Svařovací střídač s vlastními rukama: obvody a montážní pořadí

Invertorové svařovací stroje byly ve velké míře používány ve stavebnictví kvůli jejich vysoké produktivitě a nízké hmotnosti. Nicméně, každý si může dovolit

Obecné informace o svařovacím střídači

Tradiční svařovací stroje mají poměrně nízkou cenu, snadnou opravu, ale velmi významnou nevýhodou je nejen jejich hmotnost, ale také závislost na napětí. Vstup elektroměru je omezen výkonem od 4 do 5 kW. Pro svařování hrubého kovu spotřebuje značný výkon a v mnoha případech je práce nemožná. Byly nahrazeny střídačovými svařovacími stroji.

Účel a funkce fungování

Používá se pro svařování doma i v podnicíchzajišťuje trvalé spalování a udržování svařovacího oblouku pomocí vysokofrekvenčního proudu (jiného než 50 Hz).

Svařovací střídač je běžný impulsní napájecí zdroj, jehož provoz je založen na následujících zásadách:

1. Vstupní napětí (síťové napětí svařovací invertorové jednotky 220 V AC) se přemění na konstantní napětí.
2. Proudový proud je převeden na vysokofrekvenční proměnnou.
3. Probíhá proces konverze napětí tím, že ho redukuje.
4. Vyrovnání a přestavba při svařovacích operacích při zachování frekvence.

Díky těmto momentům se hmotnost a rozměry zařízení snižují. Pro svařování měniče je nutné znát provozní princip tohoto přístroje.

Princip činnosti zařízení

V předchozích modelech byl hlavním prvkem obrovský silný výkonový transformátor, který umožňuje v sekundárním vinutí získat silné proudy potřebné pro svařovací operace. Pro získání tohoto proudu je nutné použít drát s velkým průměrem, který ovlivňuje hmotnost svářečky.

S vynálezem pulzní napájecí jednotky bylo snadnější vyřešit problém s hmotností a rozměry, protože rozměry a hmotnost samotného transformátoru jsou sníženy o několik desítek nebo stovek krát. Například při zvýšení frekvence 6krát můžete snížit rozměrový transformátorale třikrát. To vede k významným úsporám materiálu.

Díky výkonným klíčovým tranzistorům používaným v invertorovém obvodu dochází k přepínání s frekvencí 50 až 80 kHz. Tyto tranzistory pracují pouze ze stejnosměrného napětí.

Jak je známo z kurzu fyziky, jednoduché polovodičové zařízení - dioda - se používá k získání konstantního napětí. Dioda prochází proudem v jednom směru, odpojuje záporné hodnoty sinusového napětí. Ale použití jedné diody vede k velkým ztrátám, takže se používá skupina složená z výkonných diod, která se nazývá diodový můstek.

Na výstupu diodového můstku se získá konstantní pulzující napětí. Pro získání normálního stejnosměrného napětí se používá kondenzátorový filtr. Po těchto transformacích se na výstupu filtru objeví stejnosměrné napětí nad 220 V.

Blok sestávající z usměrňovacího mostíku a filtračních prvků se nazývá napájecí jednotka (PSU).

Napájecí zdroj slouží jako zdroj pro obvod střídače. Tranzistory jsou připojeny k transformátoru s krokem dolů, který je impulsní a pracuje na frekvencích v rozmezí 50 až 90 kHz. Síla takového transformátoru je přibližně stejná jako jeho obrovský kolega - svařovací výkonový transformátor.

Modernizace takového zařízení je snadnější, protože díky své velikosti a hmotnosti existují další možnosti zvýšení stability svářečky.

Existuje obrovské množství výroby samočinně vyráběných svařovacích střídačů, jejichž schémata se liší funkčností a způsoby instalace. Podrobně budeme analyzovat jednotlivé modely.

