Применение сварочного инвертора в качестве пуско-зарядного устройства

Назад

Время на чтение: 2 мин

0

3997

Никто не удивится, если услышит, что сварочный аппарат используется для сварки- это самое простое и логичное описание его функций. Сварщик-профессионал скажет вам, для чего предназначен сварочный аппарат и объяснит, как им пользоваться.

Но, далеко не каждый может предположить, что инвертор зачастую имеет очень полезные дополнительные функции.

В этой статье говорится о сварочных инверторах с пуско-зарядной функцией. Объясняется, как правильно их использовать для зарядки и запуска самых разных устройств.

• Общая информация
• Особенности применения
• Применение
• Заключение

Общая информация

Некоторые сварочные инверторы могут выполнять пуско-зарядную функцию. И это не зависит от уровня их эксплуатации – будь он бытовой или профессиональный. Калибр СВИЗ 200АП как раз является таким многофункциональным устройством.

Конечно, очень удобно, когда одно и то же устройство можно использовать и для сварки, и, чтобы зарядить ААКБ, и для запуска автомобиля. Столько функций выполняет одно компактное устройство! Калибр СВИЗ 200АП и другие аппараты такого типа – это пуско-зарядные агрегаты.

К ним подключаются любые аккумуляторы для пуска и зарядки. Вам повезло, если вы имеете такой инвертор — есть возможность самостоятельно, без вызова специалистов, разрешить множество сложных бытовых ситуаций.

Например, запустить автомобильный двигатель в сильные морозы, зарядить аккумулятор в домашних условиях. И, когда возникают вопросы: «а можно ли в качестве зарядного устройства использовать сварочный инвертор?»- мы ответим: «Да! Конечно! Если он оснащен такой функцией, как представленный нами Калибр СВИЗ 200АП!»

Инверторный Блок питания или пускач для авто

Когда автомобиль долгое время стоит без дела, нужно его хотя бы раз в месяц заводить. Аккумуляторная батарея хорошо снабжает электричеством автомобиль на протяжении 4-5 лет, затем она не в состоянии нормально обеспечивать электричеством машину, а также плохо заряжается от генератора или портативного зарядного устройства. После большого опыта сборки сварочных инверторов, у меня появилась идея сделать на основе таких аппаратов устройство для запуска двигателя.

Это устройство можно использовать как с установленным аккумулятором, так и без него. С аккумуляторной батареей инверторному блоку питания будет даже легче заводить двигатель. Я пытался завести без батареи двигатель на 88 лошадиных сил. Эксперимент удался, без каких либо поломок.

На инверторе нужно настроить выходное напряжение 11,2 В. Стартер двигателя внутреннего сгорания, рассчитан на такое напряжение (10-11 В). Инверторный блок питания, который мы собираем имеет возможность стабилизации напряжения, а также функцию защиты от максимальных токов 224 А, защиту от замыкания электропроводки.

Технология IGBT, по которой разрабатывалась электрическая схема устройства, основана на принципе полного открытия и полного закрытия мощных транзисторов, которые используются в блоке. Это дает возможность как нельзя лучше минимизировать потери на ключах IGBT.

На выходе имеется возможность регулировать силу тока и напряжение за счет изменения ширины импульсов управления силовыми ключами. Так как они работают на высоких частотах, то и регулировку нужно осуществлять на частоте 56 кГц. Такая идеализация работы возможна лишь при стабильной частоте на выходе, а также удержание ее на таких уровнях, при которых действует блок питания. В таком случае будет, изменятся, только ширина и длительность напряжения в диапазоне (0% – 45%), от ширины импульса. Остальные 55% – это нулевой уровень напряжения на ключе управления.

Трансформатор инверторного блока имеет ферритовый сердечник. Это дает возможность подстраивать прибор на высокой частоте 56 кГц. На металлическом сердечнике не создаются вихревые токи.

IGBT транзисторы – обладают необходимой мощностью, а также не создают вокруг себя вихревых полей. Зачем же нужно создавать такие высокие частоты в блоке питания? Ответ очевиден. При использовании трансформатора, чем выше частота напряжения, тем меньше нужно витков обмотки на сердечнике. Еще одним плюсом высокой частоты работы, высокого КПД трансформатора, который в данном случае становит 95%, так как обмотки сердечника выполнены из толстого провода.

