Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bau einer Schweißmaschine


von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Hallo an alle

Als erstes ich bin Neuling hier und ich bin mir sicher diese Frage wurde 
(mit Abwandlungen) bereits gestellt. Die Suchfunktion war aber keine 
große Hilfe da auf Internetseiten verwiesen wurde die nicht mehr online 
sind.
Es geht um eine IGBT Schaltung mit Regelbarer Leistung für eine MAG/MIG 
Schweißmaschine.
Eingangsleistung Dreiphasenwechselstrom 360/400V. Leitung ist mit 16 A 
abgesichert.
Ausgangsleistung  Gleichstrom 1,25 V - 87,5 V und 5 A -350 A Leistung. 
Im besten Fall könnte ich zwischen Gleichstrom und Wechselstrom wählen.

Mir wurde ein IGBT nahegelegt mit 1,2 V und 5 A Ausgangsleistung. Das 
heißt ich müsste mind. 70 Stück in Reihe schalten. Geht das Überhaupt ?
Welcher IGBT wäre besser geeignet ? Wie würde solch eine Schaltung 
aussehen ? Wie kann ich die Leistung regeln ?

Ich bin auf der Suche nach Schaltplänen, Literatur und Video Anleitungen 
damit ich mit der Materie vertraut werde.
Welche Händler sind am besten geeignet, die auch kompetent beraten 
können.

Das ganze ist ein Hobby Projekt für eine Schweißmaschine mit IGBT 
Technik. Ich habe mir schon einmal eine MAG 230A Schweißmaschine mit 
mechanischer Stufenschaltung (20Stufen) gebaut.
Aber Mechatronik bzw. Elektronik ist für mich absolutes Neuland.

MfG Bernhard

PS: Ich rechne mit 1-2 Jahren für das Projekt.

von hinz (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Ich rechne mit 1-2 Jahren für das Projekt.

Das ist sehr sportlich in Anbetracht von:

> Elektronik ist für mich absolutes Neuland.


Man fängt auch ehr mit einem Dreirad an, als mit einem F1-Rennwagen.

von MiWi (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Hallo an alle
>
> Als erstes ich bin Neuling hier und ich bin mir sicher diese Frage wurde
> (mit Abwandlungen) bereits gestellt. Die Suchfunktion war aber keine
> große Hilfe da auf Internetseiten verwiesen wurde die nicht mehr online
> sind.

>
> Mir wurde ein IGBT nahegelegt mit 1,2 V und 5 A Ausgangsleistung. Das
> heißt ich müsste mind. 70 Stück in Reihe schalten. Geht das Überhaupt ?
> Welcher IGBT wäre besser geeignet ? Wie würde solch eine Schaltung
> aussehen ? Wie kann ich die Leistung regeln ?


> Aber Mechatronik bzw. Elektronik ist für mich absolutes Neuland.
>
> MfG Bernhard
>
> PS: Ich rechne mit 1-2 Jahren für das Projekt.

Wenn selbst zielführendes Suchen erst einmal gelernt werden muß und 
Elektronik ein Neuland ist....

Du mußt ja das Geld verdienen damit Du dir das Equipment leisten kannst 
um auch nur annähernd erfolgeich zu messen. Das Material, das Du dir 
leisten mußt welches Du dann alle paar Wochen in die Luft sprengst ist 
auch nicht billig. Lernzeiten (HArdware und Software!), 
Materiallieferzeiten, Phasen mit Null Bock und sonstige Auszeiten wie 
krank sein, Urlaub und Leben mitgerechnet:

mach aus den 1-2 Jahren realistische 10-12 Jahre, dann kommt das hin.

Alleine das Graffel um zu messen während es knallt kommt locker auf 
3-4k€, selbst wenn Du qualitativ gut und trotzdem preiswert einkaufst:

Regel/Trenntrafo, Digitaloszi mit mindestens 4 Kanälen @ 100MHz, 
mindestens 2 schnelle (100MHz) 1kV-Diffprobes, eine vernünftige 
Stromzange, Labornetzteile, Multimeter (die den Bediener nicht killen 
wenn sie an 600V angeschlossen werden), Notaus, Gehör- und Augenschutz, 
Arbeitsplatz mit guter Beleuchtung... Art of Electronics, CAD-Software 
und Lernzeit dafür...

