Postup montáže domácich zváracích meničov vlastnými rukami, schémami a popisom testovania

Invertorové zváracie stroje sú široko používané v stavebníctve vďaka ich vysokému výkonu a nízkej hmotnosti. Nie však každý si môže dovoliť si taký nástroj. Jediným východiskom je vyrobiť si zvárací invertor pre domácich majstrov. Na internete je veľa schém takýchto zariadení. Mnohé z nich sú zložité a drahé, ale existujú aj rozpočtové modely.

Všeobecné informácie o zváracom invertore

Tradičné zváračky majú pomerne nízku cenu, ľahkú údržbu, avšak veľmi výraznou nevýhodou je nielen ich hmotnosť, ale aj závislosť od napätia. Príkon elektronického merača je obmedzený na výkon 4 až 5 kW. Na zváranie hrubého kovu zariadenie spotrebuje značnú energiu a často nie je možné vykonávať prácu. Nahradili ich invertorové zváracie stroje.

Účel a vlastnosti fungovania

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

Zvárací invertor je obyčajný spínaný zdroj, ktorého činnosť je založená na nasledujúcich princípoch:

1. Vstupné napätie (AC 220V AC invertorové napájanie) je prevedené na jednosmerné.
2. Jednosmerný prúd sa premieňa na vysokofrekvenčný striedavý prúd.
3. Existuje proces premeny napätia jeho znížením.
4. Usmernenie a konverzia prúdu pre frekvenčne bezpečné zváranie.

Vďaka týmto momentom sa znižuje hmotnosť a rozmery aparatúry. Ak chcete zostaviť invertorové zváranie vlastnými rukami, musíte poznať princíp fungovania tohto zariadenia.

Princíp činnosti zariadenia

V predchádzajúcich modeloch bol hlavným prvkom obrovský výkonný výkonový transformátor, ktorý umožňuje prijímať silné prúdy v sekundárnom vinutí, ktoré sú potrebné na zváranie. Na získanie takéhoto prúdu je potrebné použiť drôt s veľkým priemerom, ktorý ovplyvňuje hmotnosť zváracieho stroja.

S vynálezom spínaného zdroja sa ukázalo ako jednoduchšie vyriešiť problém s hmotnosťou a rozmermi, pretože rozmery a hmotnosť samotného transformátora sa niekoľko desiatok či stoviek krát zmenší. Napríklad, ak zvýšite frekvenciu 6-krát, môžete znížiť rozmery transformátoraa 3 krát. To má za následok značné úspory materiálu.

Vďaka výkonným kľúčovým tranzistorom použitým v invertorovom obvode dochádza k spínaniu s frekvenciou 50 až 80 kHz. Tieto tranzistory pracujú iba pri konštantnom napätí.

Ako viete z fyziky, na získanie konštantného napätia sa používa najjednoduchšie polovodičové zariadenie - dióda. Dióda prechádza prúdom v jednom smere, čím prerušuje záporné sínusové napätie. Použitie jednej diódy však vedie k veľkým stratám, preto sa používa skupina pozostávajúca z výkonných diód, ktorá sa nazýva diódový mostík.

Na výstupe diódového mostíka sa získa konštantné napätie zvlnenia. 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).

PSU slúži ako zdroj energie pre obvod meniča. Tranzistory sú pripojené k zostupnému transformátoru, ktorý je impulzný a pracuje na frekvenciách v rozsahu od 50 do 90 kHz. Výkon takéhoto transformátora je približne rovnaký ako výkon jeho obrovského brata - zváracieho transformátora.

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

Existuje veľké množstvo domácej výroby zváracích invertorov, ktorých obvody sa líšia funkčnosťou a spôsobmi inštalácie. Poďme podrobne analyzovať každý z domácich modelov.

Zhotovenie rezonančného meniča

Ako základ je potrebné použiť počítačový zdroj AT form factor, z ktorého budete potrebovať chladič a radiátory. Diely sú prevzaté zo základnej základne monitorov a televízorov, inak, ak tam nie sú, sa nakupujú na trhu. Všetky komponenty sú lacné.

