime de droselul rezonant mai exact de intrefierul non-magnetic din miez. Intrefier mai gros, curent i frecven mai mare. Trebuie amintit iar ca miezul droselului resonant trebuie ansamblat astfel nct acesta sa poate fi nl turat usor, i sa se ajusteze usor intrefierul n cazul n care grosimea necesar e diferita. Grosimea de lucru a intrefierului poate ajunge la 1 - 1,5 mm, dar este mai bines a incepem reglajul cu 0,3 - 0,5 mm. Un astfel de intrefier va limita curentul maxim prin tranzistori, i n cazul aparitiei unei avarii , nu va ng dui s -i ard . O cre tere suplimentar a sarcinii, la o frecven constant va duce la sc derea tensiunii i puterii. Curentul de scc. poate dep i curentul maxim de arc de 1,2 1,5 ori, dar tensiunea de ie ire scade la 2-3V i, astfel, puterea nu va fi semnificativa.Acesta este un plus incontestabil a invertorului rezonant o limitare a puterii , naturala. Cu aceast configura ie, aparatul nu se teme de modul de lucru in scurt-circuit, viteza de limitare a curentului este cu un ordin de marime mai mare dect cea mai rapid protec ie parametrica. Iar prin folosirea de dublare a tensiunii de ie ire se poate aprinde i sus ine un arc n cele mai dificile condi ii! Figura 17-19 prezinta formele de und de tensiune pe portile tranzistorilor,la scimbarea curentului de iesire in sensul scaderii, cu regulatorul de faz .

25

i inca un mod de a regla rezonanta, pentru electronistii avansati. n circuitul primar includeti un transformator de curent. De exemplu, 50 spire pe un inel , K28 ,2000H. nc rca i aparatul la limita de sarcin , de exemplu, 25V i 150 A, care este de aproximativ 0,17 .Latimea impulsului o stabilim la maxim,frecventa de rezonanta in mod evident va creste,in cazul nostru aceasta va fi de aproximativ 45-50kHz.Alimentam prin intermediul autotrafo cu nu mai mult de 40-60V. Desigur, unitatea de control este alimentata separat, conecta i osciloscopul la transformatorul de curent. Imaginea va arata ca o sinusoida intrerupta. Incet ,variem frecventa pana cand sinusoida se va uni intr-o linie continua. Asta e tot! " Aproape acela i lucru se poate observa conectand osciloscopul la condensatorul de rezonan , sau conectand n serie un rezistor de 0,1 Ohmi in circuitul primar,si conectand osciloscopul n paralel cu acesta. Al treilea tip de Halfe-Bridge cu balast de mpr tiere, este un hibrid ntre convertorul cu PWM i celrezonat cu regulator de frecven a sau faza . Sistemul nu difer de sistemul de convertor cu PWM, sa introdus numai un lan RC n serie cu transformatorul de putere, ca i la sistemul cu rezonan . Dar acest lucru nu este un circuit rezonant,ci un lan simplu de limitare a curentului maxim. Condensatorul din acest lan este pur i simplu pentru echilibrare i capacitatea sa este 22F/63V , de tip K73-16V. Droselul poate pune exact la fel ca n convertizorul rezonant , de marimea inductantei sale depinde puterea maxim a convertizorului.

26

5.Full- Bridge PWM push-pull invertor, resonant,cu drosel de imprastiere.Acest capitol este dedicat n ntregime convertizorului cel mai puternic FullBridge. n ceea ce prive te utilizarea la capacitate maxima a parametrilor tranzistorilor si optimizarea puterii , acest tip de invertor de nalt frecven este cel mai bun. A a cum am scris mai sus, spre deosebire de invertorul Half-Bridge, curentul prin tranzistori la Full-Bridge este n m sur s dea de 2 ori mai multa putere. Dar destul cu teoria! Ne ntoarcem la acest tip de invertor de sudura. In primul rand avem un Full-Bridge cu limitarea prin PWM a curentului maxim prin tranzistori, i o reglare usoara a curentului de ie ire, prin reducerea duratei impulsurilor de comanda. In figura 20 se prezinta schema de circuit completa pentru un invertor de sudura cu o gama de curenti la iesire de 5 - 200A. Tensiunea maxima este egala cu 66 .La aceasta tensiune ard usor si cei mai grosi electrozi. .Mai jos sunt detalii cu privire la transformator si drosel. Tr. 1 2xE20x28, 2000H I - 14 spire, PETV-2, cu un diametru de 2,56 mm. Inductanta de 2,5-3mH. II - 3 +3 spire, PETV-2, un diametru de 2.24 mm, n patru fire (16mm ) Tr.2 - K28x16x9, 2000 H Toate nf ur rile sunt la fel, 30-35 spire, MGTF-0, 12mm. Se bobineaza toate odat . Tr.3 - B22, 2000 H - 60 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,3 mm, II-a 7 +7 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,5 mm. TTr. K28x16x9, 2000 H, 50 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,3 mm. Dr.1 E20x28, 2000 H Orice conductor16 - 20mm patrati, 6-7 spire, pas de 3-5mm. Stranse bine pentru un arc de durata. Inductan a aproximata 10- 50 H. Diodele D1-D3 marca IR, 150EBU04. Releul de pornire R la 24V, 30A AC250V.