Výroba rezonančního střídače

Na základě toho je nutné použít pohonnou jednotku počítače tvarového faktoru AT, ze kterého jsou vyžadovány chladiče a radiátory. Podrobnosti jsou převzaty ze základní databáze monitorů a televizorů, jinak nejsou zakoupeny na trhu, pokud nejsou k dispozici. Všechny součásti jsou levné.

Doporučení pro výrobu:

1. Pro zjednodušení schématu PWM je to zcela vyloučeno, protože bude vyžadováno stabilizované napětí dosažené hlavním oscilátorem.
2. Použijte Zenerovy diody KC213, aby nedošlo k poruše tranzistorů.
3. Aby se snížily rušení a rušení, je nutné instalovat vysokofrekvenční výkonové tranzistory vedle transformátoru.
4. Cesty pro napájecí můstek a napájecí jednotkou na palubě hustého PCB (ne méně než 4 mm) musí být širší (netěsností proudy do 30 A) a zaludit pájení (ne méně než 2 mm).
5. Chcete-liPoužitý napájecí kabel ne méně než 3 čtverečky.
6. Pro vysokonapěťové obvody použijte dvojitou izolaci (nehořlavou slídovou nebo skleněnou lamelou).
7. Škrticí klapka by měla být bez kovového pláště.
8. Dobré neustálé větrání.
9. Výkonové diody (výstup) musí být chráněny před poruchami pomocí RC-řetězce.

Poté je nutné ručně určit parametry svařování střídačem. Rovněž je možné použít následující charakteristiky:

1. Výstupní proud zátěže: 5 až 120 A.
2. Napětí (při volnoběhu): 90 V.
3. Doba trvání zatížení se může lišit. Vše závisí na průměru elektrody: 2 mm = 100%, 3 mm = 80%. Je třeba vzít v úvahu vliv vysoké teploty.
4. Vstupní proud: asi 10A.
5. Přibližná hmotnost: přibližně 3 kg.
6. Při svařování by měl být regulátor intenzity.
7. Typ charakteristiky volt-ampér, zajišťující činnost v poloautomatickém režimu: pádu.

Schéma zařízení

Hlavní část - master oscilátor je sestaven na čip SG3524, který se používá ve všech zdrojích nepřerušitelného napájení. Střídač má nízkou spotřebu energie asi 2,5 kW, což umožňuje použití bytu.

Transformátor je třeba sestavita jádra typu E42, které se používají ve starých trubkových monitorech. Pro výrobu přibližně 5 kusů takových transformátorů.

Pro škrtící klapku by měl být použit jiný transformátor. Zbývající prvky indukčnosti jsou sestaveny z jádra typu 2000HM. Diody a tranzistory by měly být instalovány na radiátorech s KTP-8 nebo jiným typem tepelné pasty. Napětí volnoběhu je přibližně 36 V s dlouhým obloukem 4 až 5 mm, což umožňuje začínajícím stavitelům pracovat s ním. Výstupní kabely by měly být umístěny v feritových trubkách nebo v kroužcích feritové jednotky.

Strukturální charakteristikou obvodu je výskyt maximálního proudu v vinutí I během rezonance.

Schéma 1 - Rezonanční invertorový obvod svařování

Díky nízké hmotnosti a rozměrech je možné zařízení upgradovat.

Zabraňte přilepení elektrody

V tomto případě se používá tranzistor IRF510, který je polním tranzistorem. Navíc poskytuje rovnoměrný měkký start a přerušení vstupu na SG3524:

1. Při vysoké teplotě se teplotní čidlo spustí.
2. Odpojení pomocí přepínače.
3. Blokování při zkratu (zkrat).

Jednoduchý svařovací stroj

Tento model je určen pro proudy 220V a 32A, po konverzi dosahuje 280A. Tato hodnota je dostatečná pro pevný šev ve vzdálenosti až 1,5 centimetru.

Schéma a součásti

Hlavním prvkem je transformátor, který je dost těžký, ale je to docela realistické.

