1. Перетворювач. Силова частина зварювального апарату
2. Специфікація деталей "силовий частини"
3. Схема управління: задає генератор, компаратор, схема запуску.
4. Специфікація деталей схеми управління
5. Креслення друкованої плати:
6. Схема розташування елементів на платі
7. Вид пристрою в зборі

У нашому колективі давно витала ідея створення невеликого, компактного, легкого, але в той же час прийнятного за параметрами зварювального апарату. Однак, наша часткова безграмотність і непоінформованість не дозволяла нам вирішити проблему, так би мовити, "з ходу".

Єдине, що ми знали, що напруга холостого ходу у всіх "звичайних" апаратів - близько 60-ти вольт, а струми досягають 150-200 ампер.

Але ... але тут ми дізналися, що ідея наша не нова, і деякі вже для себе її давним давно вирішили. Одним умільцем був виготовлений електродугової зварювальний апарат, який при струмі зварювання від 30-ти до 80-ти ампер мав вагу всього 7.5 кг і запросто уміщався в дипломаті.

Деякі скажуть: "Малувато! Малувато буде!". А що, для того, щоб варити автомобіль цілком достатньо, та й паркан на дачі в разі чого підварити вистачає ...

Головне, що цей апарат можна було підключати в звичайну побутову розетку ~ 220 вольт! (Його ККД - більше 85%).

Цей зварювальний апарат послужив прообразом для втілення нашої ідеї.

Природно, що в первісну схему було внесено маса змін.

По-перше, порушення перетворювача було зроблено від зовнішнього генератора (в тій схемі перетворювач "самозбуджується" з насичує вихідним трансформатором).

По-друге, добавлена схема "м'якого" запуску для запобігання перегоряння діодів мережевого випрямляча в момент включення в мережу.

По-третє, для вимірювання струму первинної обмотки (а разом з ним і у вторинній) був застосований компаратор 554СА3 (замість схеми на транзисторі КТ315 і тиристори Ку112).

По-четверте, були розділені вихідні обмотки і вихідні випрямлячі.

Після всіх доопрацювань, змін і розрахунків була народжена схема, з якою ми вас зараз познайомимо.

Перетворювач. Силова частина зварювального апарату

Нижче наведена так звана "силова" частина.

Специфікація деталей "силовий частини"

Позначення на схемі Марка елемента Примітки ДІОДИ VD1 - VD8 КД 203 Встановлено на радіаторах VD9 - VD11 КД 226Д VD12 КД 102Б VD13 КД 522 VD14, VD15 КД 102А VD16 - VD17 КД 213А VD18 - VD19 КД 212А VD20 - VD21 КД 212А VD22 - VD27 КД 209А VD28 - VD29 КС162А VD30 КД 2990А (КД 2997А) VD31 - VD42 КД 2997А тиристором VT1 Т122-25-6 Встановлено на радіаторі ТРАНЗИСТОРИ VT2 - VT3 КТ 315г VT4 КТ 209м VT5 - VT6 КТ 972А VT7 - VT8 КТ 878А Встановлено на радіаторі МІКРОСХЕМИ DA1 142КРЕН5А ТРАНСФОРМАТОРИ, ДРОСЕЛІ Т1 Див. примітки Див. Намотувальні дані Т2 Ш10х10 НМ-2000 Т3 К12х8х3 НМ-2000 Т4 - Т5 2хК20х10х НМ-2000 Т6 2хК28х16х9 НМ-2000 Т7 2хШх20х28 НМ-2000 L1 - L4 ПХ 4748003 (... чомусь виготовлені на "залізі" ...) (застосовувалися в БП ЕОМ "ЄС") резистори R1 10 Ом не менше 5 Вт R2 10 кому 2 Вт R3 Змінна 1кОм R4 1 кОм R5 22 кОм R6 150 кОм R7 10 кОм R8 27 кОм R9 10 кОм R10 10 кому 2 Вт R11 1,5 кОм R12 1,8 кОм R13-15 Загальна: 470 Ом не менше 25 Вт R16 - R17 0,5 Ом 2 Вт R18 - R20 Загальна: 0,01 Ом не менше 5 Вт R21, R23 2,2 кОм R22, R24 6 , 8 кОм R25 1,2кОм R26 68 кОм R27 - R28 750 Ом R29 200 Ом R30 Змінна 1кОм R31 - R34 47 Ом КОНДЕНСАТОРИ С1 0,47 мкФ х 800 В С2 10,0 мкФ х 350 В С3 0,047 мкФ х 600 В С4 0,022 мкФ С5 0,1 мкФ х 50 В С6 0,1 мкФ С7 0,047 мкФ С8 0,047 мкФ х 800 В 9 - С12 Сумарно 2000,0 мкФ х 350 В С13 Підбирається при налаштуванні С14 Підбирається при налаштуванні С15, С16 56 пФ С17 ~ 0,1 мкФ х 250 В С18 470,0 мкФ х 35 В С19, С21, С23, С25, С27 , С29, С31 0,1 мкФ С20 470,0 мкФ х 16 В С22, С26, С30 10,0 мкФ х 16 В С24, С28 68,0 мкФ х 35 В С31 - С34 0,022 мкФ

