параллельный осциллятор-стабилизатор без разрядника Опции

[VladimirLS]

предлагается аналог RE-165 без его "ахиллесовой пяты" в виде регулярно "накрывающегося" разрядника. Выход для параллельного подключения к бодику, с обязательным использованием защитного силового дросселя.
Позволяет варить алюминий в аргоне (TIG), можно использовать и для MIG в качестве возбудителя-стабилизатора дуги.

О схеме. Сразу предупрежу - идея тиристорного полумоста не моя, заимствована в теме про RE-165. Но в исходном виде осциллятор с тиристорным полумостом имеет два врожденных дефекта - недостаточно "острый" импульс из-за того что тиристор включается медленнее разрядника, и склонность к периодическому сквозному току, выжигающему предохранители и ограничительные резисторы в питающем выпрямителе.
Первый недостаток вынуждает а)значительно увеличивать мощность разряда относительно минимально необходимого, что приводит к кратерам от искровых разрядов на шве, б)применять защитный дроссель с увеличенной относительно RE-165 индуктивностью. Второе еще хуже - осциллятор может подвести в самый неподходящий момент, у меня за время настройки на сварочном посту такое случалось пару раз, потом еще пару раз за 3 года эксплуатации, обычно во время включения. Понятно, что девайс с такой надежностью (точнее - ненадежностью) некомильфо для тех у кого сварка не хобби а заработок

Оба недостатка устранены введением в схему полумоста магнитного ключа на насыщающемся ферритовом кольце. Конструкция собрана и введена в эксплуатацию. Разница по сравнению с исходной схемой была замечена сварными сразу - поджиг надежней, дуга устойчивей. За пол-года эксплуатации ни одного эксцесса с выходом по сквозному току не было.
Собственно, схема (версия 1-03, возвращены обратные диоды)

пояснения по деталям даны в схеме.
Внешний вид (первая реинкарнация, С3,С4 с излишним номиналом 0,68 мкФ):


Важно - колечко магнитного ключа должно насыщаться в строго определенный момент. Момент насыщения определяется размерами кольца, материалом (проницаемостью) феррита и количеством витков.
Из-за некоторого разброса параметров феррита, кол-во витков дросселя могут оказаться не оптимальными, для достижения наилучшего результата можно попробовать изменить число витков в пределах +-3..5, добиваясь максимальной амплитуды импульса на первичной обмотке Tr1, контролируя амплитуду осциллографом или пиковым детектором. Получив максимум, необходимо отмотать от дросселя 1..2 витка, так чтоб амплитуда снизилась на 5..10%
Применять кольца проницаемости меньше 2000 не рекомендуется, снижается эффект ключа. БОльшей 3000..4000 можно.

По защитному дросселю - осциллятор уверенно искрит с дросселем из 10 витков шины на 4х сердечниках от ТВстрочных трансформаторов.

PS в симуляторе прикинул схему с двойным магнитным ключом, параметры еще более красивые.
(уже дошли, отписался о результатах)

Сообщение отредактировал VladimirLS - 21.12.2015, 14:59

[Soldat_13]

Добрый день. Фото можете сделать?

[VladimirLS]

фотографировать никак, девайс за 150 км от меня. Да там и смотреть особо нечего.
Печатку рисовать/сверлить было лениво, лепил на покупной макетной плате, запихано в корпус от списанного в ИТотделе переключателя монитора/клавиатуры
В отличии от схемы, там было еще два доп.элемента - переменный резистор (думал что придется подбирать угол - по факту все оказалось в оптимуме сразу, крутить не пришлось), и на выходе вместо одного кондера - два последовательно по 6,8нФ , потому как в наличии были только на 3 кВ

[Marten]

Приветствую Владимир. Опять я Вас вопросами помучаю

Не нужно скромничать, в ветке по RE-165 Вы фотку своего девайса выкладывали
Так вот, собственно вопрос, нужен ли теплоотвод для корпусов тиристоров скажем 30\40TPS? Помню у Вас небольшой радиатор все-же установлен был. Это для подстраховки? В оригинальном RE их нет, это с учетом "малогабаритных" 16ТТS (ТО220) да еще и залитых эпоксидкой. А как с температурным режимом в данной конструкции?

