Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Jerzy Gołaszewski

Spawarka inwertorowa


Inverter welding machine


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Krzysztof Napiórkowski
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Krzysztof Tomalczyk

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2009-10-08
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy jest zaprojektowanie spawarki inwertorowej z wykorzystaniem szybkich elementów przełączających (tranzystorów IGBT, lub MOSFET). Moc urządzenia ma wynosić około 3kW, co przekłada się na prądy spawania nie przekraczające 130…150A. Zasilania dostarcza sieć energetyczna jednofazowa 230VAC. Spawarka przeznaczona jest do zastosowań hobbystycznych (nieprzemysłowych), dlatego możliwe jest znaczne uproszczenie konstrukcji, np. rezygnacja z aktywnego układu korekcji współczynnika mocy, czy zastosowanie rozwiązań pozwalających obniżyć koszty budowy. Za podjęciem tematu może przemawiać dynamiczny rozwój elektroniki użytkowej wykorzystującej zaawansowane zasilacze impulsowe. Dodatkowo, specyficzna konstrukcja, jaką jest spawarka, wymaga rozwiązania szeregu problemów, pomagając tym samym usystematyzować i utrwalić wiedzę z wielu dziedzin takich jak; elektronika, elektronika mocy, czy elektrotechnika. Podczas prac projektowych problemy rozwiązywane były w myśl zasady: „od ogółu do szczegółu”. Oznacza to, że najpierw powstawały ogólne, bardzo uproszczone schematy, wykorzystujące topologie, które wydawały się najbardziej optymalne do danego zastosowania, a dopiero w następnej kolejności wprowadzane były modyfikacje pozwalające dostosować dany podzespół do odgórnie narzuconych wymagań. Do opracowania ostatecznych schematów wykorzystywane były symulacje wykonane w programie PSpice 9.2, lub testy rzeczywistych układów. O wyborze między symulacją, a testem praktycznym decydowały głównie możliwości wyżej wymienionego oprogramowania, tzn. na ile wiernie możliwe jest odwzorowanie układu wraz z jego wszystkimi właściwościami. Uzyskane wyniki, w porównaniu z urządzeniami fabrycznymi, można w większości, uznać za co najmniej dobre. Pozwala to na wprowadzenie modyfikacji do układu i jego dalszą rozbudowę np. zwiększenie mocy, czy wprowadzenie sterowania za pomocą mikrokontrolera, a także umożliwia późniejszą modernizację urządzenia pozwalającą zwiększyć sprawność, lub/i zmniejszyć gabaryty. Wiele podukładów wykorzystanych w spawarce bazuje na powszechnie znanych koncepcjach, ponieważ są one sprawdzone, proste i niezawodne. W takich przypadkach opracowanie danego podukładu sprowadzało się do wykonania obliczeń, wyboru odpowiednich elementów i przeprowadzenia testów, lub symulacji. Niektóre podukłady, jak sterownik bramek, czy obwód sprzężenia zwrotnego wymagały jednak bardziej zaawansowanych prac projektowych, ponieważ standardowe rozwiązania okazywały się niewystarczające.
Abstract:
The aim of this work is to design invertor welder using high-speed switching elements (IGBT, or MOSFET transistors). The device power is expected to be approximately 3kW, which translates into welding currents up to 130 ... 150A. Power supply provides one-phase 230VAC network. Welder is designed for hobby (non-industrial) applications, so it is possible to significantly simplify the structure, such as the resign of an active power factor correction system, and apply solutions to reduce construction costs. By taking a topic may address the expansion of consumer electronics using advanced pulsed power supplies. In addition, the specific structure, such as welder, requires solving a number of problems, which helps to consolidate and systemize knowledge in many fields such as, electronics, power electronics, and electrics. During the design, problems are solved in accordance with the principle "from general to detail". This means that first created a general, a very simplified schematic drawings, using topologies, which seemed to be the most optimal for a given application, and only then modifications were made to adjust the top-down approach to sub-imposed requirements. To develop the final diagrams are used simulations performed in PSpice 9.2, or tests of actual systems. The choice between simulation and test the actual systems, was mainly determined by the above-mentioned software possibilities, ie. what fidelity of reproduction is possible to achieve by mapping system along, with all its properties. The results, compared with the factory equipment, in most can be considered to be at least good. This allows for the introduction of modifications to the system, and its further expansion such as increased power or control by the introduction of microcontroller, and allows the subsequent modernization of equipment to enhance efficiency, and / or reduce the size. A number of subsystems used in welder based on widely-known concepts, because they are robust, simple and reliable. In such cases, the developments of a sub-system bring to the implementation of the calculations, selection of appropriate materials, and the testing or simulations. Some subsystems, such as gate driver, a circuit or feedback, require a more advanced design work, because the standard solution proved to be insufficient.