Схема управління: задає генератор, компаратор, схема запуску.

Схема управління і частина схеми запуску:

Специфікація деталей схеми управління

Позначення на схемі Марка елемента Примітки ДІОДИ VD1 КД503 Будь малопотужний ТРАНЗИСТОРИ VT1, VT8, VT9 КТ315 Можливі будь-які аналоги VT2 - VT5 КТ361 Можливі будь-які аналоги VT6, VT7 КТ605БМ Можливі будь-які аналоги МІКРОСХЕМИ DA1 К155ЛА3 (ЛА12) Можливі будь-які аналоги DA2 К544СА3 DA3 К155АГ3 DA4 К155ТМ2 (К1531ТМ2) Можливі будь-які DA5 К155ЛА1 (К155ЛА6) Можливі будь-які аналоги резистори R1, R2, R5, R8, R10 2,2-4,7 кОм залежно від застосовуваних мікросхем R3 27 кОм R4 4,3 кОм R6 Підбирається при налаштуванні У довіднику по мікросхемах під редакцією Шило є графіки розрахунку тривалостей імпульсів, отримуємо х з одновібратора 155АГ3 R7 Підбирається при налаштуванні R9 330 Ом R11, R13, R15, R17 3,3 кОм R12, R14, R16, R18 2,7 кОм R19, R21 680 Ом R20, R22 1,5 кОм R23, R24 1, 2 кОм КОНДЕНСАТОРИ C1 1000 пФ C2 56 пФ C3 Підбирається при налаштуванні У довіднику по мікросхемах під редакцією Шило є графіки розрахунку тривалостей імпульсів, одержуваних з одновібратора 155АГ3 C4 Підбирається при налаштуванні C5 1000 пФ

Креслення друкованої плати:

Схема розташування елементів на платі

Зверніть увагу, що схема '' м'якого запуску '' (крім елементів R1, C2) розміщена на платі управління.

Вид пристрою в зборі

На фото зліва не показані:

Як відомо, напруга на дузі в режимі зварювання зазвичай становить близько 20-24 вольт. У режимі розрізання металу напруга може досягати і 30-36 вольт.

Для підтримки дугового розряду достатньо не дуже високого ннапряженія пробою, всього кілька вольт. Але для нормальної "підтримки" дугового розряду час деионизации молекул газу (повітря, продуктів "горіння") в зоні дуги повинно бути значно більше часу відновлення напруги пробою іонізованого газу.

Для сухого повітря зі стандартним атмосферним тиском цей час становить близько 50-ти мілісекунд. Для відновлення дуги при таких умовах необхідно напруга пробою вище 25-30ті вольт. "Звичайний" зварювальний апарат (трансформаторний) працює від мережі змінного струму частотою 50 Гц, при цьому час відновлення дуги не може перевищувати 20-25мс.

Унаслідок цього зварювальні апарати змінного струму зазвичай мають напругу холостого ходу 60-80 вольт. Час відновлення в середньому становить 25-35 мілісекунд.

Для збільшення стабільності дуги бажано, щоб джерело (в даному випадку трансформатор) мав досить велику індуктивність. Але, з іншого боку, збільшення індуктивності зварювального трансформатора веде до збільшення його реактивного опору, а значить до зменшення струму на дузі.

Дуже часто сердечник зварювального трансформатора виконують у вигляді незамкнутого муздрамтеатру з регульованим зазором. З цих причин зварювальні апарати змінного струму мають досить вузький діапазон регулювання струму, великі габарити, вага і низький ККД.

