English version

Svá?ecí invertor do 100A

     Svá?ecí invertor je alternativou ke svá?ecímu transformátoru. Moderní polovodi?e umo?ňují nahradit klasicky sí?ovy transformátor impulzním (spínanym) zdrojem, ktery je mnohem leh?í, men?í a umo?ňuje jednoduchou regulaci pomocí potenciometru. Na ?kodu není ani skute?nost, ?e vystupní proud je stejnosměrny bez zvlnění. Stejnosměrny proud lépe dr?í oblouk a je méně nebezpe?ny, ne? st?ídavy.

     Pro invertor byla zvolena topologie, která je u invertor? nej?astěj?í - jedno?inny propustny zdroj se dvěma spína?i. V mém ?lánku o zdrojích je to topologie II.D. Na vstupu invertoru prochází sí?ové napětí filtrem a následně je usměrněno a vyhlazeno velkou kapacitou. Proto?e zapínací náraz by byl neúnosny, je do obvodu za?azen stupňovy spína? s relé. Po zapnutí se tedy primární filtra?ní kondenzátory nabíjejí p?es odpory, které jsou následně vy?azeny pomocí relé. Jako spína?e slou?í tranzistory IGBT IRG4PC40W. Ty jsou ovládány p?es propustny budící transformátor Tr2 a tvarovací obvody s BC327. ?ídící obvod je UC3844. Je to obdoba UC3842, doplněná o omezení st?ídy na necelych 50%. Pracovní frekvence je 42kHz. ?ídící obvod je napájen pomocnym zdrojem 17V. Proudová zpětná vazba je kv?li velkym proud?m ?e?ena pomocí proudového trafa Tr3. Na odporu 4R7/2W vzniká úbytek p?ibli?ně úměrny vystupnímu proudu. K tomuto úbytku se p?i?ítá napětí z potenciometru P1, ktery ur?uje práh regulace. Prahové napětí 3. vyvodu UC3844 (sníma? proudu) je 1V.

     Vykonové sou?ástky vy?adují chlazení. Nejvíce se zah?ívají vystupní diody. Horní dioda, tvo?ená 2x DSEI60-06A, musí pracovat v nejnep?íznivěj?ím p?ípadě se st?edním proudem 50A a ztrátou 80W (obě diody). Dolní dioda STTH200L06TV1 (dvojdioa, obě vnit?ní diody paralelně) pracuje v nejnep?íznivěj?ím p?ípadě se st?edním proudem 100A a ztrátou 120W. Maximální ztráta celého vystupního usměrňova?e je 140W. S ní musí po?ítat pou?ity chladi?. Do tepelného odporu je nutno zahrnout i tepelny odpor p?echod-pouzdro, uvedeny v datasheetu konkrétních diod. Diody nemají izola?ní podlo?ky, katoda je spojena s chladi?em. Vystupní tlumivka L1 je proto zapojena do záporného pólu, na chladi?i díky tomu není vf napětí. Nikoho samoz?ejmě nenutím pou?ít stejné diody jako já, proto?e jsem je měl zrovna v ?uplíku :). M??ete pou?ít paralelní kombinaci dostate?ného po?tu nejdostupněj?ích diod, nap?. MUR1560 nebo FES16JT. Zji?tění ztráty na tranzistorech IGBT je komplikovaněj?í, proto?e kromě vodivych ztrát se zde projevují i spínací ztráty. Ztráta ka?dého tranzistoru dosahuje a? cca 50W. Dále je nutno chladit i resetovací diody UG5JT a usměrňovací m?stek. Ztráta resetovacích diod závisí na konstrukci Tr1 (rozptyl, induk?nost), ale byvá daleko men?í, ne? ztráta IGBT. Usměrňovací m?stek má ztrátu do cca 30W. M?stek a UG5JT jsem umístil na spole?ny chladi? s IGBT. Místo UG5JT lze také MUR1560 nebo FES16JT. P?i konstrukci je nutno rozhodnout, jaky bude maximální zatě?ovatel sva?ovacího invertoru, a podle toho dimenzovat chladi?e, vinutí a pod. Ventilátor také naní od věci.

     Vykonovy pulzní transformátor Tr1 je navinuty na dvou feritovych jádrech EE, ka?dé s pr??ezem st?edního sloupku 16x20mm. Celkovy pr??ez tedy je 16x40mm, jádro je bez mezery. Primární vinutí má 20z vinutych 14ti lakovanymi dráty 0,5mm. Vhodněj?í by bylo vinout 20ti dráty, ale do jádra se mi více neve?lo. Sekundární vinutí má 6z měděného pásku 36x0,5mm. Propustny budící transformátor Tr2 je vyroben s d?razem na nízky rozptyl. Je vinut trifilárně, t?emi svinutymi izolovanymi vodi?i 0,3mm a v?echna vinutí mají 14z. Jádro je feritové hrní?kové, materiál H22, st?ední sloupek má pr?měr 16mm, bez mezery. Proudové trafo Tr3 je vyrobeno z odru?ovací tlumivky na toroidním jád?e. Sekundár tedy byl ji? hotovy (75z, 0,4mm). Primár (1z) vznik provle?ením izolovaného vodi?e. Orientaci vinutí v?ech transformátor? je nutno dodr?et (viz te?ky)! L1 je na feritovém EE jád?e, st?ední sloupek 16x20mm. Má 11z měděného pásku 36x0,5mm a celkovou vzduchovou mezerou v mag. obvodě 10mm. Induk?nost je cca 12uH.

