Направи си сам машина за заваряване
МАШИНА ЗА ЗАВАРЯВАНЕ СОБСТВЕНИ РЪЦЕ
Подробно описание на импулсна заваръчна машина, направена по мостова схема и работеща в резонанс. Даден е чертеж на схематична диаграма на заваръчен инвертор, дадено е описание на частите на намотката.
Ток 60 - 160A, с работно изходно напрежение 22-25V; Напрежение на празен ход - 100V; Ефективност около 90%; Захранване - монофазно 220V; Тегло - 3,9 кг (без изходни кабели)
Фигура 1 показва диаграма на заваръчен инвертор с фазово управление от микросхема UC3875. Заваръчният апарат се състои от модули: 1) Захранващ блок; 2) Табло за готовност; 3) Захранваща платка; 4) Контролен панел; 5) Платка за контрол на температурата; 6) Дистанционно.
Захранващият блок на инвертора е направен по класическата схема. Мрежата 220V чрез автоматична машина 16A и високочестотен филтър (дросел с две намотки 5 + 5 оборота, ферит K40xx, входен и изходен капацитет 0,1x400v) се коригира от мощен диоден мост KVR-50. Освен това, чрез ограничителен резистор 47 Ohm x15W, два електролитни кондензатора 1500 uF x 400V се зареждат до напрежение + 300V. Паралелно с ограничителния резистор са свързани контактите на релето, които след 2 секунди, след подаване на мрежово захранване, се затварят, шунтирайки ограничителния резистор. Релето се управлява от Ready Board. Захранващият мост на захранващата платка се захранва от веригата +300V. Захранващият блок включва и класическо реверсивно захранване 220V / 15V (3 канала). От 1-ви канал 15V на този PSU се захранва платката за готовност, платката за управление и платката за контрол на температурата с вентилатори. Този канал е проектиран за максимален ток от 1,5 A. Горният ключ на драйвера (IR2110) на транзисторите A и B на моста се захранва от 2-ри канал 15V. Горният ключ на драйвера (IR2110) се захранва от 3-ти канал 15Vтранзистори C и D на моста. 2 и 3 канала 15V са проектирани за максимален ток от 0,5A всеки. Платото за готовност осигурява: 1) надеждно отчитане на 2-секундната пауза, необходима за зареждане на електролитните съдове, включване на релето на захранващия блок и подаване на сигнал за готовност „- Готов“ за таблото за управление; 2) бързо изключване на релето на контролния блок и премахване на сигнала за готовност при постъпване на сигнал “- Прегряване” от платката за контрол на температурата или при отпадане на мрежовото напрежение 220V.
Силовата платка е триизмерен структурен модул, върху който са монтирани и свързани мощни печатни ламели: силови транзистори на моста (G4PC50UD - 4 бр.) с радиатори; силов трансформатор (феритна сърцевина E65 / 32/27, първична -17 вит. Проводник 2,2 мм, вторична -6 вит. Многожилен сноп със сечение 20 мм2); диоди за изходна мощност (150EBU04-2 бр.) на общ радиатор; два изходни дросела (всеки има феритна сърцевина Sh16x20, 7 навивки с многожилен пакет 20 mm2, междина 7 mm), свързани по схемата за удвояване на тока; блокиращ капацитет на 3 паралелно свързани кондензатора (0,68x630V); x.x удвоител на изходното напрежение заваръчен инвертор; токов трансформатор (1:100, сърцевина K40). На Power Board има и предпазител 20A, през който се подава +300V към моста от Power Unit. Портите на всеки мостов транзистор са шунтирани с резистор от 10 kΩ към емитерите. Колекторите и емитерите на всеки мостов транзистор са шунтирани със снабберни кондензатори (10n x 630V). Успоредно на всеки изходен диод има верижен резистор (10 ома, 5 W) и кондензатор (4700pF, 400V). Структурно контролната платка и платката за контрол на температурата са прикрепени към захранващата платка. На радиаторите на силовите транзистори и радиатора на изходните диоди, aедин вентилатор (компютър, 12V). Контролните сигнали на силовите транзистори на моста се подават през усукани двойки от контролната платка. Изходната намотка на токовия трансформатор е свързана към контролната платка.