Výrobné odporúčania:

1. Na zjednodušenie obvodu PWM ho úplne vylúčte, pretože je potrebné stabilizované napätie získané hlavným oscilátorom.
2. Aby ste predišli poškodeniu tranzistorov, použite zenerove diódy KC213.
3. Na zníženie snímania a rušenia je potrebné namontovať vysokofrekvenčné výkonové tranzistory v blízkosti transformátora.
4. Dráhy pre napájací mostík a napájaciu jednotku na doske z hrubej DPS (najmenej 4 mm) musia byť širšie (tečú prúdy do 30 A) a pocínované žiaruvzdornou spájkou (najmenej 2 mm).
5. TOpoužitie napájacieho kábla aspoň 3 štvorce.
6. Pre vysokonapäťové obvody použite dvojitú izoláciu (nehorľavé sľudové alebo sklolaminátové rukávy).
7. Tlmivka musí byť bez kovového krytu.
8. Dobré neustále vetranie.
9. Výkonové diódy (výstup) musia byť chránené proti poruche pomocou RC obvodu.

Potom sa musíte rozhodnúť o parametroch zvárania meniča vlastnými rukami. Je tiež možné použiť nasledujúce vlastnosti:

1. Výstupný zaťažovací prúd: 5 až 120 A.
2. Napätie (naprázdno): 90 V.
3. Trvanie zaťaženia sa môže líšiť. Všetko závisí od priemeru elektródy: 2 mm = 100 %, 3 mm = 80 %. Je potrebné vziať do úvahy vplyv vysokej teploty.
4. Vstupný prúd: cca 10A.
5. Približná hmotnosť: cca 3 kg.
6. Pri zváraní musí existovať regulátor prúdu.
7. Typ voltampérovej charakteristiky zabezpečujúcej prevádzku v poloautomatickom režime: klesajúca.

Schéma zariadenia

Hlavná časť - hlavný oscilátor je namontovaný na mikroobvode SG3524, ktorý sa používa vo všetkých zdrojoch neprerušiteľného napájania. Striedač má nízku spotrebu cca 2,5 kW, čo umožňuje jeho použitie v byte.

Transformátor musí byť zmontovanýa jadrá typu E42, ktorý sa používa v starých lampových monitoroch. Na výrobu je potrebných približne 5 kusov takýchto transformátorov.

Pre tlmivku by sa mal použiť iný transformátor. Zvyšok indukčných prvkov je zostavený z jadra 2000HM. Diódy a tranzistory musia byť inštalované na radiátoroch s KTP-8 alebo iným typom tepelného maziva. Napätie naprázdno je približne 36 V s dĺžkou oblúka 4 až 5 mm, čo umožňuje prácu začínajúcim staviteľom. Výstupné káble by mali byť obalené feritovými trubicami alebo feritovými krúžkami z napájacieho zdroja.

Konštrukčným znakom obvodu je výskyt maximálneho prúdu vo vinutí I počas rezonancie.

Schéma 1 - Schéma zvárania rezonančného meniča

Vďaka nízkej hmotnosti a rozmerom je možné zariadenie upgradovať.

Zabráňte prilepeniu elektródy

Pre tento prípad sa používa tranzistor IRF510, čo je efekt poľa. Okrem toho poskytuje aj mäkký štart a prerušenie vstupu na mikroobvode SG3524:

1. Pri vysokých teplotách sa spustí teplotný snímač.
2. Vypnutie pomocou prepínača.
3. Blokovanie pri skrate (skrat).

Jednoduché zváracie zariadenie

Tento model je určený pre napätie 220 V a prúd 32A, po prepočte jeho hodnota dosiahne 280A. Táto hodnota stačí na silný šev vo vzdialenosti až 1,5 centimetra.

Schéma a príslušenstvo

Hlavným prvkom je transformátor, ktorý je dosť náročný na výrobu, ale celkom realistický.