     Pomocny impulzní zdroj v?etně Tr4 je blí?e popsán zde. Verze invertoru na Obr. 1 nemá napě?ovou vazbu. Napě?ová vazba nemá vliv na svá?ení, ale ovlivňuje napětí a spot?ebu naprázdno. Bez napě?ové vazby je vystupní napětí naprázdno dosti vysoké (cca 100V) a PWM regulátor bě?í na max. st?ídu, ?ím? se zvy?uje odběr a zah?ívání sou?ástek. Pokud byste chtěli napě?ovou vazbu pou?ít, inspirujte se na Obr. 2. P?ímé spojení je mo?né, proto?e ?ídící obvod je galvanicky oddělen od sítě díky Tr2, Tr3 a Tr4. Odpor R2 v děli?i zvolte pro po?adované napětí naprázdno. Reference je 2,5V. Dal?í informace m??ete najít také v datasheetu obvod? UC3842, 3843, 3844 a 3845 a v dal?ím datasheetu těch samych obvod?. Inspirací pro modifikace m??e byt i zapojení zdroje 3-60V 40A.

     Zajímavé odkazy, ze kterych jsem ?erpal:
http://svarbazar.cz/phprs/index.php?akce=souvis&tagid=3
http://leo.wsinf.edu.pl/~leszek/spawarki/
http://www.y-u-r.narod.ru/Svark/svark.htm
http://www.emil.matei.ro/weldinv3.php
http://nexor.electrik.org/svarka/barmaley/kosoy/shema.gif a trochu pozměněné: http://nexor.electrik.org/svarka/barmaley/kosoy1/shema.gif

     Upozornění: Obvody invertoru jsou galvanicky spojené se sítí. Invertor obsahuje velké kondenzátory, které z?stanou nabité i po vypnutí. Některé sou?ástky (elektrolyty, IGBT, ...) mohou p?i poru?e explodovat. Vystupní napětí invertoru je nebezpe?né. P?i závadě nebo ?patné konstrukci se na vystup m??e dostat i sí?ové napětí nebo napětí vy??í, ne? po?adované. P?i práci s invertorem m??e dojít k úrazu elektrickym proudem, popálení a po?áru. Oblouk vytvá?í velmi intenzivní světlo (s velkym ultrafialovym podílem), p?ed kterym je nutno se chránit. M??e zp?sobit trvalé po?kození zraku a spáleniny k??e podobné těm slune?ním. P?i svá?ení vznikají jedovaté plyny, které je nutno odvětrávat.

Schéma svá?ecího invertoru - invertorové svá?e?ky
Obr 1. - Schéma svá?ecího invertoru (klikněte pro zvět?ení)

Napě?ová vazba.
Obr 2. - Napě?ová vazba.

Sekundár Tr1 z měděného pásku
Sekundár Tr1 z měděného pásku

Sekundár Tr1 z měděného pásku
Sekundár s transformátorovym papírem, na něj jsem poté pro vět?í bezpe?nost p?idal je?tě izola?ní pásku, asi 10 vrstev.

Sekundár a p?lka jádra
Sekundár a p?lka jádra

Vinutí Tr1 po navinutí primáru
Trafo Tr1 po navinutí primáru. Primární vinutí nejde a? ke kraji, aby se nemohlo propadnout k sekundáru!

impulzní trafo Tr1 s jádrem
impulzní trafo Tr1 s jádrem

Stary ?eskoslovensky zdroj ze sálového po?íta?e (5V 50A DBP 236, ZPA Ko?í?e).
Stary ?eskoslovensky zdroj ze sálového po?íta?e (5V 50A DBP 236, ZPA Ko?í?e). Ze dvou těchto zdroj? jsem získal díly na stavbu invertoru (ferity, chladi?e, distan?ní sloupky, kost?i?ky, tlumivku, měděny pásek...)

Diody STTH200L06TV1 a DSEI60-06A na chladi?i
Diody STTH200L06TV1 a DSEI60-06A na chladi?i

Chladi? s diodami, Tr1, L1, měděné pásky
Chladi? s diodami, Tr1, L1, měděné pásky

Budící trafo Tr2 (GDT)
Budící trafo Tr2 s trifilárním vinutím (GDT)

Testy budi?e s UC3844, Tr2 a tvarovacím obvodem
Testy budi?e s UC3844, Tr2 a tvarovacím obvodem

Tvarovací obvod za GDT pro buzení gejt?.
Tvarovací obvod za GDT pro buzení gejt?.




P?ipraveno k prvnímu zapnutí :).
P?ipraveno k prvnímu zapnutí :).

Krátkodoby test na 150A - v?e p?e?ilo :).
Krátkodoby test na 150A - v?e p?e?ilo :).


IGBT, m?stek, resetovací diody, tvarovací obvody, GDT Tr2 a budi? s UC3844.

Proudové trafo Tr3
Proudové trafo Tr3

U? to va?í :).
U? to va?í :).

Mě?ení obloukového napětí - dlouhy oblouk
Mě?ení obloukového napětí - dlouhy oblouk

Mě?ení obloukového napětí - krátky oblouk
Mě?ení obloukového napětí - krátky oblouk





Invertor s pomocnym zdrojem v provizorní p?epravce.



První test (proud do zkratu).


Druhy test, napájení 110V, p?íli? malé vystupní napětí neudr?í oblouk. Na konci PWM na osciloskopu.


T?etí test - u? to va?í.


Svá?ení a bezpe?nost práce - jak by to nikdy nemělo vypadat :).



zpět na úvodní stránku
手机捕鱼游戏