Invertor de sudare cu mâinile proprii: circuite și comandă de asamblare

Mașinile de sudare cu invertoare au fost utilizate pe scară largă în industria construcțiilor datorită productivității ridicate și greutății reduse. Cu toate acestea, nu toată lumea își poate permite

Informații generale despre invertorul de sudură

Mașinile de sudura tradiționale au un preț destul de redus, ușor de reparat, dar un dezavantaj foarte important nu este numai greutatea lor, ci și dependența de tensiune. Intrarea contorului electronic este limitată de puterea de la 4 la 5 kW. Pentru sudarea metalelor groase, mașina consumă o putere considerabilă și, în multe cazuri, lucrarea devine imposibilă. Ele au fost înlocuite cu mașini de sudură invertoare.

Scopul și caracteristicile funcționării

Se folosește pentru sudarea la domiciliu, precum și la întreprinderi, aproximativasigură arderea constantă și menținerea arcului de sudură utilizând un curent de înaltă frecvență (altul decât 50 Hz).

Invertorul de sudare este o unitate obișnuită de alimentare cu impuls, a cărei funcționare se bazează pe următoarele principii:

1. Tensiunea de intrare (sursa de alimentare a invertorului de sudură 220 V AC) este convertită la o tensiune constantă.
2. Curentul DC este convertit într-o variabilă de înaltă frecvență.
3. Există un proces de conversie a tensiunii prin reducerea acesteia.
4. Îndreptare și reconversie pentru operațiile de sudură, menținând frecvența.

Datorită acestor momente, masa și dimensiunile dispozitivului scad. Pentru a asambla singur sudarea invertorului, este necesar să cunoașteți principiul de funcționare al acestui aparat.

Principiul funcționării echipamentului

În modelele anterioare, elementul principal a fost un imens transformator puternic, care permite obținerea în bobina secundară a curenților puternici necesari operațiilor de sudare. Pentru a obține acest curent, este necesar să folosiți un fir cu un diametru mare, care afectează greutatea mașinii de sudură.

Cu invenția unei unități de alimentare cu impuls, a fost mai ușor să rezolve problema cu masele și dimensiunile, deoarece dimensiunile și greutatea transformatorului în sine sunt reduse cu câteva zeci sau de sute de ori. De exemplu, cu o creștere de frecvență de 6 ori, puteți reduce dimensiuni transformatordar de 3 ori. Acest lucru duce la economii importante de materiale.

Datorită tensiunilor puternice utilizate în circuitul invertorului, comutarea are loc cu o frecvență de 50 până la 80 kHz. Aceste tranzistoare funcționează numai de la tensiunea DC.

După cum se știe din cursul fizicii, un dispozitiv semiconductor simplu - o diodă - este folosit pentru a obține o tensiune constantă. Dioda trece curentul într-o direcție, tăind valori negative ale tensiunii sinusoidale. Dar utilizarea unei diode duce la pierderi mari, deci se folosește un grup format din diode puternice, care se numește pod de diode.

La ieșirea punții diodice, se obține o tensiune constantă de pulsare. Pentru a obține o tensiune normală DC, se folosește un filtru de condensator. După aceste transformări, o tensiune DC de peste 220 V apare la ieșirea filtrului.

Un bloc constând dintr-o punte de rectificare și de elemente de filtrare se numește unitatea de alimentare (PSU).

Sursa de alimentare servește drept sursă de alimentare pentru circuitul invertorului. Tranzistorii sunt conectați la un transformator pas cu pas, care este pulsat și funcționează la frecvențe cuprinse între 50 și 90 kHz. Puterea unui astfel de transformator este aproximativ aceeași cu cea a colegului său imens - un transformator de putere de sudură.

Modernizarea unui astfel de dispozitiv devine mai ușoară, deoarece datorită mărimii și greutății sale există oportunități suplimentare de a spori stabilitatea mașinii de sudură.

Există o mare cantitate de fabricație a invertoarelor de sudura fabricate automat, ale căror scheme sunt variate în funcționalitate și metode de instalare. Vom analiza în detaliu fiecare dintre modelele realizate de noi.