Трансформаторное устройство, используемое в схеме маленькое по габаритам и очень легкое. Широтное импульсное устройство (ШИМ) – создает меньше потерь, стабилизируя напряжение, в сравнении с аналоговыми элементами стабилизации. В последнем случае мощность рассеивается на мощных транзисторах.

Те люди, которые разбираются немного в радиоэлектронике, могут заметить, что трансформатор подключается к источнику питания во время тактов двумя ключами. Один подсоединяется к плюсу, другой к минусу. Электрическая схема построения по принципу Фли Бак предусматривает подключение трансформатора с одним ключом. Такое подключение приводит к большим потерям мощности (составляет в общей сложности порядка 10-15 % от полной мощности), так как индуктивные обмотки рассеивают энергию на резисторе. Такие потери мощности недопустимы для построения мощных источников питания в несколько киловатт.

В приведенной схеме такой недочет устранен. Выброс энергий уходит через диоды VD18 и VD19 обратно в питание моста, что в свою очередь еще больше повышает КПД трансформатора.

Потери на дополнительном ключе становят не более 40 Ватт. Схема Фли Бак предусматривает такие потери на резисторе, которые ставят 300-200 Ватт. Транзистор IRG64PC50W, который применяется в электрической схеме блока питания по технологии IGBT, имеет особенность быстрого открытия. В то же время скорость го закрытия намного хуже, что производит к импульсному нагреву кристалла в момент закрытия транзистора. На стенках транзистора выделяется около 1 кВт энергии в виде тепла. Такая мощность очень большая для транзистора, что чревато перегревом.

Для снижения этой мгновенной мощности между коллектором и эмиттером транзистора включают дополнительную цепь С16 R24 VD31. Тоже самое было сделано и с верхними IGBT транзистора, которая снижает мощность на кристалле в момент закрытия. Такое внедрение приводит до повышения мощности в момент открытия ключа транзистора. Но оно происходит практически мгновенно.

В момент открытия IGBT конденсатор С16 разряжается через резистор R24. Зарядка происходит в момент закрытия транзистора через быстрый диод VD3. Как следствие этого, затягивается формат подъема напряжения. Пока закрывается IGBT – снижается выделяемая мощность на ключе транзистора.

Такое изменение электрической цепи отлично справляется с резонирующими выбросами трансформатора, тем самым не позволяя напряжению выше 600 вольт через ключ.

IGBT – это составной трансформатор, который состоит из полевого и биполярного транзистора с переходом. Полевой транзистор выступает тут в качестве главного. Для того, чтобы им управлять требуются прямоугольные импульсы с амплитудой не меньше 12 В, а также не больше 18 В. На этом участке цепи включены специальные оптроны (HCPL3120 или HCPL3180). Возможная импульсная рабочая нагрузка составляет 2 А.

Оптрон работает таким образом. В том случае, когда появится напряжение на светодиоде оптрона, входы 1,2,3 и 4 – запитаны. На выходе мгновенно формируется мощный импульс тока с амплитудой 15,8 В. Уровень импульса ограничен резисторами R55 и R48.

Когда напряжение на светодиоде пропадает, наблюдается спад амплитуды, который открывает транзистор Т2 и Т4. Таким образом создается ток более высокого уровня на резисторах R48 и R58, а также происходит быстрая разрядка конденсатора ключа IGBT.

Мост вместе с драйверами на оптронах собираем на базе радиатора от компьютера Pentium 4, у которого плоское основание. На поверхность радиатора перед установкой транзисторов необходимо нанести термопасту.

Радиатор нужно распилить на две части таким образом, чтобы верхний и нижний ключ не имели электрического контакта между собой. Диоды крепятся к радиатору специальными слюдяными прокладками. Все силовые соединения устанавливаем с помощью применения навесного монтажа. На шину питания понадобится припаять 8 штук пленочных конденсаторов по 150 нФ каждый и максимальным напряжением 630 В.

Выходная обмотка силового трансформатора и дроссель

Так как выходные напряжения без нагрузки достигают 50 В, его нужно необходимо было выпрямить с помощью диодов VD19 и VD20. Затем нагрузочное напряжение поступает на дроссель с помощью которого происходит сглаживание и деление напряжения пополам.

Во время когда IGBT транзисторы открыты наступает фаза насыщения дросселя L3. Когда IGBT находится в закрытом состоянии, наступает фаза разрядки дросселя. Разрядка происходит через замыкающий цепь диод VD22 и VD21. Таким образом ток который поступает на конденсатор выпрямляется.

