Projekty AVT
S
Spawarka
p
a
w
a
r
k
a
i
inwertorowa 130A
n
w
e
r
t
o
r
o
w
a
1
3
0
A
W pierwszej części artykułu podany był opis wierzch- nika idealnie nadaje się kom-
układu i część wskazówek dotyczących montażu. nię radia- puterowy boxowy układ chłodze-
Jeżeli chodzi o tranzystory dużej mocy, tora. Najlepiej nia pod Socket 939. Wystarczy prze-
proponuję przeszlifować drobnoziarnistym stosować dzielony ciąć go na pół, w miejscu gdzie przebiega
papierem ściernym na kawałku szkła. Po- radiator, a tylko diody chło- podfrezowanie na zapinkę. Krawędzie po cię-
dobnie można postąpić z radiatorem. Polep- dzić przed podkładki. Jeśli jednak zaj- d z i e ciu należy równo wyszlifować. Radiator nale-
szy to kontakt termiczny między korpusem potrzeba zastosowania przekładek, to najlepiej ży przykręcić do laminatu przy pomocy 4 śrub
a powierzchnią układu chłodzenia. Elementy użyć ceramicznych. Niestety są one dość kruche M3. Na górze trzeba umieścić łącznik z mate-
mocy polecam montować śrubami M4, w tym i łamliwe, często przez złe składowanie potrafią riału izolacyjnego (fotografia 5), który unie-
celu należy rozwiercić nieco otwór w obudo- się odkształcać i nie trzymają parametrów. Ich możliwi złączenie się dwóch części radiatora
wie IGBT. Dodatkowo warto wykonać doci- dostępność także pozostawia wiele do życzenia. podczas wstrząsów. Najlepiej jeszcze między
skacze (zgodnie z fotografią 7). Umożliwią Jest jeszcze możliwość stosowania przekładek obie połówki włożyć nieco większy kawałek
one równy docisk tranzystora do powierzchni mikowych, jednak muszą być one bardzo cien- NOMEX-u, czy tereszpanu. Uniemożliwi on
radiatora. Do ich wykonania potrzebna jest kie (rzędu 40źm). W handlu są dostępne w gru- zwarcie np. opiłkiem żelaza, który może wpaść
mosiężna blacha walcowana, ponieważ jest bościach rzędu 0,15mm, jednak dają się dość ła- podczas prac warsztatowych. Na radiator warto
sztywna i sprężysta. two rozwarstwiać i z jednej można otrzymać aż skierować strumień powietrza z dodatkowego
Przekładki izolacyjne wprowadzają dodatko- 3. Najlepiej użyć do tego nowego ostrza nożyka wentylatora 80mm. Fotografia 6 przedsta-
wy opór termiczny między korpus klucza a po- do tapet. Podkładkę kładziemy na stole i trzyma- wia zmontowany falownik. Falownik należy
jąc ostrze próbujemy się wciąć między warstwy. przykręcić do podstawy (najlepiej metalowej,
Kiedy wejdzie ono do połowy należy je delikat- ponieważ odprowadzi ona ciepło z mostka pro-
nie przekręcić i mika powinna się rozwarstwić. stowniczego) przez śrubę dociskającą mostek
Przestrzegam przed stosowaniem przekładek si- prostowniczy, oraz kawałek tekstolitu który
likonowych. Mają one nieporównywalnie więk- będzie pełnił rolę izolatora i mocowania połó-
szą rezystancję cieplną niż mika (przez nie upa- wek radiatora. W tym kawałku tekstolitu nale-
liłem kilka IGBT). Pokusiłem
Fot. 6 Gotowy falownik
się nawet o wykonanie badań
takich przekładek na pro-
fesjonalnej stacji testującej
(własność serwisu Mod-Pla-
net). Wyniki współczynnika
K/W, dla mocy 50W przed-
Fot. 7 Dociskacz tranzystorów
stawiają się następująco:
Fot. 5 A
ącznik izolacyjny
 sama pasta 0,273367,
 mika 0,491811,
 silikon 1,098462.
