Сварочный полуавтомат 30А — 160А своими руками

Особенности конденсаторной сварки

Конденсаторную сварку выполняют короткими импульсами, которые нагревают очень маленькую площадь, что предотвращает образование термических напряжений и деформаций. При этом скорость сварки на автоматических линиях достигает 600 точек/минуту.

К преимуществам относят компактность и небольшой вес аппарата. Для работы не требуется мощный источник электроэнергии, так как блок конденсаторов заряжается во время перехода от одной точки к другой. Мощность разряда расходуется только на нагрев точки соединения, поэтому у технологии высокий КПД.

При конденсаторной сварке не выделяются вредные для здоровья газы, нет инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Аппарат не нуждается в принудительном охлаждении, поскольку при работе в импульсном режиме элементы схемы сильно не нагреваются. За счет регулирования мощности и продолжительности разряда можно сваривать очень мелкие детали. Поэтому элементная база, которую использует микроэлектроника, изготавливается с применением конденсаторной технологии.

Конденсаторную сварку применяют для соединения деталей толщиной до 1,5 мм из любых марок стали, цветных и тугоплавких металлов. При этом одна заготовка может быть значительно толще другой. Также сваривают детали из разнородных металлов или сплавов. За счет стабильности энергии разряда все точки шва получаются с одинаковым качеством.

Из недостатков отмечают кратковременность сварочного импульса и ограниченность толщины заготовок. Поэтому в большинстве случаев конденсаторная сварка не сможет заменить дуговую.

Однако при работе с тонкостенными деталями ее экономичность, качество, производительность значительно выше.

Принцип работы

Принцип работы основан на способности конденсатора накапливать электроэнергию при подключении к источнику питания. Свариваемые детали плотно прижимают одна к другой между электродами, через которые пропускают короткий разряд электроэнергии, накопленной конденсатором. Ток, протекающий между ними, расплавляет металл.

Детали удерживают в сжатом положении до тех пор, пока металл не затвердеет. После повторной зарядки конденсатора переходят к следующему месту соединения. Операцию повторяют по всей длине шва.

Во время работы возможно появление помех в электросети.

Разновидности

По способу выполнения конденсаторная сварка подразделяется на 3 типа:

• контактную;
• ударно-конденсаторную;
• точечную.

Контактная сварка выполняется через электроды, приложенные к плотно сжатым деталям. В точке касания электродов образуется дуга с током 10 — 15 кА, длительностью 3 мс.

При ударно-конденсаторной сварке один электрод подсоединяют к заготовкам, а другим кратковременно ударяют по месту соединения. Продолжительность импульса сокращается до 1,5 мс, что способствует уменьшению зоны термического влияния.

Точечный способ отличается тем, что дуга образуется между деталями и электродами. Продолжительность импульса в зависимости от толщины заготовок 10 — 100 мс. Заготовки соединяются на небольшой площади на месте воздействия дуги.

Ремонт сварочного инвертора TELWIN TECNICA 164

При неизменяемом зазоре в резонансном дросселе увеличение емкости входного конденсатора пропорционально увеличивает мощность, отдаваемую в дугу. Схема сварочного аппарата для мягкой сварки 4 мая kovboy просмотров. Прежде всего это касается включения в схему между положительным и отрицательным проводом выпрямленного тока конденсатора С1.

Конденсатор электролитический, емкостью мкФ, рассчитанный на напряжение В. Он обеспечивает надёжный, но в то же время плавный поджиг дуги. Статья составлен по публикации А. Зайцева, г.

Конденсаторная сварка своими руками

Прежде чем начинать делать аппарат конденсаторной сварки своими руками нужно выбрать тип устройства. Они бывают бестрансформаторными и трансформаторными. Первый вариант чаще применяют для ударной сварки, второй для соединения заготовок прочными швами. В бестрансформаторных аппаратах конденсаторы разряжаются на соединяемые детали, в трансформаторных на первичную обмотку выходного трансформатора. Со вторичной обмотки которого импульс тока поступает на место соединения.

Трансформаторный аппарат

Трансформаторная схема конденсаторной сварки собирается из следующих деталей:

• сетевого трансформатора мощностью 5 — 20 Вт со вторичным напряжением 5 В;
• двух выпрямительных мостов;
• тиристора КУ 202 или аналога для управления разрядом;
• одного или нескольких конденсаторов с суммарной емкостью 1000 — 2000 мкФ;
• выходного трансформатора мощностью не меньше 1 кВт;
• предохранителя, кнопочного переключателя любого типа.

Схема конденсаторной сварки трансформаторного типа

При безошибочном монтаже устройство начинает работать сразу без дополнительных настроек. Таким аппаратом можно проводить точечную сварку на конденсаторах со скоростью до 5 импульсов в секунду.