Стабилизация и ограничение тока при широтноимпульсной модуляции

Устройство, о котором далее пойдет речь – мозг блока питания ИС2845. Он создает рабочий такт с измененяемой шириной импульса, в зависимости от входного напряжения в точках входа 1 и 2, а также тока на входе 3.

2 – это вход для усиления напряжения, 1 – выход усилителя. Усилитель изменяет рабочий ток инвертора, а также ширину импульса. Дискретные изменения создают нагрузочную характеристику в зависимости от напряжения обратной связи между блоком питания и входом микросхемы. На выводе 2 микросхемы поддерживается напряжение 2,5 В.

Ширина рабочего импульса зависит от напряжения на входе 2 микросхемы. Ширина импульса становится шире, если напряжение больше 2,5 В. Если же напряжение меньше указанного, то ширина зауживается.

Стабильность работы блока питания зависит от резисторов R2 и R1. Если напряжение сильно проседает вследствие больших выходных токов, то необходимо увеличить сопротивление резистора R1.

Иногда бывает, что в процессе настройки блок начинает издавать некие жужжащие звуки. В таком случае необходимо регулировать резистор R1 и емкости конденсаторов С1 и С2. Если даже такие меры не в состоянии помочь, можно попробовать уменьшить количество витков дросселя С3.

Трансформатор должен работать тихо, иначе сгорят транзисторы. Если даже все вышеперечисленный меры не помогли, нужно добавить несколько конденсаторов по 1 мкФ на три канала БП.

Плата силовых конденсаторов 1320 мкФ

Во время включения блока питания в сеть с напряжением 220 В, происходит скачок тока, после чего выходят из строя диодная сборка VD8, во время зарядки емкости конденсатора. Для предотвращения такого эффекта нужно установить резистор R11. Когда конденсаторы зарядятся, таймер на нулевом транзисторе даст команду сомкнуть контакты и зашунтировать реле. Теперь нужный по величине рабочий ток поступает на электрический мост с трансформатором.

Таймер на VT1 размыкает контакты реле К2, что позволяет использовать процесс широтноимпульсной модуляции.

Настройка блока

Первым делом необходимо подать напряжение в 15 В на силовой мост, проследить правильную работы моста а также монтаж элементов. Далее можно запитать мост напряжением сети, в разрыв между +310 В, где расположены конденсаторы 1320 мкФ и конденсатор с емкостью 150 нФ, поставить лампочку на 150-200 Ватт. Затем подключаем к электрической цепи осфилограф на коллектор-эмиттер нижнего силового ключа. Нужно убедится, что выбросы расположены в нормальной зоне, не выше 330 В. Далее выставляем тактовую частоту ШИМа. Нужно понижать частоту до тех пор, пока не появится на осциллограмме маленький изгиб импульса, который свидетельствует о перенасыщении трансформатора.

Рабочая тактовая частота трансформатора рассчитывается таким образом: сначала измеряем тактовую частоту перенасыщения трансформатора, делим ее на 2 и результат прибавляем к частоте, на которой произошел изгиб импульса.

Затем нужно запитать мост через чайник, мощностью 2 кВт. Отсоединяем обратную связь ШИМ по напряжению, подаем регулируемое напряжение на резистор R2 в месте соединения его с стабилитроном D4 от 5 В до 0, тем самым регулируя ток замыкания от 30 А и до 200 А.

Настраиваем напряжение на минимум, ближе к 5 В, отпаиваем конденсатор С23, замыкаем выход блока. Если вы услышали звон, необходимо пропустить провод в другую сторону. Проверяем фазировку обмоток силового трансформатора. Подключаем осциллограф на нижний ключ и увеличиваем нагрузку, чтобы не было звона, или даже всплеска напряжения выше 400 В.

Измеряем температуру радиатора моста, чтобы радиатор нагревался равномерно, что свидетельствует о качественных мостах. Подключаем обратную связь по напряжению. Ставим конденсатор С23, измеряем напряжение, чтобы оно находилось в пределах 11-11,2 В. Нагружаем источник питания небольшой нагрузкой, величиной в 40 Ватт.

Настраиваем тихую работу трансформатора, изменяя количество витков дросселя L3. Если и это не помогает, увеличиваем эмкость конденсатора С1 и С2, или же размещаем плату ШИМ подальше от помех силового трансформатора.