27

Schema prezentat n figura 20 este destul de dificila i necesit o mare experien n produc ie i reglaj. Dac crede i c nu aveti o astfel de experien , eu nu va recomand sa va apucati de lucru . Adev rul este c cu cat este mai mare puterea convertorului , cu atat ar trebui s fiti mai atenti la executarea legaturilor electrice,la sistemul de r cire i a a mai departe. Dar asta e poezie,sa trecem la practica. Oscilatorul master, ca i n circuitul de Halfe -Bridge este construit pe un cip UC3825,si constructia sa nu se deosebeste cu nimic de constructiile anterioare. Este o schema sigura si simpla, dovedita n toate aplicatiile mele. Deci,stabiliti frecventa la iesire la 35 - 40kHz, verifica i forma de und la nf ur rile de ie ire ale Tr.3 (punand ca sarcina rezistoare de 56 ohmi sau bec 5Wx12v). Prin rotirea potentiometrului regulatorului de curent , durata impulsului ar trebui s varieze de la 0 - 50%.Pentru sudura nu trebuie sa facem regulatorul incepand de la zero, nu se inchide releul de forta, recomand o l ime minim a impulsurilor de comanda,experimental obtinuta si fixate la nivelul de 10-15%. Etapa urmatoare,verificarea fazarii (tranzistorii Full-Bridge-ului lucreaza pe diagonal ) pentru a conecta transformatorul de comanda la driverele comutatoarelor de putere. La inceput,pe o diagonal , n locul transformatorului inseriati o lampa la 12V,alimentati puntea cu tensiune de 12-15V, pentru aprinderea lampi. La 12 - 15V alimentare, lampa se va aprinde la jumatate de intensitate. Dup ce am gasit faza, conecta i diagonala a doua. Daca totul este corect, lumina se va aprinde n deplin str lucire. Rotind poten iometrul regulatorului de current, vom observa o schimbare consistenta a luminozitatii de ardere a lampii. n aceasta stare verificam forma semnalului de comanda pe portile tranzistoarelor de putere . Aceasta ar trebui s fie similara cu cea din Figura 14. Apoi, faceti tot ce am recomandat pentru Halfe-Bridge cu PWM. Mai jos sunt oscilogramele de ajutor luate in diferite puncte ale invertorului Full-Bridge cu PWM.

28

n figura 21- frontul fata a impulsului de comanda de pe poarta tranzistoarelor de putere Figura 22 frontul spate, de nchidere a comutatorului. 0,3 s / diviziune, 2V/diviziune. Fig.23 -Forma de unda pe nf urarea secundar a transformatorului de putere, max. 15V/div.l, 2s/div. Fig.24- de asemenea, sub sarcin , curent de 10A. Sunt clar vizibile pauza ntre impulsuri, frecven a 39kHz. Fig.25 Fig.26 Fig.26a

Fig.25- curent de 30A pe sarcina de 0,25 Ohm. 2s/div., 15V/div. Fig.26 -curent de 70A pe sarcina de 0,25 ohmi, 2s/div., 15V/div Fig.26a- curent de 120A, forma de tensiune pe nf urarea secundar , 2s/div., 15V/div. A a cum vom vedea cu cre terea in latime a impulsurilor de comanda cre te curentul de iesire, ceea ce de fapt trebuie sa se si intample. Sa revedem schema convertorului Full-Bridge cu drosel de imprastiere. Schema29

electrica este prezentat n Fig.30. Acest sistem difer de cel anterior numai n faptul c , n circuitul de putere am introdus un lant RC , care limiteaza curentul maxim si formeaza caracteristica abrupt cazatoare a diagramei VA. Reglarea curentului de ie ire prin modificarea frecven ei. Cu o frecventa de 10kHz curentul este maxim, plafonul s u este limitat de sistemul de protec ie a PWM. Modificand frecventa la 50kHz,curentul ,usor si lin va scadea la minim. Acest lucru se datoreaz faptului c reactan a droselului Dr.2 cre te liniar cu frecven a n cre tere. Tensiunea pe nf urarea primar a transformatorului de putere la frecven e diferite are forma, ca n oscilogramele de mai jos. Fig.27. Fig.28. Fig.29.

Cu acest sistem pot fi construite invertoare de pn la 10 kW. Construirea unui astfel de convertor,este exact la fel ca laprecedentul. Singura diferen este c oscilatorul de comanda trebuie s acopere intreaga gama de frecven e de la 10kHz la 50kHz. Inductanta droselului se alege in functie de puterea necesar ,de curen ii admisibili din tranzistori, i de gama reglajului de curent de ie ire. Aceasta poate fi si70H i 30 H. Cu cat este mai mica inductanta droselului,cu atat mai mare va fi curentul prin circuitul de forta,de aceea droselul trebuie sa aiba o constructie asemanatoare cu cel de la invertorul Halfe-bridge resonant pentru a putea creste sau scade intrefierul,modificand astfel inductanta.

30

31

Tensiunea la bornele droselului pentru diferiti curenti de sarcina va arata ca in Fig.31 si Fig.32.