Niestety nie mam dostępu
do przekładek ceramicz-
nych o takiej powierzchni,
aby przykryły cały rdzeń
stacji. W przypadku pod-
kładki silikonowej, w stacji
zaczynało włączać się za-
bezpieczenie termiczne (a
to jedynie 50W).
Na dzielony radiator falow-
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch Styczeń 2008
21
Projekty AVT
ży wywiercić 5 otworów. Dwa Radiatory winno występować napięcie, z
pod śruby mające kontakt z reguły jest ono małe. Następnie
radiatorem, należy je głęboko należy skręcić na minimum po-
wpuścić w materiał, aby nie tencjometr od regulacji prądu i
dotykały do podstawy, gdyż dalej należy podłączyć się sondą
grozi to w najlepszym wypad- oscyloskopu do bramki któregoś
ku zwarciem, a w najgorszym z IGBT. Należy zewrzeć wyjście
porażeniem prądem elektrycz- spawarki i zobaczyć czy szero-
nym. Pomocą będzie rysunek kość impulsu bramkowego uległa
Tekstolit R
ruby M3 Gwinty M4 do montażu falownika
R
ruby
M3
Gwinty
M4
do
montażu
falownika
11. W otworach mocujących chwilowej zmianie. Jeśli tak, to
Rys. 11 Belka łącząca dzielone
falownik do podstawy należy znaczy że przekładnik jest dobrze
radiatory falownika
zrobić gwint pod śrubę M4. podłączony.
Kluczowe elementy przedsta- 2. W drugim etapie zostaną prze-
wione są na fotografiach i rysunkach. ka nie powinna świecić, ani prowadzone próby na docelowym
Układ prostowniczy należy zmontować in- się żarzyć. Kiedy spawarka napięciu wejściowym. Wprowa-
dywidualnie, według posiadanych diod. Do będzie już całkiem po- dzamy korektę do układu testowe-
połączeń najlepiej użyć blachy miedzianej. składana, można odłączyć go  wymieniamy transformator
Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby rezystor 100� na wyjściu niskonapięciowy na transformator
użyć kilku mniejszych diod połączonych rów- przetwornicy. Zamiast nie- separacyjny o mocy co najmniej
nolegle. Elementy RC można podłączyć bez- go warto wlutować kon- 300W, lub żarówkę 150W (naj-
Rys. 12 Schemat
pośrednio do wyprowadzeń na tzw. pająka lub densator stały o wartości lepiej przez oba zabezpieczenia).
montażowy
umieścić je na małej płytce obok i podłączyć 470nF przystosowany do Tutaj należy dodać, że napięcie
przetwornicy
kablami. Do izolacji pasków blachy doskonale pracy impulsowej. Odcią- na falownik i na przetwornicę po-
pomocniczej
nadają się koszulki termokurczliwe. Połącze- ży on nieco kondensator mocniczą podaje się jednocześnie.
nia powinny być możliwie krótkie. Wielkość elektrolityczny, przez co Dzięki temu następuje opóz
nienie
radiatora zależy od posiadanych diod i szybko- wydłuży żywotność przetwornicy. Jeśli tran- załączenia przekaz
nika i sterownika. Podczas
ści nawiewu powietrza. Im mniejsze napięcie zystor będzie się grzał, można przylutować do jałowej pracy żarówka może się lekko żarzyć,
przewodzenia będą miały, tym układ chłodze- niego kawałek blaszki miedzianej, która po- jednak nie może świecić. Ponownie należy zba-
nia będzie mniejszy. Najlepiej w tej konku- większy powierzchnię oddawania ciepła. dać przebiegi na poszczególnych elementach.
