У зварювальних роботах застосовують спеціально пристосовані для певних цілей пристрої. Схеми окремих апаратів разюче відрізняються за будовою. Серед самих практичних і широко поширених, можна виділити інверторну схему. Апарат, зібраний за такою схемою, плавно і точно налаштовується, компактний, для майстрів, які працюють на виїзді, він просто незамінний.
Схема пристрою зварювального інвертора.
Схема инверторного апарату одна з найпростіших, всі необхідні елементи плат і транзистори без праці можна знайти в магазинах радіодеталей, а схеми збірки - у майстрів. Завдання зібрати такий зварювальний апарат своїми руками цілком під силу людям, які вміють працювати з паяльником.
Принцип роботи інверторного зварювального апарату
Сам по собі цей прилад є подобою потужного блоку живлення, аналогічного імпульсним блокам типу АТ і АТХ, які встановлюють в персональних комп'ютерах. Порядок змін вихідних параметрів електричного струму в цих двох пристроях ідентичний. У инверторе електрична енергія проходить через ряд перетворень:
- Змінна напруга побутової мережі перетворюється в постійне.
- Постійний струм перетвориться в змінний з високою частотою.
- Значення напруги знижується.
- Струм зі зниженим вольтажем випрямляється зі збереженням заданої частоти.
Всі перераховані перетворення пояснюються необхідністю зменшити вагу і габарити силових трансформаторів зварювальних апаратів.
Схема роботи зварювального інвертора.
Принцип роботи старих апаратів зводився до зниження напруги від мережі живлення і зростання значення сили струму на вторинній обмотці до декількох десятків, а то і сотні ампер - значення необхідного для дугового зварювання. Щоб забезпечити потрібне співвідношення щодо зниження вольтажу і зростання величини сили струму, у вторинної обмотки задавалося менше число витків і більший перетин дроти. Тому старі зварювальні трансформатори були з великими габаритами і масою. Виробництво трансформаторної обмотки вимагало великих витрат мідного дроту, через що коштували зварювальні апарати зовсім не дешево.
Поліпшити фінансове становище дозволили інверторні схеми. За допомогою збільшення частоти струму на робочій обмотці до 60-80 кГц і вище вийшло зменшити розміри і вагу всієї конструкції. За рахунок 4-кратного збільшення робочої частоти перетворення габарити апарату зменшилися вдвічі. А в нашому випадку мова йде про тисячекратном збільшенні частоти.
Настільки високі значення частоти змінного струму досягаються встановленими в инверторной схемою транзисторами перемикання, які сполучаються між собою за частотою 60-80 кГц. Струм до транзисторів приходить постійний, від випрямляча. Змінна напруга випрямляється бруківці схемою з діодів і вирівнюється конденсаторами. На вихід з випрямляча і конденсатора надходить постійна напруга 220 В. Такою є перша щабель схеми.
Високочастотні транзистори инверторной ланцюга передають змінний високочастотний струм на понижуючий трансформатор. Так як робоча частота вже в 1000 разів нижче частоти живильної мережі, трансформатор являє собою дуже компактну котушку.
Компоненти схеми зварювального апарату
Електрична схема зварювального інвертора.
Інверторна схема розрахована на значення струму мережі живлення до 32 А і напруга 220-230 В. Значення струму на виході з перетворювача досягає 250 А. Така величина гарантує створення міцного шва при зварюванні електродом на відстані до 1 см. Блок живлення інверторного апарата включає такі компоненти :
- Трансформатор з підставою з ферритного сердечника 7х7 або 8х8.
- Первинна обмотка, яка налічує 100 кілець з дроту діаметром 0, 3 мм.
- Внутрішній візит вторинної обмотки на 15 оборотів проводом товщиною 1 мм.
- Середній візит вторинною обмоткою на ту ж кількість витків проводом меншої товщини (0, 2 мм).
- Зовнішній візит вторинної обмотки на 20 оборотів дроти з товщиною 0, 35 мм.
збірка трансформатора
Схема обмотки трансформатора.
Перед тим як навивати дроти на сердечник трансформатора, його обертають міддю. Ширина смуг становить 40 мм, висота стрічки - 0, 3 мм. Разом з мідною стрічкою сердечник обмотується термобумагу. Для цієї мети хороша касова стрічка і будь-яка інша тонка і міцна папір, якій зручно буде обтягнути сердечник. Провід круглого перетину на первинну обмотку не годиться, тому що він легко перегрівається. Через це струми перенаправляються на зовнішню сторону обмотки, а внутрішні шари залишаються ненавантаженими.
Вторинна обмотка укладається в 3 шари проводів, між якими вставляють прокладки з фторопласту. Для цих цілей не підходять стандартні дроти з діаметром 0, 5-0, 7 мм. Через круглого перетину в обмотці вони погано прилягають один до одного, залишаючи зазори, тим самим погіршують теплообмін.
