W pracach spawalniczych wykorzystywane są urządzenia specjalnie przystosowane do określonych celów. Schematy poszczególnych urządzeń są uderzająco różne pod względem struktury. Wśród najbardziej praktycznych i rozpowszechnionych można wybrać obwód falownika. Urządzenie, zmontowane zgodnie z tym schematem, jest płynnie i precyzyjnie dostrojone, kompaktowe, dla mistrzów pracujących na drodze, jest po prostu niezastąpione.
Schemat falownika spawalniczego.
Obwód jednostki inwertera jest jednym z najprostszych, wszystkie niezbędne elementy płytki drukowanej i tranzystory można łatwo znaleźć w sklepach komponentów radiowych, a schematy montażowe są dostępne u mistrzów. Zadanie montażu takiej spawarki własnymi rękami leży w sile ludzi, którzy mogą pracować z lutownicą.
Zasada działania spawarki inwerterowej
Urządzenie samo w sobie jest podobieństwem potężnego zasilacza, podobnego do jednostek impulsowych, takich jak AT i ATX, które są instalowane w komputerach osobistych. Kolejność zmian początkowych parametrów prądu elektrycznego w tych dwóch urządzeniach jest identyczna. W falowniku energia elektryczna przechodzi przez szereg transformacji:
- Napięcie sieciowe AC jest przekształcane na DC.
- Prąd stały jest konwertowany na prąd przemienny z wysoką częstotliwością.
- Wartość napięcia maleje.
- Prąd o zmniejszonym napięciu jest prostowany z zachowaniem danej częstotliwości.
Wszystkie te przekształcenia tłumaczone są potrzebą zmniejszenia ciężaru i wymiarów transformatorów mocy maszyn spawalniczych.
Schemat inwertera spawalniczego.
Zasada działania starych urządzeń została zredukowana do zmniejszenia napięcia z sieci i zwiększenia wartości natężenia prądu na uzwojeniu wtórnym do kilkudziesięciu, a nawet setek amperów - wartości wymaganych do spawania łukowego. Aby zapewnić pożądany stosunek do zmniejszenia napięcia i zwiększenia wielkości prądu, uzwojenie wtórne otrzymało mniejszą liczbę zwojów i większy przekrój drutu. Ponieważ stare transformatory spawalnicze miały duże wymiary i ciężar. Produkcja uzwojenia transformatora wymagała dużego kosztu drutu miedzianego, dlatego spawarki nie były wcale tanie.
Obwody falownika pozwoliły poprawić sytuację. Zwiększając częstotliwość prądu na uzwojeniu roboczym do 60-80 kHz i więcej, można było zmniejszyć rozmiar i wagę całej struktury. Ze względu na 4-krotny wzrost częstotliwości roboczej konwersji, wymiary urządzenia zostały zmniejszone o połowę. W naszym przypadku mówimy o tysiąckrotnym wzroście częstotliwości.
Tak wysokie wartości częstotliwości AC są osiągane przez przełączanie tranzystorów zainstalowanych w obwodzie falownika, które komunikują się ze sobą z częstotliwością 60-80 kHz. Prąd do tranzystorów jest stały od prostownika. Napięcie AC jest prostowane przez obwód mostkowy diod i wyrównane przez kondensatory. Na wyjściu prostownika i kondensatora dostarczane jest stałe napięcie 220 V. Jest to pierwszy krok obwodu.
Tranzystory wysokoczęstotliwościowe obwodu przetwornicy przesyłają przemienny prąd wysokiej częstotliwości do transformatora obniżającego napięcie. Ponieważ częstotliwość robocza jest już 1000 razy niższa niż częstotliwość zasilania, transformator jest bardzo zwartą cewką.
Komponenty spawarki obwodowej
Falownik spawania elektrycznego.
Obwód falownika jest przeznaczony do wartości prądu zasilającego do 32 A i napięcia 220-230 V. Wartość prądu na wyjściu konwertera osiąga 250 A. Wartość ta zapewnia mocne spawanie przy spawaniu elektrodą do 1 cm. :
- Transformator z podstawą ferrytyczną 7x7 lub 8x8.
- Uzwojenie pierwotne ma 100 pierścieni drutu o średnicy 0, 3 mm.
- Wewnętrzne uzwojenie wtórne przy 15 obrotach z drutem o grubości 1 mm.
- Średnie uzwojenie wtórne przy tej samej liczbie zwojów drutu o mniejszej grubości (0, 2 mm).
- Zewnętrzne wejście uzwojenia wtórnego na 20 zwojów drutu o grubości 0, 35 mm.
Zespół transformatora
Obwód uzwojenia transformatora.
Przed nawinięciem żył na rdzeń transformatora jest owinięty miedzią. Szerokość pasków wynosi 40 mm, wysokość taśmy wynosi 0, 3 mm. Wraz z taśmą miedzianą rdzeń jest owinięty papierem termicznym. W tym celu dobra taśma kasowa i każdy inny cienki i trwały papier, który jest wygodny w montażu wokół rdzenia. Okrągły drut nie nadaje się do uzwojenia pierwotnego, ponieważ łatwo się przegrzewa. Z tego powodu prądy są przekierowywane na zewnętrzną stronę uzwojenia, a warstwy wewnętrzne pozostają nieobciążone.
Uzwojenie wtórne jest umieszczone w 3 warstwach drutów, pomiędzy którymi umieszcza się pasek fluoroplastu. Standardowe druty o średnicy 0, 5-0, 7 mm nie nadają się do tego celu. Ze względu na okrągły przekrój w uzwojeniu nie przylegają one dobrze do siebie, pozostawiając luki, tym samym upośledzając przekazywanie ciepła.
