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

Na trhu je mnoho hotových přístrojů tohoto typu, ale pokud rozumíte elektronice a kamarádíte se s páječkou, doporučujeme si svařovací invertor sestavit sami. Níže je uveden popis svařovacího invertoru pro vlastní výrobu. Zařízení je určeno pro dlouhodobý provoz a umožňuje práci s elektrodami do průměru 4 mm. včetně a má velkou aktuální rezervu.

Zařízení má jednocyklový obvod s procesorovým řízením a digitální indikací.

Má následující vlastnosti:

• Maximální pracovní proud – 220 A;
• Proud naprázdno -30 A;
• Indikace režimu – třímístný ukazatel;
• Napájení – domovní síť 220V.

Možnosti svařovacího invertoru:

• regulace svařovacího proudu v rozsahu od 30 A do 220 A;
• Indikace proudu, teploty;
• Ovládání funkce proti přilepení (automatické vypnutí zařízení při přilepení elektrody);
• Horký start;
• Volnoběh;
• Režim spánku.

Efekt různých automatizačních událostí je zobrazen na instalovaném třímístném indikátoru.

Konstrukčně se skládá ze tří bloků:

• Pohonná jednotka;
• Usměrňovací blok;
• Invertorový blok.

Tento svařovací invertorový obvod využívá řízení pomocí mikrokontroléru Atmel ATmega8.

DIY invertorový obvod

Chcete-li diagram zvětšit, klikněte na něj.

Po zapnutí napájení se krátce zapne ventilátor, sepne relé nabíjení elektrolytického kondenzátoru a sepnou se termistory. Chladicí systém domácího střídače se zapne, když teplota stoupne na 40 stupňů, a vypne se, když dosáhne 35 stupňů. Když je dosaženo 60 stupňů, PWM (Pulse Width Modulation) je omezena; když hodnota dosáhne 73 stupňů, PWM se vypne a chlazení je v provozu. Když teplota klesne na 50 stupňů, PWM se zapne a zařízení se přepne do provozního režimu, když dosáhne 35 stupňů. Systém chlazení invertoru je zcela vypnutý.

Funkce Antistick se používá nepřetržitě, stav se zobrazuje na indikátoru.

Horký start střídače se přepíná pomocí tlačítka – aktuální režim je indikován na displeji. Nárůst proudu od nastavené hodnoty při odtržení nepřesáhne 30 %, doba odezvy je 500 mS.

Provozní režim při přilepení elektrody nebo ve stavu zkratu svařovacích konců se zobrazí na indikátoru s hlášením – OFF a při prvním odtržení elektrody se při zapnutém režimu horkého startu proud nezvyšuje.

Frekvence generátoru je zvolena – 50 kHz. Invertorový generátor je vyroben podle klasického schématu se schopností kompenzovat náklon pily.

Klidový režim, spínaný tlačítkem na externím panelu měniče – událost je na indikátoru zobrazena tečkou, přičemž výstup zařízení má pohotovostní napětí 13 V, při vypnutém PWM. Tento režim je nezbytný při práci v podmínkách vysoké vlhkosti, ve výškách, ve sklepech při práci s vlhkými elektrodami.

Pokud je střídač nečinný déle než 3 minuty, zařízení se přepne do režimu SLEEP, což se zobrazí na indikátoru. Přechod do provozního režimu nastává při dotyku elektrody.

Obvod je navržen pro použití dvou teplotních čidel – jsou použity termistory. Pracovní cyklus závisí na konstrukci a je 100% při proudu 150 A s použitím předřadníku s odporem 0.11 Ohm a pracovním cyklem 10 min.

Zařízení využívá ventilátor s napájecím napětím 12 V a výkonem 8 W, pracující při zvýšeném napětí 14.2 V. Na desce usměrňovače je místo pro instalaci mezirelé pro instalaci ventilátoru na 220 V typu BN2.

