Zvárací invertor s vlastnými rukami: obvody a poradie montáže

Invertorové zváracie stroje sa vo veľkej miere používajú v stavebníctve kvôli ich vysokej produktivite a nízkej hmotnosti. Avšak, nie každý si môže dovoliť

Všeobecné informácie o zváracom meniči

Tradičné zváracie stroje majú pomerne nízku cenu, ľahkú opravu, ale veľmi významnou nevýhodou je nielen ich hmotnosť, ale aj závislosť od napätia. Vstup elektronického merača je obmedzený výkonom od 4 do 5 kW. Pri zváraní hrubého kovu zariadenie spotrebuje značný výkon a v mnohých prípadoch je práca nemožná. Boli nahradené invertorovými zváracími strojmi.

Účel a vlastnosti fungovania

Používa sa na zváranie doma, ako aj v podnikoch, asiposkytuje stabilné spaľovanie a udržiavanie zváracieho oblúka pomocou vysokofrekvenčného prúdu (iného ako 50 Hz).

Zvárací invertor je obyčajný impulzný napájací zdroj, ktorého prevádzka je založená na nasledujúcich princípoch:

1. Vstupné napätie (sieťové napájanie zváracej meničovej jednotky 220 V AC) sa prevedie na konštantné napätie.
2. Jednosmerný prúd sa prevádza na vysokofrekvenčnú premennú.
3. Existuje proces premeny napätia znížením.
4. Rovnováha a konverzia pri zváraní pri zachovaní frekvencie.

Vďaka týmto momentom sa hmotnosť a rozmery zariadenia znižujú. Aby bolo možné zvárať invertorové zváranie sami, je potrebné poznať prevádzkový princíp tohto zariadenia.

Princíp činnosti zariadení

V predchádzajúcich modeloch bol hlavným prvkom obrovský silný výkonový transformátor, ktorý umožňuje v sekundárnom vinutie získať silné prúdy potrebné pre zváracie operácie. Na získanie tohto prúdu je potrebné použiť drôt s veľkým priemerom, ktorý ovplyvňuje hmotnosť zváračky.

Pri vynájdení pulznej napájacej jednotky bolo ľahšie vyriešiť problém s hmotnosťou a rozmermi, pretože rozmery a hmotnosť samotného transformátora sú znížené o niekoľko desiatok alebo stokrát. Napríklad, s nárastom frekvencie šesťkrát, môžete znížiť rozmerový transformátorale trikrát. To vedie k významným úsporám materiálu.

Kvôli silným kľúčovým tranzistorom používaným v obvode meniča dochádza k prepínaniu s frekvenciou 50 až 80 kHz. Tieto tranzistory pracujú len zo ss napätia.

Ako je známe z kurzu fyziky, jednoduché polovodičové zariadenie - dióda - sa používa na získanie konštantného napätia. Dióda prechádza prúdom v jednom smere, odpojuje záporné hodnoty sínusového napätia. Ale použitie jednej diódy vedie k veľkým stratám, takže sa používa skupina pozostávajúca z výkonných diód, ktorá sa nazýva diódový mostík.

Na výstupe diódového mostíka sa získa konštantné pulzujúce napätie. Na získanie normálneho jednosmerného napätia sa používa kondenzátorový filter. Po týchto transformáciách sa na výstupe filtra objaví jednosmerné napätie nad 220 V.

Blok pozostávajúci z usmerňovacieho mostíka a filtračných prvkov sa nazýva napájacia jednotka (PSU).

Napájací zdroj slúži ako napájací zdroj pre invertorový obvod. Tranzistory sú pripojené k transformátoru s krokom dole, ktorý je impulzný a pracuje na frekvenciách v rozmedzí od 50 do 90 kHz. Sila takéhoto transformátora je približne rovnaká ako jeho obrovský kolega - zvárací transformátor.

Modernizácia takéhoto zariadenia sa stáva jednoduchším, pretože vďaka svojej veľkosti a hmotnosti existujú ďalšie príležitosti na zvýšenie stability zváracieho stroja.

Existuje obrovské množstvo výroby samostatných zváracích meničov, ktorých schémy sa líšia funkčnosťou a metódami inštalácie. Každý z vlastných modelov budeme detailne analyzovať.

