Invertor je zařízení, které se používá pro svařování a řezání železných a neželezných kovů a také nerezové oceli. Jeho hlavní výhodou je, že pracuje na stejnosměrný proud, což umožňuje lepší šev a také poskytuje rychlé zapálení a udržení oblouku. Jednoduchý svařovací invertor pro kutily je ve srovnání s transformátorovým přístrojem malý. Pro zjednodušení montážních prací můžete použít staré pouzdro z nefunkčního měniče.
Náhradní díly pro svařovací invertory jsou komerčně dostupné. Abyste je však správně vybrali, musíte mít určité speciální znalosti.
Za prvé, stálo by za zmínku, že tranzistory pro svařovací invertory selhávají častěji než jiné části. Proto je to jejich správný výběr a vysoká kvalita, která zajistí dlouhodobý provoz zařízení.
Invertorový svařovací stroj pro kutily vyrobený se čtyřmi klíči, které se skládají ze čtyř paralelních tranzistorů připojených k samostatným radiátorům.
Tranzistory jsou připevněny teplovodivou pastou, která zároveň slouží k odvodu tepla z tohoto prvku.
Principy výběru tranzistorů
- Výpočet výkonu
Než začnete sestavovat jednoduchý svařovací invertor vlastníma rukama, musíte správně vypočítat jeho výkon. Chcete-li to provést, vynásobte požadovaný proud napětím elektrického oblouku.
Například: 160 A x 24 V = 3840 W.
Pokud vezmeme v úvahu, že účinnost je v průměru 85%, pak výkon čerpaný tranzistory bude 4517 wattů.
Nyní, když znáte tuto hodnotu, můžete vypočítat sílu proudu, kterou musí tranzistory spínat během provozu střídače. Chcete-li to provést, musíte najít podíl celkového výkonu a napětí sítě. to je:
Pro udržení 220 V při proudu 20 A je nutné instalovat filtr s kapacitou minimálně 1000 mikrofarad. Zde je třeba poznamenat, že existují dva parametry maximálního proudu při různých teplotách (při 200C a při 1000C). Při průchodu velkého proudu tranzistory pro svařovací invertory na nich vzniká teplo, jehož rychlost chladiče je nedostatečná. V tomto případě se krystal přehřeje a povede ke zničení vypínače. Je tedy nutné vzít tranzistory, jejichž provozní proud při 1000 C bude 20 ampérů nebo více.
- Volba provozního napětí
Při montáži invertorového svařovacího stroje vlastníma rukama byste měli vědět, že napětí na tranzistorech by nemělo být větší než napájecí napětí. To znamená, že musíte zakoupit tranzistory s napětím vyšším než 400 V.
- Výběr tranzistorů v souladu s pracovní frekvencí
Pro výše zvolené parametry musí být pracovní frekvence tranzistorů alespoň 100 kHz. Mohou to být IGBT nebo tranzistory s efektem pole, jejichž povolené napětí je 500 voltů. Jejich jedinou nepříjemností je nedostatek otvorů pro upevňovací prvky.
Aby IGBT tranzistory fungovaly normálně, je pauza mezi otevřením a zavřením přibližně 1,2 mikrosekundy. Výjimkou jsou tranzistory MOSFET, u kterých může být čas 0,5 mikrosekundy.
Vzhledem ke všem výše uvedeným požadavkům na tranzistory můžete sestavit vysoce kvalitní jednoduchý svařovací invertor vlastníma rukama. To také vyžaduje sadu nástrojů a nástrojů, včetně osciloskopu, páječky, multimetru, voltmetru a sady šroubováků. Před zahájením práce byste si měli pečlivě prostudovat schémata zařízení a zakoupit všechny potřebné díly.
Mnoho společností nabízí vysoce kvalitní náhradní díly pro svařovací invertory. Ale v tomto segmentu trhu vyniká IR. Specialisté této společnosti vyvinuli a vyrobili tranzistory jako IRG4PH50UD a IRG4PC50UD a také tranzistory s efektem pole IRFPS40N50, IRFPS37N50A a IRFPS43N50K.