Základní informace:

1. Skládá se z feritového jádra (7 × 7 nebo 8 × 8).
2. Primární vinutí je přibližně 100 otáček a jeho průměr je 0,3 mm.
3. Sekundární vinutí - 3 kusy: 15 otáček a průměr drátu 1 mm - 15 otáček - 0,2 mm - 20 otáček - 0,35 mm.
4. Materiály pro transformátor: měděné dráty vhodného průměru, sklolaminát, texolit, elektroocel (pro železnou rudu), bavlněný materiál.

Pro jasné pochopení principu fungování je třeba pečlivě prozkoumat schéma hlavních uzlů.

Obrázek 1 - Schéma konstrukce střídače svařovacího stroje

Vysvětlení schématu:

1. Síťový usměrňovač, který převádí střídavé napětí na stejnosměrný proud.
2. Síťový filtr vyhlazuje zvlnění.
3. Frekvenční měnič se provádí na tranzistory.
4. Vysokofrekvenční svařovací transformátor podílí se na transformaci stresu.
5. Napájecí usměrňovač provádí nápravu proudu na konstantu dané frekvence.
6. Frekvenční měnič je řízen ve formě regulátoru pro nastavení provozního režimu.

Napájecí zdroj a napájecí jednotka

Blok sestávající z transformátoru, usměrňovače a filtru (nebo filtračního systému) je oddělený od výkonové části.

Schéma 2 - Schematický diagram PSU

Vodiče (ne delší než 15 cm), pro ovládání zatvorkami tranzistory musí být připájeny blíže k druhé, kde jsou vodiče spojeny po dvojicích k sobě, jejich průřez je irelevantní.

Základem pohonné jednotky je krok dolů jádro transformátoru SH20 x 208 2000 nm, a vinutí II se navíjí v několika vrstvách drátů, které nejsou poškozené izolace. Na sekundárním je nutné vítr následovat, izolace vrstev: 3 vrstvy, pak těsnění-fluoroplast, pak opět 3 vrstvy a opět těsnění-fluoroplast. To se dělá pro zvýšení odolnost proti přetížení. Poté se druhé vinutí umístí do kondenzátoru o velikosti nejméně 1000 V.

Pro zajištění cirkulace vzduchu mezi vrstvami vinutí, které mají být shromažďovány na feritové jádro proudového transformátoru připojen k pozitivní, a to by měl být obal jádra termální papír (pokladní pásky). Usměrňovací diody připojené k chladiči.

Schéma 3 - Napájecí část měniče

Jednotka invertoru a chlazení

Hlavním účelem invertorové jednotky je proces konverze konstanty na střídavý vysokofrekvenční proud. Pro tento účel se používají výkonové tranzistory, i když v některých případech je možné nahradit výkonnější tranzistory se dvěma nebo více středními výkonovými tranzistory.

Důležitým prvkem celého zařízení je dostatečně dobré chlazení. Pro tento účel použít chladič s výpočetní technikou, ale neměl by být omezen na jednu, protože je třeba zajistit dostatečné chlazení pro napájení obvodu, který slouží jako chladičů pro odvod tepla, ale je nutné odvádět teplo. Pro úplnou ochranu, je nutné namontovat čidlo teploty (instalovaný na topné těleso), díky níž bude odpojen od elektrické sítě.

Pájení, nastavení a testování funkčnosti

Klíčovým faktorem je pájení, protože se správným umístěním součástí závisí velikost celého výrobku a možnost optimálního chlazení. Diody a tranzistory jsou instalovány v opačném směru. Vstupní obvod je vypočten s rozpětím kolem 300 V.

Chcete-li konfigurovat operaci, musíte připojte modulátor šířky impulzu na 15 V pro chladiče. Relé se spojí s rezistorem R11 a má výstup 150mA.