Fabricarea invertorului rezonant

Pentru o bază este necesar să se folosească o unitate de putere a calculatorului factorului de formă AT de la care sunt necesare răcitoare și radiatoare. Detaliile sunt preluate din baza de date elementară a monitoarelor și televizoarelor, altfel, dacă acestea nu sunt disponibile, ele sunt cumpărate pe piață. Toate componentele sunt ieftine.

Recomandări pentru producție:

1. Pentru a simplifica schema PWM, aceasta este complet eliminată, deoarece va fi necesară o tensiune stabilizată, obținută de oscilatorul principal.
2. Utilizați diode Zener KC213 pentru a preveni defectarea tranzistorilor.
3. Pentru a reduce interferențele și interferențele, este necesar să instalați tranzistori de putere de înaltă frecvență lângă transformator.
4. Piesele pentru puntea electrică și unitatea de alimentare pe o placă din textilolit gros (nu mai puțin de 4 mm) trebuie să fie mai largi (curenți până la debitul de 30 A) și să fie reumpleți cu un lipit de topire de cel puțin 2 mm.
5. KCablu de alimentare utilizat nu mai puțin de 3 pătrate.
6. Utilizați izolație dublă (mica necombustibilă sau cambrică din fibră de sticlă) pentru circuite de înaltă tensiune.
7. Clapeta de accelerație nu trebuie să aibă o carcasă metalică.
8. Ventilație constantă constantă.
9. Diodele de putere (ieșire) trebuie să fie protejate împotriva defecțiunii prin intermediul unui lanț RC.

După aceea, este necesar să se determine cu mâna parametrii sudării invertorului. Și este de asemenea posibil să folosiți următoarele caracteristici:

1. Curentul de ieșire al sarcinii: între 5 și 120 A.
2. Tensiune (la ralanti): 90 V.
3. Durata sarcinii poate varia. Toate depind de diametrul electrodului: 2 mm = 100%, 3 mm = 80%. Este necesar să se țină seama de influența temperaturii înalte.
4. Curent de intrare: aproximativ 10A.
5. Greutate aproximativă: aproximativ 3 kg.
6. Ar trebui să existe un regulator de amperaj la sudare.
7. Tip de caracteristică volt-amper, care asigură funcționarea în modul semi-automat: cădere.

Diagrama echipamentului

Partea principală - oscilatorul master este asamblat pe cipul SG3524, utilizat în toate sursele de alimentare neîntreruptibile. Invertorul are un consum redus de energie de aproximativ 2,5 kW, ceea ce face posibilă utilizarea apartamentului.

Transformatorul trebuie să fie asamblatși miezuri de tip E42, care se utilizează în monitoarele de tuburi vechi. Pentru fabricarea a aproximativ 5 bucăți de astfel de transformatoare.

Un alt transformator ar trebui să fie utilizat pentru accelerație. Elementele de inductanță rămase sunt asamblate dintr-un miez tip 2000HM. Diodurile și tranzistoarele trebuie instalate pe radiatoare cu KTP-8 sau alt tip de pastă termică. Tensiunea de ralanti este aproximativ egala cu 36 V cu un arc lung de 4 pana la 5 mm, ceea ce permite constructorilor novici sa lucreze cu el. Cablurile de ieșire trebuie plasate în tuburi de ferită sau în inele de ferită.

Caracteristica structurală a circuitului este apariția curentului maxim în înfășurarea I în timpul rezonanței.

Schema 1 - Circuit invertor rezonant de sudură

Datorită greutății și dimensiunilor reduse, este posibilă actualizarea dispozitivului.

Împiedicați lipirea electrodului

Pentru acest caz, este utilizat tranzistorul IRF510, care este un tranzistor de câmp. În plus, acesta oferă un pornire uniformă și întrerupere a intrării pe SG3524:

1. La o temperatură ridicată, senzorul de temperatură este declanșat.
2. Deconectarea prin intermediul unui comutator de comutare.
3. Blocarea la scurtcircuit (scurtcircuit).

Masina de sudura simpla

Acest model este proiectat pentru curentul de 220V și 32A, după conversie va ajunge la 280A. Această valoare este suficientă pentru o cusătura fermă la o distanță de până la 1,5 centimetri.