Контролната платка осигурява формирането на управляващи сигнали към портите на силовите транзистори на заваръчния инверторен мост с фиксирана честота от 60 kHz. Изходната мощност (ток) на инвертора се управлява от фазово изместени сигнали от контролера UC3875. Използването на този специализиран контролер направи възможно значително опростяване на схемата за конструиране на такива инвертори с фазово управление. Управляващите входове на вътрешния компаратор на контролера получават: към положителния вход на компаратора - управляващото напрежение (от +1,75 до +3,75V, което съответства на ток от 60 до 160A) от зададената точка на заваръчния ток (потенциометър "Ток" на дистанционното управление) и към отрицателния вход на компаратора - изправеното напрежение на обратната връзка от токовия трансформатор (в диапазона от +1,7 5 до +3,75 V, съответстващи на токове от 60-160 A). Изходните сигнали на контролера чрез драйверите IR2110 се подават към силовите транзистори на моста на Power Board. Контролерът стартира в режим “мек старт” при получаване на сигнал “- Ready” от Ready Board. При липса на сигнал за готовност на входа на оптрона се подава +12V от Ready Board, които блокират работата на контролера. За да се подобри устойчивостта на шум, контролерът се захранва от 12V стабилизатор. Закъсненията за получаване на "мъртво време" между мостово превключване се задават с помощта на резистори (10kΩ) и кондензатори (10n), свързани паралелно, свързани към 7 и 15 крака на UC3875, съгласно листа с данни на микросхемата. В този контролер всичко е много просто и надеждно.
Контролен панел в моята работна пробаизработени върху универсален шал с размери 50х50 мм. Платото за контрол на температурата осигурява работната температура на заваръчния инвертор. Два температурни сензора LM335, прикрепени към един от радиаторите на силовите транзистори, а вторият към радиатора на изходните диоди, имащи положителен температурен коефициент, образуват напрежения, съответстващи на температурата на радиаторите. Тези напрежения се подават към положителните входове на два компаратора. Единият компаратор е предназначен да генерира изходен сигнал, ако температурата е над 40°C, а вторият за температура над 90°C. Отрицателните входове на тези компаратори получават напреженията за настройка от съответните потенциометри (40°C и 90°C). Ако се задейства компараторът за 40 ° C, тогава с помощта на транзистора IRF740 вентилаторите ще се включат за охлаждане на радиаторите на транзисторите и диодите. Едновременно с това с помощта на маломощен транзистор към дистанционното се подава сигнал “+40°С” за запалване на съответния светодиод. Когато радиаторите се охладят до температури под 40°C, компараторът за 40°C ще изключи вентилаторите. Ако компараторът за 90°C също се задейства, тогава се генерира изходен сигнал „Прегряване“, който влиза в платката за готовност и там инициира премахването на сигнала за готовност с изключване на контролера на контролната платка и също отива към конзолата, за да покаже съответното състояние „Прегряване“. Вентилаторите продължават да работят и охлаждат радиаторите. След като радиаторите се охладят до под 90°C, 90°C компараторът ще възстанови нормалната работа на заваръчния инвертор.
Бих искал също да споделя опита си от практическата работа с този заварчик през пролетта-лятото на 2010 г. при заваряване на лятна вила. При заваряване с троен ток 110-120А, при температура на въздуха 20-25С, вентилаторите се включват за секундиза 10 и след това изключете и включете отново след 20 секунди.Беше много горещо през лятото, навън беше 40C, така че вентилаторите работеха постоянно. Но в същото време „Прегряване“ не се случи при никакви обстоятелства. Трябваше да готвя много, най-вече на трима, но понякога вършех голяма работа на четирима при токове 140-150А. Феновете тичаха през цялото време. Също така отбелязвам, че селската мрежа, както обикновено, има напрежение 150-180-200V, но по време на заваряване не усетих това, въпреки че моят съсед, който има закупен инвертор, се оплака от мрежата и че трябва постоянно да регулира тока. Сега проектирам нова версия на вече "умен" инвертор със същото фазово управление, вече изцяло на печатни платки и с всички съвременни изисквания като: "горещ старт", стабилизация на дъгата, анти-залепване ... Когато има практически резултат, ще се радвам да говоря за това.