rencji wypadają szybkie diody Schottky-ego, Po uruchomieniu wszystkich modułów osobno, Potencjometr od regulacji prądu należy ustawić
gdzie Uf jest na poziomie 0,3V. Gotowy układ można wstępnie połączyć je ze sobą, opierając w połowie. Następnie patrząc na przebieg bram-
prostowniczy przedstawiono na fotografii 8. się o schemat montażowy (rysunek 13). Urucho- kowy zewrzeć wyjście cienkim drucikiem mie-
Do wszystkich elementów, które się grzeją mienie spawarki należy wykonywać etapami: dzianym (ok. 0,5mm). Powinien on natychmiast
należy przykleić wyłączniki termiczne tj. ra- 1. Przetwornicę pomocniczą należy podłączyć spłonąć, a impuls musi ulec zwężeniu. Jeśli tak
diator falownika, radiator diod, transformato- do sieci 230V przez żarówkę 60W. Natomiast się nie stało, należy spróbować odwrócić prze-
ra główny i dławik. Do mocowania najlepiej falownik należy zasilić z transformatora pod- kładnik prądowy. Jeżeli spawarka nie ma mocy,
użyć kleju na bazie żywicy epoksydowej. W łączonego także przez żarówkę 60W do sieci. należy sprawdzić, czy transformator główny jest
przypadku transformatora i dławika, termiki Transformator ten powinien dawać ok. 30V na dobrze podłączony (końce i początki uzwojeń).
warto włożyć pod wierzchnią warstwę izola- wyjściu. Do wyjścia spawarki można podłączyć 3. Ostatnim etapem jest podłączenie spawarki
cyjną. Dzięki temu będą miały lepszy kontakt woltomierz. Oscyloskopem należy zmierzyć bez żarówek według schematu montażowe-
z uzwojeniami. Wszystkie termostaty należy przebiegi występujące na bramkach, na trans- go. Należy skontrolować przebiegi. Następ-
połączyć szeregowo. Następnie należy je pod- formatorze głównym oraz między kolektorem nie spróbować zajarzyć łuk. Na początek
łączyć do złącza TERMOSTAT w sterowniku. a emiterem IGBT. Na wyprowadzeniach trans- proponuję szybko przejechać elektrodą po
Montaż przetwornicy pomocniczej jest kla- formatora nie powinno być żadnych szpilek. materiale. Jeśli będzie słychać głośny jazgot,
syczny, wzór płytki można zobaczyć na ry- Przebiegi powinny być czyste. Na woltomierzu może znaczyć to, że odwrotnie podłączony
sunku 12. Należy jedynie zwrócić uwagę
na początki i końce uzwojeń transformatora. Rys. 13 Blokowy schemat montażowy spawarki
Przetwornicę warto uruchamiać przez żarów-
kę 60W - zminimalizuje to ryzyko uszkodze- TRAFO+
Falownik z prostownikem
Falownik
z
prostownikem
nia elementów w przypadku zwarcia. Żarów- p o -
+
Fot. 8 Moduł prostowniczy Można zastąpić Esem
Można
zastąpić
Esem
230V AC
-
TRAFO-
Elementy RC tłumiące oscylacje
Elementy
RC
tłumiące
oscylacje
R - 47ohm/2W
R
-
47ohm/2W
LD LG HD HG
Przekła.
C - 4,7n/400V
C
-
4,7n/400V
LD LG HD HG
Sterownik
14V
Zasilacz pomocniczy
Zasilacz
pomocniczy
+
Termostaty
Wenty- M1
A
lator
14V -
Styczeń 2008
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch
22
+
Przekax
nik
Projekty AVT
jest przekładnik, ewentu- łączając spawarkę pod so-
alnie transformator. Kiedy lidną spiralę grzejną (np. od
wszystko wygląda dobrze, pieca hartowniczego) lub wy-
można spróbować chwilę spawać kilkanaście elektrod.
pospawać. Warto zmierzyć Fotografia 10 przedstawia
prąd wyjściowy, ewentual- gotową spawarkę.