Výroba rezonančného invertora

Na základe toho je potrebné použiť pohonnú jednotku počítača tvarového činidla AT, z ktorého sú požadované chladiče a radiátory. Podrobnosti sú prevzaté zo základnej databázy monitorov a televízorov, inak, ak nie sú k dispozícii, sú zakúpené na trhu. Všetky komponenty sú lacné.

Odporúčania pre výrobu:

1. Pre zjednodušenie schémy PWM je to úplne eliminované, pretože bude vyžadované stabilizované napätie získané hlavným oscilátorom.
2. Použite zenerové diódy KC213, aby ste predišli poruchám tranzistorov.
3. Na zníženie rušenia a rušenia je potrebné nainštalovať vysokofrekvenčné výkonové tranzistory vedľa transformátora.
4. Cesty pre napájacie mostík a napájacie jednotkou na palube hustého PCB (nie menej ako 4 mm) musí byť širšia (netesností prúdy do 30 A) a zaludit spájkovanie (nie menej ako 2 mm).
5. KPoužil sa napájací kábel nie menej ako 3 štvorce.
6. Na vysokonapäťové obvody používajte dvojitú izoláciu (nehorľavú sľudovú alebo laminátovú kameru).
7. Škrtiaca klapka by mala byť bez kovového krytu.
8. Dobré neustále vetranie.
9. Výkonové diódy (výstup) musia byť chránené pred poruchami pomocou RC-reťazca.

Potom je potrebné určiť parametre zvarovania meniča ručne. Rovnako je možné použiť nasledujúce charakteristiky:

1. Výstupný prúd záťaže: 5 až 120 A.
2. Napätie (pri voľnobehu): 90 V.
3. Trvanie zaťaženia sa môže líšiť. Všetko závisí od priemeru elektródy: 2 mm = 100%, 3 mm = 80%. Je potrebné brať do úvahy vplyv vysokej teploty.
4. Vstupný prúd: približne 10A.
5. Približná hmotnosť: približne 3 kg.
6. Pri zváraní by mal byť regulátor intenzity.
7. Typ charakteristiky volt-ampér, zabezpečujúci prevádzku v poloautomatickom režime: pádu.

Schéma vybavenia

Hlavná časť - hlavný oscilátor je zostavený na čip SG3524, ktorý sa používa vo všetkých zdrojoch neprerušiteľného napájania. Menič má nízku spotrebu energie približne 2,5 kW, čo umožňuje používať byt.

Transformátor je potrebné zostaviťa jadra typu E42, ktorý sa používa v starých monitoroch. Na výrobu približne 5 kusov takýchto transformátorov.

Pre plynový pedál by sa mal použiť aj iný transformátor. Zostávajúce prvky indukčnosti sú zostavené z jadra typu 2000HM. Diódy a tranzistory by mali byť inštalované na radiátoroch s KTP-8 alebo iným typom tepelnej pasty. Napätie pri voľnobehu je približne 36 V s dlhým oblúkom 4 až 5 mm, čo umožňuje začínajúcim staviteľom pracovať s ním. Výstupné káble by mali byť umiestnené v feritových rúrkach alebo v kruhoch feritovej pohonnej jednotky.

Štruktúrou obvodu je výskyt maximálneho prúdu vinutia I počas rezonancie.

Schéma 1 - Obvod rezonančného invertora zvárania

Vzhľadom na nízku hmotnosť a rozmery je možné zariadenie inovovať.

Zabráňte prilepeniu elektródy

V tomto prípade sa používa tranzistor IRF510, ktorý je poľným tranzistorom. Okrem toho poskytuje rovnomerný štart a prerušenie vstupu na SG3524:

1. Pri vysokej teplote sa aktivuje snímač teploty.
2. Odpojenie pomocou prepínacieho spínača.
3. Blokovanie pri skrate (skrat).

Jednoduchý zvárací stroj

Tento model je určený pre prúd 220V a 32A, po prepočte dosiahne 280A. Táto hodnota postačuje na pevný šev vo vzdialenosti do 1,5 cm.