Wenn Du eine kleine Abkürzungen nehmen willst: fang Art of Electronics 
an zu lesen, von Anfang an, langsam und gründlich.

Kein Scherz, einfach nur eine realistische Antwort nach Deinem 
Eingangsposting.

Viel Erfolg und trotz aller Warnrufe: Freude an dem Projekt.

von MaWin (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Das heißt ich müsste mind. 70 Stück in Reihe schalten.

Nein, du hast wichtige Grundlagen noch nicht gelernt.

Bernhard L. schrieb:
> Ich habe mir schon einmal eine MAG 230A Schweißmaschine mit
> mechanischer Stufenschaltung (20Stufen) gebaut.

Dann benutze es. Es wird doch wohl funktionieren.

Die Elektronik eines Schweissgeräts ist nicht anfängertauglich.
Es kommt nicht nur auf Schaltpläne an, sondern auch auf den Aufbau.
Bauteile werden knapp vor ihrer Zerplatzgrenze betrieben,
da rächen sich kleinste Fehler in spektakulärem Feuerwerk.

Es gibt keine Lehrbücher zum kosteneffktiven Aufbau eines Scheissgeräts,
das know how behalten Firmen lieber für sich.


https://d1d2qsbl8m0m72.cloudfront.net/en/products/databook/applinote/discrete/igbt/new_gen3_650v_igbt_an-e.pdf
https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/95/c8/71/02/4e/80/4d/a8/DM00152534.pdf/files/DM00152534.pdf/jcr:content/translations/en.DM00152534.pdf
https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/group0/28/a0/b6/3b/3b/17/4b/33/DM00333685/files/DM00333685.pdf/jcr:content/translations/en.DM00333685.pdf

von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Danke für die Links, das hilft mir sehr.
Das mit den Grundlagen ist mir klar.

von L. H. (holzkopf)


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Bernhard L. schrieb:
> Das ganze ist ein Hobby Projekt für eine Schweißmaschine mit IGBT
> Technik. Ich habe mir schon einmal eine MAG 230A Schweißmaschine mit
> mechanischer Stufenschaltung (20Stufen) gebaut.
> Aber Mechatronik bzw. Elektronik ist für mich absolutes Neuland.

Wenn Du diese Schweißmaschine schon hast bzw. evtl. die andere genannte, 
die auch Stufenschaltung hat, warum verwendest Du die nicht?

Vielleicht verstehe ich Dich auch gar nicht bzgl. der Schweißmaschine, 
die Du damit bauen willst.

Was soll die denn tun können?
a) Längsnähte an Zylindern schweißen?
b) Klöpperböden an Zylinder schweißen?
c) Irgendwelche Schweißnähte automatisiert schweißen?

Deine vorhandenen Schweißmaschinen kannst Du auch per stinknormalem 
Relais ein- und ausschalten.
Wenn Du es willst, auch per Fußschalter und SSR die 230V-Spule des 
Relais schalten.
Kannst Du auch noch mit einem NE555 zeitlich beeinflussen.

Könnte das bei der geplanten Schweißmaschine eher ein Verfahrensproblem 
sein oder werden?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Es gibt keine Lehrbücher zum
> kosteneffktiven Aufbau eines Scheissgeräts
Jo, mit Scheissgeräten ist ja nun auch wirklich nicht zu spaßen.

Doä konn nich jeider mit um.

: Bearbeitet durch User
von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Meine Schweißmaschine die ich gebaut habe funktioniert seit 23 Jahren 
ohne technische Probleme. Der 2 Rollen Antrieb wurde vor 3 Jahren gegen 
einen 4 Rollen Antrieb getauscht. Das war das einzige Update.Ich habe 
die auch ohne Vorkenntnisse in Elektrik innerhalb von drei Wochen 
gebaut. Um die Informationen zu erhalten habe ich die Stadtbibliothek 
durchforstet.

Es geht um die Herausforderung und um den Lernfaktor.
Ich möchte eine Schweißmaschine bauen mit IGBT Technologie, das ist 
alles.
Eine technische Steigerung und Herausforderung für mich.

Ich suche keine Bücher über den Bau von Schweißmaschinen, sondern Bücher
die für Anfänger in Mechatronik und Elektronik geeignet sind.

von Nick M. (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Der 2 Rollen Antrieb wurde vor 3 Jahren gegen
> einen 4 Rollen Antrieb getauscht.