Cred c ne-am mai luminat un pic, i putem merge mai departe la invertorul FullBridge cel mai promi tor cel in rezonan . Schema completa este prezentat n fig. 33. Schema lui este mult mai simpl dect toate invertoarele anterioare de sudura de tip Full-Bridge, dar nu este mai pu in atractiv . Insasi lucrul in regim rezonant permite ob inerea unui invertor cu cea mai mare eficien , elimina suprasarcina din tranzistori,elimina driverele ,protec ia de curent i droselul de iesire, folosind n schimb schema originala de dublare a tensiunii de ie ire. Reglarea curentului de ie ire prin varia ia duratei impulsurilor de comanda la frecven a de rezonan . Aceast metod se nume te - cu ajustare de faza. Mai jos voi ncerca s ofer detalii asupra modului de lucru a puntii rezonante. Tranzistorii ntr-o punte rezonanta (ca si n cea liniar ) lucreaza pe diagonal , aceasta intamplandu-se astfel: n timp ce tranzistorii din stnga sus i dreapta-jos T2 si T4,sunt deschisi,in acest moment tranzistorii din dreapta sus i stnga jos, T3 si T1 sunt nchisi. Sau invers! Functionarea puntii rezonante este mp r ita n patru etape. Sa vedem ce se ntmpl n cazul n care frecven a de comanda a tranzistoarelor de comuta ie coincide cu frecven a de rezonan a lan ului Dr.1 .Crez-Tr.1. S presupunem c n prima faz s-au deschis tranzistorii T3, T1, timpul cat ele se afla n starea deschis este stabilit de driverul GF , iar la frecven a de rezonan de33kHz este de 14 ms. n acest timp curentul circula prin Crez - Dr.1 Tr.1. Curentul n acest circuit nti cre terile de la zero la valoarea maxima, i apoi, pe masura ce condensatorul Crez se incarca, scade la zero. Conectat in serie cu Crez., droselul Dr.1 formeaza un front sinusoidal.32

33

Dac in serie cu lantul de rezonant includem un rezistor, i conectat la acesta un osciloscop pute i vedea forma curentului, care aminte te de o semiperioada a sinusoidei. n a doua etap , cu durata de 2 ms, portile tranzistorilor T1, T3 sunt conectate la p mnt , prin rezistorii de 56 ohmi i bobinele transformatorului de impulsuri Tr.3, acesta fiind a a-numitul "timp mort". n acest timp capacitatea de poarta a tranzistorilor T1, T3 este complet desc rcata, i tranzistorii sunt nchisi. Dup cum reiese din cele de mai sus,asa cum am mai spus, n momentul de tranzi ie de la starea deschis la nchis,curentul prin cei doi tranzistori este zero, deoarece condensatorul Crez este incarcat i curentul prin aceasta nu mai circula. Vine a treia faz - deschiderea tranzistorilor T2, T4. Timpul petrecut de ei n stare deschis este de 14 ms, timp in care condensatorul Crez.se descarca si apoi se reincarca cu polaritate inversa, formnd cea de-a doua semiperioada a sinusoidei. Tensiunea pana la care se rencarca Crez. depinde de rezisten a de sarcin din nf urarea secundar a Tr.1, i cu cat rezisten a de sarcin este mai mic , cu atat mai mare este tensiunea la care se incarca Crez.. Pentru o sarcin de 0,15 ohmi, tensiunea pe condensatorul de rezonan poate ajunge la valoarea de3kV . A patra etapa, ncepe ca si a doua, n momentul in care curentul de colector al tranzistorilor T2, T4 scade la zero. Aceast faz dureaz , de asemenea, 2 ms. Tranzistorii sunt nchisi. Apoi, totul se repet . Fazele a doua i a patra de lucru sunt necesare pentru ca tranzistorii din colturile puntii s-ar putea nchide nainte de a se deschide anteriorii dac timpul fazelor a doua i a patra va fi mai mic dect timpul necesar pentru nchiderea complet a tranzistorilor comandati, apare un varf de current ce este de fapt un scc. pe inalta tensiune impactul fiind previzibil, de obicei, dispare complet ramura puntii (tranzistorul superior i inferior ), plus puntea redresoare de putere, plus siguranta de la un vecin ! :-))). Pentru tranzistorii care sunt folositi n sistemul meu, "timpul mort" ar trebui s fie cel pu in 1,2 microsecunde, dar avand in vedere dispersia parametrilor, am deliberat aceasta: am crescut timpul mort la 2 microsecunde. Oscilogramele puntii rezonante sunt la fel ca pentru semipuntea rezonanta, a se vedea figurile 16 -19. Tehnica de reglaj este aceea i, de aceea nu o voi repeta. Mai jos sunt dati parametrii de bobinaj a unui invertor de sudura Full-Bridge,cu dublor de tensiune pe iesire si ajustare faz pentru curentul de 5-200A. Tr.1 E65, 87, EPKOS34

I - 18 spire, PETV-2, cu diametrul de 1.96 mm, ntr-un singur strat pe o carcasa standard; II - 3 +3 spire, PETV-2, cu diametrul de 2.24 mm, patru fire, doua straturi de dou fire. Pentru a facilita schimbul detemperatura, banda de izola ie dintre straturi se face din teflon, sau din cauciuc siliconic termorezistent, cum ar fi "NOMAKON. Transformatorul este de dorit s se pun pe r cire fortata cu aer. Tr.2 B22, 2000NM I - 60 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,3 mm; II - 7 +7 spire, SEW-2, cu diametrul de 0,5 mm. Tr.3 K28x16x9, 2000NM Toate nf ur ri sunt identice, bobinand n acela i timp, 25-30 spire, MGTF0,12mm.. Dr.1 E20x28, 2000NM 12 spire PETV-2, cu diametrul de 2,24 bobinate cu gol de aer ntre spire. Intrefierul non-magnetic din miez este stability intre 0,4 la 0,9 mm pentru curentul de ie ire. Inductanta orientativa a droselului: de la 100 la H. Dr.2 K28x16x9, 2000NM 12-16 spire ntr-un singur strat, bobinata cu cupru cu sectiunea de 1mm.patrat izolatie PVC. Diodele de putere D1-D2 150EBU04, Diodele dublorului D3-D6 diode rapide cu curentul de min.10A, i tensiunea de min.200V, cum ar KD2997A; D7, D8,diode rapide,de exemplu HER208 . Condensatorul de rezonanta 0,22F x2000V compania WIMA, alcatuit din patru condensatori de 0,22F x1000V legate serie-paralel. Pute i folosi K73-16V, 0,1 Fx1600V 10 bucati, dou grupe de 5 bucati legate in paralel,cele doua grupe legandu-se in serie . Pute i utiliza un condensator de tip K78-2,K78-18. Ob ineti capacitatea necesar i tensiunea de func ionare de cel pu in 2000V! Dac 200A nu vi se pare suficient, nu trebuie sa faceti modific ri complicate i practic nici o schimbare n circuitul in sine, pute i ob ine cu u urin 300 n arc. Pentru a face acest lucru, este suficient s folositi tranzistorii IRG4PS71UD n loc de IRG4PC50UD, i doua miezuri E65 87 firma EPKOS puse mpreun . Num rul de spire ale infasurarii primare a transformatorului va fi egal cu 10, PETV2 srm35