nie dokonać korekty rezy- Opisaną spawarką dosko-
stora przy przekładniku. nale spawa się elektrodami
Wszędzie tam, gdzie został rutylowymi, celulozowymi
zastosowany oscyloskop i zasadowymi. Po dodaniu
(chodzi głównie o pomiar uchwytu TIG, spawarkę
Ok.12,5us Ok.12,5us
impulsów bramkowych) można wykorzystać jako
Rys. 15 Przykładowy przebieg
możliwe jest użycie mier- Rys. 14 Przykładowy przebieg z
ródło spawalnicze. W tym
napięcia występujący na
nika częstotliwości. Jednak występujący na bramce IGBT przypadku, niestety nie bę-
wejściu Current-Sense
taki sposób uruchamiania dzie możliwości bezstyko-
układu UC sterownika
nie zapewni bezpiecznego i łagodnego uru- nalny, jednak czasami wego zajarzania łuku. Jest to
chomienia urządzenia. Przykładowe przebiegi przydaje się możli- spawarki
temat na osobny artykuł.
przedstawiono na rysunkach 14 15. wość wyłączenia tego
Po udanych próbach, moduły składowe naj- systemu. Diody sygnalizacyjne najlepiej za- Możliwości zmian
lepiej umieścić w metalowej obudowie. Roz- montować na kawałku taśmy przewodowej, Moc spawarki można dostosować zależnie
mieszczenie poszczególnych elementów jest aby uzyskać możliwość manipulacji. od swoich potrzeb. Na poniższej konstrukcji
bardzo ważne. Warto zwrócić uwagę, na takie Wentylatory wewnątrz obudowy najlepiej po drobnych modyfikacjach można wykonać
wymiary i układ obudowy, aby wytworzył się skierować wylotem w stronę tylnej ścian- spawarkę 300A zasilaną z 3 faz. Jednak wy-
tunel powietrzny. Dzięki niemu elementy będą ki. Dzięki temu powietrze będzie zasysane z maga to dość rozbudowanej wiedzy z dziedzi-
dobrze chłodzone. W przypadku dzielonych przodu, a wyrzucane z tyłu. Gotowe urządze- ny przetwornic impulsowych.
radiatorów falownika należy uważać na to, nie może wyglądać tak jak na fotografii 9. W oparciu o jednofazowe zasilanie maksimum
aby nie dotykały obudowy, gdyż grozi to pora- Płytę z opisami można zrobić na dwa sposoby. wyznacza sztywność sieci. Radzę nie przekra-
żeniem. Wrażliwą elektronikę tj. przetwornicę Pierwszy polega na zalaminowaniu papieru i czać wartości 200A, ponieważ jest to groz
ne
pomocniczą i sterownik, warto oddzielić prze- przyklejeniu go do przedniej ścianki taśmą dla instalacji elektrycznej. Wartość 200A tak-
grodą. Dzięki niej nie będą się kurzyły, po- dwustronną. W dru-
winno to znacznie podwyższyć niezawodność gim należy przykryć
Fot. 10 Gotowa spawarka
sprzętu. Ściankę przednią i tylnią najlepiej papier z opisami
wykonać z grubszej blachy, aby były sztywne. kawałkiem pleksi-
Wentylatory należy zabezpieczyć grillami. glasu. Wiercąc w
Wewnątrz wszystkie przewody najlepiej spiąć nim otwory można
w jedną grubą wiązkę tak, aby nie utrudniała łatwo osadzić diody
ona przepływu powietrza. Kabel zasilający sygnalizacyjne.
musi posiadać 3 żyły. Powinny mieć one co Po wsadzeniu
najmniej 2,5mm2 przekroju. Przewód uzie- wszystkiego w
miający musi mieć dobry kontakt z obudową. obudowę można
Montując wszystkie elementy do obudowy, włączyć spawar-
należy uważać na zwarcia. W miejscach nara- kę. Warto wykonać
żonych na wysokie potencjały (np. pod płytą test na zadziałanie
falownika, czy przetwornicy pomocniczej) zabezpieczeń ter-
warto przykleić trochę tereszpanu, lub folii. micznych. Można
Montaż przełącznika układu AS jest opcjo- dokonać tego, pod-
Fot. 9 Rozkład modułów w obudowie
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch Styczeń 2008
23
23
18V
Ok. 18V
Ok.