Schéma a komponenty

Hlavným prvkom je transformátor, ktorý je dosť ťažký na to, ale je celkom realistický.

Základné informácie:

1. Skladá sa z feritového jadra (7 × 7 alebo 8 × 8).
2. Primárne vinutie je približne 100 otáčok a jeho priemer je 0,3 mm.
3. Sekundárne vinutia - 3 kusy: 15 závitov a priemer drôtu 1 mm - 15 závitov - 0,2 mm - 20 závitov - 0,35 mm.
4. Materiály pre transformátor: medené drôty vhodného priemeru, sklolaminát, textolit, elektrická oceľ (pre železnú rudu), bavlnený materiál.

Pre jasné pochopenie princípu fungovania je potrebné starostlivo študovať schému hlavných uzlov.

Obrázok 1 - Štruktúrny diagram invertorového zváracieho stroja

Vysvetlenie schémy:

1. Sieťový usmerňovač, ktorý premieňa striedavé napätie na DC.
2. Sieťový filter vyhlaďuje zvlnenie.
3. Frekvenčný menič sa vykonáva na tranzistoroch.
4. Vysokofrekvenčný zvárací transformátor podieľa sa na transformácii stresu.
5. Napájací usmerňovač vykonáva opravu prúdu do konštanty danej frekvencie.
6. Frekvenčný menič je riadený vo forme regulátora na nastavenie prevádzkového režimu.

Napájanie a pohon

Blok pozostávajúci z transformátora, usmerňovača a filtra (alebo filtračného systému) je oddelený od výkonového úseku.

Schéma 2 - Schematický diagram PSU

Vodiče (nie dlhšie ako 15 cm), pre ovládanie zatvorkami tranzistory musí byť pripájané bližšie k druhej, kde sú vodiče spojené po dvojiciach k sebe, ich prierez je irelevantné.

Základom pohonnej jednotky je krok dole jadro transformátora SH20 x 208 2000 nm, a vinutie II sa navíja v niekoľkých vrstvách drôtov, ktoré nie sú poškodené izolácie. Potreba pre sekundárne odvzdušnenie vyplýva, izolačné vrstvy 3 vrstvy, a potom, ktorým sa-fotoplastikovou vrstva 3 je znovu a znovu teflónovou vložkou. To sa zvyšuje odolnosť voči preťaženiu. Potom druhé vinutie umiestni kondenzátor nie menej ako 1000 V.

Na zabezpečenie cirkulácie vzduchu medzi vrstvami vinutia je potrebné na feritovom jadre namontovať prúdový transformátor pripojený na kladný prúd a jeho jadro by malo byť obalené termálnym papierom (pokladničná páska). Usmerňovacie diódy na pripojenie k radiátoru.

Schéma 3 - Výkonová časť meniča

Jednotka invertora a chladenie

Hlavným účelom invertorovej jednotky je proces konverzie konštanty na striedavý vysokofrekvenčný prúd. Na tento účel sa používajú výkonové tranzistory, aj keď v niektorých prípadoch je možné nahradiť silnejší tranzistor s 2 alebo viacerými strednými výkonovými tranzistormi.

Dôležitým prvkom celého zariadenia je pomerne dobré chladenie. K tomu by ste mali používať chladič s počítačom, ale neobmedzujte sa na jeden, pretože potrebujete dostatočné chladenie pre napájací okruh, ktorého radiátory slúžia na odstránenie tepla, ale toto teplo sa musí rozptýliť. Pre úplnú ochranu je potrebné namontovať tepelný snímač (inštalovaný na vykurovacom prvku), ktorý otvorí sieťový zdroj.

Spájkovanie, nastavenie a testovanie funkčnosti

Kľúčovým faktorom je spájkovanie, pretože pri správnom umiestnení dielcov závisí veľkosť celého výrobku a možnosť optimálneho chladenia. Diódy a tranzistory sú inštalované v opačnom smere. Vstupný obvod sa vypočíta s okrajom približne 300 V.

Na konfiguráciu operácie musíte pripojte modulátor šírky impulzu na 15 V pre chladenie. Relé sa zapína spolu s odporom R11 a má výstup 150mA.