Základné údaje:

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

Pre jasné pochopenie princípu fungovania je potrebné starostlivo preštudovať schému hlavných jednotiek.

Obrázok 1 - Bloková schéma invertorového zváracieho stroja

Vysvetlenie diagramu:

1. Sieťový usmerňovač AC-DC.
2. Prepäťová ochrana vyhladzuje vlnenie.
3. Frekvenčný menič je založený na tranzistoroch.
4. Vysokofrekvenčný zvárací transformátor podieľa sa na transformácii napätia.
5. Výkonový usmerňovač usmerňuje prúd na konštantu danej frekvencie.
6. Frekvenčný menič je riadený ako regulátor nastavenia prevádzkového režimu.

Napájací zdroj a výkonová časť

Blok pozostávajúci z transformátora, usmerňovača a filtra (alebo filtračného systému) je vyrobený oddelene od výkonovej časti.

Schéma 2 - Schéma napájacej jednotky

Vodiče (nie viac ako 15 cm dlhé) na ovládanie brán tranzistorov musia byť spájkované bližšie k nim a vodiče sú navzájom spojené v pároch, ich prierez nehrá žiadnu úlohu.

Základom pohonnej jednotky je znižovací transformátor s jadrom Ш20 × 208 2000 nm a vinutie II je navinuté v niekoľkých vrstvách drôtu, ktorého izolácia nie je poškodená. Na sekundár je potrebné navinúť nasledujúcim spôsobom, pričom sa vrstvy izolujú: 3 vrstvy a potom fluoroplastové tesnenie, potom opäť 3 vrstvy a opäť fluoroplastové tesnenie. Toto sa robí na zvýšenie odolnosť proti preťaženiu. Potom vložte na vinutie II kondenzátor s napätím najmenej 1000 V.

Na zabezpečenie cirkulácie vzduchu medzi vrstvami vinutí je potrebné namontovať na feritové jadro prúdový transformátor pripojený ku kladnému pólu a jeho jadro by malo byť zabalené termopapierom (pokladňa stuha). Pripevnite usmerňovacie diódy k radiátoru.

Schéma 3 - Výkonová časť meniča

Invertorová jednotka a chladenie

Hlavným účelom invertorovej jednotky je proces premeny jednosmerného prúdu na striedavý vysokofrekvenčný prúd. Používajú sa na to výkonné tranzistory, aj keď v niektorých prípadoch je možné výkonnejší nahradiť 2 a viac tranzistormi stredného výkonu.

Celkom dobré chladenie je dôležitým prvkom celého zariadenia. Ak to chcete urobiť, mali by ste použiť chladič z výpočtovej techniky, ale nemali by ste sa obmedzovať len na jeden, pretože potrebujete zabezpečujú dostatočné chladenie silového okruhu, ktorého radiátory slúžia na odvod tepla, ale toto teplo je nevyhnutné rozplynúť sa. Pre úplnú ochranu je potrebné nainštalovať teplotný snímač (inštalovaný na vykurovacom telese), kvôli ktorému dôjde k odpojeniu napájania zo siete.

Spájkovanie, nastavenie a kontrola funkčnosti

Spájkovanie je kľúčové, pretože pri správnom umiestnení dielov od toho závisí veľkosť celého výrobku a možnosť optimálneho chladenia. Diódy a tranzistory sú inštalované v opačnom smere. Vstupný obvod sa počíta s rezervou asi 300 V.

Na konfiguráciu funkcie potrebujete pripojte modulátor šírky impulzov na 15 V na napájanie chladiča. Relé zopne spolu s odporom R11 a malo by poskytovať 150mA.