Vyhovují výše popsaným parametrům a jsou spolehlivými prvky, které zajistí dlouhodobý provoz svářečky i při častém používání při správném používání. Nesmí se do ní dostat kovové třísky, vlhkost, prach a jiné cizí předměty. To může způsobit zkrat.
Při montáži svářecího invertoru je třeba dodržovat bezpečnostní předpisy pro práci s elektrickými spotřebiči.
Více k tomuto tématu na našem webu:
Obvod jednoduchého svařovacího invertoru je rozdělen na výkonový, tedy právě ten, který dodává proud do oblouku, a ovládací část. V podstatě střídač.
V současné době je potřeba svařování k dispozici téměř v každém odvětví. A je těžké si vzpomenout alespoň na jedno odvětví, kde by se nevyužila práce svářeče.
Svařovací invertor, nazývaný také svařovací stroj, kdysi vynalezl známý vědec Jurij Neguljajev a od té doby se stal téměř nepostradatelným zařízením. Domácí svařovací invertor.
Před zahájením práce byste si měli pečlivě prohlédnout „Svařování argonem. Video“, abyste pochopili výhody jeho použití, nuance samotného procesu a také nejčastější chyby.
Je docela možné vyrobit svařovací invertor vlastníma rukama, a to i bez hlubokých znalostí v elektronice a elektrotechnice, hlavní věcí je přísně dodržovat schéma a snažit se dobře pochopit, jak takové zařízení funguje. Pokud vyrobíte měnič, jehož technické vlastnosti a účinnost se budou jen málo lišit od sériových modelů, můžete ušetřit slušnou částku.
Domácí svařovací invertor
Neměli byste si myslet, že domácí zařízení vám nedá příležitost efektivně provádět svářečské práce. Takové zařízení, dokonce i sestavené podle jednoduchého schématu, vám umožní svařovat elektrodami o průměru 3-5 mm a délce oblouku 10 mm.
Charakteristika podomácku vyrobeného střídače a materiály pro jeho montáž
Po sestavení svařovacího invertoru vlastníma rukama podle poměrně jednoduchého elektrického obvodu získáte efektivní zařízení s následujícími technickými vlastnostmi:
- hodnota spotřebovaného napětí – 220 V;
- síla proudu dodávaného na vstup zařízení – 32 A;
- proud generovaný na výstupu zařízení je 250 A.
Schéma svařovacího stroje invertorového typu s takovými charakteristikami zahrnuje následující prvky:
- napájecí jednotka;
- ovladače vypínače;
- napájecí blok.
Než začnete s montáží domácího měniče, musíte si připravit pracovní nástroje a prvky pro tvorbu elektronických obvodů. Budete tedy potřebovat:
- sada šroubováků;
- páječka pro spojování prvků elektronických obvodů;
- nůž;
- pila na kov pro obrábění kovů;
- závitové spojovací prvky;
- plech malé tloušťky:
- prvky, ze kterých budou tvořeny elektronické obvody;
- měděné dráty a pásy – pro vinutí transformátorů;
- termopapír z pokladny;
- laminát;
- textolit;
- slída.
Pro domácí použití se nejčastěji montují měniče, které pracují z běžné elektrické sítě 220 V. V případě potřeby si však můžete vyrobit zařízení, které bude fungovat z třífázové elektrické sítě s napětím 380 V. Takové měniče mají své výhody, z nichž nejdůležitější je vyšší Účinnost ve srovnání s jednofázovými zařízeními.
Napájecí zdroj
Jedním z nejdůležitějších prvků zdroje svařovacího invertoru je transformátor, který je navinut na feritu SH7x7 nebo 8×8. Toto zařízení, které poskytuje stabilní napájení, je tvořeno 4 vinutími:
- primární (100 závitů PEV drátu o průměru 0,3 mm);
- první sekundár (15 závitů PEV drátu o průměru 1 mm);
- druhý sekundár (15 závitů PEV drátu o průměru 0,2 mm);
- třetí sekundár (20 závitů PEV drátu o průměru 0,3 mm).
