Самодельный сварочный аппарат: однофазный инвертор СВАРОГ в трехфазный . Ч.1.

Пришлось мне приводить в порядок старый дом в деревне. Без сварки мужику – сами знаете что. Фаза на краю деревни проваливалась на обычном сварочном трансформаторе так, что соседи приходили и в с держанном тоне предупреждали «по-хорошему».
Купил себе цацу TIG 200P AC_DC… точнее сначала был TIG 160 AC_DC, но его вынесли быстро вместе с линолеумом, поэтому о нем не будем…
Вот, соседи рады, я счастлив, т.к. от 40 до 90 ампер на тройку электрод и на TIG нержавейку – вполне достаточно. Вместе с новой проводкой в доме, договорился с энергосетями на подключение 3-х фаз – стало вообще кошерно, рейсмусовый станочек и все-такое… вах!

Однако, пришла нужда пару раз поварить алюминий…. тут то мне и взгрустнулось. Ток больше 90 А выкачать из одной деревенской фазы TIG 200P AC_DC ну никак не мог. Трещала защита, моргал свет,
ИБП на ОГВ после безуспешных попыток осознать, что происходит с фазой уходил в аут и реанимировался лишь после полного ВКЛ\ВЫКЛ. Пришлось побороть свою лень и включить мозк насчет того, можно ли из трех фаз взять понемножку, чтобы моему сварАппу хватило на рубашку (замечу, что гугл побрезговал мне помочь в этой теме)…

Итак, вскрытие пациента:

Ответственно, без личных эмоций, можно сказать что китайские модули собраны вполне прилично. Детали стоят ровно, платы покрыты лаком, полноценные радиаторы, практически все винты\болтики затянуты и маркированы красным лаком, провода зацеплены жгутами, спрятаны где необходимо в негорючие презервативы , честные медные шины на больших токах, т.е, если не знать что папа китаец — то выглядит пациент нормальным человеком. Сразу, чтобы делать операцию без осложнений – разгоняем кистью пауков и сдуваем пыль легочным компрессором…

Обращаем внимание на стандартную, для заявленных ТТХ, комплектацию модулей – то бишь, приличный сетевой фильтр импульсных помех (платка сзади внизу где входит провод 220v) дальше на переключатель ВКЛ\ВЫКЛ, после него провода идут на плату с релюшкой, которая с небольшой задержкой подает переменку на силовые выпрямительные диоды (две шоколадки в каждой по два независимых диода видимо) батарея конденсаторов на 400v, и с них выпрямленное и выглаженное питание идет на блок импульсных трансформаторов (1) спрятанных между радиаторами в левом модуле на фото. Правый модуль, по ходу дела, занимается импульсами тока и деланием его из постоянного снова в переменное когда это необходимо.
Дальше – лень разбираться, потому как нам нужно препарировать лишь часть схемы, которая до батареи конденсаторов.
Почти сразу нашел начавший обгорать болт (2) к которому прикручена медная шина, идущая на правый модуль.
Здесь на фото уже после восстановления новая гайка, затянутая на разогретую паяльником снизу шину, заодно плата снизу была к шине еще и припаяна.
Силовые транзисторы (3) кучей аккуратно придавлены к массивным радиаторам — лепота.

На следующем фото видны друг за другом два одинаковых разъема (5), в каждом по четыре параллельно провода желтых – это два переменных конца на полнопериодный диодный выпрямитель из двух шоколадок (4).
Пара пар красных проводов – это плюс с выпрямительного моста и пара пар черных — это минус.

Если померить напряжение между красными и черными к ним еще подключена батарея конденсаторов (6), то с одной фазы набегает примерно 240-260v постоянки.
Откручиваем со своей стороны пару гаек и приподымаем плату (7).

Да, верно, к желтым идет переменка, а выпрямленный плюс и минус уходит на конденсаторы.
Сюда бы нам и прилепить свой плюс и минус с выпрямленных трех фаз! Кстати, (12) это как раз восстановленный и пропаянный обгоревший контакт о котором говорилось выше.
Красный провод (9) переменка приходит с выключателя ВКЛ/ВЫКЛ, вместе с ним жгутом перетянут провод черный.
Это второй провод переменки и он тоже идет в плату, НО, видите за ним белую релюшку?
Она срабатывает чуть позже включения питания сварАппа и подает силовую переменку с черного провода на 4 желтых в разъеме и дальше на выпрямитель….
Возьмем этот момент на заметку!
В белом презервативе (8) видим два красных провода, идущих на выключатель ВКЛ/ВЫКЛ.
Это 220v которые вы включаете в розетку.
Начало этого провода (11) мы видим выходящим из платы ВЧ сетевого фильтра (вон там за 11 виден его дроссель).
Обратите внимание на черный варистор (10).
Ниже красный овальчик, в нем едва заметная дорожка на плате, она позже будет перерезана и освобожденный контакт перемычкой будет перепаян чуть в сторону.
Фотка будет ниже… плинн, я один вижу тюльпанчики или еще кто?!
Резюмируем — осмотр пациента внушает надежду на положительный исход от вживления трансплантатов и расширение возможностей функционала.
Можно планировать хирургическое вмешательство.

Теперь прикидываем «что и как».

Как выпрямить 3 фазы и вообще, что это такое. Снова google дает картинки в которых только гуру разберутся, звезды да треугольники, да действующие напряжения, мы и слов таких не знаем… сейчас сам нарисую, чтобы «все ежики» поняли…. Вот, смотрите кто еще не в теме, все очень просто, как два пальца.