Podczas skręcania uzwojenia zwróć uwagę na zwijanie się drutu bez przerw wokół rdzenia. Tylko w ten sposób napięcie będzie stabilne. Typowa konstrukcja urządzenia inwerterowego zakłada obecność dwóch transformatorów o częstotliwości 41 kHz, ale są one również odpowiednie dla 55 kHz. Następnie instaluje się uszczelkę izolacyjną i dławik z oznaczeniem L2. Z boku deski zainstalowana jest dodatkowa dmuchawa, której właściwości elektryczne wynoszą 0, 13 A i 220 V.
Lutowanie płyty inwertera
Na mapowaniu spawarki typu falownika znajdują się chłodnice i grzejniki, które znajdują się w zasilaczach komputerowych. Można je wyodrębnić ze starej technologii lub skontaktować się ze sklepem komponentów radiowych dla nowych.
Grzejniki są umieszczone na górze i na dole końców ukośnego mostu.
Do budowy falownika potrzebna jest chłodnica.
Gdy mostek IRG4PC50W jest używany do dystrybucji przepływu, zamiast miki używaj smaru termicznego.
Kierunek odprowadzeń tranzystorów i diod jest ustawiony tak, aby się spotkać. Pomiędzy grzejnikami zamontowana jest płyta, która łączy wszystkie części obwodu zasilania urządzenia spawalniczego z elementami pośrednimi mostu. Należy pamiętać, że napięcie znamionowe obwodu zasilania wynosi 300 V. Moc rozładowana przez transformator musi być doprowadzona do obwodu, dla którego kondensatory 0, 15 μF są przylutowane do płytki. Instalacja za tłumikiem transformatora i kondensatorami tłumi niepożądane uderzenia od przepięć na wyjściu uzwojenia wtórnego.
Konfiguracja i debugowanie falownika
Schemat wewnętrznego urządzenia falownika.
Po zakończeniu montażu konieczne jest dostosowanie działania modułu inwertera. Podłącz 15 V do PWM i włącz wentylator. Następnie przez rezystor R11 podłącz przekaźnik K1. Wszystko to odbywa się w celu uniknięcia skoków podczas podłączania do sieci 220 V. Sprawdź terminową aktywację przekaźnika i po 10 sekundach zastosuj moc roboczą do PWM. Po wyzwoleniu przekaźnika nie należy obserwować prostokątnych obszarów na wykresie PWM.
Następnie mostek jest podłączony do źródła napięcia 15 V. W stanie bezczynności falownik pobiera prąd w granicach 100 mA. Jeśli pomiar pokazuje dopuszczalną wartość, obwód jest prawidłowo zmontowany. Dodatkowo należy upewnić się, że fazowanie uzwojeń nie jest mylone.
W przypadku PWM ustawienie częstotliwości jest zmniejszane do momentu pojawienia się zakrętu na dole wykresu, co oznacza przesycenie węzła. Podzielimy tę wartość częstotliwości przez 2 i dodamy ją do częstotliwości roboczej płyty PWM i bezpośrednio do transformatora. Obwód jest prawidłowo podłączony, jeśli przekaźnik wyprowadza sygnał przy 150 mA podczas strojenia. Jeśli sygnał świetlny jest niewyraźny i słaby, to płyta jest podłączona nieprawidłowo lub jeden z wybijaków uzwojeń. Usuń niepotrzebne zakłócenia, jeśli skrócisz wszystkie przewody zasilania.
Sprawdzanie stanu urządzenia
Po zmontowaniu falownika spawalniczego konieczne jest sprawdzenie jego działania.
Tak więc spawarka inwerterowa jest zmontowana i gotowa do użycia, teraz pozostaje upewnić się, że działa. Włącz urządzenie w sieci, płynnie ustaw duże natężenie prądu i sprawdź napięcie na oscyloskopie. Napięcie w dolnej pętli oscylogramu jest dopuszczalne w granicach 500 V, w warunkach przeregulowania dopuszczalne jest przekroczenie do 550 V. W poprawnie skompilowanym schemacie liczba ta nie przekroczy 350 V.
Sprawdzając działanie urządzenia, upewnij się, że szum opony nie zwiększa się wraz ze wzrostem obciążenia. Aby zastosować maksymalny prąd, szum tła musi pozostać niezmieniony.
Następnie przejdź do samego spawania. Po uruchomieniu odczekaj 10 sekund i sprawdź temperaturę chłodziarek. Przez pierwsze 20 sekund powinny pozostać zimne, przez następną minutę - lekko ciepłe.
Następnie pobieramy 2 elektrody do żądanego rodzaju spawania i przecinamy szew na badanym materiale, aż do całkowitego wypalenia. Po zakończeniu kontrolujemy temperaturę transformatora: do tego czasu będzie miał czas na rozgrzanie, ale nie stanie się biały. Nadmierne ciepło wskaże wadę w zespole.
Grzejniki mają czas na poważne rozgrzanie po ciągłej pracy na 3 elektrodach. Dlatego należy pozwolić im ostygnąć przez 2 minuty. To wystarcza, aby chłodnica obniżyła temperaturę do normalnego poziomu i kontynuowała pracę bez utraty jakości.
Proces montażu spawarki własnymi rękami, bardzo pracochłonny, pokazuje jak najwięcej koncentracji i uwagi. Uważnie przestudiuj wybrany schemat, uporządkuj sekwencję łączących się części, policz dokładną liczbę elementów i przewodów. Pod koniec montażu wynalazek musi być sprawdzony pod kątem zdrowia i bezpieczeństwa. Organizuj prace spawalnicze ze wszystkimi warunkami niezbędnymi do bezpiecznej pracy: zakładaj ciasne rękawice na dłonie, zakryj twarz osłoną spawalniczą.