Po vykonaných manipuláciách je potrebné prejsť priamo na kontrolu prevádzkyschopnosti zariadenia:

1. Zapnite zariadenie zo siete.
2. Nastavte vysoké hodnoty prúdu.
3. Skontrolujte hodnoty na osciloskope: v spodnej slučke je napätie asi 500 V, ale nie viac ako 550. Pri správnej montáži bude toto napätie minimálne 350 V.
4. Odpojte osciloskop a vypnite menič. Pripravte elektródy.
5. Začnite zvárať a monitorujte transformátor, ak vrie, potom znova prejdite cez okruh.
6. Po 3-4 švoch sa radiátory zahrejú. Pre chladenie je potrebné nechať zariadenie vychladnúť bez odpojenia od siete (chladenie bude plniť svoju funkciu).

Ak sa táto schéma zdala veľmi komplikovaná, zvážte schému veľmi jednoduchého zariadenia.

Najjednoduchšie invertorové zváracie zariadenie

Model tejto jednotky je veľmi jednoduchý a rozpočtový. Ľahko sa montuje vďaka jednoduchej schéme zapojenia.

Celý proces montáže možno rozdeliť do etáp, okrem toho je potrebné zhromaždiť všetky diely, materiály:

1. Vinutie transformátora obsahuje: vinutie medeného plechu 4 cm a priemer 0,3 mm, papierové rozpery na pokladňu alebo lakovanú handričku pomocou 3 pásikov pri prevíjaní a treba zatepliť ich. Namiesto medeného cínu môžete použiť drôt pozostávajúci z niekoľkých jadier s priemerom do 0,7 mm (I - 100 otáčok, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Je namontovaný chladič.
3. Základňa zváracieho stroja je spojená s transformátorom, pozostávajúcim z diód, tranzistorov.
4. Na elimináciu rezonančných rázov sú potrebné kondenzátory.
5. Musíte použiť tlmiče pre stratový výkon (svv-81 a k78−2).
6. Nainštalujte všetky prvky na dosku getinax na základe konfiguračných rozmerov.
7. Priveďte LED diódy a premenlivý odpor (gombík) na nastavovací a indikačný panel.
8. Vložte to všetko do puzdra.

Schéma 4 - Schéma najjednoduchšieho zváracieho invertora pre domácich majstrov

Po montáži je potrebné zariadenie nakonfigurovať a diagnostikovať pri prvom spustení, aby sa identifikovali prevádzkové chyby.

Nastavenie meniča:

1. Pripojte 15V k PWM.
2. Pripojte relé po nabití kondenzátorov, aby ste uzavreli odpor. Pri priamom použití hrozí nebezpečenstvo výbuchu!
3. Pri voľnom zaťažení by mal byť mostíkový prúd menší ako 100 mA.
4. Kontrola správnosti inštalácie fáz transformátora pomocou osciloskopu v 2-lúči. Nastavte frekvenciu PWM na 55 kHz a v tomto prípade by napätie nemalo presiahnuť 330 V.
5. Na určenie frekvencie samotného zariadenia sa oplatí postupne znižovať frekvenciu PWM, až kým sa na IGBT neobjaví volvulus, čím sa tento indikátor fixuje (vydelte 2 a pridajte frekvenciu saturácie). Toto je pracovná frekvencia transformátora.
6. Spotreba mostíka je 150mA.
7. Transformátor by nemal robiť veľa hluku, ak existujú šumové efekty, dávajte pozor na polaritu.
8. Plynule zvyšujte prúd meniča npremenlivý odpor. V tomto prípade hodnoty osciloskopu nepresahujú 550 V. Optimálne napätie je 340 V.
9. Začnite zvárať o 5 sekúnd a postupne zvyšujte čas. Varte nie dlhšie ako 3 minúty a nechajte prístroj vychladnúť.

Takto si môžete zostaviť menič na zváranie vlastnými rukami. Nie je potrebné používať zložité schémy, pretože rádioamatéri našli najlepšie riešenie v rozpočtovej možnosti. A úroveň zložitosti schém sa líši od pomerne zložitých po jednoduché. Na zostavenie zváracieho meniča vlastnými rukami nie je potrebné kupovať drahé diely, ale môžete použiť improvizované prostriedky.