Also ein MIG/MAG.
Warum willst du dafür AC haben?

von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Um Aluminium schweißen zu können.

von Nick M. (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Um Aluminium schweißen zu können.

MIG Alu geht mit DC. Der Draht zertümmert die Oxydschicht.

von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Es gibt einen eigenen Aludraht fürs MIG AC schweißen.
Solch einer wird in der Firma wo ich arbeite genutzt.
Allerdings wird damit nur Duraluminium geschweißt.

von Nick M. (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Es gibt einen eigenen Aludraht fürs MIG AC schweißen.

Wenn du AC willst, wird das ganze nicht wirklich einfacher.
Schau dir das Bedienfeld eines Fronius Alu MIG an. Das willst Du 
nachbauen? Also nicht nur das Panel?
AC Balance, Frequenz, Wellenform (Sinus, Trapez, Rechteck), ...

von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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AC ist/war nur eine Wunsch Option.
"Nur" DC würde mir schon reichen.

Die Fronius Alu MIG kenne ich. Zeitenweise arbeite ich auch damit.

von Old P. (Gast)


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Hallo Bernhard,

ein trafobasiertes Schweißgerät kann man ja nlch gut selber bauen, einen 
Schweißinverter, noch dazu mit AC-Möglichkeit ist eine vollkommen andere 
Nummer.
Ich mach seit rund 55 Jahren "in Elektronik" und habe einen ganz guten 
Messmittelpark in meinen Werkstätten, doch ein Mig/Mag mit IGBT in 
Eigenbau würde ich mir nicht zutrauen.
Es ist nicht unmöglich, doch für die nötigen Werkzeuge (also Messmittel 
usw.) wirst Du sehr viel mehr ausgeben müssen als ein super 
ausgestattetes Mig/Mag im Handel kostet.
Wenn Du unbedingt willst, dann fang mit einem Labornetzteil in 
Schalttechnik an, die Grundfunktionen sind gleich.

Old-Papa

von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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Machs wie die Leute von Rehm, 3PhasenTrafo, Gleichrichter und Mosfets 
für AC/DC.

Beim Eigenbau-Inverter killt man wahrscheinlich zig teure 
Leistungstransistoren, bis das dann erstmal so leidlich funktioniert.

DC-AC Wechselrichter ist dagegen relativ einfach, viele Mosfets (252GW 
Lorch hat H-Brücke mit 4x7 STE110NA20s, die alten 250A EWM WIGs 4x12 
BUZ345), schneller Gatetreiber (die dicken Mosfets haben einiges an 
Gate-Kapazität) und ein simpler Rechteckgenerator mit z.B. 30-300Hz und 
variabler Duty-cycle.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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So schwer ists nun wieder auch nicht, im Grunde ist das ein 
strombegrenztes bzw. stromgeregeltes Netzeil mit 300..500A. Wenn man 
sich die Ansteuerung der FETs aus einem solchen Gerät abguttenbergt kann 
man sie nur noch sprengen, indem man Mist in deren Ansteuerung baut, 
weniger durch den Laststrom.

von Wollvieh W. (wollvieh)


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Eine kräftige USV sollte auch die nötigen Bauteile enthalten.

Ich habe jedenfalls zigarettenschachtelgroße IGBT-Module auf 
schuhkartongroßem Kühltunnel mit Radiallüfter aus einer Krankenhaus-USV 
mit einer Halle voller 2V-1000Ah-Zellen.

Die hat vermutlich einen reineren Sinus produziert als die meisten 
Stadtwerke. Leistung kann ich nur schätzen, aber gut zweistellige kW 
waren es den obszön großen Trafos nach mindestens.

Ein nur wenige Jahre älteres Modell war noch mit Thyristorsteuerung.