Спасибо.

[VladimirLS]

Привет,
как же не ответить соавтору? Ведь идея с магн.ключем родилась в процессе нашей совместной дискуссии

нужен ли теплоотвод для корпусов тиристоров скажем 30\40TPS? Помню у Вас небольшой радиатор все-же установлен был. Это для подстраховки? В оригинальном RE их нет, это с учетом "малогабаритных" 16ТТS (ТО220) да еще и залитых эпоксидкой. А как с температурным режимом в данной конструкции?

на прогоне без радиатора и при открытой крышке корпуса температора тиристоров порядка 50..60 градусов
Имхо, некомильфо, учитывая что при закрытой крышки еще градусов 5..10 добавится и летом осциллятор на солнышке может сам на 20..30 градусов нагреться.
Поэтому для надежности тиристорам надо небольшие радиаторы, по 3..4 см.кв на каждый. У меня они через слюду и пасту прижаты к задней стенке корпуса (крашеное железо 0,15 мм). Во время работы стенка снаружи на ощупь слегка теплая, тиристоры чуть теплее.

Да, кстати - магнитопровод ВВТр лучше использовать чуть побольше чем указано, 7х7 - это минимально возможный, обмотки влезают с натягом. Оптимально Ш10х10 юзать- и окно под обмотки побольше, и тиристоры будут греться поменьше, т.к. он насыщается позже

[Marten]

как же не ответить соавтору? Ведь идея с магн.ключем родилась в процессе нашей совместной дискуссии

Вы мне льстите

К списку импульсных конденсаторов указанных Вами можно добавить WIMA FKP1
Например WIMA FKP1 0,1мкф 1600В допускает du/dt 11000 В/мксек.(!)
http://www.wima.com/EN/WIMA_FKP_1.pdf

[VladimirLS]

К списку импульсных конденсаторов указанных Вами можно добавить WIMA FKP1. Например WIMA FKP1 0,1мкф 1600В допускает du/dt 11000 В/мксек.(!)

да, тоже годится

[Grinder]

Здравствуйте, Владимир.

Есть пару вопросов по намоточным элементам Вашего осциллятора:
Как правильно пересчитать количество витков L1, если нет точно такого же кольца? От чего оттолкнуться и какие значения нужно получить?
Тот же вопрос по катушкам L2, L3. Они обязательно должны быть именно такими конструктивно? Coil32 как-то странно их считает. Знать бы
какие параметры Вы для них определили в своих расчётах. Спасибо.

[VladimirLS]

Как правильно пересчитать количество витков L1, если нет точно такого же кольца? От чего оттолкнуться и какие значения нужно получить?

грубо число витков обратно пропорционально сечению. Точно можно подобрать по максимальной пиковой амплитуде напряжения на первичной обмотке, нагрузив вторичку проволочным резистором 1..3 кОм.
Пиковое напряжение смотреть или осциллографом или вольтметром, сваяв пиковый детектор из высоковольтного импульсного диода не ниже 800 В (HER или FR108 ) и емкости за ним в 200..300 пФ 1000В.

Тот же вопрос по катушкам L2, L3. Они обязательно должны быть именно такими конструктивно?

их номинал д.быть порядка 6 мкг. Конструктив может быть любой, главное чтоб без сердечников, воздушные. Ну и диаметр провода не ниже 0,5.

[VladimirLS]

дошли руки проверить двухкаскадную схему формирования импульса, на двух магнитных ключах.
Макет:

собственно, доработок относительно предыдущей схемы минимум - добавлен один насыщающийся дроссель на ферритовом кольце и один импульсный конденсатор 0,02 мкФ (подходящего номинала не было, набрал из 0,01+ 3 шт 3н3), они хорошо видны на фото.
То что из этого получилось в общем то теоретически ожидаемо. Во первых, налицо эффект компрессии импульса: при том же трансформаторе (и коэф.трансформации) пробиваемый искровой зазор стал больше. Во вторых, искра пробивает даже при снижении в разы индуктивности защитного дросселя. В макете применен эквивалент дросселя на одном сердечнике ПК, его индуктивность уменьшал размыканием половинок сердечника, искра продолжала устойчиво бить:

[Marten]

Приветствую Владимир. Вы как всегда на острие прогресса

Введение второго каскада магнитного ключа (компрессора) позволит получить еще более короткий импульс ВН и соответственно снизит требования к индуктивности защитного дросселя. (Можно использовать меньшее количество сердечников ПК, либо колец, соответственно меньше денюжек тратить ) Правда кабель на горелку придется делать минимально возможной длинны.

