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Circuito Inversor de Soldagem SMPS

Se você está procurando uma opção para substituir o transformador de soldagem convencional, o inversor de soldagem é a melhor escolha. O inversor de soldagem é prático e funciona com corrente CC. O controle de corrente é mantido através de potenciômetro.

Por: Dhrubajyoti Biswas

Usando a topologia de dois comutadores

Ao desenvolver um inversor de soldagem, apliquei inversor direto com topologia de dois interruptores. Aqui a tensão da linha de entrada atravessa o filtro EMI suavizando ainda mais com grande capacidade.

No entanto, como o pulso de corrente de ativação tende a ser alto, é necessária a presença de um circuito de partida suave. Como a comutação está LIGADA e os capacitores do filtro primário são carregados por meio de resistores, a potência é ainda zerada ao ligar o relé.

No momento em que a energia é comutada, os transistores IGBT são usados ​​e são aplicados através do transformador de acionamento da porta direta TR2, seguido pela modelagem do circuito com a ajuda dos reguladores IC 7812.

Usando IC UC3844 para controle PWM

O circuito de controle usado neste cenário é o UC3844, que é muito semelhante ao UC3842 com limite de largura de pulso de 50% e frequência de trabalho de 42 kHz.

O circuito de controle extrai a energia de uma fonte auxiliar de 17V. Devido às altas correntes, a realimentação de corrente usa o transformador Tr3.

A tensão do registro de detecção 4R7/2W é mais ou menos igual à saída de corrente. A corrente de saída pode ser controlada pelo potenciômetro P1. Sua função é medir o ponto limite do feedback e a tensão limite do pino 3 do UC3844 fica em 1V.

Um aspecto importante do semicondutor de potência é que ele precisa de resfriamento e a maior parte do calor gerado é expelido nos diodos de saída.

O diodo superior que consiste em 2x DSEI60-06A deve ter capacidade para lidar com a corrente média de 50A e perda até 80W.

O diodo inferior, ou seja, STTH200L06TV1 também deve ter uma corrente média de 100A e uma perda de até 120W. Por outro lado, a perda máxima total do retificador secundário é de 140W. O indutor de saída L1 é ainda conectado ao trilho negativo.

Este é um bom cenário, pois o dissipador de calor é impedido de tensão de alta frequência. Outra opção é usar diodos FES16JT ou MUR1560.

No entanto, é importante considerar que o fluxo máximo de corrente do diodo inferior é o dobro da corrente do diodo superior.

Calculando a perda de IGBT

De fato, calcular a perda do IGBT é um procedimento complexo, pois além das perdas condutivas, a perda de comutação também é outro fator.

Além disso, cada transistor perde cerca de 50W. A ponte retificadora também perde potência até 30W e é colocada no mesmo dissipador de calor que o IGBT junto com o diodo de reset UG5JT.

Há também a opção de substituir UG5JT por FES16JT ou MUR1560. A perda de potência dos diodos de reset também depende da forma como o Tr1 é construído, embora a perda seja menor em comparação com a perda de potência do IGBT. A ponte retificadora também é responsável pela perda de energia de cerca de 30W.

Além disso, ao preparar o sistema, é importante lembrar de dimensionar o fator de carga máximo do inversor de soldagem. Com base na medição, você pode estar pronto para selecionar o tamanho correto do medidor de enrolamento, dissipador de calor, etc.

Outra boa opção é adicionar um ventilador, pois isso controlará o calor.

Diagrama de circuito

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Detalhes do enrolamento do transformador

O transformador de comutação Tr1 é ferido com dois núcleos de ferrite EE e ambos têm seção de coluna central de 16x20mm.

Portanto, a seção transversal total é calculada para 16x40mm. Deve-se tomar cuidado para não deixar espaço de ar na área central.

Uma boa opção seria usar o enrolamento primário de 20 voltas enrolando-o com 14 fios de 0,5mm de diâmetro.

Já o enrolamento secundário possui seis tiras de cobre de 36×0,55mm. O transformador de acionamento direto Tr2, que é projetado em baixa indutância parasita, segue o procedimento de enrolamento trifilar com três fios isolados trançados de 0,3 mm de diâmetro e os enrolamentos de 14 espiras.