Применение

Перед использованием сварочного инвертора для зарядки или пуска, убедитесь, что он оснащен такими функциями. Обычный сварочный аппарат не подходит для такого – он просто для этого не предназначен.

Сварочный инвертор работает в режиме, выдающем 50 Вольт напряжения, от которого аккумулятор просто сгорит. Если же агрегат имеет пуско-зарядную функцию, то есть возможность переключать его в режим необходимого АКБ сниженного напряжения – 12 или 24 Вольт.

Кроме того, можно настроить и Амперы – рекомендованное соотношение 1 к 20, то есть при настройке на 3 Ампера заряжаем АКБ мощностью 60Ампер. Нужно помнить, что инвертор перед применением надо настраивать. Исполнить функцию зарядника агрегат может только после переключения в правильный режим.

Как сделать пуско зарядное устройство для автомобиля своими руками? Разумная экономия

Как сделать пуско зарядное устройство для автомобиля своими руками

будет полезно узнать всем водителям, так как оно не содержит дефицитных деталей. Его вполне собрать самостоятельно при наличии нужных деталей и опыта работы по ремонту радиоэлектронного оборудования. Такой прибор полезен ещё и тем, что кроме помощи в запуске мотора, с его помощью можно производить подзарядку севшей аккумуляторной батареи.

В чём отличие зарядного и пускового устройств?

Сегодня выпускается несколько видов таких приборов, среди них можно выделить следующие изделия:

• Приборы только для зарядки АКБ;
• Устройства для пуска двигателя;
• Комбинированные изделия, для зарядки и пуска мотора.

Давайте кратко рассмотрим их конструктивные особенности. Изделия первого типа могут быть трансформаторными, импульсными. Зарядка возможна постоянным или импульсными токами. Приборы только для запуска имеют большие габаритные размеры и массу.

По большей части изготавливаются на базе сварочных аппаратов, посредством выделения дополнительного вывода, дающего 15-16 вольт. И наконец, комбинированные устройства, которые способны подзарядить аккумуляторную батарею, а при необходимости обеспечить запуск мотора.

Как подобрать схему такого прибора?

Чтобы выполнить сборку такого аппарата требуется иметь хоть небольшой опыт обращения с измерительными приборами, паяльником. Уметь разбираться в радиосхемах и наладке радиоэлектронных изделий. Если всё это имеется, можно приступить к выбору принципиальной схемы и комплектации нужными радиокомпонентами. Их немного и к разряду дефицитных они не относятся.

Если такая работа выполняется первый раз, следует выбрать не очень сложную схему пуско зарядного устройства, а в дальнейшем, по мере накопления опыта, можно перейти к изготовлению более сложных и надёжных устройств. Выбрать подходящую схему можно в сетях Интернета, а также во многих печатных изданиях. Следует только учесть факт потребления стартером тока примерно 200 Ампер, поэтому если в устройстве имеется амперметр, необходимо предусмотреть его отключение при попытках запуска мотора.

Особенности его изготовления

До начала работ нужно приготовить инструмент и комплектующие материалы. Вам могут понадобиться следующие компоненты:

• Электрический паяльник, мощность которого примерно 100 Ватт;
• Кислоту для пайки и припой;
• Пластину из текстолита для монтажа прибора;
• Трансформатор мощностью от 1500 Ватт;
• Вентилятор для охлаждения, подходит от компьютера;
• Мощные диоды с током от 100 Ампер;
• Электродрель и набор свёрл;
• Провод для подключения к сети 220 Вольт;
• Кабель для подсоединения к аккумулятору, его сечение должно быть не менее 10 мм2;
• Кабельная продукция для обмоток;
• Зажимы для этого кабеля, желательно быстросъёмные;
• Набор болтов и гаек для крепления монтируемых деталей.

Сварка электродами от аккумуляторов

Про сварку от автомобильных аккумуляторов я слышал уже давно, так-же есть видео на ютюбе подтверждающие это. И в принципе я не сомневался в этом так-как характеристики аккумуляторов позволяют это делать. Во-первых большой ток, до 600А с аккумулятора 55Ач, а с акб большей ёмкости ещё больший максимальный ток, по-этому даже большой перебор по току получается нежели его нехватка. Но в общем ещё год назад понадобилось мне заварить раму мотоцикла и боковой прицеп к нему, а подключить сварочный инвертор на даче некуда.