Schemă și componente

Elementul principal este un transformator, care este destul de greu de făcut, dar este destul de realist.

Informații de bază:

1. Se compune dintr-un miez de ferită (7 × 7 sau 8 × 8).
2. Înfășurarea primară este de aproximativ 100 de rotații, iar diametrul său este de 0,3 mm.
3. Înfășurări secundare - 3 bucăți: 15 rotații și un diametru al firului de 1 mm - 15 rotații - 0,2 mm - 20 de rotații - 0,35 mm.
4. Materiale pentru transformator: fire de cupru cu diametrul corespunzător, fibră de sticlă, texolit, oțel electric (pentru minereu de fier), material de bumbac.

Pentru o înțelegere clară a principiului funcționării, este necesar să se studieze cu atenție diagrama nodurilor principale.

Figura 1 - Schema structurală a mașinii de sudură invertor

Explicarea schemei:

1. Un redresor de rețea care convertește tensiunea de curent alternativ la DC.
2. Filtrul de rețea elimină răsplata.
3. Convertorul de frecvență este executat pe tranzistori.
4. Transformator de sudură cu frecvență înaltă participă la transformarea stresului.
5. Redresorul de putere realizează rectificarea curentului într-o constantă a unei frecvențe date.
6. Convertizorul de frecvență este comandat sub forma unui regulator pentru reglarea modului de funcționare.

Alimentare și unitate de alimentare

Un bloc constând dintr-un transformator, redresor și filtru (sau filtru) este separat de secțiunea de putere.

Schema 2 - Diagrama schematică a UPS

Conductorii (nu mai mult de 15 cm lungime) pentru a controla închiderile tranzistoarelor trebuie să fie lipite mai aproape de acestea din urmă, conductorii fiind conectați în perechi unul cu celălalt, secțiunea lor transversală nu joacă un rol.

Baza unității de putere este un transformator pas cu pas cu un miez de Δ20 × 208 2000 nm, cu a doua înfășurare înfășurată în mai multe straturi de sârmă, a căror izolație nu este deteriorată. Pe secundar este necesar să se înfășoare după cum urmează, izolarea straturilor: 3 straturi, apoi garnitura-fluoroplastic, apoi din nou 3 straturi și din nou garnitura-fluoroplastic. Acest lucru este făcut pentru a crește rezistență la suprasarcină. După aceea, a doua înfășurare pentru a pune un condensator de nu mai puțin de 1000 V.

Pentru a asigura circulația aerului între straturile de înfășurări să fie colectate pe un transformator de curent miez de ferită conectat la pozitiv, și ar trebui să fie un miez de folie de hârtie termică (numerar registru de bandă). Rectificarea diodelor care se atașează la radiator.

Schema 3 - Secțiunea de putere a invertorului

Invertor și răcire

Scopul principal al unității invertorului este procesul de conversie a unei constante în curent alternativ de înaltă frecvență. Pentru acest lucru sunt utilizate tranzistoare de tensiune, deși în unele cazuri este posibil să se înlocuiască unul mai puternic cu 2 sau mai multe tranzistoare de putere medie.

Un element important al întregului dispozitiv este o răcire destul de bună. Pentru aceasta utilizați un cooler cu tehnologie de calculator, dar nu ar trebui să fie limitat la un singur, deoarece necesitatea de a asigura o răcire suficientă pentru circuitul de putere, care servesc ca chiuvete de căldură pentru disiparea căldurii, dar este necesar să se disipa căldura. Pentru protecție completă, este necesar să montați un senzor termic (instalat pe elementul de încălzire), care va deschide sursa de alimentare.

Lipirea, instalarea și testarea operabilității

Factorul cheie este lipirea, deoarece prin plasarea corectă a pieselor depinde dimensiunea întregului produs și posibilitatea unei răciri optime. Diodele și tranzistoarele sunt instalate în direcția opusă unul altuia. Circuitul de intrare este calculat cu o marjă de aproximativ 300 V.

Pentru a configura operația, trebuie conectați modulatorul la lățimea impulsului la 15 V pentru alimentarea cu răcire. Releul pornește împreună cu rezistorul R11 și ar trebui să producă 150mA.

