Корзина пуста
Главная » 2020 » Март » 16 » Проблемные ТГР сварочных инверторов, изготовление ТГР на примере ДИОЛД АСИ-140 М
01:38
Проблемные ТГР сварочных инверторов, изготовление ТГР на примере ДИОЛД АСИ-140 М

Проблемные ТГР сварочных инверторов,
изготовление ТГР на примере  ДИОЛД АСИ-140 М

    Есть определенные серии сварочных инверторов , в которых типичной "болезнью" является трансформатор гальванической развязки  ТГР . Его малый ресурс можно связать с некачественным магнитопроводом (он как раз и теряет свои свойства) , малыми габаритными размерами (не имеет запаса ппо индуктивности и работает близко к максимальной габаритной  мощности) и ко всему прочему "проблемные" ТГР залиты эпоксидной смолой , что мешает охлаждению, а тепло значительно   ускоряет процесс потери свойств магнитопровода. 
   В общем само явление значительной потери свойств магнитопровода приводящее к неисправностям   достаточно редкое, так как большинство производителей делают значительный запас по индуктивности, учитывая потери свойств магнитопроводов в процессе эксплуатации. В электронике гораздо чаще можно встретить  к примеру межвитковой пробой, но как уже было сказано выше  для целого ряда бюджетных маломощных аппаратов потеря свойств магнитопровода   настоящая "болячка", некоторые из таких аппаратов  ProfHelper DaVinci, Prestige , AikenWeld Ranger, DeFort DWI и обсуждаемый Диолд .
  Так что-же происходит при потере свойств магнитопровода ?   Давайте посмотрим схему драйвера ключей аппарата  Диолд АСИ-140

Сигнал от ШИМ контроллера коммутируемый MOSFET транзистором  средней мощности поступает на трансформатор Т2 , который и выполняет роль гальванической развязки между верхним, нижним  плечом и низковольтной частью схемы , в момент  когда  магнитопровод  потерял значительную  часть своих свойств , индуктивность обмоток падает , а потери в трансформаторе возрастают . Учитывая то что нагрузка  трансформатора  имеет емкостный характер, а именно емкость затворов IGBT транзисторов, сигнал после   "подсевшего"  ТГР  начинает терять в амплитуде, а главное начинают растягивать фронта  (длительность нарастания и спада импульса ), и пошла цепочка последовательностей....  Растянутые фронта -  увеличивают время открытия и закрытия силового ключа , это в свою очередь дают перегрев кристалла полупроводника транзистора , так как время пока транзистор находится между полностью открытом  и полностью закрытом состоянии практически вся мощность рассеивается на транзисторе.  В итоге транзисторы перегреваются, а в какой-то момент включение на столько замедляется что мощность превышает мощность рассеивания на транзисторе и происходит тепловой пробой кристалла, тут ни какая тепловая защита уже не спасет , так как  транзистор попросту не успевает передать все выделенное тепло на радиатор...  
   Те  кому все же  сложно представить этот режим , представьте что вы приседаете, по  команде "делай раз" вы полностью сели, по команде  "делай два" - полностью встали, и в первом и во втором положении вы особо не напряжены, а теперь попробуйте все это проделать очень медленно , медленно вставать и садится - будет в разы тяжелее, а если принять положение "полтора"  - будете тратить силы по максимуму . Так и с транзисторами , не любят они режим "полтора " !
Ниже  несколько  примеров, неправильных  форм сигналов, с такой формой управляющего сигнала сварочный инвертор сможет работать, только без нагрузки в режиме холостого хода или  с очень слабой нагрузкой.

Но к сожалению на практике не все так красиво как в теории , чаще всего  пробой силовых ключей  происходит именно когда сердечник ТГР еще не сильно утерял свои свойства , а сам аппарат был перегружен.  Поэтому  при ремонте осциллограммы кажутся вполне приемлемыми, но замеры мы веть делаем быз сетевого напряжения, поэтому ТГР нагружен только емкостью затвор-эмиттер (Сзэ) но есть еще емкость затвор-коллектор (Сзк) которая гораздо меньше и ее зачастую просто не учитывают, а напрасно! 

  Дело в том что емкость затвор-эмиттер (Сзэ) хоть и гораздо больше чем емкость затвор-коллектор (Сзк) но заряжается она до напряжения управления затвором , часто это от -10В до +15В , а вот емкость затвор-коллектор (Сзк)  заряжается до напряжения затвор - коллектор  , это порядка 280....320В , и разряжается до нуля при открытии транзистора , следовательно это емкости для заряда до такого большого напряжения тоже требуется определенное время . Вот и получается  что при включении сварочного инвертора от сети,  нагрузка на ТГР больше чем при тестах от блока питания на столе, и форма сигнала естественно отличается не в лучшую сторону.
  Поэтому большинство мастеров  кто уже не первый раз столкнулся с подобными аппаратами стараются по возможности сразу менять Трансформатор Гальванической Развязки , так как если это не сделать возвраты по гарантии после ремонта таких аппаратов - обычное дело. Конечно я имею ввиду честных мастеров которые добросовестно относятся к своей работе и дают на нее гарантию.
  С сутью проблемы мы разобрались , давайте перейдем к изготовлению ТГР на примере Диолд АСИ-140. Перед этим пару слов о взаимозаменяемости  , на всех перечисленных выше аппаратах  стоят схожие ТГР которые при желании можно заменить друг другом НО соблюдая фазировку ! Так как печатные платы у всех сварочных разные , конфигурация выводов у трансформаторов выполнена по разному и просто вытянуть ТГР из одного сварочного и в ставить в другую модель не всегда возможно.
  Разбирать, разматывать старый ТГР залитый эпоксидной смолой пересчитывать его витки, смотреть направление намотки и т.д. уж совсем не хочется. У нас есть схема где указаны начало обмоток , но можно обойтись и без нее . Например  мы знаем что сдвиг по фазе у нас 0о  то есть амплитуда ШИМ на входе совпадает по времени с амплитудой на выходе, так же знаем схему включения силового трансформатора инвертора - это "Косой мост" или как пишут в учебниках ассиметричный мост , это значит что силовые ключи должны работать синфазно, то есть закрываться и открываться одновременно , поэтому начало-конец обмоток ТГР нижнего и верхнего ключа тоже должны быть одинаково намотаны, в одном направлении.  Получается за начало всех трех обмоток мы берем "горячий конец "  как на схеме - помечено точкой, можно взять и "холодный конец" (общий) но обязательно у всех трех обмоток начало должно быть одинаково . 