A seção do núcleo é feita de H22 com o diâmetro médio da coluna de 16 mm e não deixando folgas.

O transformador de corrente Tr3 é feito de bobinas de supressão de EMI. Enquanto o primário tem apenas 1 volta, o secundário é enrolado com 75 voltas de fio de 0,4 mm.

Uma questão importante é manter a polaridade dos enrolamentos. Enquanto L1 tem núcleo de ferrite EE, a coluna do meio tem seção transversal de 16x20mm com 11 voltas de tira de cobre de 36×0,5mm.

Além disso, o entreferro total e o circuito magnético são ajustados para 10mm e sua indutância é 12uH cca.

A realimentação de tensão não atrapalha muito a soldagem, mas certamente afeta o consumo e a perda de calor quando em modo inativo. O uso de feedback de tensão é bastante importante devido à alta tensão em torno de 1000V.

Além disso, o controlador PWM está operando no ciclo de trabalho máximo, o que aumenta a taxa de consumo de energia e também os componentes de aquecimento.

Os 310V DC podem ser extraídos da rede elétrica 220V após retificação através de uma rede de ponte e filtração através de um par de capacitores eletrolíticos de 10uF/400V.

A fonte de 12V pode ser obtida a partir de uma unidade adaptadora de 12V pronta ou construída em casa com a ajuda das informações fornecidas aqui:

Circuito de Soldagem de Alumínio

Este pedido foi-me submetido por um dos dedicados leitores deste blog o Sr. José. Seguem os detalhes do requisito:

Minha máquina de solda Fronius-TP1400 está totalmente funcional e não tenho interesse em alterar sua configuração. Esta máquina que tem idade é a primeira geração de máquinas inverter.

É um dispositivo básico para soldagem com eletrodo revestido (soldagem MMA) ou gás de arco de tungstênio (soldagem TIG). Um interruptor permite a escolha.

Este dispositivo fornece apenas corrente contínua, isso é muito apropriado para um grande número de metais a serem soldados.

Existem alguns metais como o alumínio que devido a sua rápida corrosão em contato com o meio ambiente, é necessário o uso de corrente alternada pulsante (onda quadrada 100 a 300 Hz) isso facilita a eliminação da corrosão em ciclos com polaridade invertida e fusão nos ciclos de polaridade direta.

Existe a crença de que o alumínio não oxida, mas é incorreto, o que acontece é que no momento zero em que ele recebe contato com o ar, uma fina camada de oxidação é produzida, e que a partir daí a preserva da próxima oxidação subsequente. Esta fina camada complica o trabalho de soldagem e é por isso que a corrente CA é usada.

Meu desejo é fazer um dispositivo que seja conectado entre os terminais da minha máquina de solda DC e a Tocha para obter essa corrente AC na Tocha.

É aqui que tenho dificuldades, no momento de construir aquele dispositivo conversor CC para CA. Gosto de eletrônica, mas não sou especialista.

Então eu entendo a teoria perfeitamente, eu olho para o HIP4080 IC ou folha de dados similar vendo que é possível aplicá-lo ao meu projeto.

Mas minha grande dificuldade é que não faço o cálculo necessário dos valores dos componentes. Talvez exista algum esquema que possa ser aplicado ou adaptado, não encontro na internet e não sei onde procurar, por isso peço sua ajuda.

O design

Para garantir que o processo de soldagem seja capaz de eliminar a superfície oxidada de um alumínio e impor uma junta de soldagem eficaz, a haste de soldagem existente e a placa de alumínio podem ser integradas com um estágio de acionamento de ponte completa, conforme mostrado abaixo:

SOLDAGEM DE ALUMÍNIO ELIMINANDO A OXIDAÇÃO

O Rt, Ct pode ser calculado com algumas tentativas e erros para obter os mosfets oscilando em qualquer frequência entre 100 e 500Hz. Para a fórmula exata, você pode consultar este artigo.

A entrada de 15V pode ser fornecida a partir de qualquer unidade adaptadora de 12V ou 15V AC para DC.

Hashtags: #Circuito #Inversor #Soldagem #SMPS
 

FONTE


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