Aby se minimalizoval negativní dopad poklesů napětí, které se pravidelně vyskytují v elektrické síti, mělo by být navíjení vinutí transformátoru provedeno přes celou šířku rámu.
Proces vinutí výkonového transformátoru
Po dokončení primárního vinutí a zaizolování jeho povrchu skelným vláknem se kolem něj navine vrstva stínícího drátu, jehož závity by jej měly zcela překrýt. Závity stínícího drátu (musí mít stejný průměr jako drát primárního vinutí) jsou provedeny ve stejném směru. Toto pravidlo platí také pro všechna ostatní vinutí vytvořená na rámu transformátoru. Povrchy všech vinutí navinutých na rámu transformátoru jsou také vzájemně izolovány pomocí sklolaminátu nebo obyčejné krycí pásky.
Aby napětí dodávané z napájecího zdroje do relé bylo v rozsahu 20–25 V, je nutné pro elektronický obvod zvolit odpory. Hlavní funkcí svařovacího invertorového zdroje je přeměna AC na DC. Pro tyto účely používá napájecí zdroj diody sestavené podle schématu “šikmého můstku”.
Invertorový napájecí obvod (kliknutím zvětšíte)
Při provozu se diody takového můstku velmi zahřívají, proto se musí montovat na radiátory, které lze použít jako chladicí prvky ze starých počítačů. Pro montáž diodového můstku je nutné použít dva zářiče: horní část můstku je připevněna k jednomu zářiči přes slídové těsnění, spodní část přes vrstvu teplovodivé pasty k druhému.
Závěry diod, ze kterých je vytvořen můstek, musí směřovat stejným směrem jako závěry tranzistorů, pomocí kterých bude stejnosměrný proud přeměněn na vysokofrekvenční střídavý proud. Vodiče spojující tyto svorky by neměly být delší než 15 cm.Mezi zdrojem a invertorovou jednotkou, která je založena na tranzistorech, je k tělu zařízení přivařením připevněn plech.
Připevnění diod k chladiči
Napájecí blok
Základem pohonné jednotky svařovacího invertoru je transformátor, díky kterému klesá hodnota vysokofrekvenčního napětí a zvyšuje se jeho pevnost. Aby bylo možné vyrobit transformátor pro takový blok, je nutné vybrat dvě jádra Ш20х208 2000 nm. Novinový papír lze použít k vytvoření mezery mezi nimi.
Vinutí takového transformátoru není vyrobeno z drátu, ale z měděného pásku o tloušťce 0,25 mm a šířce 40 mm.
Každá vrstva je obalena pokladní páskou pro zajištění tepelné izolace, která vykazuje dobrou odolnost proti opotřebení. Sekundární vinutí transformátoru je tvořeno třemi vrstvami měděných pásků, které jsou od sebe izolovány pomocí fluoroplastové pásky. Charakteristiky vinutí transformátoru musí odpovídat následujícím parametrům: 12 závitů x 4 závity, 10 kv. mm x 30 čtverečních mm.
Mnoho lidí se snaží vyrobit vinutí transformátoru ze silného měděného drátu, ale to není správné řešení. Takový transformátor pracuje na vysokofrekvenčních proudech, které jsou vytlačovány na povrch vodiče, aniž by se zahříval jeho vnitřek. Proto je pro vytvoření vinutí nejlepší možností vodič s velkým povrchem, to znamená široký měděný pás.
Domácí invertorová výstupní tlumivka
Jako tepelně izolační materiál lze použít i obyčejný papír, který je však méně odolný proti opotřebení než pokladní páska. Při zvýšené teplotě taková páska ztmavne, ale její odolnost proti opotřebení tím neutrpí.