На даче у меня электричество своё, установлена небольшая солнечная электростанция, и там установлен преобразователь 12-220 вольт максимальной мощностью всего 1кВт, и сварку он естественно не потянет. Но у меня в электростанции на тот момент стояли четыре аккумулятора, два по 65Ач, и ещё два по 90Ач, вот я решил сам убедится в том что от АКБ варить можно. В общем принёс два аккумулятора к месту сварки и соединил АКБ последовательно на 24 вольта. Электроды были диаметром 2,5 мм.

Скажу так что заварить удалось, и довольно неплохо

, но скорее всего не хватало напряжения так-как
дуга очень плохо зажигалась
и провара хорошего не получалось, так-как дуга еле-еле горела и часто просто гасла. Но при этом что меня удивило так это то что если электрод залипнет, то он за секунду нагревается до красна и расплавляется. С обычной сваркой я такого не наблюдал, а здесь надо быть аккуратнее, электроды при залипании сгорают махом.

Совсем недавно, в начале февраля (2016-й год) мне снова понадобилась сварка, но у меня уже было три аккумулятора по 90Ач. Варил я раму для ветрогенератора. С тремя последовательно соединёнными аккумуляторами

сварка оказалась отличной и с большим перебором по току.

Разновидности ЗУ

Наиболее распространенные виды аккумуляторов:

В большинстве автомобилей используются WET аккумуляторы. Это свинцово-кислотные емкости, заполненные жидким электролитом. Для их функционирования требуется водный раствор H2SO4. Свойства батареи позволяют использовать для нее любой зарядник, независимо от его технических характеристик.

В AGM, GEL в качестве электролита применяется серная кислота в разных состояниях. Эти автомобильные аккумуляторы более чувствительны к перепадам уровня тока, перезарядке. Для восстановления емкости потребуется приобрести специализированные ЗУ.

При выборе зарядного устройства важно изучить технические возможности, параметры аккумулятора. Один из показателей, на который нужно обратить внимание, — вольтаж. На легковых автомобилях, как правило, используются батареи с номинальным напряжением 12 В. Для грузовиков показатель может достигать отметки 24 В.

Классификация ЗУ

• Зарядные. При зарядке аккумулятора нельзя включать мотор.
• Пусковые. Используются для запуска двигателя до 7 л в объеме. Отличаются небольшим весом, могут функционировать при пониженных температурах, заряжаться от прикуривателя.

Рейтинг зарядных устройств 2018 г.

1. Калибр. Отечественное предприятие, выпускающее ЗУ по средней цене 3–4 тысячи рублей. Устройства могут зарядить аккумуляторы емкостью до 100 А/ч, номиналом до 24 В. Модели с увеличенной силой тока подходят для восстановления батарей емкостью до 250 А/ч.

2. Bosch. ЗУ отличаются простотой в эксплуатации. В инструкции по использованию указано, что батарея начинает заряжаться после нажатия всего одной кнопки. Все модели защищены от пыли, брызг. Есть функция сохранения заданных настроек, автоматического отключения. Стоимость более 5–6 тысяч рублей.
3. Ресанта. Латвийская фирма. Автоматические зарядные устройства оснащены миниаккумуляторами, запускающими двигатель даже при отсутствии подключения к электросети. Мобильная модель ПУ–2 дополнительно имеет компрессор, USB-вход, фонарик.

4. Орион. Устройства этого производителя работают только в автоматическом режиме, могут плавно снижать уровень тока в конце цикла подзарядки. Контроль напряжения предотвращает интенсивный нагрев даже при длительной работе, уменьшает нагрузку на АКБ.

5. Кедр. ЗУ отечественного производителя предназначены для 12-вольтовых аккумуляторов на свинцово-кислотной основе. Восстановление емкости стабилизированной подачей тока, циклический режим позволяют избежать короткого замыкания, случайной переполюсовки. Даже при длительном подключении устройство не приводит к перезарядке, перегреву. Цена от 2 тысяч рублей.

6. Telwin. Итальянский производитель автопринадлежностей. Самая востребованная модель — Nevatronic 12. Она подходит для батарей всех типов с номинальным напряжением 12 В.

7. Aiken. Под этой маркой выпускается много ЗУ, пригодных для легковых автомобилей, грузовиков, мотоциклов. Сравнительно низкая цена (1-1,5 тысячи) объясняется тем, что устройства функционируют только при подключении к электросети. Поэтому их нельзя использовать в дороге.

Хорошее зарядное устройство может стоить дороже новой АКБ, но затраты быстро окупаются.