cu diametrul de 1,8 mm.x2 fire nf urarea secundar trebuie s con in 1,5 +1,5 spire cu sectiunea de 25-32mm.patrati. Aceasta poate fi facuta din 7-8 fire cu diametrul firului de 2,24 mm.PETV2 . Bobinarea acestui transformator nu este asa de grea.Droselul se bobineaza pe acelasi miez de tip E65 87,(1buc.) i are 7-9 spire PETV2 sarma de 2,5 mm.diametrul.Intrefierul droselului se stabileste experimental ,si este orientativ de 0,7-1,3 mm. Cu aceste date de bobinaj frecven a de rezonan va fi de aproximativ 40kHz. Desigur, va trebui s creasc si suprafata radiatoarelor tranzistoarelor de putere i a diodelor de putere aproximativ de dou ori. Diodele de ie ire sunt legate cate dou n paralel. Puntea redresoare de intrare este, de asemenea, dublata. Oscilatorul principal poate sa r mana neschimbat,blocul de alimentare de 12V deasemenea. Condensatorul de rezonan nu va mai fi format din 4 piese 0,22 h1000V WIMA, ci din 9 condensatori 0,22 x1000V WIMA MKP10. Schema de legare a condensatoarelor este data n Fig. 34.Pentru acesti curenti trebuie sa acordam o atentie sporita Generatorului de comanda si tuturor circuitelor de comanda. Circuitul Uc3825 este foarte sensibil la perturb rile puternice, de aceea trebuie neaparat ca generatorul de comanda sa fie amplasat cat mai departe de drosel si transformatorul de putere, firele care duc la rezistorul de comanda ar trebui s fie ecranate, (-12V) nu ar trebui s treac n apropierea firelor electrice de nalt tensiune de putere, stabilizatorul 7812 nu poate fi pus pe acelasi radiator cu tranzistorii de putere!

C1-C9 condensatori WIMA MKP10 0,22 x1000V. Rezisten e de 150k x2W. Acest aparat poate debita f r probleme pn la 9 kW de energie, la 35A valoarea curentului n lan ul de rezonan .36

Dar mai exist si o alt modalitate de a cre te puterea, iar pentru convertoarele rezonante, este foarte promi toare. Aceasta consta in legarea a dou sau mai multe unit i de putere pe aceeasi sarcin . Schema invertorului de sudura la peste 350 este data n Fig. 35 Acest sistem a fost testat i mi-a dat rezultate minunate. Dup cum pute i vedea, sistemul este construit pe principiul dublarii simple a puterii. Pentru a face acest lucru, lua i dou invertoare Full-Bridge identice controlate de un oscilator master. Acest model de circuit este justificat doar prin faptul c sunt folosite miezuri E65 87 firma "EPKOS, cte unul n fiecare invertor, i tranzistori IRG4PC50UD. Cu o astfel de sursa la 350A, regimul termic a celor dou transformatoare este mult mai u or dect regimul termic al unui singur transformator de aceea i capacitate, i s construiesti doua transformatoare identice pe miez E65, nu este dificil.La fel cu droselele de rezonanta si tranzistorii de putere. 8 tranzistori tip IRG4PC50UD vor costa mai pu in de cat 4 tranzistori IRG4PS71UD. Fireste ,o solu ie ar putea fi legarea tranzistorilor i transformatoarelor in paralel i nu de configurare a unui FullBridge, dar am pornit de la propria mea experien , i ea mi spune c dou punti sunt mult mai fiabile pe aceeasi sarcin , i sunt capabile s debiteze cu 20% mai multa putere dect unul cu elementele de putere legate in paralel! Schema oscilatorului de comanda a r mas exact ca in schemele anterioare, s-au schimbat numai datele de bobinaj ale Tr.3 , i a crescut m rimea inelului de ferit de la K28 la K32. Curentul de ie ire este reglat prin schimbarea duratei impulsurilor de comanda. A trebuit sa cresc puterea blocului de alimentare de 12V de dou ori, pentru aceasta am nlocuit oala pe B22 cu B28 si am legat in paralel doua stabilizatoare 7812. Am pus deasemeni doua punti redresoare de 35 A in parallel pe intrare.Releul de pornire este mai bines a fie la 50A , dar pute i pune i dou pe 30A, capacitatea de intrare 5 buc. de 470Fx350V, dar pute i face i 4x330x400V. Mai jos sunt detalii cu privire la transformator i drosssel: Tr.1, Tr.2 - nf urarea primara 16-17 spire PETV2 - diametrul de 2,0 mm, Infasurarea secundara2,5 +2,5 spire (5 spire cu priza mediana ) PETV2, cu diametrul de 2,24 mm, n patru fire, n total 16mm patrati sec iune.Miez EPKOS E65 87.