  Теперь направление обмотки - здесь опять же  мотать можно в любую сторону но обязательно одинаково все три обмотки, начали мотать первичку по часовой стрелке, значит и остальные должны быть намотаны так же. 
  Магнитопровод я выбрал ЕЕ25 материал РС40 - просто потому что такой был под рукой.  Пробовал мотать на кольце, но результат и сам процес намотки на кольцо мне не понравился. Магнитопровод конечно можно использовать и больше, если позволяет место, но не советую брать меньше ЕЕ19 иначе через время могут проявится те же "болячки" что и у родного ТГР.  Схема выводов трансформатора гальванической развязки для Диолд АСИ-140  соответствует рисунку ниже.

   Сначала намотана обмотка нижнего плеча (Н1,К1)  , затем обмотка возбуждения (Н2,К2) и последней обмотка верхнего ключа , такое решение сделано только потому что между обмотками нижнего и верхнего плеча достаточно большой потенциал и если обмотки намотаны рядом да еще и плохо изолированы - пробой дело времени. Разумеется о намотке в два или в три провода речи идти не может - слишком большой риск пробоя, конечно если использовать провод МГТФ это можно сделать но такой провод не поместится на этом сердечнике. 
  В интернете  уже достаточно много статей по перемотке ТГР и я признаюсь не стал рассчитывать количество витков, а просто подобрал исходя из чужого опыта.
Оптимально оказалось   l=28вит.  ll=27вит.  lll=28вит.  провод использовал диаметром 0,4мм  ПЭВ-1 или нечто похожее на него.  Направление намотки на рисунке ниже. 

  Из рисунка думаю все понятно - вид снизу, между слоями изолировал термоскотчем в два слоя, особое внимание к выводам, они не должны касаться  следующих обмоток. 
  После намотки и изоляции  склеиваем сердечник , хотя у ТГР зазора в сердечнике быть не должно , все же было замечено что если вставить  альбомный лист между сердечниками , сигнал немного четче , хотя и практически не заметно. Полноценным зазором лист бумаги конечно не назовешь,  но я его прокладываю. 
  Сравним что получилось в сравнении с штатным ТГР:

   Даже с первого взгляда понятно что новый трансформатор имеет свободный доступ воздуха и не будет так  накапливать в себе тепло как штатный буквально заключенный в "шубу" из эпоксидной смолы, а тепло как я писал выше вызывает деградацию материала сердечника. 
   Ставим ТГР на место и проверяем с питанием от лабораторного блока питания. 

В качестве нагрузки на ТГР во время проверки  можно временно подставить силовые ключи  или использовать их эквивалент - конденсаторы на 4700 пф  включенные между затвором и эмиттером, по одному вместо каждого транзистора .  Как видим форма сигнала получилась хорошая.
При подключении схемы к блоку питания стоит обратить внимание на ток потребления, он не должен сильно отличатся от тока потребления с родным ТГР, к примеру  в моем случае схема с родным трансформатором потребляла 125мА, с перемотанным  уже 140мА , разница мизерная всего 15мА, а вот когда я экспериментировал с кольцом используя провод МГТФ получил потребление  в 320мА - а это уже лишняя нагрузка транзистор коммутирующий ТГР (по схеме Q9)  и на не без того слабый блок питания инвертора, выполненный в виде дополнительной обмотки от силового трансформатора инвертора. По этой причине провод МГТФ я не стал использовать и ферритовые кольза тоже отложил в сторонку.

 

  Вернемся к эпюрам , максимальное напряжение +15В  минимальное -10В  такая разность позволяет четко открывать и быстро закрывать IGBT транзисторы.   На последнем фото осцилографа можно видеть "плавно" нарастающие и спадающие франта,  ничего в мире не делается мгновенно и это как раз время заряда емкости затвора и ее разряда, в данном случае одна клеточка на экране осциллографа это 800нс , время нарастания (Rise Timе) 560нс  что равняется 0,00000056 секунды  или 0,56 мкс  или  0,00056 мс, так что вполне не плохой результат во времени для заряда емкости затворов 4х ключей. 
  Ну и конечно  фото как установлен ТРГ на плате, пока без одного радиатора. 

 

Всем кто осилил статью целиком - спасибо за внимание !   Вопросы, замечания и пожелания пишите в комментариях. 


 

 


 

 

 

Просмотров: 368 | Добавил: UR5MSO | Теги: ТГР, трансформатор, АСИ-140, АСИ-140 М, сварочный, аппарат, Изготавливаем, гальванической, ремонт, ДИОЛД, развязки, намотать, перемотать, инвертор | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Подписка: 1 Код *:

Мы ВКонтакте
Поиск
Вход на сайт
Календарь
«  Март 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031
Статистика

Онлайн всего: 6
Гостей: 6
Пользователей: 0