Vielleicht würde das mit Einschränkungen ja auch gehen. Kräftige 
Thyristoren aus einer alten Lok, dann läßt sich das Schweißgerät auch 
mit einem Wurfanker direkt an der Bahn-Oberleitung betreiben. :)

von Bastl (Gast)


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Wollvieh W. schrieb:
> Kräftige
> Thyristoren aus einer alten Lok

könnte auch einer reichen :)
https://www.ebay-kleinanzeigen.de/s-anzeige/thyristor-leistungsthyristor-csf-429-20-von-bbc/902417695-168-5382

-Zufallsfund. Was manche Leute so im Keller lagern... 125 Stück...

von hinz (Gast)


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Rote T. schrieb:
> Machs wie die Leute von Rehm, 3PhasenTrafo, Gleichrichter und
> Mosfets
> für AC/DC.
>
> Beim Eigenbau-Inverter killt man wahrscheinlich zig teure
> Leistungstransistoren, bis das dann erstmal so leidlich funktioniert.
>
> DC-AC Wechselrichter ist dagegen relativ einfach, viele Mosfets (252GW
> Lorch hat H-Brücke mit 4x7 STE110NA20s, die alten 250A EWM WIGs 4x12
> BUZ345), schneller Gatetreiber (die dicken Mosfets haben einiges an
> Gate-Kapazität) und ein simpler Rechteckgenerator mit z.B. 30-300Hz und
> variabler Duty-cycle.

Und dann kommt bald das Auto mit dem Geweih vorbei, und die netten 
Herren fragen nach der Rundfunklizenz.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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auch als Neuling kann man Basteln.
So hab ich letztlich auch irgendwann angefangen.

aber ob dann gleich solch ein Geschoss  sinnvoll ist?
-als Lotto-Privatier vielleicht...möglich, solls geben.

alternativ um erstmal ansatzweise in "Richtung Schweissen" zu kommen:

kauf die 'ne Microwelle, das billigste Ding.
zieh aus dem MOT die Sekundärspule raus
und wickel da eine 16mm²-Ader rein
Letztere bekommst Du im Baumarkt in der Elektroabteilung.
als grün-gelbe Erdungsleitung.

das ist Material, mit dem Du noch HEUTE anfangen kannst,
weil Du das in jeder Stadt innerhalb einer Stunde kaufen kannst.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Kräftige Thyristoren aus einer alten Lok, dann läßt sich das
> Schweißgerät auch mit einem Wurfanker direkt an der
> Bahn-Oberleitung betreiben.

Ich weiß, daß das nur ein Scherz ist... aber das sollte man wirklich 
lassen. 15kV schweißen besser als Du möchtest und den alten Trafo aus 
der alten Lok brauchst Du ebenfalls noch. Das Schweißgerät wird damit 
ziemlich unhandlich und brennt bei der Leistung nur Löcher in Deine 10cm 
Bleche.

Die USVs in Krankenhäusern dürften einige hundert kW haben. Da müssen 
die Operationssääle dran laufen und alle lebenswichtigen Geräte auf den 
Stationen.

Die USVs in Rechenzentren gehen weit in den Megawatt-Bereich.

von Hans (Gast)


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Bernhard L. schrieb:
> Ich möchte eine Schweißmaschine bauen mit IGBT Technologie, das ist
> alles.
> Eine technische Steigerung und Herausforderung für mich.

bau einmal etwas weniger bösartiges.

z.B. ein 3kW 10-30V Netzteil. Wenn das dann gehen sollte, dann brauchst 
du nur deinen Regler auf Konstantstrom zu stellen und alle Kondensatoren 
auf der DC Seite zu ziehen. Schon hast du ein Inverterschweißgerät für 
Elektrode und WIG das brauchbar sein sollte.

Der Konjunktiv ist hier Absicht. Die Transistoren zu schalten ist kein 
Thema. Den Trafo so zu bauen, dass es auch funktioniert ist dagegen eine 
Kunst...

Bei MIG/MAG kommt jetzt noch dazu, dass das wie sau spritzen wird, wenn 
du nicht ziemlich genau weißt, wie so ein MIG/MAG Stromregler arbeiten 
muss.

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Beitrag #6133891 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Nick M. (Gast)


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Hmmm ...
Man kann ja gerne sagen, dass es leicht ist, die Leistungsendstufe eines 
AC MIG/MAG zu bauen.
Nur kommt danach die Frage wie sich das Ding denn verhält wenn man damit 
schweißt. Geht ja, fliegt nicht auseinander, also passt's.

Nein, da kommt noch der Schweißer und sagt, dass der Lichtbogen zu hart 
ist, zu sehr spritzt, die Drahtstücke beim Kurzschlußlichtbogen 
unterschiedlich lang sind, die Naht nicht sauber aussieht, ...
Das sind dann Aussagen, mit denen sich der Hardware-Entwickler und der 
Firmware-Entwickler rumschlagen können.

