DIY zvárací invertor
Metóda zvárania kovov má dnes mnoho metód a väčšina z nich je založená na použití elektriny. Elektrické zváranie sa zase delí na niekoľko typov, medzi ktoré patrí aj invertorová metóda.
Ten sa stal populárnym relatívne nedávno a predtým, ako sa na pultoch obchodov objavili malé a ľahko prenosné zariadenia, bolo domáce zváranie veľa. Po hromadnom zavedení zváracích invertorov sa ukázalo, že princíp zariadenia a obsluha tohto zariadenia je pomerne jednoduchá a ak je to potrebné, môžete si ten istý zostaviť sami.
Popis
Invertor je zariadenie, ktoré premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd a v invertorovom zváracom stroji dochádza k dvojitej konverzii:
- Striedavý prúd s výkonom nepresahujúcim 5 ampérov, s napätím 220/380 voltov a frekvenciou 50 Hz sa mení na jednosmerný prúd s rovnakými hodnotami.
- Vzniknutý jednosmerný prúd sa mení na striedavý prúd s napätím niekoľko desiatok voltov a prúdom až niekoľko stoviek ampérov.
Takáto transformácia je výhodnejšia, pretože získané charakteristiky zváracieho prúdu sú vysoko stabilné a ľahko ovládateľné, čo umožňuje nastaviť optimálny režim zvárania pre rôzne veľkosti zváraných dielov.
Zváracie invertory sú monoblokové zariadenia a ich hlavnou výhodou je ergonómia. Na rozdiel od zváracích transformátorov, vrátane tých, ktoré dodávajú jednosmerný prúd, invertory môže prenášať jedna osoba a majú nízky výkon, vážia len niekoľko kilogramov a dajú sa ľahko zavesiť na rameno.
Premena prebieha na úkor transformátora a elektronických obvodov vyžadujúcich kvalitné chladenie, preto je v skrini umiestnený aj výkonný ventilátor. Napriek zjavnej zložitosti je možné zvárací invertor zostaviť vlastnými rukami. Takéto zariadenie bude schopné zabezpečiť zváranie nie horšie ako jeho továrenské náprotivky.
Princíp činnosti
Hlavným prvkom systému je výkonový transformátor s usmerňovačom. Jeho sekundárne vinutie je veľmi horúce, preto je pri konfigurácii zariadenia veľmi dôležité umiestniť ho do cesty prúdu vzduchu vychádzajúceho z ventilátora.
Usmernený prúd prechádza cez filter triód s vysokou spínacou frekvenciou, v dôsledku čoho môže frekvencia sekundárneho striedavého prúdu dosiahnuť hodnotu 50 kHz. Inverzný vzťah medzi frekvenciou a rozmermi elektrických zariadení je už dlho známy, čo umožnilo dať meniče takú skromnú veľkosť. Rovnaký princíp sa úspešne používa všade tam, kde je potrebná úspora miesta, napríklad v palubnej sieti lietadla alebo ponorky sa frekvencia elektrického prúdu meria aj v tisíckach hertzov.
Vo zváracom transformátore dochádza k premene elektromotorickej sily, zatiaľ čo k premene vysokofrekvenčných prúdov v invertore, čo umožnilo výrazne znížiť hmotnosť transformátora a znížiť spotrebu materiálu na jeho výrobu. Na ochranu proti preťaženiu je na sekundárnej strane nainštalovaná poistka, ktorú je možné vymeniť z predného panela. Používateľ si môže nastaviť silu prúdu dodávaného do elektródy pomocou regulátora, aktuálna hodnota sa zobrazuje na digitálnom displeji.
Oblasť použitia
Ťažko si predstaviť stavebné práce, pri ktorých by sa nepoužívalo zváranie. Zváracie invertory výrazne rozšírili rozsah svojej aplikácie, pretože na rozdiel od objemných transformátorových zariadení majú dosť veľký podiel mobility. Dnes sa používa invertorové zváranie:
- Na zváranie dielov zo železných kovov.
- Na zváranie dielov z neželezných kovov.
- Keď je potrebné zvárať na náročných miestach, napríklad v podzemných potrubných tuneloch.
- Na zváranie tvarových dielov vo výrobe.
- Na zváranie doma.