37

38

Dr.1, Dr.2 sarma de diametru 2,24 i 10 spire PETV2. Miez E20x28 2000NM.Intrefier de 0,6-0,8 mm, este fixat atunci cnd reglati. Dr.3 15 spire de 1mm.patrat VLPY pe K28 2000NM1. Tr.4 num rul de spire nu trebuie schimbat, doar cre teti diametrul sarmei din secundar la 0,8 mm. Reglarea unei astfel de aparat este la fel ca la o punte unic numai ca se face pe rand.La inceput se regleaza primul si-l oprim pe al doi-lea ,apoi se regleaza al doilea si-l oprim pe primul.Pentru transformatorul si droselul comun, frecven a de rezonan va fi aproximativ aceea i n ambele cazuri. n cazul n care diferen a de frecven a de rezonan este peste 1 kHz, este necesar s se adapteze inductan a droselului din garniturile intrefierului. Diferen a admisibil de frecven a este de 1-2kHz.

6. Selectarea tranzistoarelor de putereTranzistorii de putere sunt inima invertorului de sudura! De selec ia adecvat a tranzistorilor de putere depinde fiabilitatea ntregului aparat. Progresul tehnic nu bate pasul pe loc, pe pia apar o mul ime de dispozitive semiconductoare noi, i s te descurci in aceast diversitate este dificil. Prin urmare, n acest capitol, voi ncerca s rezum principiile de baz de alegere a switch-urilor de putere, n scopul construirii unui invertor de sudura puternic. Pe primul loc pentru a ncepe este determinarea aproximativ a puterii necesare a convertorului. Nu voi da calcule abstracte, i imediat voi trece la invertorul nostru. Dac vrem s ajungem pe arc de 200 Amperi la o tensiune de 24 de vol i, nmul ind apoi aceste valori se ob ine o putere utila pe care invertorul nostru este obligat s o furnizeze i sa nu se arda. 24 V, este tensiunea medie pe lungimea arcului electric de 6-7 mm, De fapt, lungimea arcului este mereu n schimbare, i, prin urmare, si tensiunea pe el, de asemenea, se modific si curentul. Dar, pentru calculul nostru nu este foarte important! Deci prin nmul irea acestor valori vom ob ine 4800 de wa i, orientativ randamentul convertorului este de 85%,astfel pute i ob ine puterea care trebuie s fie pompata prin intermediul tranzistorilor, de de aproximativ 5647 W Cunoscand puterea total se poate calcula curentul la care vor fi obligate s comute aceste tranzistoare. Dac vom face aparatul s func ioneze de la re eaua de 220 de vol i, apoi pur i simplu mp r ind puterea total la tensiune, pute i39

ob ine un curent,pe care aparatul il va consuma de la re ea. Acesta este de aproximativ 25 Amperi! Am primit multe scrisori cu ntreb ri, pot face un aparat de sudura, astfel ca el sa lucreze la tensiunea de 12 vol i la bateria de masina? Cred c aceste calcule simple pot ajuta pe toti sa raspunda la aceste intrebari. Am anticipat ntrebarea, de ce am mpartit puterea total la 220 de vol i n loc de 310, care este ob inuta dup redresarea i filtrarea tensiunii de alimentare, este foarte simplu,pentru a obtine la o valoare a curentului de 25 Amperi ,310 V, avem nevoie de o capacitate a filtrului de25000 F! i am pus nu mai mult de 1500 F. Valoarea actual mi ar placea, dar aceasta nu este valoarea curentul maxim prin tranzistorii selectati de noi! Acum, n datele de catalog ale multor companii sunt reprodusi doi parametri de curentul maxim, primul la 20 C, iar al doi-lea la 100 C! Deci, la curen i mari prin tranzistor, acesta elibereaza caldura, dar viteza de cedare a acesteea prin radiatorul de racire nu este suficient de mare i astfel cristalul de siliciu poate fi nc lzit la temperatura critic , i cu cat mai puternic va fi nc lzit, cu att mai mic va fi curentul sau maxim, i n cele din urm aceasta poate duce la distrugerea tranzistorului. De obicei, o astfel de distrugere arat ca o mica explozie , n contrast cu supravoltarea, atunci cnd tranzistorul doar se arde in liniste. De aici putem concluziona ca pentru a lucra la un current de 20 de amperi este necesar sa alegem astfel de tranzistori al c ror curent de operare nu este mai mic de 25 Amperi la 100 de grade Celsius! Acest lucru imediat ngusteaz zona noastr de c utare pentru cteva zeci de tranzistori de putere. La alegerea tranzistoarelor de putere nu va sunt folositori numai parametrii maximi de putere ci si parametrii pentru curentii de impuls.Este mai bine sa lasam o rezerva, altfel defectarea poate apare in cel mai nepotrivit moment. Natural, pentru a defini un curent nu putem uita de tensiunea de lucru. Tensiunea in circuit nu dep e te tensiunea de alimentare, sau mai simplu, nu poate fi mai mare de 310 vol i, cu alimentarea de la 220 de vol i. Prin urmare, alege i tranzistori cu tensiune acceptabila, nu mai putin de 400 de vol i. Mul i ar putea spune sa alegem direct pe 1200, declarnd c aceasta ar fi mai sigur, dar nu este n ntregime adev rat, tranzistori de acelasi tip, dar la tensiuni diferite pot fi foarte diferiti! Iat un exemplu: tranzistoarele IGBT produse de IR, IRG4PC50UD - 600V - 55A, i tranzistorii similari pentru 1200 de vol i, IRG4PH50UD - 1200V - 45A, i astea nu sunt toate diferen ele, cu curen i egali n acesti tranzistori, c derea de tensiune este diferita: pe primul 1,65 V i pe al doi-lea 2.75V! i la curen i de 25 amperi apare40