У апаратів постійного струму елементом стабілізації струму служить окремий дросель (іноді два дроселя). Час відновлення дуги у таких зварювальних апаратів може бути скорочено до 10-25мс, за рахунок цього напруга холостого ходу може бути знижений до 40-50В.

Здавалося б тепер індуктивність стабілізіруещего дроселя можна збільшувати і збільшувати, але при занадто великий індуктивності дроселя стає досить важко запалити дугу, виникає так званий "ефект прилипання електрода".

Щоб домогтися гарної стабільності дугового розряду і хорошого "запалювання" бажано, щоб індуктивність стабілізуючого дроселя була низькою (для швидкого збільшення струму в момент запалювання) і частота струму була якомога вище (щоб зменшити час відновлення дуги).

Як відомо, в промислової електромережі напруга змінного струму становить 220 вольт, а частота - 50 герц, і з цим доводиться миритися ... збільшити частоту змінного струму можна тільки використовуючи випрямляч і перетворювач напруги. Також, у зв'язку з тим, що трансформатор зварювального апарата крім активного опору має також і реактивне (без навантаження трансформатор працює як індуктивність), то навіть при відсутності струму у вторинній обмотці, через первинну обмотку все одно протікає досить великий струм.

Хоча при "холостому ході" зварювальний апарат споживає не дуже велика кількість енергії, реактивна складова струму може бути досить велика. При роботі апарату вектора "реактивного" і "активного" струмів складаються, і сумарний струм може досягати значних величин. З цієї причини звичайний зварювальний апарат не можна підключати до побутової електричної розетки, так як електричні дроти повинні мати досить велику перетин, і запобіжні "автомати" повинні бути розраховані на великий струм (до 50-ти і більше ампер).

Габарити і маса стандартних зварювальних апаратів також не дозволяють використовувати їх в якості переносних. При роботі, для того, щоб не переносити сам апарат, зварювальники просто використовують довгі з'єднувальні дроти. Перетин таких проводів доходить до 20-ти і більше кв.мм. Природно, що і вартість самих сполучних проводів (в грошовому еквіваленті) може бути порівнянна з вартістю самого зварювального апарату.

Також будь-зварювальний апарат має такий параметр, як КПВ, виражений у відсотках (відношення: час роботи / час охолодження + час роботи). У рідкісних випадках даний параметр перевищує 80%, найчастіше зустрічається параметр КПВ = 50% (тут маються на увазі режими максимальних струмів).

Багато виробників вказують крім КПВ також і тривалість безперервної роботи, яка іноді не превишет дво-трьох хвилин.

Зварювальний апарат постійного струму, зібраний за схемою "Випрямляч -> Вч. Перетворювач -> Випрямляч + дросель" позбавлений зазначених недоліків. В силу того, що відсутні реактивні струми в мережі живлення, а при роботі апарату практично 85% енергії "йде в справу", даний апарат можна безболісно підключати до звичайної побутової розетки, не турбуючись про те, що проводка може перегоріти (споживана апаратом потужність при максимальних режимах роботи трохи більше перевищує потужність побутової праски).

ККД у такого апарату, якщо і не 100%, то, у всякому разі, десь поруч, та й тривалість безперервної роботи набагато більше, ніж 20 хвилин. Якщо врахувати вагу апарату - не більше 10 кг -, то відпадає необхідність у довгих сполучних проводах, набагато простіше просто піднести апарат до місця роботи.

Перетин проводів також можна зменшити. Для "зварювальних" проводів досить перетину 12 кв.мм. (При довжині 2-3 метра), а в якості "живлять" проводів цілком можна вживати побутові електроподовжувачі, важливо тільки, щоб максимальний струм для обраного подовжувача був не менше 10-ти ампер.

Хочу також відзначити, що якщо Ви все-таки зберете собі таку штуковину, то залишитеся дуже задоволені нею. Ніхто з нас ніяких навичок зварника ніколи не мав, однак, коли прийшла необхідність підварити хвіртку на дачі, агрегат здорово виручив.

Незважаючи на те, що "дачне" напруга - було далеко не 220V, дуга була стабільною, запалювалася з пів-стусана, не було ефекту прилипання електрода, та й вийшов шов був за якістю як у справжнього зварника ...

Звичайно ж, без трудових і матеріальних витрат не обійтися, але, собівартість нашого агрегату (принаймні для нас) виявилася куди нижче, ніж ціни того двопудовою лайна, що продається зараз на кожному розі (навіть з імпортними наклейками).