V priemysle sa na zváranie používajú invertory s automatickým a poloautomatickým podávaním zváracieho drôtu, čo umožňuje zjednotiť proces a znížiť podiel ručnej práce.
Výhody a nevýhody
Hlavnou výhodou invertorových zváracích strojov je ich veľkosť, pretože predtým bolo potrebné variť buď na stacionárnom mieste, alebo presunúť ťažký zvárací transformátor pomocou improvizovaných prostriedkov na miesto zvárania.
Vďaka dvojitej konverzii zvárací prúd meniča nezávisí od siete a preto zostáva vždy na konštantných hodnotách, čo umožnilo vyhnúť sa takým nepríjemným javom pri zváraní, ako sú:
- Prilepenie elektródy.
- Neprítomnosť oblúka pri nízkom napätí v sieti.
- Prepálenie alebo nedopálenie kovu.
Invertor je univerzálny a vhodný na zváranie liatiny alebo farebných kovov príslušnými elektródami, ako aj na zváranie TIG s netaviteľnými elektródami. Operátor má možnosť nastaviť prúd v širokom rozsahu.
Nevýhodou meničov je pomerne vysoká cena v porovnaní s transformátormi, ale vzhľadom na výhody je úplne vyrovnaná. Ako každá elektronika, aj mikročipy zariadenia vyžadujú starostlivé zaobchádzanie, preto sa odporúča pravidelne čistiť vnútro od prachu.
Elektronika môže zlyhať aj v podmienkach nízkych teplôt alebo vysokej vlhkosti, takže podmienky prostredia musia byť v súlade s údajmi na typovom štítku zariadenia.
Ako to urobiť sami?
Aj keď sú invertorové zváracie stroje komerčne dostupné v modernom dizajne, sú dostupné relatívne nedávno, nie sú žiadnou novinkou. V skutočnosti pribudlo len pohodlné digitálne ovládanie a modernejšie elektronické komponenty.
Princíp činnosti, ako aj samotný prístroj, boli vyvinuté pred niekoľkými desaťročiami a aj dnes je relevantných veľa montážnych schém. Menič si môžete zostaviť sami so starými elektrickými dielmi, založenými na moderných elektronických komponentoch. Takéto zariadenie vyjde oveľa lacnejšie ako továrenský náprotivok.
Potrebné materiály a nástroje
Na zostavenie zariadenia budete potrebovať:
- Feritové jadro pre výkonový transformátor.
- Medená zbernica alebo drôt na vytváranie vinutí.
- Upevňovacia konzola na spojenie polovíc jadra.
- Tepelne odolná páska.
- Počítačový ventilátor.
- Tranzistory.
- Spájkovačka, kliešte, rezačky drôtu.
Schémy
Dodnes sú všetky obvody zváracích invertorov zjednotené a postavené na báze použitia pulzného transformátora a výkonných tranzistorov typu MOSFET.
Každý z výrobcov robí menšie zmeny vo forme vlastného vývoja, vo všeobecnosti však funkčnosť zariadenia neprechádza žiadnymi významnými zmenami.
Za základ možno vziať aj schematický diagram Yuriho Negulyaeva, vedca a vývojára domáceho invertorového zváracieho stroja.
Návod
- Ak chcete umiestniť všetky prvky, musíte si vybrať puzdro. Odporúča sa použiť starú systémovú počítačovú jednotku, pretože tam sú už vetracie otvory.
- Je potrebné zvýšiť pevnosť tela, pretože hmotnosť jednotky môže dosiahnuť až desať kilogramov. Na tento účel sú v rohoch inštalované kovové rohy na závitových spojovacích prvkoch.
- Primárne vinutie transformátora - drôt je navinutý po celej šírke rámu, čo prispieva k stabilnej prevádzke transformátora pri poklesoch napätia. Na navíjanie sa používajú iba medené drôty, pri absencii zbernice je niekoľko drôtov spojených do zväzku.
- Sekundárne vinutie transformátora je navinuté v niekoľkých vrstvách, na to sa používa niekoľko drôtov s prierezom 2 mm, spojených do zväzku.
- Medzi vinutiami je potrebná zosilnená vrstva izolácie, aby sa zabránilo vniknutiu sieťového napätia do sekundárneho vinutia.