Výstup invertoru je galvanicky propojen s řídicím obvodem, což umožňuje napájet celý obvod pomocí jednoho vinutí napájecího zdroje o napětí 14 V. Napájení klíčových zařízení napájení zajišťují dvě nezávislá napětí 16 V.

Napájení je vyrobeno podle klasického schématu pomocí mikroobvodu TOP. Je použito dodatečné stínění primárního a provozního vinutí, nikoli uzavřeným závitem měděné fólie.

Nastavení a regulace se provádí jedním prvkem – proměnným rezistorem, který je umístěn na řídicí desce a je redukován na nastavení minimálního proudu 30A podle stavů indikátoru a skutečně naměřeného proudu.

Maximální proud domácího střídače je omezen změnou počtu závitů transformátoru nebo použitím zatěžovacího odporu (předřadníku). Při použití prvků uvedených ve jmenovitém diagramu je maximální proud 230 A. Maximální hodnota indukovaného proudu zobrazená na indikátoru je 221 V.

Invertorové svařovací stroje našly široké uplatnění ve stavebnictví díky své vysoké produktivitě a nízké hmotnosti. Nicméně ne každý si to může dovolit Potřebuji takový nástroj pro sebe. Jedinou cestou ven je vyrobit svařovací invertor vlastníma rukama. Na internetu je mnoho schémat takových zařízení. Mnohé z nich jsou složité a drahé, ale existují i ​​rozpočtové modely.

Obecné informace o svařovacím invertoru

Tradiční svářečky mají poměrně nízkou cenu a snadno se opravují, ale velmi významnou 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 se stává nemožným. Nahradily je invertorové svařovací stroje.

Účel a vlastnosti provozu

Používá se pro svářečské práce doma i v podnicích,zajišťuje stabilní spalování a udržování svařovacího oblouku pomocí vysokofrekvenčního proudu (jiného než 50 Hz).

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

1. Vstupní napětí (síťové napájení svářecího invertorového stroje 220 V AC) je přeměněno na stejnosměrný proud.
2. Stejnosměrný proud se přeměňuje na vysokofrekvenční střídavý proud.
3. Proces transformace napětí nastává jeho snížením.
4. Usměrnění a převod proudu pro svařování při zachování frekvence.

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

Princip činnosti zařízení

U předchozích modelů byl hlavním prvkem obrovský výkonný výkonový transformátor, který umožňoval sekundárnímu vinutí přijímat silné proudy potřebné pro svářečské práce. Pro získání takového proudu je nutné použít drát o větším průměru, který ovlivňuje hmotnost svářečky.

S vynálezem pulzního napájecího zdroje se ukázalo jako snazší vyřešit problém s hmotností a rozměry, protože rozměry a hmotnost samotného transformátoru se několika desítkami či stovkami krát zmenší. Například šestinásobným zvýšením frekvence můžete snížit transformátor rozměrůale 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 se stejnosměrným napětím.

Jak víme z kurzu fyziky, k získání stejnosměrného napětí se používá nejjednodušší polovodičová součástka – dioda. Dioda prochází proudem v jednom směru a odřízne záporné hodnoty sinusového napětí. Ale použití jedné diody vede k velkým ztrátám, proto se používá skupina výkonných diod, které se říká diodový můstek.

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

Jednotka sestávající z usměrňovacího můstku a filtračních prvků se nazývá napájecí jednotka (PSU).

Napájecí zdroj slouží jako zdroj energie pro obvod měniče. Tranzistory jsou připojeny ke snižovacímu transformátoru, 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 jeho velikost a hmotnost poskytují další příležitosti ke zvýšení stability svařovacího stroje.

Existuje obrovské množství domácích svařovacích invertorů, jejichž obvody se liší funkčností a způsoby instalace. Podívejme se podrobně na každý z domácích modelů.

Výroba rezonančního měniče

Jako základ je třeba použít počítačový zdroj typu AT, ze kterého budete potřebovat chladič a radiátory. Díly jsou převzaty ze základního základu monitorů a televizorů, jinak, pokud nejsou dostupné, se nakupují na trhu. Všechny komponenty jsou levné.

