迷你储能点焊机的理论与科学实践研究

netbee

最近大家都喜欢玩电池，玩电池居家必备点焊机。
变压器点焊机制作工艺麻烦，成品笨重，受变压器功率限制，对市电影响大，连续工作发热大。
电容点焊机又叫储能点焊机，晶体管控制点焊机，是工业级设备采用的标准，必然米亚基等。优点多多。
但是我们发现点焊机内的电容只有几个而且是450V 几千微法的电容，而坛友自制的大多是16v，上百个1000微法电容阵。
下面我们来复习一下电容常识
储能 Q=0.5*C*U*U；C为电容，单位取F，U为电压，单位取V，计算出来的结果单位为J
下面是理论计算的数值，说明0.1F的电容已经能够满足需要了。
微法        容量F        电压        能量J        时间S        电流A
100000        0.1        10        5                0.01                500
100000        0.1        15        11.25        0.01                1125
100000        0.1        25        31.25        0.01                3125
100000        0.1        30        45                0.01                4500
100000        0.1        35        61.25        0.01                6125
100000        0.1        40        80                0.01                8000
100000        0.1        45        101.25        0.01                10125
100000        0.1        50        125                0.01                12500
100000        0.1        55        151.25        0.01                15125
100000        0.1        60        180                0.01                18000

选了10个60v1w微法的电容试验，20个IRFB4110MOS控制，先做了个demo。

上线实际测试，0.1的需要30v 0.15的在50v 0.2的60v（直接点了就炸管，不敢多测试）


以上初步证实可以用小容量，高电压制作迷你点焊机。
欢迎有兴趣的朋友加qq群号96659630，一起研究，早日开发出廉价小体积的点焊机服务广大坛友。

netbee

进一步用示波器测试放电时间和电流
可以发现电容放电时间非常短只有400微秒，所以电容点焊机控制时间来控制点焊能量是无法做到的。

12V/0.008R=1500A 所以电流已经比理论值少了很多，主要是电容内阻，线路内阻，还有放电电压是衰减的。

很奇怪上面为什么有两个波峰。压紧比较成功的情况是这样的。

波形还是很完美的。目前主要问题就是打压大了能量大了，容易炸和粘针。还没有找到解决方法。
正在尝试换不同的电极，钨铜针，日本针，试验烧钱啊 前前后后都花了近千了。
欢迎希望电池和点焊机的加QQ群号96659630讨论研究。

aoliwom

应该用可控硅

红河310

楼主是看了我在电动车联盟论坛的电容高压点焊实验那个帖子后DIY的吧，得空我转过来让坛友借鉴借鉴
你的头像与名字都没变

netbee

红河310 发表于 2016-12-21 14:15
楼主是看了我在电动车联盟论坛的电容高压点焊实验那个帖子后DIY的吧，得空我转过来让坛友借鉴借鉴:loveline ...

原来兄弟也在这里 哈哈 请多指教

sunstar126

我在想，大家都是做的低压电容放电的，实际上是靠的大容量，前面也说了，电容的储存能量是与电压的平方成正比的，因此，在小容量的情况下，大电压充电，也是能储存较多的能量的，最后的放电电流也能达到 很大。有人可能会说，电压高了，会打火的，这个问题实际上还是焊针没有压得紧的问题。
放电开关，我找到了那种平板型的可控硅，500A的，查了一下，理论上脉冲电流可以达到3000A的，实际上的电流不可能有这么大的。用小容量的电容，在电压低时，电流太小，焊接不上，大家的印象里，电压高了，会有打火，焊点会熔融，那在前面说的这两个高低电压间，肯定会存在一个合适的电压，既不会熔融，也不会焊接不上。
用电容放电型的，定时器实际上是用不上的，需要控制的实际上是电容的充电电压，我在想，用220V的电压，最多能充入的电压也只有300V左右，实际上为了利用那些450V耐压的电容电压，可以采用倍压整流的方法，将充电电压提高到450V，这样储存的能量可以提高2倍多的。这个实际上是我在做充磁机时想到能不能一机多用的问题。还有，看到网上有种所谓冷焊机，用这个电容再加上脉冲起弧，也能做那个冷焊机用了

netbee

sunstar126 发表于 2016-12-21 16:00
我在想，大家都是做的低压电容放电的，实际上是靠的大容量，前面也说了，电容的储存能量是与电压的平方成正 ...