Transformátor výkonové jednotky se během provozu velmi zahřeje, proto je pro jeho nucené chlazení nutné použít chladič, který lze použít jako zařízení dříve používané v systémové jednotce počítače.
invertorová jednotka
I jednoduchý svařovací invertor musí plnit svou hlavní funkci – převádět stejnosměrný proud generovaný usměrňovačem takového aparátu na vysokofrekvenční střídavý proud. K vyřešení tohoto problému se používají výkonové tranzistory, které se otevírají a zavírají při vysoké frekvenci.
Schéma invertorové jednotky (kliknutím zvětšíte)
Invertorová jednotka přístroje, která je zodpovědná za přeměnu stejnosměrného proudu na vysokofrekvenční střídavý proud, je nejlépe sestavit na základě ne jednoho výkonného tranzistoru, ale několika méně výkonných. Takové konstruktivní řešení umožní stabilizovat aktuální frekvenci a také minimalizovat hlukové účinky při svařování.
Elektronický obvod svářecího invertoru obsahuje také sériově zapojené kondenzátory. Jsou nezbytné k vyřešení dvou hlavních úkolů:
- minimalizace rezonančních emisí transformátoru;
- snížení ztrát v tranzistorovém bloku, ke kterým dochází při jeho vypnutí a vzhledem k tomu, že se tranzistory mnohem rychleji otevírají, než zavírají (v tuto chvíli může docházet k proudovým ztrátám doprovázeným zahříváním klíčů tranzistorového bloku).
Sestavená invertorová elektronika
Chladicí systém
Výkonové prvky podomácku vyrobeného okruhu svařovacího invertoru se během provozu velmi zahřívají, což může vést k jejich poruše. Aby k tomu nedošlo, je kromě radiátorů, na kterých jsou namontovány nejvíce vyhřívané bloky, nutné použít ventilátory odpovědné za chlazení.
Máte-li k dispozici výkonný ventilátor, vystačíte si s jedním tak, že proud vzduchu z něj nasměrujete do snižovacího výkonového transformátoru. Pokud používáte nízkopříkonové ventilátory ze starších počítačů, budete jich potřebovat asi šest. Současně by měly být vedle výkonového transformátoru instalovány tři takové ventilátory, které k němu směřují proudění vzduchu z nich.
O dobré chlazení prvků zařízení se postará výkonný ventilátor
Abyste zabránili přehřátí domácího svařovacího invertoru, měli byste také použít teplotní senzor jeho instalací na nejžhavější radiátor. Takový senzor, pokud radiátor dosáhne kritické teploty, vypne tok elektrického proudu do něj.
Aby invertorový ventilační systém fungoval efektivně, musí být v jeho pouzdru přítomny správně provedené přívody vzduchu. Mřížky takových vstupů, kterými bude proudit vzduch do zařízení, by neměly být ničím blokovány.
Montáž měniče svépomocí
Pro domácí invertorové zařízení si musíte vybrat spolehlivé pouzdro nebo jej vyrobit sami pomocí plechu o tloušťce nejméně 4 mm. Jako základ, na který bude namontován svařovací invertorový transformátor, můžete použít plát getinaxu o tloušťce alespoň 0,5 cm.Transformátor samotný se na takový základ montuje pomocí držáků, které si můžete sami vyrobit z měděného drátu s průměr 3 mm.
Posuvné těleso tovární výroby
K vytvoření desek elektronických obvodů zařízení můžete použít fóliový textolit o tloušťce 0,5–1 mm. Při instalaci magnetických obvodů, které se za provozu zahřívají, je nutné mezi nimi zajistit mezery nezbytné pro volnou cirkulaci vzduchu.
Pro automatické řízení provozu svařovacího invertoru budete muset zakoupit a nainstalovat do něj PWM regulátor, který bude zodpovědný za stabilizaci svařovacího proudu a napětí. Aby se vám s domácím zařízením pohodlně pracovalo, je nutné namontovat ovládací prvky do přední části jeho těla. Mezi taková tělesa patří páčkový vypínač pro zapnutí zařízení, knoflík s proměnným odporem, kterým se reguluje svařovací proud, a také kabelové svorky a signální LED.