В качестве выходного можно использовать трансформатор от микроволновой печки с небольшой доработкой. Магнитные шунты убирают, вместо вторичной обмотки наматывают 3 — 5 витков медной шины сечением 20 — 35 мм².

Если трансформатор от микроволновой печки добыть не получилось, самодельный собирают на сердечнике из пластин Ш 40 с толщиной набора 70 мм. Для первичной обмотки потребуется 300 витков провода диаметром 0,8 мм, для вторичной 10 витков шины.

Качество конденсаторной сварки зависит не только от характеристик сварочного аппарата, но и от электродов. Их можно прижимать к деталям руками или зажимами, но лучше сделать рычажную конструкцию.

Она состоит из нижнего электрода из медного стержня диаметром 8 мм, длиной 1 -2 см, закрепленного на неподвижном основании. Для лучшего контакта с заготовками верхний конец округляют. Подвижный электрод крепят на рычаге, с помощью которого можно быстро сжимать заготовки между собой. Основание с нижним контактором должно быть изолировано от рычага.

Инвертор на сварочный полуавтомат 250А

Купил я как то свой полуавтомат трансформаторный. Ну думал мне его хватит на долго, так как я планировал его для сварки и ремонта кузовов автомобиля. В итоге я был разочарован тем, что тонкий металл он просто сжигал в момент касания сварочной проволоки о свариваемую поверхность. А толстый металл примерно 4 мм толщины он просто не проваривал как следует.

В результате этого мне хотелось просто выкинуть его. Обратно в магазин его не понесешь, так как прошло много времени, да и работа у меня не одна. Вот и было решено собрать инвертор для моего девайса чтобы избавиться от трансформатора который работал не понятно как.

На рисунке собственно сама схема. Эта схема была взята с основы сварочного инвертора на 250 ампера, который разработал Евгений Родиков. За что ему спасибо.

Правда пришлось мне изрядно повозиться с этой схемой, чтобы обычный сварочный инвертор у которого мягкая ВАХ (вольтамперная характеристика) стала жесткой и чтобы была обратная связь по напряжению и можно было регулировать с 7 вольтах до 25 вольт. Так как на полуавтомате не нужно регулировать ток ему надо менять напряжение. Что мною и было выполнено.

Для начала нам надо собрать блок питания который будет питать шим генератор и драйвера ключей.

Вот собственно и схема блока питания, она не сложная и думаю не буду вдаваться в подробности и так все понятно.

Принцип работы инвертора

Работа инвертора заключается в следующем. Из сети 220 вольт поступает на диодный мост и выпрямляется потом происходит зарядка конденсаторов большой емкости через токоограничивающий резистор R11.Если бы не резистор то произошел бы сильный бах из за чего выйдет из строя диодный мост. Когда конденсаторы зарядились, таймер на VT1,C6,R9,VD7 включает реле К1 тем самым шунтирует токоограничительный резистор R11 и напряжение в это время на конденсаторах нарастает до 310 вольта. и в это же время включается реле К2 который размыкает цепь резистора R10, который блокирует работу ШИМ генератора собранного на микросхеме UC3845. Сигнал с 6 ноги ШИМ генератора поступает на оптроны через резисторы R12,R13. Далее проходя через оптроны HCPL3120 на драйвера управления силовыми IGBT транзисторами которые запускают силовой трансформатор. после трансформатора выходит большой ток высокой частоты и поступает на диоды тем самым выпрямляется. Контроль напряжения и тока выполнены на оптроне PC817 и токовом датчике построенный на ферритовом кольце через который пропущен провод силового трансформатора.

Начало сборки работы инвертора

Саму сборку можно начинать как угодно. Я лично начинал собирать с самого блока питания,который должен питать шим генератор и драйвера ключей. Проверив работоспособность блока питания она у меня заработала без каких либо доработок и настроек. Следующим этапом я собирал таймер который должен блокировать шим генератор и шунтировать токоограничительный резистор R11, убедившись в его работе, он должен включать реле К1 и К2 в течении времени от 5 секунд до 15 секунд. Если таймер срабатывает быстрее чем нужно то надо увеличить емкость конденсатора С6. После чего я начал сборку шим генератора и драйвера силовых ключей в шим генераторе есть один недочет с резисторами R7 он должен иметь сопротивление 680 Ома R8 1,8ома и конденсатор C5 510p C3 2200p также убедившийся в правильной сборке выставил первоначальную частоту в 50 кГц с помощью резистора R1. При этом сигнал формированный шим генератором должен быть строго прямоугольным 50/50 и ни каких всплесков и выбросов из краев прямоугольников показанные на осциллограмме осциллографа. После я собрал силовые ключи и подав напряжение минус 310 вольт на нижние силовые ключи. плюс верхних силовых ключей я подал питание плюс 310 вольт через лампочку 220 вольт 200 ватт на самой схеме не показано, но надо в питание силовых ключей плюс и минус 310 вольта добавить конденсаторы 0,15мкФ х 1000 вольт 14 штук. это нужно для того чтобы выбросы который будет создавать трансформатор уходили в цепь питания силовых ключей ликвидируя помехи в сети 220 вольта. После чего я начал собирать силовой трансформатор а начиналось у меня все так. Я не знаю какой материал феррита намотал пробную обмотку например 12 витков из медной проволоки 0,7 мм диаметром покрытый лаком включил его между плечами силовых ключей и запустил схему убедившийся что лампочка горит в пол накала чуть чуть подождав примерно 5 или 10 минут выключил схему из розетки дав разрядиться фильтрующим конденсаторам чтобы током не стукнуло проверил сам сердечник силового транса он не должен нагреваться. Если он нагрелся я увеличил число обмоток и таким образом я дошел до 18 витков. И так я намотал трансформатор с расчетом сечений которые написаны на схеме.

