Postup montáže domácích svařovacích invertorů vlastními rukama, schématy a popisem testování

Invertorové svařovací stroje jsou široce používány ve stavebnictví pro svůj vysoký výkon a nízkou hmotnost. Nicméně ne každý si může dovolit si takový nástroj. Jediným východiskem je vyrobit si vlastní svařovací invertor. Na internetu existuje mnoho schémat takových zařízení. Mnohé z nich jsou složité a drahé, ale existují i ​​rozpočtové modely.

Obecné informace o svařovacím invertoru

Tradiční svařovací stroje mají poměrně nízkou cenu, snadnou údržbu, avšak velmi podstatnou nevýhodou je nejen jejich hmotnost, ale také závislost na napětí. Příkon elektronického měřiče je omezen na výkon 4 až 5 kW. Pro svařování tlustého kovu zařízení spotřebovává značnou energii a často není možné provádět práci. Nahradily je invertorové svařovací stroje.

Účel a vlastnosti fungování

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

Svařovací invertor je běžný spínaný zdroj, jehož provoz je založen na následujících principech:

1. Vstupní napětí (síťový střídač AC 220V AC) je převedeno na stejnosměrné.
2. Stejnosměrný proud se převádí na vysokofrekvenční střídavý proud.
3. Existuje proces přeměny napětí jeho snížením.
4. Usměrnění a konverze proudu pro frekvenčně bezpečné svařování.

Díky těmto momentům se snižuje hmotnost a rozměry aparátu. Abyste mohli sestavit invertorové svařování vlastníma rukama, musíte znát princip fungování tohoto zařízení.

Princip činnosti zařízení

U předchozích modelů byl hlavním prvkem obrovský výkonný výkonový transformátor, který umožňuje přijímat silné proudy v sekundárním vinutí, které jsou nezbytné pro svařování. Pro získání takového proudu je nutné použít drát s velkým průměrem, který ovlivňuje hmotnost svařovacího stroje.

S vynálezem spínaného zdroje se ukázalo jako snazší vyřešit problém s hmotností a rozměry, protože rozměry a hmotnost samotného transformátoru se zmenšily několik desítek až stovekkrát. Pokud například zvýšíte frekvenci 6krát, můžete snížit rozměry transformátoruale 3x. To má za následek značné úspory materiálu.

Díky výkonným klíčovým tranzistorům použitým v invertorovém obvodu dochází ke spínání na frekvenci 50 až 80 kHz. Tyto tranzistory pracují pouze s konstantním napětím.

Jak víte z kurzu fyziky, k získání konstantního napětí se používá nejjednodušší polovodičové zařízení - dioda. Dioda prochází proud v jednom směru, čímž odpojí záporná sinusová napětí. Ale použití jedné diody vede k velkým ztrátám, proto se používá skupina skládající se z výkonných diod, která se nazývá diodový můstek.

Na výstupu diodového můstku se získá konstantní zvlnění napětí. K 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 můstku a filtračních prvků se nazývá napájecí jednotka (PSU).

Napájecí zdroj slouží jako zdroj energie pro invertorový obvod. Tranzistory jsou napojeny na snižovací transformátor, který je pulzní a pracuje na frekvencích v rozsahu od 50 do 90 kHz. Výkon takového transformátoru je přibližně stejný jako u jeho obrovského bratra – svařovacího výkonového transformátoru.

Modernizace takového zařízení se stává lehčí, protože díky své velikosti a hmotnosti existují další možnosti pro zvýšení stability svářečky.

Existuje velké množství domácí výroby svařovacích invertorů, jejichž schémata se liší funkčností a způsoby instalace. Pojďme podrobně analyzovat každý z domácích modelů.

Výroba rezonančního měniče

Jako základ je třeba použít počítačový zdroj AT form factor, od kterého budete potřebovat chladič a radiátory. Díly se odebírají ze základní základny monitorů a televizorů, jinak, pokud tam nejsou, se nakupují na trhu. Všechny komponenty jsou levné.

Výrobní doporučení:

1. Pro zjednodušení obvodu PWM jej zcela vylučte, protože je vyžadováno stabilizované napětí získané hlavním oscilátorem.
2. Aby nedošlo k poškození tranzistorů, použijte zenerovy diody KC213.
3. Pro omezení snímání a rušení je nutné namontovat vysokofrekvenční výkonové tranzistory v blízkosti transformátoru.
4. Dráhy pro napájecí můstek a napájecí jednotku na desce z tlusté DPS (min. 4 mm) je nutné rozšířit (proudy do 30 A) a pocínovat žáruvzdornou pájkou (min. 2 mm).
5. NApoužití napájecího kabelu alespoň 3 čtverečky.
6. Pro vysokonapěťové obvody použijte dvojitou izolaci (nehořlavé slídové nebo sklolaminátové rukávy).
7. Tlumivka musí být bez kovového krytu.
8. Dobrá stálá ventilace.
9. Výkonové diody (výstup) musí být chráněny proti průrazu pomocí RC obvodu.