Схемка принимает такой вид, если я конечно все правильно понял?

[VladimirLS]

Привет!
в схемах с магнитными ключами основной геморр со схемой накачки, поэтому второй(третий/четверный и т.д.) каскад не проблема, только надо не забывать накачку умощнять - КПД каждого каскада примерно 0,7..0,8.

Схема верная. номинал конденсатора лучше 0,022 мкФ указать. Число витков на втором дросселе в два раза меньше чем на первом (при таком же магнитопроводе) В моем макете были кольца 32х20х6 2000НМ-1, в первом дросселе 16 витков, во втором 8 (на фото видно). Еще можно удалить диоды что параллельно тиристорам, по факту оказались пятым колесом, что есть что нет - без разницы (схему в первом сообщении я уже поправил на этот счет)
Кстати, схема с двумя каскадами МК превосхоно будет работать и для последовательного варианта: ВВтр из двух ТВ строчников (1,65 см кв каждый), первичка два витка, вторичка 10 витков шины под сварочный ток.

С макетом пока все красиво, к сожалению нет времени проверить два каскада МК вживую на сварке. Хочется развеять сомнения - будут ли короткие импульсы надежно зажигать дугу. Хотя, помнится, для сварочника Буденного коммерчески предлагался осциллятор то ли с 7мью то ли с 8мью каскадами МК, обещали надежный поджиг в любых режимах сварки, включая TIG алюминий

Что касается длины кабеля - полагаю, при любых вариантах осцилляторов д.быть не длиннее 2 м, иначе очень вероятны загадочные проблемы "то варит то нет", когда искра зависит от пространственной конфигурации кабеля и точки подключения массы. Если требуются длинные кабеля, то осциллятор+защитный дроссель лучше делать выносным, наподобии промышленного ВСД, и врезать его в сварочный кабель вблизи места сварки

[Marten]

Еще можно удалить диоды что параллельно тиристорам, по факту оказались пятым колесом, что есть что нет - без разницы (схему в первом сообщении я уже поправил на этот счет)

Айяйяй! Не нужно! Смотрел осцилграфом, выбросы не хилые...Хотя меньше чем Uобр. тиристоров...

[Grinder]

Господа,
Похоже, что диоды в схеме всё таки нужны. Без них резисторы R4, R5 греются так, что палец на них не удержишь. И это при том,
что я уже поставил 5-ватные "кирпичи". Все остальные элементы схемы (включая тиристоры) - холодные.

С диодами, R4, R5 греются гораздо меньше. Горячие, но подержаться за них можно. Катушки L2, L3 - умеренно тёплые. Остальные
элементы - холодные.

[Marten]

Похоже, что диоды в схеме всё таки нужны. Без них резисторы R4, R5 греются так, что палец на них не удержишь.

В принципе да, нужны... Слишком многабукафф описывать теорию, вот тут достаточно подробно это разжевано.

Кобелев Ф.Г. "Как сделать сварочные аппараты своими руками"

