Здравствуйте, уважаемые подписчики и гости канала.
Краткий обзор того,что приобретено на данный момент для моего невероятно сложного проекта сварочного аппарата инверторного типа.
В виду того,что спроектированные мной схемы принципиальные находятся на рассмотрении у профильных специалистов,которые внесут свои поправки и изменения в эти схемы для их корректной работы,то у меня появилось немного свободного времени, которое я решил потратить на посещение специализированных магазинов для приобретения составляющих компонентов.
Какие компоненты были приобретены для дальнейшего продвижения проекта:
1.Дисплей четырёхстрочный,для вывода данных настройки силы тока и напряжения, температуры радиаторов охлаждения,а также-о включении дополнительных систем.Будет установлен на панели управления сварочного аппарата.
2.Одноплатный компьютер, для управления дисплеем и вывода информации на него.Данный компьютер будет взаимодействовать с принципиальными схемами аппарата.
Одноплатный компьютер, понижающий DC-DC преобразователь для питания платы компьютера и компактный динамик (зуммер) разместил полностью на отдельной пластине из вытравленного стеклотекстолита,и закрепил на вертикальных стойках каркаса аппарата.
3.Набор проводов для коммутации одноплатного компьютера и дисплея.
Кабель, для коммутации одноплатного компьютера и ноутбука, для программирования (идёт в комплекте).
4.Большой жгут электропроводки,с проводами разного сечения и разными наконечниками/клеммами.
5.Катушки с медными одножильными проводами разного сечения, для намотки трансформатора.
6.Медная шина, для соединения диодных сборок STTH с дорожками на плате и между собой (если в конструкции будут применены такие диодные сборки,а не обычные силовые диоды),а также, для изготовления токоограничивающей шины на выходе инвертора.
7.Некоторое количество электронных компонентов.
8.Ферромагнитные кольца, которые будут надеты на некоторые соединительные провода,и будут выполнять функцию по защите/уменьшению электромагнитных наводок и шумов.
9.Диэлектрический скотч, для прокладки между обмотками трансформатора.
10.Термотрубка резиновая,для более надёжной защиты некоторых соединительных проводов.
11.Пластиковые стяжки,различного размера и цвета.
12.Болты, шайбы, гайки, кронштейны.
13.Сетевой автомат 20 А. ,будет установлен по входу питания.
Сетевой автомат закрепил на вертикальной стойке каркаса аппарата.
14.Стеклотекстолит, различного размера.
15.Электронные компоненты для сборки фильтра питания по входу, для блока питания 220/24 Вольта (так называемый дежурный блок питания на 24 Вольта).
Проектирование, трассировка, сверловка, и готовый фильтр питания.
Примерка расположения платы фильтра питания.Рассчитываю установить данную плату между ферромагнитным кольцом, через которое проходят по три витка проводов по входу питания аппарата и дросселем на выходе инвертора.
16.Компактный электронный блок на двух микросхемах-стабилизаторах напряжения LM7812 для питания вентиляторов охлаждения дежурного блока питания 24 Вольта и пассивного корректора коэффициента мощности.
Для изготовления данного блока из цельного листа стеклотекстолита вырезал необходимого компактного размера плату.
Зачистил медную поверхность мелкозернистой наждачной бумагой, произвёл сверловку и трассировку.
Далее произвёл травление в безопасном для жизни и здоровья растворе перекиси водорода, лимонной кислоты и соли.
Затем очистил плату мелкозернистой наждачной бумагой в тёплой воде от контуров маркера,обезжирил спиртом и произвёл лужение контактных дорожек.
Места,где дорожки проходили близко друг к другу поправил дремелем с насадкой для зачистки (на фото ниже видно).
Сначала запаял ограничительные резисторы, компактный дроссель, полярные конденсаторы.Затем закрепил микросхемы-стабилизаторы на соответствующих радиаторах охлаждения и установил на плату данные радиаторы.Перед установкой микросхем на радиатор нанёс тонкий слой термопасты КПТ-8.
На плате сначала запаял ножки крепления радиаторов охлаждения,а затем выводные ножки микросхем-стабилизаторов напряжения.
Контактные дорожки после практических испытаний покрою защитным лаком Plastik71.
Через одну микросхему-стабилизатор напряжения - питание будет подаваться на вентиляторы охлаждения блока питания 24 Вольта.
Данные вентиляторы охлаждения будут работать постоянно,то есть весь период времени,пока сварочный аппарат будет подключен в сеть.
Через другую микросхему-стабилизатор напряжения - питание будет подаваться на другую пару вентиляторов охлаждения,для охлаждения радиатора,на котором установлены диодные сборки пассивного корректора коэффициента мощности.
Момент включения данных вентиляторов охлаждения в работу будет определять термодатчик,который будет установлен на торце радиатора охлаждения диодных сборок.
(Вентиляторы охлаждения радиатора охлаждения диодных сборок.Фото сделано в процессе проектирования оптимального расположения вентиляторов).