Nur mal als Beispiel:
Ich hab ein WIG von EWM mit dem man auch Elektrode schweißen kann. Auch 
wenn ich alle Parameter einstelle, mein "Bootsanker" (der ganz alte 
windige AC Schweißtrafo) schweißt einfach besser. Viel weicherer, 
stabiler Lichtbogen. Beim EWM muss man viel mehr 'drücken' und kämpfen, 
dass der Lichtbogen sauber brennt.

Und das KnowHow dürften nur sehr wenig Leute haben. Ich hab's nicht, ich 
trau mir das nicht zu. Ist aber auch mein Problem. :-)

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


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Nick M. schrieb:
> Und das KnowHow dürften nur sehr wenig Leute haben. Ich hab's nicht, ich
> trau mir das nicht zu. Ist aber auch mein Problem. :-)

Aber genau dann wäre mMn ein Eigenbau ja durchaus interessant, eben 
weil man daran alles ändern kann.

Die Idee bspw. eines Eigenbau-WIGs finde ich jetzt nicht so abwegig.

Man muss ja auch nicht direkt mit 100A anfangen, sondern kann vielleicht 
erstmal ein Mikroschweißgerät für Dünnstbleche mit z.B. 30A 
konstruieren. Da knallt es dann auch nicht so extrem bzw. wird weniger 
teuer :-)

Mit einem passenden Trenntrafo bzw. Netzteil kommt man auch erstmal ohne 
Schaltnetzteil und direkte Netzspannung aus.

Da kann man dann auch schon einiges an Hirnschmalz einbringen 
(Absenkung, HF-Zündung, Pulsen usw.).

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Bei 50Hz-Schweißgeräten (also die mit dem großen Eisenklumpen mit dem 
vielen Kupfer drumrum) hat die Schweißdrossel nach dem Gleichrichter 
einen großen Einfluß darauf, wie gut sich mit dem Gerät arbeiten lässt. 
Drehstromschweißgeräte arbeiten sich auch deutlich besser als die 
kleinen einphasigen Geräte, weil nach dem Gleichrichter schon eine 
ziemlich glatte Gleichspannung entsteht.

von Nick M. (Gast)


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Chris D. schrieb:
> Aber genau dann wäre mMn ein Eigenbau ja durchaus interessant, eben
> weil man daran alles ändern kann.

Ich verstehe das Argument.
Nur, woran liegt es, dass sich mit einem Lorch schlechter schweißen 
lässt, als mit einem Kemppi oder Fronius? Warum lassen manche "ihre" 
Schweißgeräte bei EWM blau lackieren und die Frontplatte leicht 
abändern? Warum macht Rehm das Gleiche für Andere?

Die Gefahr dass bei einem Selbstbau irgendwas rauskommt das halt einen 
Lichtbogen macht ist verdammt hoch.
Wenn ich mir die Drosseln in meinem MIG/MAG ansehe, dann seh ich, dass 
das nicht so trivial ist. Das ist seltsames Zeug mit irgendwie 
geschäumten Metall.


Irgendwie ist das wie bei den Audiophilen. :-))

von Old P. (Gast)


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Also mal ehrlich, wie soll ein blutiger Elektronikanfänger ein solches 
Gerät reslisieren?
Er will das Ganze auch noch an Drehstrom haben und obendrein AC/DC und 
auch noch in Strom und Spannung regelbar.
Alles irgendwie machbar, doch ob das dann wirklich schweißt steht in den 
Sternen.
Selbst halbwegs ausentwickelte kommerzielle Geräte haben manchmal noch 
Probleme (nein, nicht nur Chinamöppel).
Und Übrigens: AC ist nicht einfach das Weglassen der Kondensatoren, 
sondern eine zusätzliche Pulsschaltung die die Polarität wirklich 
ändert.

Old-Papa

von Bernhard L. (Firma: Privat) (bernhardl)


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Es ist immer wieder faszinierend wie Menschen etwas hineininterpretieren 
ohne die ganzen Beiträge zu lesen.

Ich erspare mir jetzt auf einzelne zu Antworten da die Antworten bereits 
in den ersten drei Beiträgen zu finden sind.

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