Накручуючи обмотку, звертайте увагу, щоб провід завивався без проміжків навколо сердечника. Тільки так напруга буде стабільним. Типова схема инверторного приладу має на увазі наявність двох трансформаторів з частотою 41 кГц, але підійдуть і на 55 кГц. Потім встановлюються ізолююча прокладка і дросель з маркуванням L2. Збоку плати додатково ставлять вентилятор для обдування, його електричні характеристики 0, 13 А і 220 В.
Пайка инверторной плати
На складання схеми зварювального апарату інверторного типу йдуть кулери і радіатори, які зустрічаються в комп'ютерних блоках харчування. Їх можна витягти зі старої техніки або звернутися в магазин радіодеталей за новими.
Радіатори ставляться вгорі і внизу решт косого моста.
Для складання інвертора буде потрібно кулер.
Коли для розподілу потоків застосовується міст IRG4PC50W, слід використовувати термопасту замість слюди.
Напрямок висновків транзисторів і діодів виставляється назустріч один одному. У проміжку між радіаторами монтується плата, яка з'єднає всі ділянки ланцюга харчування зварювального приладу з проміжними елементами моста. Майте на увазі, що розрахункове напруга ланцюга харчування 300 В. Потужності, що скидаються трансформатором, повинні йти в ланцюг, для чого на плату припаюють конденсатори на 0, 15 мкФ. Установка після трансформатора снабберов і конденсаторів гасить небажані перенапруги від кидків на виході з вторинної обмотки.
Налагодження та налагодження роботи інвертора
Схема внутрішньої будови інвертора.
Завершивши збірку, треба неодмінно налаштувати роботу инверторного модуля. Підключіть до ШІМ напруга в 15 В і живити вентилятор. Потім через резистор R11 здійсните підключення реле К1. Все це робиться для того, щоб запобігти скачки при приєднанні до мережі 220 В. Проконтролюйте своєчасне включення реле і через 10 секунд подайте робоче харчування на ШІМ. Після спрацьовування реле прямокутних ділянок в діаграмі ШІМ не повинно спостерігатися.
Потім міст підключається до джерела напруги в 15 В. При роботі вхолосту інвертор споживає струм в межах 100 мА. Якщо завмер показує допустиму величину, то схема зібрана правильно. Додатково необхідно переконатися, що фазировка обмоток не переплутати.
На ШІМ знижується установка частоти до тих, поки на нижній частині графіка не вимальовується загин, що буде означати перенасичення вузла. Дане значення частоти ділимо на 2 і додаємо до робочої частоті плати ШІМ і безпосередньо трансформатора. Схема з'єднана правильно в тому випадку, якщо під час налаштування реле видає сигнал при 150 мА. Якщо світловий сигнал нечіткий і слабкий, то плата з'єднана неправильно або одна з обмоток пробиває. Прибрати непотрібні перешкоди вийде, якщо вкоротити всі дроти електроживлення.
Перевірка працездатності пристрою
Після складання зварювального інвертора необхідно перевірити його на працездатність.
Отже, інверторний зварювальний апарат зібраний і готовий до використання, тепер залишається упевнитися, що він працездатний. Увімкніть апарат в електромережу, плавно задавайте велику силу струму і звіряйтеся з показаннями осцилографа по напрузі. Напруга в нижній петлі осцилограми прийнятно в межах 500 В, в умовах викиду допускається перевищення до 550 В. В коректно компільованою схемою зазначена цифра не перевищить 350 В.
Коли перевіряєте працездатність приладу, переконайтеся, що гул від шини не наростає при збільшенні навантаження. Щоб подати максимальний струм, фоновий шум повинен залишатися незмінним.
Потім приступаємо до самої зварюванні. Після запуску треба почекати 10 секунд і перевірити температуру охолоджувачів. Протягом перших 20 секунд вони повинні залишатися холодними, протягом наступної хвилини - трохи теплими.
Після цього беремо 2 електрода для потрібного виду зварювання і на пробному матеріалі розкроюємо шов, поки вони повністю не вигорить. Закінчивши, контролюємо температуру трансформатора: він до цього часу встигне розігрітися, але не розжаритися до білого. Надмірний нагрів буде вказувати на недоліки схеми збірки.
Радіатори встигають серйозно нагрітися після безперервної роботи на 3 електродах. Тому знадобиться дати їм охолонути 2 хвилини. Цього достатньо, щоб кулер знизив температуру до нормального рівня і можна було продовжити роботу без втрати якості.
Процес складання зварювального апарату своїми руками, досить копіткий, проявіть якомога більше зосередженості та уваги до нього. Ретельно вивчіть обрану вами схему, розберіться з послідовністю з'єднання деталей в ній, порахуйте точне число складових частин і проводів. Після закінчення зборки винахід обов'язково перевіряється на справність і безпеку. Організуйте зварювальні роботи з усіма необхідними умовами для безпечної праці: на руках носите щільні рукавички, особа закривайте зварювальним щитком.