Příklad uspořádání předního panelu měniče
Diagnostika podomácku vyrobeného střídače a jeho příprava na práci
Výroba invertorového svařovacího stroje je polovina úspěchu. Neméně důležitým úkolem je jeho příprava na práci, při které se kontroluje správné fungování všech prvků a také jejich nastavení.
První věc, kterou musíte udělat při testování podomácku vyrobeného svařovacího invertoru, je přivést 15 V do regulátoru PWM a jednoho z chladicích ventilátorů. To vám umožní současně zkontrolovat výkon regulátoru a zabránit jeho přehřátí během takového testu.
Kontrola výstupního napětí zkoušečkou
Po nabití kondenzátorů zařízení je k elektrickému napájení připojeno relé, které je zodpovědné za sepnutí rezistoru. Pokud je napětí přivedeno přímo na odpor a obchází relé, může dojít k explozi. Po vypnutí relé, k čemuž by mělo dojít během 2-10 sekund po přivedení napětí na regulátor PWM, musíte zkontrolovat, zda se rezistor sepnul.
Když relé elektronického obvodu pracují, deska PWM by měla tvořit obdélníkové impulsy do optočlenů. To lze zkontrolovat pomocí osciloskopu. Musí být také zkontrolována správná montáž diodového můstku zařízení, k tomu je na něj aplikováno napětí 15 V (síla proudu by neměla překročit 100 mA).
Při montáži zařízení mohlo dojít k nesprávnému zapojení fází transformátoru, což může vést k nesprávné činnosti střídače a silnému hluku. Aby k tomu nedocházelo, je třeba zkontrolovat správné zapojení fází, k tomu slouží dvoupaprskový osciloskop. Jeden paprsek zařízení je připojen k primárnímu vinutí, druhý – k sekundárnímu. Fáze impulsů, pokud jsou vinutí správně zapojena, by měly být stejné.
Použití osciloskopu k diagnostice měniče
Správnost výroby a zapojení transformátoru se kontroluje pomocí osciloskopu a připojení elektrických zařízení s různými odpory k diodovému můstku. Zaměřujíce se na šum transformátoru a údaje z osciloskopu, dochází k závěru, že je nutné zdokonalit elektronický obvod doma vyrobeného invertorového zařízení.
Chcete-li zkontrolovat, kolik můžete nepřetržitě pracovat na domácím střídači, musíte jej začít testovat od 10 sekund. Pokud se radiátory zařízení během provozu po tuto dobu nezahřejí, můžete dobu prodloužit až na 20 sekund. Pokud tato doba neovlivnila negativně stav měniče, můžete prodloužit dobu provozu svářečky až na 1 minutu.
Údržba podomácku vyrobeného svařovacího invertoru
Aby invertorové zařízení sloužilo dlouhou dobu, musí být řádně udržováno.
V případě, že váš střídač přestal fungovat, musíte otevřít jeho kryt a vyfoukat vnitřky vysavačem. Místa, kde zůstává prach, lze důkladně vyčistit kartáčem a suchým hadříkem.
První věcí, kterou je třeba udělat při diagnostice svářecího invertoru, je kontrola napájecího napětí na jeho vstupu. Pokud napětí není přivedeno, měli byste diagnostikovat výkon napájecího zdroje. Problémem v této situaci může být také to, že vyhořely pojistky svářečky. Dalším slabým článkem střídače je teplotní čidlo, které se v případě poruchy nesmí opravovat, ale vyměnit.
Často selhávající teplotní senzor, obvykle umístěný na diodovém bloku nebo induktoru
Při provádění diagnostiky je nutné dbát na kvalitu spojů elektronických součástek zařízení. Špatně provedené spoje lze zjistit vizuálně nebo pomocí testeru. Pokud jsou taková spojení identifikována, je nutné je opravit, aby nedošlo k dalšímu přehřívání a selhání svařovacího invertoru.
Pouze pokud budete údržbě invertorového zařízení věnovat náležitou pozornost, můžete se spolehnout na to, že vám bude dlouho sloužit a umožní vám provádět svářečské práce co nejefektivněji a nejefektivněji.