1. Pro zjednodušení obvodu by mělo být PWM zcela odstraněno, protože bude vyžadováno stabilizované napětí získané hlavním oscilátorem.
2. Použijte zenerovy diody KC213, abyste zabránili selhání tranzistoru.
3. Pro snížení rušení a šumu je nutné v blízkosti transformátoru namontovat vysokofrekvenční výkonové tranzistory.
4. Dráhy pro silový můstek a silový blok na desce ze silného textolitu (min. 4 mm) je nutné rozšířit (proudy do 30 A) a pocínovat žáruvzdornou pájkou (min. 2 mm).
5. КPoužijte napájecí kabel alespoň 3 čtverečky.
6. Pro vysokonapěťové obvody použijte dvojitou izolaci (nehořlavá slída nebo sklolaminát).
7. Plyn musí být bez kovového pouzdra.
8. Dobrá stálá ventilace.
9. Výkonové diody (výstup) musí být chráněny před průrazem pomocí RC obvodu.

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

1. Výstupní proud zátěže: od 5 do 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, která zajišťuje provoz v poloautomatickém režimu: klesání.

Schéma zařízení

Hlavní část – hlavní oscilátor je sestaven 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 sestaven na jádra typu E42, která se používají ve starých lampových monitorech. K jeho výrobě potřebujete asi 5 těchto transformátorů.

Pro tlumivku by měl být použit jiný transformátor. Zbývající indukční prvky jsou sestaveny z jádra 2000NM. Diody a tranzistory musí být instalovány na radiátorech s tepelnou pastou KTP-8 nebo jiným typem. Napětí naprázdno je přibližně 36 V s délkou oblouku 4 až 5 mm, díky čemuž je vhodný pro začínající stavitele. Výstupní kabely by měly být umístěny ve feritových trubicích nebo feritových kroužcích z napájecího zdroje.

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

Schéma 1 – Schéma svařovacího rezonančního invertoru

Vzhledem k jeho malé hmotnosti a rozměrům je možné zařízení upgradovat.

Zabránění přilepení elektrody

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

1. Při vysokých teplotách se aktivuje teplotní senzor.
2. Vypínání pomocí páčkového vypínače.
3. Blokování v případě zkratu.

Jednoduché svařovací zařízení

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

Schéma a komponenty

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

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 – Strukturální schéma invertorového svařovacího stroje

1. Síťový usměrňovač, který přeměňuje střídavé napětí na stejnosměrné napětí.
2. Síťový filtr vyhlazuje pulzace.
3. Frekvenční měnič je vyroben pomocí tranzistorů.
4. Vysokofrekvenční svařovací transformátor podílí se na transformaci napětí.
5. Výkonový usměrňovač usměrňuje proud na konstantní proud dané frekvence.
6. Řízení frekvenčního měniče je realizováno formou regulátoru pro nastavení provozního režimu.

Napájecí zdroj a výkonová část

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

Schéma 2 – Schematické schéma napájecího zdroje

Vodiče (ne delší než 15 cm) pro ovládání hradel tranzistoru musí být připájeny těsně k nim a vodiče jsou spojeny po párech, na jejich průřezu nezáleží.

Základem pohonné jednotky je step-down transformátor s jádrem Ш20×208 2000 nm, s II vinutím navinutým v několika vrstvách drátu, jehož izolace není poškozena. Na sekundární straně je nutné jej navinout následujícím způsobem, přičemž vrstvy izolujeme: 3 vrstvy, pak fluoroplastové těsnění, poté 3 vrstvy znovu a znovu fluoroplastové těsnění. To se provádí pro zvýšení odolnost proti přetížení. Poté umístěte na vinutí II kondenzátor alespoň 1000 V.

Pro zajištění cirkulace vzduchu mezi vrstvami vinutí je nutné namontovat proudový transformátor na feritové jádro spojené s kladným pólem a jeho jádro omotat termopapírem (pokladní páskou). Připevněte usměrňovací diody k radiátoru.