- Medzi jadrom transformátora a vinutím je vytvorená vzduchová medzera, aby sa zabezpečila cirkulácia vzduchu.
- Samostatne je na feritovom jadre vyrobený prúdový transformátor, ktorý je pri montáži upevnený na kladnom vedení a pripojený k ovládaciemu panelu.
- Tranzistory musia byť pripevnené k radiátoru, ale vždy cez tepelne vodivé dielektrické tesnenie. To zabezpečí účinný odvod tepla a ochranu proti skratu.
- Diódy usmerňovacieho obvodu sú pripevnené podobným spôsobom ako hliníková platňa. Výstupy diód sú prepojené neizolovaným vodičom s prierezom 4 mm.
- Silové vodiče vo vnútri puzdra sú chované tak, aby sa vylúčil skrat.
- Ventilátor je inštalovaný na zadnej stene, čo ušetrí miesto a umožní prefukovanie viacerých radiátorov naraz.
Schéma zapojenia zváracieho invertora
Nastavenie stroja
Po zložení stroja sú potrebné ďalšie nastavenia na získanie správnych hodnôt zváracieho prúdu a napätia:
- Sieťové napätie je privádzané na dosku a pohon ventilátora.
- Je potrebné počkať, kým sa výkonové kondenzátory úplne nenabijú, potom skontrolujte činnosť relé a uistite sa, že na odpore obmedzujúcom prúd nainštalovanom v obvode kondenzátora nie je žiadne napätie, a potom ho zatvorte.
- Pomocou osciloskopu sa zisťuje hodnota prúdu generovaného meničom, pre ktorý sa meria frekvencia impulzov vstupujúcich do vinutia transformátora.
- Režim zvárania sa kontroluje na riadiacej jednotke, pre ktorú je na výstup zosilňovača osciloskopu pripojený voltmeter. V invertoroch s nízkym výkonom dosahuje hodnota napätia asi 15 voltov.
- Činnosť výstupného mostíka sa kontroluje privedením napätia 16 voltov z napájacieho zdroja. Malo by sa pamätať na to, že v režime nečinnosti je spotreba jednotky asi 100 mA a toto je potrebné vziať do úvahy pri vykonávaní meraní.
- Testuje sa práca s výkonovými kondenzátormi. Napätie sa mení z hodnoty 16 voltov na 220. Osciloskop je pripojený k výstupným tranzistorom a je riadená amplitúda signálu, mala by byť zhodná s tou, ktorá bola pri testoch so zníženým napätím.
Údržba a opravy
Pre montáž, údržbu a je potrebné mať dostatočnú úroveň elektrotechnických znalostí. V prípade neexistencie a potreby opravy môže používateľ vykonávať iba bežnú údržbu:
- Čistenie zariadenia od prachu sa vykonáva vysávačom s otvoreným puzdrom. Ak sa stroj neustále používa pri stavebných prácach, je potrebné pravidelné čistenie.
- Výmena poistky - chráni obvody zariadenia pred poškodením v dôsledku preťaženia a skratu.
- Oprava spínacích častí na zváracích kábloch.
Zvárací poloautomatický invertor
V technologických procesoch sa vyžaduje zváranie dielov šablón a najvyššiu kvalitu je možné dosiahnuť pomocou automatických a poloautomatických zváracích strojov s posuvom drôtu na zváranie. Takéto zariadenie môžete získať z domáceho alebo priemyselného meniča iba vtedy, ak máte príslušné znalosti a správnu rekonfiguráciu riadiacej jednotky.
Faktom je, že zdroje energie na ručné a poloautomatické zváranie sú navrhnuté s rôznymi charakteristikami prúdového napätia a invertor, ku ktorému je pridaný iba podávač drôtu, nakoniec poskytne nerovný šev s roztrhnutými okrajmi.
- Malo by sa pamätať na to, že výkonové kondenzátory a tranzistory v obvode meniča vyžadujú dodatočné bezpečnostné opatrenia, najmä povinnú prítomnosť odporu obmedzujúceho prúd. Použitie prúdu bez neho môže viesť k výbuchu.
- Zváracie káble by sa nemali predlžovať, ich dĺžka nesmie presiahnuť 2,5 metra.