Мне все понятно если бы схемка осциллятора от Владимира была бы классическим полумостом, сам неоднократно сталкивался с этим явлением в конденсаторно-тиристорных системах зажигания, а собрал я их в свое время более десятка.
Но меня озадачивает такое поведение в схеме с магнитным ключем.
Тут тиристор и диод встречно параллельно иже с ним, выполняет роль ключа импульса накачки заряда конденсатора С5. Дальше по идее он уже никакой роли не должен играть.
Когда включается тиристор происходит заряд конденсатора С5, поскольку дроссель L1 не насыщен, то можно считать что все напряжение на С5 приложено только к L1, а ток через нагрузку (первичка ВВТ) почти не течет. По мере заряда С5 дроссель L1 "влетает" в насыщение, его индуктивность сильно уменьшается и С5 разряжается коротким мощным импульсом на ВВТ.
Однако похоже помимо этого протекает и процесс "классического полумоста" и от этого, уже теперь побочного эффекта, вся эпопея с обратными диодами.
Это имхо. Думаю автор поможет более осветить этот вопрос, а я пойду пока Мееровича перечитывать

ПС. Кстати под псевдонимом Кобелев скрывается не безызвестный В.Я. Володин.
ППС.

Катушки L2, L3 - умеренно тёплые.

Grinder, а Вы эти дросселя каким диаметром провода мотали?

Сообщение отредактировал Marten - 20.12.2015, 15:54

[VladimirLS]

согласен, насчет диодов я погорячился - они полезны.
Без них ток потребления от сети примерно в 2 раза больше, что - как сообщил Grinder - приводит к перегреву балластных резисторов. Причина в том что без диодов напряжение на емкостях искусственной средней точки после импульса падает намного больше чем с диодами. Соответственно, ток заряда через балластники больше.
Что интересно, на искре наличие или отсутствие диодов сказывается крайне слабо.

[VladimirLS]

поправил схему в первом сообщении - вернул диоды, мощность балластников увеличил до 5 вт (по фэншую конструирования как бы запас полагается, а они как раз 2 Вт рассеивают)

[alehandro]

Парни здравствуйте, надеюсь заглядываете в тему. Интересуют, как и предыдущего оратора значения индуктивности катушек л1 и л4. Кольца к28, к32 не доступны в ореоле моего обитания. По л1 объяснения читал про достижение максимального напр, и немного ответить. Я вот что думаю, многим интересующимся, как и мне помогло бы значение индуктивности ваших обмоток. Я понимаю так, что кольца не лиманы, без зазора. И ещё почему перешли на 40амп тиристоры, были аварии? Я так понимаю, что у 16амп быстродействие значительно лучше.

Блин, с ошибкой напечаталось, читать: " и немного откатить", а не ответить

И ещё ошибка, читать: "кольца не ломаны".

[VladimirLS]

приветствую
индуктивность у насыщающегося дросселя по определению вещь непостоянная, зависит от тока.
Собственно, в этом и есть его назначение. Индуктивность не мерял - зачем? Важен момент насыщения. Искал его на симуляторе, подбором витков на модели кольца. Потом намотал и проверил в макете, глянул осциллографом- все ок, насыщение в нужный момент, подбирать не потребовалось.

Кольца д.быть целые, это важно. Качество магнитого ключа определяется отношением индуктивности до насыщения и в насыщении, чем больше тем лучше.
Зазор уменьшает это отношение. По этой же причине нежелательны Ш-сердечники.
А в чем проблема то с кольцами в наш век интернета? Была бы почта. Давеча в чИп-дипе заказал, жду посылку. У китайцев, кстати, ферриты что-то дороговастенькие, у отечественных продаванов дешевле.

Насчет тиристоров - в схеме с одним магнитным ключем указаны ттс16 , они же у меня в реальной конструкции. За минувшее время отказов не было

[alehandro]

Спасибо, я понял что дроссель насыщающийся. Если сохранилась моделька, скиньте пожалуйста, мне не совсем понятна работа магнитного ключа. По некомпетентности своей, подумал что этот дроссель и ёмкость делителя представляют резонансный контур, т.к. настраивать по макс напр, но зачем откат назад (по виткам). Уже заказал тиристоры 16 tts12. Планируют с двумя магнитными ключами. Кольца разумно покупать в ореоле обитания, у нас таких нет, поэтому требуется разобраться в работе этой индуктивности, для осмысленной замены. Ещё существенный вопрос: чем отличается последовательно и параллельный осц.возбуд. какие преимущества того и иного. Всегда пользовался последовательный. Хочу услышать Ваше мнение о способах передачи импульсы в сварку и защите сварочного источника.