Projekty AVT
że nie jest wielkością stałą, jaką można po-
Wykaz elementów
bierać ciągle. Przy takim prądzie przewody
Falownik C2,C8 . . . . . . . . . . . . . . . . 1nF stały R20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,47k�
w domowej instalacji elektrycznej na pewno
Rezystory C3,C4 . . . . . . . . . 100nF ceramiczne R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,2k�
będą się grzały.
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . 100� 1W C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47źF/35V Kondensatory
Przy chęci  wyciśnięcia 200A z podobnego
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33� 5W C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . 220źF/25V C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10nF
układu, trzeba się liczyć z koniecznością za-
R4,R5 . . . . . . . . . . . . . . .100k� 1W C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7źF/400V C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2nF
stosowania potężnego transformatora, bardziej
Kondensatory C9 . . . . . . . . . . . 1nF 1kV ceramiczny C3,C6,C7. . . . . . . . . . . . . . . . 100nF
rozbudowanego falownika oraz solidnego dła-
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . 470źF/400V Półprzewodniki C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10źF
wika. Dużą przeszkodą będzie wyprostowanie
C3,C4 . . . . . . . .1nF 1kV ceramiczne D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4148 C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5nF
takiego prądu, oraz zachowanie sensownych
Półprzewodniki. . . . . . . . . . . . . . . . . D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N5822 C8 . . . . . . . . . . . . . . . . 1000źF/16V
przekrojów uzwojeń.
D1,D2 . . . . . . . . . . . . . . HFA15TB60 D3-D6 . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N4007 C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . 470źF/25V
Autor nie ponosi odpowiedzialności za szko-
D3,D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . FR107 D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FR107 Półprzewodniki
dy wyrządzone nieprawidłową pracą urzą-
T1,T2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IGBT D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . .Zenera 13V D1-D4,D6-D9 . . . . . . . . . . . 1N4148
dzenia lub nieprawidłową jego eksploatacją.
Inne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .UC3845N D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1N5022
Jednocześnie przestrzega przed samotnym
B1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . KBPC3506 OT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PC817 IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .UC3845N
testowym uruchamianiem tego urządzenia z
PK1 . . . . . . . . . . . . . 16A lub większy T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IRF840 LED1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AS!
uwagi na niebezpieczeństwo porażenia.
Przetwornica pomocnicza Inne LED2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T!
Rezystory Tr1 transformator według opisu LED3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ready!
Aleksander  Olinek2 Głuszek
R1 10k� 0,25W Sterownik LED4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ogr
olinek.g@neostrada.p
R3,R10 . . . . . . . . . . . . . 10� 0,25W Rezystory OK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CNY17
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . 470� 0,25W R1,R4,R10,R16,R23. . . . . . . . .470� Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IRF540
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2� 2W R2,R6,R8,R9 . . . . . . . . . . . . . .390� T1-T3,T5 . . . . . . . . . . . . . . . . BC547
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . .220k� 2W R3,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7� VR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TL431
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100� 2W R7,R12,R24. . . . . . . . . . . . . . .10k� Inne
Uwaga! Podczas uruchamiania
R11 220� 0,25W R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10� SL1 przekładnik
i użytkowania urządzeń HV w ich
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10� 1W R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,6k� SL2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AS-OFF
obwodach występują napięcia groz
ne dla
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . 47k� 0,5W R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2k� SL3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . termostat
życia i zdrowia. Osoby niedoświadczone i
R14 . . . . . . . . . . . . . . . 4,7� 0,25W R15 . . . . . . . . . . . . . *opis w tekście SL4 . . . . . . . . . . . . . . . . . przekaz
nik
niepełnoletnie mogą wykonać je wyłącznie
Kondensatory R17,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . .39k� TR1 . . . . . . . . . . . . . . trafo sterujące
pod kierunkiem wykwalifikowanego
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7nF stały R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,7k�
opiekuna, na przykład nauczyciela.
Komplet podzespołów z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT
jako kit szkolny AVT-2XXX.
Styczeń 2008
Styczeń
2008
El ekt roni ka dl a Wszyst ki ch
24