Po provedených manipulacích je nutné provést přímo zkoušku funkčnosti zařízení:

1. Dodávejte spotřebič ze sítě.
2. Nastavte vysoký proud.
3. Zkontrolujte, zda na osciloskopu hodnot: spodní smyčky napětí asi 500 V, ale ne více než 550. Se správnou montáž hodnota tohoto napětí je menší než 350 V.
4. Odpojte osciloskop a střídač vypněte. Připravte elektrody.
5. Začněte svařovací operace a sledujte transformátor, jestliže se vaří, pak znovu přejděte na obvod.
6. Po 3 až 4 švech se ohřívače vytápí. Pro chlazení je nutné nechat přístroj vypnout před jeho vypnutím ze sítě (chlazení bude fungovat).

Pokud by se tento schéma zdálo velmi komplikované, pak bychom uvažovali o schématu velmi jednoduchého zařízení.

Nejjednodušší střídač svařovacího zařízení

Model této jednotky je velmi jednoduchý a rozpočtový. Je snadné ji sestavit díky jednoduchému konceptuálnímu schématu.

Proces celé sestavy lze rozdělit na etapy, navíc je nutné shromažďovat všechny detaily, materiály:

1. Vinutí transformátoru zahrnuje: navíjecí měděný plech 4 cm a průměr 0,3 mm, vyrobený z papírových pásů za pokladnou nebo lakované látkou, za použití re-vinutí třetího pásu, a vyznačující se tím, že je třeba izolovat. Místo toho, aby měděného plechu lze použít drát skládající se z několika žil 0,7 mm v průměru (I - 100 otáček, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Namontovaný chladič.
3. Základna svařovacího zařízení je spojena s transformátorem sestávajícím z diod, tranzistorů.
4. Pro eliminaci rezonančních emisí jsou potřebné kondenzátory.
5. Je nutné použít snubbery pro rozptyl výkonu (sv-81 a k78-2).
6. Na panelu Getinax nainstalujte všechny prvky na základě velikosti konfigurace.
7. Vyjměte LED diody a proměnný odpor (knoflík) na panelu nastavení a zobrazení.
8. Dej to všechno v případě.

Schéma 4 - Schéma nejjednoduššího svařovacího střídače s vlastními rukama

Po montáži musí být zařízení nastaveno a diagnostikováno při prvním spuštění, aby se zjistily provozní chyby.

Nastavení měniče:

1. 15 V připojení k PWM.
2. Připojte relé po nabíjení kondenzátorů k uzavření odporu. Při přímém použití hrozí nebezpečí výbuchu!
3. Při volnoběhu musí být proud mostu menší než 100 mA.
4. Ověření správné instalace fází transformátoru pomocí osciloskopu ve dvou paprscích. Nastavte frekvenci PWM na 55kHz av tomto případě by napětí nemělo přesáhnout 330V.
5. Pro stanovení frekvence zařízení by mělo snížit frekvence PWM postupně, až dokud se neobjeví IGBT inverze, kterým se stanoví rychlost (dělení 2 a přidá se saturace rychlosti). To je pracovní frekvence kmitání transformátoru.
6. Spotřeba mostu je 150mA.
7. Transformátor by neměl způsobovat hluk, pokud jsou přítomny hlukové efekty, věnujte pozornost polaritě.
8. Plynule zvyšujte proud měničeproměnný odpor. V tomto případě hodnoty měření osciloskopu nepřesahují 550 V. Optimální je 340 V.
9. Začněte svařování po 5 sekundách a postupně zvyšujte čas. Nechte vařit déle než 3 minuty, nechte přístroj vychladnout.

Můžete tak sestavit měnič pro svařování. Není nutné používat komplikované schémata, protože rádioamatéři našli optimální řešení ve variantě rozpočtu. A úroveň složitosti schémat se liší od poměrně složitých až po jednoduché. Chcete-li sestavit svařovací střídač sami, není nutné kupovat drahé díly nebo můžete použít improvizované nástroje.