Poté se musíte rozhodnout o parametrech svařování invertorem vlastními rukama. Je také možné použít následující vlastnosti:

1. Výstupní proud zátěže: 5 až 120 A.
2. Napětí (naprázdno): 90 V.
3. Doba trvání zátěže 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: cca 10A.
5. Přibližná hmotnost: asi 3 kg.
6. Při svařování musí být regulátor proudu.
7. Typ voltampérové ​​charakteristiky zajišťující provoz v poloautomatickém režimu: klesající.

Schéma zařízení

Hlavní část - hlavní oscilátor je namontován na mikroobvodu SG3524, který se používá ve všech nepřerušitelných zdrojích napájení. Střídač má nízkou spotřebu cca 2,5 kW, což umožňuje jeho použití v bytě.

Transformátor musí být sestavena jádra typu E42, který se používá ve starých lampových monitorech. K výrobě je potřeba přibližně 5 kusů takových transformátorů.

Pro tlumivku by měl být použit jiný transformátor. Zbytek indukčních prvků je sestaven z jádra 2000HM. Diody a tranzistory musí být instalovány na radiátorech s KTP-8 nebo jiným typem tepelného maziva. Napětí naprázdno je přibližně 36 V s délkou oblouku 4 až 5 mm, což umožňuje práci začínajícím stavitelům. Výstupní kabely by měly být zabaleny do feritových trubic nebo feritových kroužků ze zdroje.

Konstrukčním znakem obvodu je výskyt maximálního proudu v I vinutí během rezonance.

Schéma 1 - Schéma svařovacího rezonančního invertoru

Díky nízké hmotnosti a rozměrům je možné zařízení upgradovat.

Zabraňte přilepení elektrody

Pro tento případ je použit tranzistor IRF510, což je efekt pole. Kromě toho také poskytuje měkký start a přerušení vstupu na mikroobvodu SG3524:

1. Při vysokých teplotách se aktivuje teplotní senzor.
2. Vypínání pomocí páčkového spínače.
3. Blokování při zkratu (zkrat).

Jednoduché svařovací zařízení

Tento model je určen pro napětí 220 V a proud 32A, po přepočtu jeho hodnota dosáhne 280A. Tato hodnota je dostačující pro silný šev na vzdálenost až 1,5 centimetru.

Schéma a příslušenství

Hlavním prvkem je transformátor, který je poměrně náročný na výrobu, ale docela realistický.

Základní data:

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

Pro jasné pochopení principu fungování je nutné pečlivě prostudovat schéma hlavních jednotek.

Obrázek 1 - Blokové schéma invertorového svařovacího stroje

Vysvětlení diagramu:

1. Síťový usměrňovač AC-DC.
2. Přepěťová ochrana vyhlazuje vlnění.
3. Frekvenční měnič je založen na tranzistorech.
4. Vysokofrekvenční svařovací transformátor podílí se na transformaci napětí.
5. Výkonový usměrňovač usměrňuje proud na konstantu dané frekvence.
6. Frekvenční měnič je řízen jako regulátor pro nastavení provozního režimu.

Napájecí jednotka a výkonová část

Blok skládající se z transformátoru, usměrňovače a filtru (nebo filtračního systému) je vyroben odděleně od výkonové části.

Schéma 2 - Schéma napájecího zdroje

Vodiče (ne více než 15 cm dlouhé) pro ovládání hradel tranzistorů musí být připájeny blíže k tranzistorům a vodiče jsou spojeny ve dvojicích, na jejich průřezu nezáleží.

Základem pohonné jednotky je snižující transformátor s jádrem Ř20 × 208 2000 nm a vinutí II je navinuto v několika vrstvách drátu, jehož izolace není poškozena. Na sekundár je nutné navinout následujícím způsobem, přičemž se vrstvy izolují: 3 vrstvy a poté fluoroplastové těsnění, pak znovu 3 vrstvy a znovu fluoroplastové těsnění. To se provádí pro zvýšení odolnost proti přetížení. Poté na vinutí II nasaďte kondenzátor alespoň 1000 V.

Pro zajištění cirkulace vzduchu mezi vrstvami vinutí je nutné namontovat na feritové jádro proudový transformátor připojený ke kladnému pólu a jeho jádro by mělo být obaleno termopapírem (pokladna stuha). Připevněte usměrňovací diody k radiátoru.

Schéma 3 - Výkonová část střídače

Invertorová jednotka a chlazení

Hlavním účelem invertorové jednotky je proces přeměny stejnosměrného na střídavý vysokofrekvenční proud. K tomu slouží výkonné tranzistory, i když v některých případech je možné výkonnější nahradit 2 a více tranzistory středního výkonu.