Настройка и первый запуск инвертора

Перед настройкой и первым пуском еще раз проверяем в правильной сборке. Убеждаемся в правильной фазировке силового трансформатора и датчика тока на маленьком кольце. Датчик тока обычно подбирается количество витков провода чем больше витков тем больше выходной ток, но не стоит пренебрегать из за того, что можно перегрузить силовые ключи и они запросто могут выйти из строя. В этом случае если не знать материал феррита лучше всего начать с 67 витков и постепенно увеличивать количество витков до достаточной жесткости дуги при сварке. Например у меня вышло 80 витков, при этом у меня не грузится сеть, не греются силовые ключи и естественно нет шума от силового трансформатора и дросселя на выходе.

И так начинаем первый пуск и настройку при лампочке включенной как описано выше при этом куча конденсаторов из 14 штук по 0,15 мкФ должны быть включены обязательно на питание ключей плюс и минус 310 вольт. включаем осциллограф на эмиттер и коллектор нижнего плеча силовых ключей. Перед этим мы не цепляем оптрон обратной связи по напряжению, временно оставляем висеть на воздухе на осциллографе должно быть прямоугольный сигнал частоты мы берем отвертку и крутим резистор R1 до появления не большого загиба на нижнем углу прямоугольника. Крутить в сторону уменьшения частоты. Это будет говорить о перенасыщении сердечника силового трансформатора. При загибе в полученной частоте записать его и посчитать рабочую частоту сердечника силового трансформатора. Например частота перенасыщения 30 кГц считаем так 30 делим на 2 получаем 15 полученное число прибавляем к частоте перенасыщения 30 плюс 15 получаем 45. 45 кГц это наша рабочая частота. При этом лампочка должна светиться почти не заметно тускло. ток потребления не должна превышать на полном холостом ходу 300 мА обычно 150 мА. смотреть осциллограф чтобы не было всплесков напряжения выше 400 вольта обычно 320 вольт. Как все будет готово цепляем к лампочке чайник или нагреватель или утюг в 2000 ватт. На выход цепляем провод приличного сечения например от 5 квадратов 2 метра делаем короткое замыкание при этом лампочка не должна гореть на всю яркость она должна светиться чуть больше половины накала. Если она светится на всю яркость то нужно еще раз проверить датчик тока в фазировке просто пропустить провод с другой стороны. В крайних мерах уменьшить число витков на датчике тока. После того как будет все готово теперь плюс питание 310 вольт пустить на прямую без лампочки и нагревателя 2000 ватт. Не забываем про охлаждения силовых ключей радиатор с вентилятором лучше всего подходит радиатор от компьютера старого образца интел пентиум или амд атом. Силовые ключи должны быть вкручены на радиатор без слюдяной прокладки и через тонкий слой термопроводящую пасту КПТ8, чтобы обеспечить максимальную эффективность охлаждения. Радиатор надо делать отдельно от верхнего и нижнего плеча полумоста. Диоды снабберов и диоды включенные между питанием и трансформаторе разместить на тех же радиаторах, что и ключи но уже через слюдяную прокладку да бы избежать короткого замыкания. Все конденсаторы на шим генераторе должны быть именно пленочные с надписью NPF этим вы избежите не приятные моменты при погодных условиях. Конденсаторы на снабберах и на выходных диодах должны быть строго только типа К78-2 или СВВ81 ни какой любой мусор туда не совать, так как снабберы выполняют важную роль в этой системе и они поглощают всю негативную энергию который создает силовой трансформатор.

