Austausch des IGBT-Moduls im Schweißgerät. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Heutzutage sind Inverter-Schweißstromquellen weit verbreitet. Ihre Vorteile sind bekannt: Gleichstromschweißen und einfache Einstellung, hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht. Es gibt vielleicht nur einen Nachteil – hohe Kosten.

Leider fallen Schweißquellen wie jedes andere elektronische Gerät manchmal aus. Der häufigste Grund ist das „Durchbrennen“ der leistungsstarken Ausgangstransistoren des Wechselrichters. Genau das passierte mit dem Wechselrichter ETALON ZX7-180R, den ich bereits defekt, aber sehr günstig gekauft habe.

Darin war das IGBT-Modul kaputt (Abb. 1). Nach Angaben des Verkäufers handelt es sich um eine typische Fehlfunktion solcher Geräte, und der Preis für ein neues Modul erreicht die Hälfte der Kosten des gesamten Wechselrichters, und es gibt keine Garantie dafür, dass das neu installierte Modul nicht nach einiger Zeit ausfällt.

Fig. 1

Bei der Überprüfung des Geräts stellte sich heraus, dass bei einer Netzspannung unter 190 V die Form der den IGBT-Gates zugeführten Signale zu verzerren beginnt. Daher kann ein Einbruch der Netzspannung zu einer unvollständigen Öffnung dieser Transistoren und in der Folge zu deren Überhitzung und Ausfall führen. Darüber hinaus verzögern die RC-Glieder (15 Ohm, 0,015 µF) zwischen den Wicklungen des Ausgangstransformators der Steuereinheit und den IGBT-Gattern die Anstiege und Abfälle der Steuerimpulse erheblich. Das Ergebnis ist dasselbe – übermäßige Erwärmung des iGBT-Moduls.

Im Stromkreis dieses Moduls gibt es keinen Sperrkondensator, und ohne diesen zirkulieren Blindströme, die durch die Streuinduktivität des Ausgangstransformators, die Kapazität seiner Wicklungen und die Installation erzeugt werden, durch die Stromkreise. Dadurch verschlechtern sich auch die thermischen Bedingungen des IGBT und des gesamten Geräts.

Es wurde beschlossen, das Modul durch mehrere separate IGBTs zu ersetzen, was um ein Vielfaches günstiger war als der Kauf eines neuen Moduls, und gleichzeitig zu versuchen, die festgestellten Mängel zu beseitigen. Das Modifikationsschema ist in Abb. dargestellt. 2. Hier ist T1 der Ausgangstransformator der Steuereinheit der Schweißquelle, T2 der Stromtransformator im Ausgangskreis des Wechselrichters, T3 sein leistungsstarker Ausgangstransformator. Die RC-Schaltkreise R24C12 und R25C13 wurden entfernt und durch Brücken ersetzt, wie im Diagramm gezeigt. Die Kondensatoren C2, C3 (konventionelle Zahlen) und C11 waren bereits in der Quelle vorhanden.

Reis. 2 (zum Vergrößern anklicken)

Die Pin-Nummern des neuen Knotens (im Diagramm ist er mit einer strichpunktierten Linie eingekreist), der das IGBT-Modul ersetzt, stimmen mit den Pin-Nummern des letzteren überein. Die Einheit ist auf einer Leiterplatte montiert, wie in Abb. 3. IGBT VT3-VT6-Pins werden in die Löcher der entsprechenden Pads der Platine gesteckt und mit ihnen verlötet.

Fig. 3

Die Transistoren selbst befinden sich auf der Rückseite der Platine. Sie werden mit M3-Schrauben, die durch Löcher mit einem Durchmesser von 3,3 mm auf der Platine geführt werden, an den Kühlkörper gedrückt. Der Kühlkörper muss über Gewindelöcher für diese Schrauben verfügen. Sie werden unter Verwendung der Platine selbst als Schablone gebohrt. Vergessen Sie nicht, den Kühlkörper an den Stellen zu schleifen, an denen die Transistoren installiert sind, diese Stellen und die Kühlkörperoberflächen der Transistoren mit KPT-Paste zu schmieren und sie mit Glimmerdichtungen zu isolieren.

Die Abschlüsse der Schutzdioden VD5 und VD6 werden gemäß Schema auf die Leiterbahnen 1-3 gelötet. Auf diesen Leitern, durch die ein großer Strom fließt, müssen Segmente des abgeschirmten Drahtgeflechts entlang der Pfade seines Flusses gelötet werden. Die Anschlüsse des Kondensators C1 werden ebenfalls verstärkt, indem man sie mit einer Schicht aus verzinntem Draht umwickelt oder ein Geflecht darauf legt und sie sorgfältig verlötet.

Unter anderen Verbesserungen ist der Austausch des Leistungstransformators der Steuereinheit und des daran angeschlossenen Vollweggleichrichters durch ein Ladegerät für ein Mobiltelefon mit einer Ausgangsspannung von 15,V bei einem Strom von 200.300 mA hervorzuheben. Jede Diode sollte an den offenen Stromkreis des gemeinsamen Kabels (Pin 2) angeschlossen werden, das im Wechselrichter des integrierten Stabilisators 7812 installiert ist (Anode an Pin 2). Dadurch werden die stabilisierte Spannung (bis zu 12,7 V) und die Impulsamplitude an den IGBT-Gates erhöht. Nach einem solchen Umbau bleibt die Funktionalität der Schweißquelle auch bei einer Reduzierung der Netzspannung auf 80 V erhalten.

Beim ersten Einschalten nach der Modifikation empfiehlt es sich, über eine 310 V, 220 W Glühlampe eine Spannung von 75 V an den IGBT anzulegen. Indem wir den Schweißstromregler auf Maximum stellen und mithilfe von LATR die vom Netz an die Schweißquelle gelieferte Spannung schrittweise von 80 auf 250 V erhöhen, stellen wir sicher, dass er funktioniert. Wenn an den Ausgangsklemmen keine Spannung anliegt, schließen Sie dieselbe Glühlampe daran an. Dies sollte den Generator starten.

Die Lampe im 310-V-Stromkreis sollte leicht aufleuchten.

Verwenden Sie den Betriebsfrequenzregler des Wechselrichters (befindet sich näher am Rand der Platine der Steuereinheit), um ein minimales Glühen zu erreichen. Durch den Ausbau der Pumpen und die Wiederherstellung des 310-V-Stromkreises können Sie nun endlich die Schweißquelle zusammenbauen und mit der Arbeit beginnen.

Der maximale Schweißstrom sollte 180 A bei einer Spannung von 24...25 V nicht überschreiten, und der Kurzschlussstrom sollte 190...200 A nicht überschreiten. Noch besser ist es, den maximalen Strom kleiner zu machen (ca. 170 A). Verwendung des in der Quelle vorhandenen Reglers, wodurch die zulässige Dauer des Dauerbetriebs der Quelle unter Last erhöht wird. Führen Sie diesen Vorgang nur bei ausgeschalteter Quelle durch! Durch Drehen des Trimmerwiderstands im Uhrzeigersinn wird der maximale Strom verringert und gegen den Uhrzeigersinn erhöht.

Auf diese Weise modifizierte Schweißmaschinen (insgesamt sieben Stück gingen durch meine Hände) können auch mit einem schwachen Netzwerk arbeiten (in meiner Garage überschreitet die Spannung beispielsweise 180 V nicht), ihr thermisches Regime wird erleichtert und die Wartbarkeit gewährleistet .

Autor: Chesnokov S.

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