17.Кнопка включения аппарата,тумблеры включения дополнительных систем, сигнальные лампы,ручки для потенциометров.Будут установлены на панели управления сварочного аппарата.
18.Сетевой кабель, сетевая вилка, пластиковая втулка для фиксации сетевого кабеля на входе в сварочный аппарат.
19.Сварочный провод,рассчитанный на нагрузку порядка 250 А (приобретал провод с запасом по нагрузке).
Планирую сделать длину провода "массы" 2 метра,длина "плюсового" провода 3 метра.
20.Баянеты, рассчитанные под нагрузку более 200 А (приобретал с запасом по нагрузке).
21.Силовые разъёмы.
22.Держатель электрода.
23.Зажим "массы".
24.Соединительные клеммы.
25.Силовые диоды Шоттки STPS30H100CW, которые будут установлены по выходу сварочного инвертора.Количество 12 штук.Схематично подключать планирую,либо 6 штук-прямые и 6 штук-замыкающие,либо 4 штуки-прямые и 8 штук-замыкающие.
Произведена работа по определению расположения выходных силовых диодов и сверловка,как для монтажа на плате,так и для монтажа на радиаторе охлаждения,а также система крепления/фиксирования диодов.
Один ряд диодов будет выполнять функцию прямых диодов, например, нижний,другой ряд,верхний,-функцию замыкающих диодов.
Для верхнего ряда диодов будет сделана плата определённой формы из стеклотекстолита для коммутации в схеме аппарата.
Система крепления диодов.
Надёжно фиксировать и равномерно прижимать все диоды к радиаторам охлаждения будут алюминиевые планки с помощью болтов.С обратной стороны радиатора также будет установлена алюминиевая планка для надёжной стяжки конструкции.
26.Вентиляторы системы охлаждения.
Так как планирую конструктивно аппарат собрать таким образом, чтобы на выходе получить чистые 200 Ампер,то принял решение-увеличить мощность системы охлаждения.Вместо двух штук вентиляторов,(24 Вольта/0,18 Ампера) установленых ранее в конструкции,установлю четыре штуки,с теми же характеристиками.
То есть, конструктивно получится,что каждый из радиаторов охлаждения силовых транзисторов,радиатор охлаждения силовых диодов и силовой трансформатор-будут получать поток воздушного охлаждения от отдельного вентилятора.
27.Пассивный корректор коэффициента мощности.
Конечно,активный корректор коэффициента мощности-лучше,но и пассивные корректоры работают достаточно эффективно, коэффициент которых приближается к единице,а точнее-0,98.Это достойный показатель.
Схем пассивного корректора коэффициента мощности предостаточно,и для каждой области применения-имеется своя конкретная схема.
Для своего проекта сварочного аппарата применил достаточно простую схему ККМ,но максимально эффективную, которая идеально подходит для схемотехники проекта.
Компоненты для ККМ в моём проекте.
Сетевое питание сначала проходит через фильтр питания по входу, затем через ККМ, затем через систему плавного пуска,и далее через полярные электролитические силовые конденсаторы,и далее приходит на силовые транзисторы, топология которых-полный мост.
Процесс изготовления ККМ.
На плате, определённых размеров, произвёл сверловку и трассировку, затем вытравил в безопасном для жизни и здоровья растворе перекиси водорода, лимонной кислоты и соли.Далее,залудил дорожки и усилил их лентой для соединения солнечных панелей.Каждый отрезок такой ленты выдерживает нагрузку примерно до 20 Ампер.
Затем,от алюминиевого радиатора охлаждения,отрезал необходимого размера часть радиатора, чтобы на нём можно было разместить две диодные сборки.В корректоре коэффициента мощности для моего проекта будут применяться две диодные сборки.
Далее запаял плёночные неполярные конденсаторы на плату.
Далее финальная сборка ККМ.
Установил диодные сборки на радиатор охлаждения и зафиксировал всю конструкцию на плате.
С обратной стороны плата выглядит следующим образом.После очистки от флюса и запайки силовых соединительных проводов плата будет покрыта защитным лаком Plastik71.
Размеры платы ККМ.
Общий вид блока ККМ.
С обратной стороны платы,к силовым дорожкам будут запаяны резисторы (по 1 шт., номиналом примерно 500-900 кОм),параллельно конденсаторам,которые будут обеспечивать стабильную работу плёночных конденсаторов.
Контроль за температурой радиатора охлаждения диодных сборок будет осуществлять термодатчик KSD-01F,так как через диодные сборки будут проходить достаточно большие токи, вследствие чего сборки могут нагреваться до весьма высокой температуры.Подключен датчик будет в схему антизалипания электрода.
На радиаторе установлен термодатчик с порогом срабатывания в 40 градусов,но это временно-на период тестов/испытаний данного блока на корректность работы.На момент установки данного блока в аппарат произведу замену данного термодатчика,у которого порог срабатывания будет выше, например,80 градусов.
28.Сердечник тор, для намотки силового трансформатора.