Po uskutočnených manipuláciách je potrebné vykonať priamo skúšku funkčnosti zariadenia:

1. Dodajte spotrebič z elektrickej siete.
2. Nastavte vysoký prúd.
3. Overenie čítania na osciloskopu: napätie v spodnej slučke je asi 500 V, ale nie viac ako 550. Pri správnej montáži hodnota tohto napätia nebude menšia ako 350 V.
4. Odpojte osciloskop a vypnite menič. Pripravte elektródy.
5. Začnite operácie zvárania a sledujte transformátor, ak sa varí, potom znova vytvorte obvod.
6. Po 3-4 šáchach sa vykurovacie telesá vykurujú. Pri ochladzovaní je nutné pred vypnutím zariadenia vychladnúť zariadenie (chladenie bude vykonávať jeho funkciu).

Ak sa táto schéma zdala veľmi zložitá, potom považujeme schému veľmi jednoduchého zariadenia.

Najjednoduchšie zariadenie na zváranie meniča

Model tejto jednotky je veľmi jednoduchý a rozpočtový. Je jednoduché ju zostaviť vďaka jednoduchej koncepčnej schéme.

Proces celej zostavy možno rozdeliť na etapy, okrem toho je potrebné zozbierať všetky detaily, materiály:

1. Navíjanie transformátora zahŕňa: navíjanie medeného plechu 4 cm a priemer 0,3 mm, tesnenie na pokladnicu alebo lak, ktoré sa používajú pri prevíjaní 3 pásikmi a musíte ich izolovať. Namiesto medeného cínu môže použiť drôt zložený z niekoľkých žilov s priemerom do 0,7 mm (I - 100 otáčok, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Montovaný chladič.
3. Základňa zváracieho zariadenia je pripojená k transformátoru pozostávajúcemu z diód, tranzistorov.
4. Na elimináciu rezonančných emisií sú potrebné kondenzátory.
5. Je potrebné používať snubbers na rozptýlenie výkonu (sv-81 a k78-2).
6. Nainštalujte všetky prvky na doske Getinax na základe veľkosti konfigurácie.
7. Vytiahnite LED diódy a premenlivý rezistor (gombík) na paneli nastavenia a displeja.
8. Dajte to všetko v prípade.

Schéma 4 - Diagram najjednoduchšieho zváracieho invertora s vlastnými rukami

Po montáži musí byť zariadenie na prvom začiatku nastavené a diagnostikované, aby zistil prevádzkové chyby.

Nastavenie meniča:

1. 15 V pripojenie k PWM.
2. Pripojte relé po nabití kondenzátorov a zatvorte odpor. Pri priamom používaní hrozí nebezpečenstvo výbuchu!
3. Pri voľnobehu musí byť mostový prúd menší ako 100 mA.
4. Overenie správnej inštalácie fáz transformátora pomocou osciloskopu v dvoch lúčoch. Nastavte frekvenciu PWM na 55kHz a v tomto prípade by napätie nemalo presiahnuť 330V.
5. Ak chcete zistiť frekvenciu samotného zariadenia, je vhodné znížiť frekvenciu PWM postupne, až kým sa IGBT nezobrazí, pričom tento index nastavíte (rozdeľte 2 a pridajte frekvenciu nasýtenia). Toto je kmitanie pracovnej frekvencie transformátora.
6. Spotreba mosta je 150mA.
7. Transformátor by nemal spôsobovať hluk, ak sú prítomné hlučné účinky, potom venujte pozornosť polarite.
8. Zvýšte plynulý prúd meničavariabilný odpor. V tomto prípade merania osciloskopu nepresiahnu 550 V. Optimálne je 340 V.
9. Začnite zvárať po 5 sekundách a postupne zvyšujte čas. Varujte maximálne 3 minúty, nechajte zariadenie vychladnúť.

Preto môžete menič namontovať na zváranie. Nie je potrebné používať komplikované schémy, pretože rádioamatérov našiel optimálne riešenie v rozpočtovom variante. A úroveň zložitosti systémov sa líši od pomerne zložitých po jednoduché. Ak chcete namontovať zvárací invertor sami, nie je nutné kupovať drahé diely, alebo môžete použiť improvizované nástroje.