pierderea suplimentara de putere in Watts, numai c aceast putere care este eliberata sub form de c ldur , trebuie s fie disipata, ceea ce duce la cresterea suprafetei radiatorului aproape de dou ori! Aceasta duce nu numai la cresterea n greutate, dar, de asemenea, si la cresterea volumului! i toate acestea trebuie avute n vedere atunci cnd se aleg tranzistorii de putere, dar aceasta este doar prima parte pentru a impresiona! Urm torul pas este alegerea tranzistorilor cu privire la frecven a de operare, n cazul nostru parametrii tranzistorilor trebuie s fie men inuti la o frecven minim de 100 kHz!Pentru comutarea grea la frecventa de 30Khz trebuie sa se reserve o frecventa de cel putin 3 ori mai mare.Pentru convertizorul resonant dimpotriva,este posibil sa se utilizeze tranzistori mai lenesi. Faptul ca procesul de comutatie la frecventa de rezonanta nu necesita consum mare de energie,ca la comutatia de putere,face ca tranzistorii sa lucreze foarte bine la frecvente de 4-5 ori mai mari decat frecventa demaxima de catalog.Firma IR ofera valoarea frecventei maxime si pentru comutatia de putere dar si pentru regimul de rezonanta.Cel mai accesibil dintre ele, i cu pre ul cel mai bun apartine companiei IR . Acesta este, n principal IGBT dar exist , de asemenea, tranzistorii cu efect de camp cu tensiunea de 500 de vol i, acceptabili, care lucreaz bine n astfel de sisteme, dar se fixeaza greu pe radiator,nu au gauri de fixare. Nu voi discuta optiunile pro si contra a acestor tranzistori, chiar dac parametrii sunt, de asemenea, foarte importanti, pe scurt spun c , pentru func ionarea normal a tranzistorilor IGBT este nevoie de o pauz ntre nchidere i deschidere, pentru a finaliza toate procesele din interiorul tranzistorului, nu mai pu in de 1.2 microsecunde! Pentru mosfet, de aceast dat pauza nu poate fi mai mic de 0,5 microsecunde! Acestea sunt de fapt, toate cerin ele pentru tranzistori, iar n cazul n care sunt toate ndeplinite, atunci ve i ob ine o ma in fiabil de sudura! Pornind de la cele de mai sus - cea mai buna alegere este a companiei IR-tranzistori de tip IRG4PC50UD, IRG4PH50UD, tranzistori cu efect de camp IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Aceste tranzistoare au fost testate i si-au dovedit fiabilitatea lor i durabilitatea atunci cnd lucreaz n invertorul de sudura rezonant. Pentru convertoare de putere mica,unde puterea nu dep e te 2,5 kW se poate utiliza n condi ii de siguran IRFP460.

7. Idei de proiectare i variante de lucru in punctele cele mai importante.41

n acest capitol vreau s men ionez pe scurt principalele reguli de care trebuie sa tinem cont pentru constructia unui invertor de mare putere sau a unui convertizor de sudura rezonant: a) pentru un convertor PWM intotdeauna sa aplicam semnale perfecte pe portile swith-urilor de putere ,frontul descrescator al impulsului trebuie sa nu depaseasca 200 nsec-aceasta este cea mai importanta smecherie !! Reac ia PWM ar trebui s fie obtinuta numai dintr-un traductor de curent,nici o altfel de reactie de curent nu este admisa,aceasta este a doua smecherie, iar a treia,si cea mai importanta smecherie - "timpul mort"sa nu fie mai pu in de 1,5 ms:) b) -pentru invertorul rezonant reactia PWM este inadmisibila in general,pentru aceasta trebuie sa avem o tensiune de alimentare bine stabilizata a oscilatorului de comanda, unele variatii ale tensiunii ale tensiunii de intrare a amplificatorului, greseli (1,3),timp minim,soft start,marirea capacitatii la (8),blocarea procesorului(9),produc o crestere brusca a tensiunii,cel mai adesea logic de la 0 la 5V cu fronturi abrupt de crestere ,inchiderea dupa aceeasi logica,caderi de la 5V la0V. c)-pe portile tranzistoarelor de putere trebuie neaparat puse diode biderectionale de tipul KS213 d)-transformatorul de impulsuri trebuie montat in imediata apropiere a tranzistorilor de putere,firele care duc la porti trebuie rasucite. e)-pe placa puntii de putere, amintitiva ca pe traseele de (+) si (-) circula curenti mari de 25 A ,de aceea aceste trasee trebuie proiectate cat mai late si cositorite. f)-toate circuitele de putere trebuie sa aiba conexiuni bune,aproape intotdeauna contactele slabe pentru curenti mai mari de 100A,pot duce la topirea lor si la un incendiu. g)-cablul de alimentare trebuie sa aiba sectiunea de 1,5-2,5mm.patrati. h)-la intrare este necesara o siguranta de 25A,poate fi si automata. i)-toate circuitele de inalta tensiune trebuie sa fie bine isolate de carcasa si de iesire. j)-droselul rezonant nu trebuie strans cu colier metalic si nu trebuie folosita o carcasa metalica. k)-este neaparat de amintit ca elementele de putere produc o cantitate de caldura mare,de aceea trebuie tinut cont la amplasarea in carcasa si trebuie42

prevazut un sistem de ventilatie fortata si naturala l)-in paralel cu diodele de putere trebuie puse neaparat circuite RC de protectie, acestea protejeaza diodele de iesire la tensiunea de strapungere. m)-niciodata sa nu puneti in circuitul rezonant condensatoare proaste,acestea pot provoca avarii serioase, folositi numai acele tipuri indicate pe schema,cum ar fi;K73-16B(0,1x1600V) sau WIMA-MPK 10(0,22x1000V),K78-2,K7818(0,15x1000V),legandu-le serie paralel. n)-unitatea de control cu UC3825 nu ar trebui sa fie aproape de droselul de rezonanta si transformatorul de putere. Respectarea STRICTA A ACESTOR PUNCTE DE MAI SUS vor asigura succesul 100% si siguranta dumneavoastra.Trebuie tinut minte intotdeauna-electronica de putere nu iarta. Constructia transformatorului de putere ,droselului de iesire si a droselului sunt prezentate in fig.36 si fig.37.