Vcelku dobré chlazení je důležitým prvkem celého zařízení. K tomu byste měli použít chladič z výpočetní techniky, ale neměli byste se omezovat pouze na jeden, protože potřebujete zajistit dostatečné chlazení silového okruhu, jehož radiátory slouží k odvodu tepla, ale toto teplo je nutné rozptýlit. Pro úplnou ochranu je nutné nainstalovat teplotní čidlo (instalované na topném tělese), kvůli kterému dojde k odpojení napájení ze sítě.

Pájení, seřízení a kontrola funkčnosti

Pájení je klíčové, protože při správném umístění dílů na něm závisí velikost celého výrobku a možnost optimálního chlazení. Diody a tranzistory jsou instalovány v opačném směru vůči sobě. Vstupní obvod je počítán s rezervou asi 300 V.

Pro konfiguraci funkce potřebujete připojte modulátor šířky pulzu na 15 V pro napájení chladiče. Relé sepne společně s rezistorem R11 a mělo by poskytovat 150mA.

Po provedených manipulacích je nutné přistoupit přímo ke kontrole provozuschopnosti zařízení:

1. Zapněte zařízení ze sítě.
2. Nastavte vysoké hodnoty proudu.
3. Zkontrolujte hodnoty na osciloskopu: ve spodní smyčce je napětí asi 500 V, ale ne více než 550. Při správné montáži bude toto napětí minimálně 350 V.
4. Odpojte osciloskop a vypněte měnič. Připravte elektrody.
5. Začněte svařovat a sledujte transformátor, pokud vře, pak znovu protřiďte obvod.
6. Po 3-4 švech se radiátory zahřejí. Pro chlazení je nutné nechat zařízení vychladnout bez odpojení od sítě (chlazení bude plnit svou funkci).

Pokud se toto schéma zdálo velmi komplikované, zvažte schéma velmi jednoduchého zařízení.

Nejjednodušší invertorové svařovací zařízení

Model této jednotky je velmi jednoduchý a rozpočtový. Snadno se montuje díky jednoduchému schématu zapojení.

Celý proces montáže lze rozdělit do fází, navíc je nutné shromáždit všechny díly, materiály:

1. Vinutí transformátoru obsahuje: vinutí měděného plechu 4 cm a průměru 0,3 mm, papírové distanční podložky na pokladnu nebo lakovaný hadřík pomocí 3 proužků při převíjení a potřebujete zateplit jejich. Místo měděného cínu můžete použít drát skládající se z několika vodičů do průměru 0,7 mm (I - 100 závitů, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Je namontován chladič.
3. Základna svařovacího stroje je připojena k transformátoru, který se skládá z diod, tranzistorů.
4. K odstranění rezonančních rázů jsou zapotřebí kondenzátory.
5. Musíte použít tlumiče pro ztrátový výkon (svv-81 a k78−2).
6. Nainstalujte všechny prvky na desku getinax na základě konfiguračních rozměrů.
7. Přiveďte LED a proměnný rezistor (knoflík) na panel nastavení a indikace.
8. Dejte to všechno do pouzdra.

Schéma 4 - Schéma nejjednoduššího svařovacího invertoru pro kutily

Po sestavení je nutné zařízení nakonfigurovat a diagnostikovat při prvním spuštění, aby bylo možné identifikovat provozní chyby.

Nastavení invertoru:

1. Připojte 15V k PWM.
2. Po nabití kondenzátorů připojte relé, aby se odpor uzavřel. Při přímém použití hrozí nebezpečí výbuchu!
3. Při žádné zátěži by měl být proud můstku menší než 100 mA.
4. Kontrola správnosti instalace fází transformátoru pomocí osciloskopu ve 2-paprsku. Nastavte frekvenci PWM na 55 kHz a v tomto případě by napětí nemělo překročit 330 V.
5. Chcete-li určit frekvenci samotného zařízení, stojí za to postupně snižovat frekvenci PWM, dokud se na IGBT neobjeví volvulus, který tento indikátor fixuje (dělte 2 a přidejte frekvenci saturace). Toto je pracovní frekvence transformátoru.
6. Spotřeba můstku je 150mA.
7. Transformátor by neměl dělat velký hluk, pokud existují šumové efekty, věnujte pozornost polaritě.
8. Plynule zvyšujte proud měniče nproměnný odpor. V tomto případě hodnoty osciloskopu nepřesahují 550 V. Optimální je 340V.
9. Začněte se svařováním v 5 sekundách a postupně prodlužujte čas. Vařte ne déle než 3 minuty a nechte přístroj vychladnout.

Můžete tak sestavit invertor pro svařování vlastníma rukama. Není nutné používat složitá schémata, protože radioamatéři našli nejlepší řešení v rozpočtové možnosti. A úroveň složitosti schémat se liší od poměrně složitých po jednoduché. Chcete-li sestavit svařovací invertor vlastníma rukama, není nutné kupovat drahé díly, ale můžete použít improvizované prostředky.