Теперь, кратенький ассоциативный ряд:
Представим, что слева три тестера есть квартиры на одной лестничной площадке. В общем стояке проходят три провода «трехфазного напряжения 360в» (обозначены L1, L2, L3 разными цветами) и четвертый, общий\земляной\нулевой провод (в особенности не вдаемся).
До нулевого провода (NULL) можно дотронуться рукой, он прикручен к раме\дверце металлической крышки общего щитка на лестничной площадке, и он один\общий не только на вашем этаже, но и для всех во всем доме…. И даже в вашей розетке один из двух контактов есть именно этот нулевой провод. На рисунке он обозначен черным цветом и общий для трех левых тестеров.
Так вот, если померить напряжение между проводом NULL и любым из L1, L2, L3 то тестеры покажут 220в. И именно так, во все три квартиры на лестничной площадке разведены один из L1, L2, L3 и один общий NULL. НИКАКИХ 360в там нет!, вроде бы….
На каждой фазе (L1, L2, L3) относительно NULL, в форме синусоиды с размахом в плюс и в минус присутствует ЭДС, которая напрягает\давит электроны, заставляя их двигаться «туда-сюда», если цепь от фазы замкнется на NULL через какую либо нагрузку. Эта ЭДС, среди обывателей обзывается «напряжением» и условно обмеряется Вольтами. Для нас она в сети есть 220в. Итого, в розетку каждой квартиры приходит один NULL и одна фаза Lх, на которой, то в одну, то в обратную сторону появляется давление на электроны силой\напряжением 220в.

САМОЕ ЗАГАДОЧНОЕ в «3-х фазном» — где же 360 вольт?
Дело в том, что синусоиды на L1, L, и L3 (смотрите изображение в предыдущей части) сдвинуты друг от друга по форме напряжения на 120 градусов , и если до сих пор мы замеряли напряжение на фазе относительно NULL провода, то замер напряжения одной фазы относительно другой преподнесет нам сюрприз – посмотрите на четвертый тестер внизу картинки. Если провести на графике линию в какой-либо момент времени, то можно сразу понять – «так вот они какие! 360в» Я точками отметил что показывает тестер, измеряющий напряжение между L1 и L2.
Теперь нам становиться понятно и явление, когда в нашем доме из-за электрика, который перепутал провода, горят холодильники и телевизоры.
Просто вместо NULL электрик пробросил соседнюю фазу и в розетке случилось двухфазное напряжение, которое после выпрямления в бытовом приборе дает вместо 250в на конденсаторах блоков питания все 400в с хвостиком, что в свою очереди разрывает электролитические конденсаторы, которые не рассчитаны на такое издевательство. В холодильнике и в лампочке, после непродолжительной борьбы сгорают обмотки и спиральки.
Однако, не торопитесь обвинять электрика.
Гораздо чаще, проблема носит техногенный характер. Где-то в сплетениях силовых проводов на подстанции рядом с вашим домом, а может даже в общем стояке, крыса или просто эрозия изоляционной обмотки на какой-либо фазе, замыкает фазу на NULL. ЭДС радостно разгоняет электроны по образовавшейся цепи в глубину нашей планеты, намертво сваривая место контакта. Через некоторое время, если у ЭДС хватает силы, NULLевой провод в сторону ядра планеты разогревается и переплавляется…. цепь в землю размыкается и… вуаля!
Через место сварки фазы с проводом NULL, который в направлении земли отгорел, а в направлении квартир остался цел (туда тока почти не было), мы получаем в розетке ДВЕ фазы! Последствия вам уже известны.
Повезет только тем, кто висел на той же фазе, которая приварилась к NULL. У них просто все выключится без последствий (несмотря на то, что на обеих контактах розеток будет телепаться одна и та же фаза, и если за нее взяться рукой, то будет очень неприятно!).
Есть еще третий вариант последствий, просто с «отгоранием нулевого провода» и «перекосом фаз из-за разности нагрузок», но он чуть сложнее в понимании и не будем в него вдаваться.

Итак, теперь после теории, приступаем к практике.
С правой стороны рисунка с тестерами, показаны сравнительные результаты выпрямления 3-х фаз по схеме Миткевича (именно ее мы будем пользовать по ряду причин) И выпрямленное напряжение однофазное по полномостовой схеме, которая применяется в нашем сварАппе. Схематически такой выпрямитель справа.

Что можно сказать о них?
Первое, что трехфазный выпрямитель в отличии от однофазного дает пульсации 150Гц вместо 100Гц, и это хорошо для нас, т.к. силовая емкостная батарея заряжается на 50 раз в с екунду чаще (кстати, и служить будет дольше).
Второе, нагрузка от сварАппа разделяется на три части, что уменьшает просаживание линий, и это тоже дает нам выигрыш.

Третье, самое интересное – это закрашенная площадь действующего напряжения.
В выпрямленной однофазной схеме есть полный провал до нуля, а в трехфазной схеме его вообще нет.
Из-за такого расклада, емкости сварАппа заряжаются минимум в 1,3 раза эффективнее, а реально — эффективность будет еще выше!
Теперь, мы знаем, что при самом пессимистическом прогнозе, мы сможем поднять, в моем случае, допустимый сварочный ток с 90А до 120А. И это уже приятно.

Продолжение читайте в «Апгрейд: однофазный инвертор СВАРОГ в трехфазный. Ч.2»

Смотрите в магазине отзывов: СВАРОГ ARC 205 CASE, сварщики о работе аппарата — проверить наличие скидки на аппарат сегодня — найти отзывы о другом оборудовании.