Constructia transformatorului de putere. 2xE20x28,2000NMH sau 1xE65,N87,2000NMH

Miez

Carcasa

43

Fig.36 Pentru obtinerea parametrilor optimi,bobina primara se va bobina intr-un singur strat. Constructia droselului Dr.1 si Dr.2 Fig.37

Fir

Garnitura din carton 3buc pentru Dr.1 0,1-0,8mm (selectati la reglaje) pentru Dr.2 - 3 mm.. Miez 2xE16x20 2000NM Carcasa bobinei se executa din fibra de sticl sub ire,lipita, montata pe un miez de lemn si se bobineaza numarul necesar de spire.Dr.1-12spire CuEm 2,24 bobinat cu spatiu de 0,3-0,5mm,se poate folosi fir textil ca in desen.

44

Dr.2 - 6.5 spire n patru fire, CuEm cu 2,24,sectiunea totala 16mm patrati ,bobinat spira langa spira in 2 straturi.Bobinele trebuie impregnate cu o rasina epoxidica. 2xE16x20 poate fi nlocuit cu un singur miez E20x28. Num rul de spire in acest caz nu trebuie modificat!

Desen PCB eu nu dau din cauza ca pentru aceasta trebuie date concrete legate de carcasa,radiatoare,s.a.m.d.Daca doriti ,acestea pot fi vazute pe site-ul meu www.vadne.narod.ru Nu cred ca acum avand un computer,a plati o mica taxa ne e greu.tranzistorii de putere se monteaza pe un singur radiator,cu folie termoconductoare .Pe acelasi radiator se pot monta si CI.stabilizator de 12V,daca acesta este in carcasa de plastic si curentul de iesire nu depaseste 150A! Pe alt radiator se monteaza diodele de putere si peste pad diodele dublorului.Corpul radiatorului poate fi folosit ca iesire de putere pe (+).Pentru o racire mai buna radiatoarele se monteaza cu aripioarele unele intraltele,ventilatorul racind asfel intreg ansamblul.Radiatoarele, din motive de securitate ,se recomanda sa fie izolate fata de carcasa si intre ele.Daca aveti nevoie de mai multe detalii eu va pot trimite fotografii cu aparatul si pcb pentru aceste blocuri.

8.Protectii utile si circuite de pornire la cald,antilipiresi aprindere usoaraMai jos este prezentat circuitul de protectie termica-fig.38,pornire la cald si stabilizare arc,fig.39,desi in urmatoarele realizari nu le folosesc.Termoprotectiile se lipesc de diode si de infasurarea transformatorului de putere ele fiind inseriate cu bobina releului de pornire.Prin declansarea releului de pornire la 80-100grade C,circuitul de de putere este deschis,curentul circula numai prin circuitul de limitare RC.Intr-un astfel de regim amorsarea arcului este imposibila,consumul de energie chiar si in regim de scc.nu depaseste 70W.

45

Fig.38 Fig.F

Fig.3946

Acesta este un sistem clasic de pornire la caldsi antilipire si lucreaza astfel:masoara tensiunea de iesire si intra in functiune numai atunci cand este topit electrodul,adica in intervalul 10-28V,in acest moment in arc circula curentul pe care l-ati stabilit din regulator,in restul timpului,in momentul aprinderii sau cand se sparge o picatura mare de metal in timpul sudarii,curentul creste automat pana la maxim sau pana la o valoare data din proiectare. De obicei se admite o crestere de 50% stabilita de rezistorul R legat in paralel cu optocuplorul.Timpul cat este inclus acest supracurent este dat de capacitatea condensatorului C.Acest sistem este foarte eficient daca in ivertorul de sudura nu sunt varfuri de tensiune si tensiunea maxima nu depaseste 50V.Sistemul antilipire stabilizeaza arcul la curenti mici, si nu permite lipirea electrodului.In figura 40 este prezentata o schema de pornire la cald Fig.40

Urmatoarea schema va fi foarte utila pentru lucrul in regim TIG sau sudura in argon.Acesta este aprinderea usoara.Schema completa este data in fig.41.Dupa cum a-ti ghicit acesta este tot un invertor,dar de putere mica.Foarte util atunci cand se sudeaza la curenti mici.Nu amorseaza arcul,aceasta este imposibil,pur si simplu pui electrodul pe metal si cand incet incepi sa-l desprinzi,apare un arc de curent mic,care nu poate topi electrodul,nu are destula putere,dar arde si se intinde foarte frumos.Ei bine ,in timp ce este aprins acest arc, in paralel cupleaza sursa de putere.Daca brusc se lipeste electrodul,atunci imediat se deschide curentul de putere,ramanand numai curentul de ardere si pana cand nu se aprinde arcul, curentul de putere nu se cupleaza.Te sfatuiesc sa-l folosesti,arcul va arde in conditii optime, blocul de putere nu se supraincarca si lucreaza mereu intr-un regim optim de curent,scurtcircuitul este practic exclus-tesiunea max. va fi de 8047