După efectuarea manipulărilor este necesar să se procedeze direct la testul de operabilitate a dispozitivului:

1. Furnizați aparatul din rețea.
2. Setați curentul ridicat.
3. Verificați citirea pe osciloscop: tensiunea din bucla inferioară este de aproximativ 500 V, dar nu mai mare de 550. Cu ansamblul corect, valoarea acestei tensiuni nu va fi mai mică de 350 V.
4. Deconectați osciloscopul și opriți invertorul. Pregătiți electrozii.
5. Începeți operațiile de sudură și urmăriți transformatorul, dacă se fierbe, apoi recitiți circuitul.
6. După 3-4 cusături, radiatoarele sunt încălzite. Pentru răcire, este necesar ca dispozitivul să se răcească înainte de a îl deconecta de la rețea (răcirea își va îndeplini funcția).

Dacă această schemă părea foarte complicată, atunci considerăm schema unui dispozitiv foarte simplu.

Cel mai simplu dispozitiv de sudare a invertorului

Modelul acestei unități este foarte simplu și bugetar. Este ușor de asamblat datorită unei scheme conceptuale simple.

Procesul întregului ansamblu poate fi împărțit în etape, în plus, este necesar să se colecteze toate detaliile, materialele:

1. Înfășurarea transformatorului include: înfășurarea unei foi de cupru de 4 cm și un diametru de 0,3 mm, realizat din benzi de hârtie pentru un registru de numerar sau pânză lăcuită, folosind re înfășurarea a treia bandă, și în care necesitatea de a le izola. În locul tubului de cupru se poate utiliza o sârmă formată din mai multe vene cu un diametru de până la 0,7 mm (I - 100 rotații, II - 15, II - 15 II - 20).
2. Montat răcitor.
3. Baza aparatului de sudură este conectată la un transformator format din diode, tranzistoare.
4. Sunt necesare condensatoare pentru a elimina emisiile rezonante.
5. Este necesar să utilizați snubbers pentru disiparea puterii (sv-81 și k78-2).
6. Instalați toate elementele de pe platforma Getinax, pe baza dimensiunii configurației.
7. Ieșiți LED-urile și rezistența variabilă (buton) de pe panoul de configurare și afișare.
8. Pune totul în caz.

Schema 4 - Diagrama celui mai simplu invertor de sudură cu mâinile tale

După asamblare, dispozitivul trebuie să fie configurat și diagnosticat la prima pornire pentru a detecta erorile operaționale.

Inverter Setup:

1. Conectare 15 V la PWM.
2. Conectați releul după încărcarea condensatoarelor pentru a închide rezistența. Atunci când este folosit direct, există riscul de explozie!
3. La mers în gol, curentul de punte trebuie să fie mai mic de 100mA.
4. Verificarea instalării corecte a fazelor transformatorului, utilizând un osciloscop în două raze. Setați frecvența PWM la 55kHz și în acest caz tensiunea nu trebuie să depășească 330V.
5. Pentru a determina frecvența dispozitivului ar trebui să reducă frecvența PWM treptat, până când, până când apare inversarea IGBT, de stabilire a ratei (împărțită la 2 și se adaugă rata de saturație). Aceasta este oscilația frecvenței de lucru a transformatorului.
6. Consumul de pod este de 150mA.
7. Transformatorul nu ar trebui să producă mult zgomot, dacă sunt prezente efecte de zgomot, atunci atenția la polaritate.
8. Creșteți ușor curentul invertoruluiun rezistor variabil. În acest caz, citirile osciloscopului nu depășesc 550 V. Optimum este 340 V.
9. Porniți sudarea după 5 secunde și măriți treptat timpul. Gatiti timp de cel mult 3 minute, lăsând unitatea să se răcească.

Astfel, puteți asambla invertorul pentru sudura. Nu este necesar să se utilizeze scheme complicate, deoarece amatorii de radio au găsit soluția optimă în varianta bugetară. Iar gradul de complexitate al schemelor variază de la destul de complex la simplu. Pentru a monta singur un invertor de sudură, nu este necesar să cumpărați piese scumpe sau puteți utiliza unelte improvizate.