sunstar126所言甚是，不过超过36v安全电压后就有风险了。点焊需要接触焊笔，如果绝缘没有做好，有生命危险啊。
所以我也最多50v，考虑电瓶车电池最多也是72v，再高的电压实在不敢尝试了。

wanwenhao1

根据我在建筑单位机电队工作的经验，点焊机的电压太高，点焊时就会火花飞溅。曾经将一台380V输入的100KVA点焊机，接在220V的供电电路上，电压低了，火花也没了，靠延长通电时间（实际上也不到1S的通电时间）使焊点熔接。

如果用电容器储能，当电容器容量太小时，为了获得足够的能量，必然升高供电电压，这实际上是不可取，应该优先采用低压大电容组成储能系统，这样因电压低，就不会炸针了。

sunstar126

wanwenhao1 发表于 2016-12-21 18:41
根据我在建筑单位机电队工作的经验，点焊机的电压太高，点焊时就会火花飞溅。曾经将一台380V输入的100KVA点 ...

实际上从电路的最后结果来看，电压高电流就大，电压低，电流就小，这时只有采用延长通电时间的方法才行的，假设回路电阻是8毫欧，电流500A的话，电源的电压要有4V，功率为2KW，同样的情况，如果电压是400V，电流则有50000A，这个是理论上的，因为要考虑到电感的作用了，这么大的电流，时间会很短，则电流的变化率是非常大的，这时电路的电感影响就大了，因此，最大电流肯定会比这个50000A小得多，同时电流的下降也很快，但这种电流大，时间少的窄脉冲，对焊接是有好处的，热影响会很小，如果是靠延长通电时间的方法来焊接的，效果是不太好的。

maozj

电容储能焊机实际比微波炉变压器改装的难度大得多（指的是做好，不是凑乎）。当然，电容储能焊机有自己特殊的优点，看着美丽，原理简单，器件基本手头都能找到，但实际比较难做。制作电容储能焊机首先需要了解电容储能焊机的特点，有针对性的设计安排才能做出比较好的电容储能焊机，否则事倍功半。我是有切身体会的。
建议先务务虚，然后再动手做，能学到好多东西。
在这儿有条经验要告诉您：用耐压100V的MOS管来做50~60V的储能电压直放式点焊机，如果MOS管没有保护或保护做得不到位的话，其结果必然会发生炸管，何时发生？您做了就知道。因此，您打算用什么型号的高耐压管子来做？高电压储能放电控制部分不是那么容易做到的。

netbee

maozj 发表于 2016-12-22 00:03
电容储能焊机实际比微波炉变压器改装的难度大得多（指的是做好，不是凑乎）。当然，电容储能焊机有自己特殊 ...

谢谢指点 现在demo已经做出来了。20个IRFB4110MOS控制

wanwenhao1

sunstar126 发表于 2016-12-21 19:08
实际上从电路的最后结果来看，电压高电流就大，电压低，电流就小，这时只有采用延长通电时间的方法才行的 ...

按照楼主的话，“假设回路电阻是8毫欧，电流500A的话，电源的电压要有4V”。个人的经验，500A的电流作为小物件的点焊机，电流已经足够。如果此时电容器容量的大小足以使系统能维持这个500A电流放电0.2S，则焊接质量能达到充分的保障。

假设以4V电压的电容器500A放电，电容器放电终止电压设为3.6V，终止放电时电流还有450A，放电0.2S，则电容器的容量应该有200F。标称5.5V低压的200F电容器很好买到（在*宝上），体积不很大，价格也不贵。

个人认为，点焊机用高电压，大电流，短时间进行冲击焊接，不是一种好的方案。还是小电流（意味着用低电压），延长点焊时间的温柔焊接更能保证焊接质量，当然其热影响会比短时间焊接的方案大得多，特殊场合应慎重考虑。

maozj

网上自制电容储能点焊机的帖子不少，但系统介绍电容储能点焊机的帖子很少，商品化的成套点焊机系统介绍资料无处查找，因此大家一起探讨探讨很好。
不同用处的点焊机要求不同。针对小型锂电池等的（精密）点焊机也有其自身的特殊要求。即要求点焊透彻，焊接牢固，但又不能焊透了（烧穿），不能焊接时间太长导致电池性能受损。许多参数决定了这种点焊机的特殊性，网上资料就更少了。

netbee

wanwenhao1 发表于 2016-12-22 13:19
按照楼主的话，“假设回路电阻是8毫欧，电流500A的话，电源的电压要有4V”。个人的经验，500A的电流作 ...

电容持续0.2秒放电很难，超级法拉电容倒是容量够，不过放电性能不好，快速放电。
现在我试了一下 二次焊接 倒是不错的方法。不过中间要等待充电时间体验感不好。

wdmzxz

这个成功了可以搞个团购，好小巧