90V,iar curentul de max.5A. Sistemul de control a blocului de putere este construit cu optocuplor si este similar cu schema HOT START.Functioneaza astfel-masoara tensiunea pe rezistorul de iesire al sistemului si da semnal pentru a porni unitatea de putere numai in gama55-25V la rezistenta de limitare.Adica numai atunci cand arde arcul.Schema este absolut autonoma,dar pentru simplu rafinament se poate folosi in acelasi timp ca sursa de alimentare(12V) pentru schema de control,puterea acestui convertizor nefiind mai mare de 250VA.Tranzistorii si diodele trebuie puse pe radiatoare.Droselul de iesire din blocul de putere pentru conectarea MP poate fi eliminat cu totul.Condensatorul C limiteaza curentul de scc.,se fixeaza prin experimentari, capacitatea sa depinzand de frecventa convertizorului si poate fi intre 0,15 si 0,5F la 160V, de tip K78-2 sau similar.Curentul de scc.nu va depasi10A,in lucru 4-5A cand este aprins arcul.

Fig.41 Dr.4-12 spire,CuEm cu sectiunea de 1mm.patrat pe un miez K28x16x9,2000NM48

Tr.1-miez K45x28x16-2000NM,infasurarea primara40 spire CuEm 0,55mm, bobinat intr-un singur strat uniform pe lungimea inelului.Secundarul 2x24spire CuEm 0,7mm,bobinat in doua straturi uniform pe toata lungimea inelului. Tranzistorii si diodele se vor monta pe radiator.

Coeficientii de evaluare a pierderilor n miezurile de ferita

Sper ca examinarea tabelelor cu parametrii feritelor de productie interna va vor ajuta in alegerea unui miez acceptabil.Eu folosesc E65,No 87 epkos .Acest miez ca parametri este apropiat de E20x28 intern,2000NMC1 dar cu pierderi mai mici si executat cu mai multa acuratete.Rezultate bune se obtin cu miezul de 2000NM daca pentru transformator alegeti 2xE20x28.Acest transformator cu usurinta poate da 250A in arc.Un singur E65 poate da 190A .Aceste date sunt valabile pentru frecventa de 30-40 KHz.

49

9.Parametrii miezurilor de ferita.

50

10. Exemple de circuite imprimate si amplasare componenteAceasta este schema blocului de control cu 1156EY2P ca in imagine.Detalii explicative nu dau dinadins,pentru a experimenta dv..Altfel nu veti intelege nimic si invertorul nu va functiona.Nu faceti tam-tam,experimentati ,ce si cand a-ti vazut si cum lucreaza!Faceti totul fara fanatism.Daca a-ti facut blocul asigurativa ca totul functioneaza cum trebuie.transformatorul de impulsuri se leaga in colectorul tranzistorilor iar punctul median la (+)alimentare aproape de electrolitici.

Fig.42 Aceste fire sunt torsadate si pot avea lungimea de 10-15 mm.Astfel blocul de control se poate amplasa separate de tranzistorii de putere si de circuitele de curenti mari pentru a elimina interferentele.Iar pe portile tranz.trebuie sa fie trasee cat mai scurte de aceea chiar si transformatorul de impuls este amplasat in apropierea tranzistorilor de putere.Mai jos este prezentata placa de baza pe care sunt amplasate BU.,BA.-12V si sistemul de HOT START,traductorul de curent cu51

SS495A.Acest aspect este dat ca exemplu.Schema este pe site,iar descrierea detaliata este data in prima carte la scara1:1

Fig.43. Aceasta este placa puntii de putere si BU pe radiator 90x90 mm.plusul diodelor dublorului si stabilizatorul de 12v(in carcasa de plastic).Tranzistorii de putere se monteaza pe partea cablata a PCB si aceasta este lipita de radiator.Traseele sunt ingrosate cu sarma de cupru de 1mm.patrat.

52

Fig.44 Aceasta amplasare are si dezavantaje,pe sursa de alimentare de 12V, din cauza cuplajului capacitiv pot penetra semnale parazite care pot afecta sistemul de limitare a curentului n circuitul UC3825 . Cea mai bun op iune este de a plasa Ba12 V i BU pe o placa separat i departe de circuitele de putere. Toate cablajele sunt prezentate numai ca un exemplu, dar nu sunt erori, i dac ntr-adev r sunteti prea lene , le pute i utiliza. Dar eu cred c e mai bine a n elege pe deplin ceea ce faci,si sa-ti proiectezi propriile cablaje, n conformitate

53

cu radiatoare tale, n carcasa ta. Astfel, nu veti capata un prost automatism, i ve i sti exact ce a-ti cositorit, unde i de ce. Aceasta este placa de intrare+blocul de pornire(facut pentru releu de 12V,pentru 24V s-ar putea sa nu gasiti)+ aici se afla condensatorii pentru dublorul de tensiune(cu albastru(oranj).Priviti in foto! Diodele dublorului se pun pe radiatorul tranzistoarelor de putere ca si stabilizatorul de 12V.Totul e la scara1:1 Circuitele de putere se intaresc prin cositorire cu sarma de cupru cu sectiunea de 1mm.patrat.

Fig.44

54

Bibliografie.1. 2. 2001 . 3. 4. 5. 5. 6. 7. 8. 2001 . 9. . . . . 2004 . , . . . . . . . / NTE. IR. , . , 2. . , . . , , . . 2001 . , 2001 . 9, 1990 . ,

10.

, DACPOL, 2005 .

55