Schéma 3 – Výkonová část střídače

Invertorová jednotka a chlazení

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

Důležitým prvkem celého zařízení je dostatečně dobré chlazení. K tomu byste měli použít chladiče z výpočetní techniky, ale neměli byste se omezovat pouze na jeden, protože je nutné zajistit dostatečné chlazení silového okruhu, jehož radiátory slouží k odvodu tepla, ale toto teplo je nutné odvádět. Pro úplnou ochranu je nutné nainstalovat tepelné čidlo (instalované na topném tělese), které odpojí napájení ze sítě.

Pájení, seřizování a testování výkonu

Pájení je klíčovým faktorem, protože správné umístění dílů určuje velikost celého výrobku a možnost optimálního chlazení. Diody a tranzistory jsou instalovány v opačných směrech vůči sobě. Vstupní obvod je navržen s rezervou cca 300V.

Chcete-li nastavit operaci, musíte připojte modulátor šířky pulzu na 15 V pro napájení chladiče. Relé se spíná společně s rezistorem R11 a má mít výstup 150 mA.

Po provedení manipulací je nutné přistoupit přímo ke kontrole funkčnosti zařízení:

1. Napájejte 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 hodnota tohoto napětí alespoň 350 V.
4. Odpojte osciloskop a vypněte měnič. Připravte elektrody.
5. Spusťte svařování a sledujte transformátor; pokud se vaří, pak znovu projděte okruh.
6. Po 3-4 švech se radiátory zahřejí. Pro ochlazení je potřeba nechat zařízení vychladnout, aniž by bylo odpojeno od napájení (chlazení bude plnit svou funkci).

Pokud se vám tento obvod zdá příliš komplikovaný, podívejme se na obvod velmi jednoduchého zařízení.

Nejjednodušší invertorové zařízení pro svařování

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

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

1. Navíjení transformátoru obsahuje: navíjení měděného plechu o průměru 4 cm a 0,3 mm, těsnění z pokladního papíru nebo lakovaného hadříku pomocí 3 pásků při opakovaném navíjení a také je třeba je izolovat. Místo měděného plechu můžete použít drát skládající se z několika žil o průměru do 0,7 mm (I – 100 závitů, II – 15, II – 15 II – 20).
2. Probíhá instalace chladiče.
3. Základna svářečky je připojena k transformátoru, který se skládá z diod a tranzistorů.
4. K odstranění rezonančních emisí jsou potřeba kondenzátory.
5. Je nutné použít snubbery pro ztrátový výkon (svv-81 a k78−2).
6. Nainstalujte všechny prvky na desku getinax na základě konfiguračních rozměrů.
7. Přeneste LED a proměnný rezistor (knoflík) na panel nastavení a indikace.
8. To vše vložte do pouzdra.

Schéma 4 – Schéma nejjednoduššího svařovacího invertoru s vlastními rukama

Po sestavení musí být zařízení nakonfigurováno a diagnostikováno při prvním spuštění, aby se identifikovaly provozní chyby.

1. Připojení 15V k PWM.
2. Po nabití kondenzátorů připojte relé, aby se odpor uzavřel. Při přímém použití hrozí nebezpečí výbuchu!
3. Při volnoběhu by měl být můstkový proud menší než 100 mA.
4. Kontrola správnosti instalace fáze transformátoru pomocí 2paprskového osciloskopu. Nastavte frekvenci PWM na 55 kHz a v tomto případě by napětí nemělo překročit 330 V.
5. Chcete-li určit frekvenci samotného zařízení, vyplatí se postupně snižovat frekvenci PWM, dokud se na IGBT neobjeví obrat, který zaznamená tento indikátor (vydělte 2 a přidejte frekvenci saturace). Jedná se o oscilaci 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 měničeproměnný odpor. V tomto případě hodnoty osciloskopu nepřesahují 550 V. Optimální hodnota je 340 V.
9. Začněte svařovat na 5 sekund a postupně čas prodlužujte. Vařte ne déle než 3 minuty a nechte spotřebič vychladnout.

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