Кнопку пуска полуавтомата который находится на рукаве горелки нужно сделать в разрыв термодатчика перегрева.И еще чуть не забыл на выходе силового трансформатора когда настраиваете всю систему без оптрона обратной связи конденсатор 220мкФ тоже должен быть временно снят, чтобы не превысить выходное напряжение и при этом на выходе при таком раскладе напряжение должно быть не больше 55 вольта если оно достигает 100 вольта или больше желательно уменьшить количество витков например отмотать 2 витка, чтобы получить нужное нам напряжение после того можно ставить конденсатор и оптрон обратной связи. Резистор R55 — это регулятор напряжения R56 резистор ограничения максимального напряжения его лучше припаивать в плате рядом где оптрон чтобы избежать скачка при обрыве регулятора и подбирать его в сторону увеличения сопротивления до нужного максимального тока я например сделал до 27 вольта. Резистор R57 подстроечный под отвертку для подстройки минимального напряжения например 7 вольт.

Технология применения конденсаторной сварки

Технология несложная и доступна для применения в домашних условиях. Прежде чем приступить к сварке, места соединений на заготовках очищают от грязи, ржавчины, окалины. Затем детали совмещают в нужном положении и кладут между электродами. С помощью рычага подвижным электродом заготовки прижимают друг к другу и нижнему контактору. Пусковой кнопкой подают импульс тока.

После окончания разряда электроды кратковременно удерживают в сжатом положении, чтобы расплавленный металл затвердел под давлением. Затем под верхний электрод подставляют следующее место сварки. Этой паузы достаточно для зарядки конденсатора. Операцию повторяют необходимое количество раз. По размеру участок сварки должен в 2 -3 раза превышать толщину тонкой заготовки.

Если требуется сварить деталь толщиной до 0,5 мм с массивной заготовкой, пользуются упрощенным способом. Один из электродов крепят зажимом к любому месту толстой заготовки, а вторым рукой прижимают тонкую к точке сварки. Нажимают пусковую кнопку и т. д.

После сборки конденсаторного аппарата можно заняться его усовершенствованием. Сделать пусковую кнопку в виде педали, чтобы освободить руки, собрать светодиодный блок индикации уровня заряда конденсаторной батареи. Если вместо простого использовать автотрансформатор, можно регулировать напряжение разряда в широком диапазоне. Полезно составить таблицу режимов сварки в зависимости от марки и толщины металла, изменяя количество витков и сопротивление резистора в цепи управления тиристором.

Выбор электролитов от Hitachi, Samwha, Yageo

На рынке электроники сегодня можно найти большое количество подходящих конденсаторов от известных и малоизвестных производителей. При выборе оборудования не следует забывать, что при схожих параметрах конденсаторы очень сильно отличаются качеством и надежностью. Наиболее хорошо себя зарекомендовала продукция от таких всемирно известных производителей высококачественных алюминиевых конденсаторов, как Hitachi, Samwha и Yageo. Компании активно разрабатывают новые технологии производства конденсаторов, поэтому их продукция обладает лучшими характеристиками по сравнению с продукцией конкурентов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы выпускаются в нескольких форм-факторах:

• для монтажа на печатную плату;
• с усиленными выводами-защелками (Snap-In);
• с болтовыми выводами (Screw Terminal).

В таблицах 1, 2 и 3 представлены серии вышеуказанных производителей, наиболее оптимальные для использования в предварительном блоке выпрямления, а их внешний вид показан на рисунках 2, 3 и 4 соответственно. Приведенные серии имеют максимальный срок службы (в рамках семейства конкретного производителя) и расширенный температурный диапазон.

Таблица 1. Электролитические конденсаторы производства Yageo

Таблица 2. Электролитические конденсаторы производства Samwha

Таблица 3. Электролитические конденсаторы производства Hitachi

Как видно из таблиц 1, 2 и 3, номенклатурная база достаточно широка, и пользователь имеет возможность собрать конденсаторную батарею, параметры которой в полной мере обеспечат требования будущего сварочного инвертора. Наиболее надежными представляются конденсаторы компании Hitachi с гарантированным сроком эксплуатации до 12000 часов, в то время как у конкурентов данный параметр составляет до 10000 часов в конденсаторах Samwha серии JY и до 5000 часов в конденсаторах Yageo серий LC, NF, NH. Правда, этот параметр не указывает на гарантированный выход конденсатора из строя по истечении указанного строка. Здесь имеется в виду только время использования при максимальной нагрузке и температуре. При использовании в меньшем диапазоне температур срок эксплуатации, соответственно, возрастет. По истечении указанного строка возможно также уменьшение емкости на 10% и увеличение потерь на 10…13% при работе на максимальной температуре.

Рис. 2. Электролитические конденсаторы Yageo

Рис. 3. Электролитические конденсаторы Samwha

Рис. 4. Электролитические конденсаторы Hitachi

Примечательно, что в каждой серии можно найти различную конфигурацию выводов конденсатора – с усиленными выводами-защелками или болтовыми выводами. Болтовые выводы дают гарантированную надежность сборки, а конденсаторы с выводами-защелками к надежности добавляют еще и простоту монтажа на печатную плату.