Размеры 63×38×25 (мм).
Тип сердечника EPCOS B64290-L699-X87.
Исходя из рекомендации специалиста в области силовой электронике,наматывать силовой трансформатор буду на тороидальном сердечнике.Несмотря на определённые трудности, связанные с намоткой медных шин на такой вид сердечника,у такого силового трансформатора эффективность выше.
29.Микроконтроллер ATMEGA328.
Планирую при помощи данного микроконтроллера организовать управление топологией полный мост.
Приобрёл вместе с платой-программатором.
30.Составляющие компоненты для дросселя (катушки индуктивности) на выходе инвертора.Отрезал из цельного листа стеклотекстолита,вытравил.Будут собраны в единую конструкцию с помощью эпоксидной смолы.Конструктивно,в центре дросселя будут установлены отрезанные определённой длины пластины из трансформаторной стали и также для надёжной фиксации будут залиты эпоксидной смолой.Возможно,для эстетики,каркас покрою слоем краски.Наматывать дроссель буду медным одножильным проводом, диаметром порядка 5 (мм). Высота дросселя будет 85 (мм).
Сборка каркаса дросселя.
Хотел применить готовый заводской пластиковый каркас,в качестве основы,но он имеет достаточно малые габариты,и возможно,итоговые данные индуктивности были бы меньше,чем у выше представленного дросселя,который по габаритам больше в два раза.
31.Возможно, будет установлен дополнительный разъём (авиационный разъём) на панели управления,для подключения кабеля пульта дистанционного управления силой тока,за включение которого будет отвечать отдельный тумблер.
✓ Теперь несколько слов про корпус для моего проекта сварочного аппарата.
Изначально мне очень понравилось современное направление по изготовлению каких-либо деталей, кронштейнов, различных моделей,в том числе и различного вида корпусов путём промышленной 3D печати пластиком.И так как размеры моего проекта получаются примерно 350×200×250 (мм) (д×ш×в),что выходит за рамки габаритов некоторых промышленных станков,и условие изготовления монолитом за один подход,как основания,так и крышки аппарата-становится невозможным,то созвонившись и обсудив с действующими специалистами условия изготовления такого корпуса по моим расчётам и эскизам, учитывая заданные габариты, специалисты предложили мне вариант составного корпуса из нескольких частей.Предложенный вариант меня полностью устраивал,как внешний вид будущего корпуса,так и вполне приемлемая цена за данную услугу,но всё же,в итоге мне пришлось отказаться от варианта применения пластикового корпуса для аппарата, ввиду того, что пластик-менее крепкий материал,чем стальной корпус.Да и случайные удары по корпусу или падение на бок в процессе эксплуатации пластиковый корпус может не выдержать.Как по мне, несомненно большой плюс пластикового корпуса для сварочного аппарата-это то,что если в процессе эксплуатации будет случайный удар по корпусу или падение на бок,то внутренние компоненты при соприкосновении со стенками корпуса не получат короткое замыкание, хотя и нет никакой гарантии,что те или иные компоненты или блоки не выйдут из строя из-за встряски аппарата при падении на бок, например.
Также,не принимаю в расчёт вопрос про выигрыш веса пластикового корпуса перед стальным,конкретно по отношению к моему проекту.Так как, для обеспечения условия прочности стенок пластикового корпуса,стенки планировал заказывать к изготовлению толщиной порядка 3-4 (мм). Стенки же стального корпуса буду заказывать к изготовлению толщиной порядка 1,2 (мм).Так что, по-моему, корпуса получаются примерно одинаковые по весу,но с толщиной стенки 3-4 (мм) пластиковый корпус даже перевесит.
✓Заключение: мой невероятно сложный проект сварочного аппарата инверторного типа своими руками,конечно продвигается вперёд,присутствует большой интерес работать и развиваться в данном направлении и желание быстрее собрать воедино всю эту конструкцию...но не так всё это быстро происходит,как хотелось бы (
Связано это с тем,что приходится производить большое количество расчётов (в моём случае-даже обращаться за помощью в сложных расчётах к профильным специалистам) для правильной сборки аппарата в целом.Это такие рассчёты как:
-рассчёт опорной конструкции для рабочих плат аппарата;рассчёт расположения тех или иных компонентов на плате/платах;
-рассчёт эффективности по многочисленным формулам системы охлаждения силовой части аппарата (расположение вентиляторов охлаждения и радиаторов охлаждения на плате; эффективность вентиляторов охлаждения и радиаторов охлаждения; направление потока охлаждающего воздуха;подвод воздуха к системе охлаждения-отвод воздуха из корпуса аппарата;условия эксплуатации аппарата;...и т.д.)
-рассчёт схем принципиальных;
-рассчёт и эскиз будущего корпуса аппарата;
-многочисленные практические испытания составляющих схем и систем;
-подготовка плат, сверловка,трассировка, усиление дорожек (силовых), покрытие защитным лаком;
-финальная сборка аппарата.