Вибір побутових зварювальних апаратів на сучасному ринку величезний - від трансформаторних та інверторних до апаратів плазмового різання. Основна сфера використання даної електроапаратури в побутових цілях - ремонт авто - мототехніки, зварювальні роботи на малих будівельних майданчиках (дачне будівництво). У цій статті пропоную розглянути деякі моменти модернізації побутових трансформаторних зварювальних апаратів на прикладі зварювання фірми BlueWeld модель Gamma 4.185.

Розглянемо принципову схему апарату - як бачите нічого складного-звичайний силовий трансформатор,первинною обмоткою на 220/400В, з тепловим захистом та вентилятором охолодження.

Робочий струм приладу (від 25 до 160А) регулюється за допомогою висувної частини сердечника трансформатора. Що ж стало причиною модернізації даного пристрою? Насамперед нестабільність напруги живлення в тому районі, де планувалося використання даного апарату - в інші дні воно ледве досягало 170В (до речі, деякі інверторні апарати просто не запускаються при такій напрузі живлення). Крім того, апарат спочатку не призначений для виконання зварних швів з високими естетичними характеристиками (наприклад при застосуванні електродугового зварювання в процесі художнього холодного кування металу або при зварюванні тонкостінних профільних труб) — загалом основним призначенням апарату було спати між собою дві залізні болванки. Крім іншого, "запалити" дугу цим зварюванням було дуже важко навіть при номінальній напрузі харчування - про знижену напругу взагалі говорити не доводиться. В результаті було вирішено насамперед перевести апарат на постійний струм (для стабільності електричної дуги і як наслідок збільшення якості зварного з'єднання), а також підвищити напругу виходу для стабільнішого та легкого розпалювання електрода. Для цих цілей ідеально підійшла схема випрямляча/помножувача конструкції А.Тріфонова - принципова електрична схема (а) та вольт-амперні характеристики (б) показані на малюнку.

Особливу роль у цьому технічному рішенні здавалося б звичайного випрямляча, грає перемичка Х1Х3-вставивши її, отримують зі звичайного діодного мосту VD1-VD4 з низькочастотним фільтром C1C2L1 випрямний пристрій, на виході якого в режимі холостого ходу ми маємо подвоєну напругу приладу без перемички). Розглянемо докладніше роботу схеми. Позитивна напівхвиля напруги надходить на напівпровідниковий вентиль VD1 і зарядивши конденсатор С1 до максимуму, повертається до початку обмотки трансформатора. В інший напівперіод заряд проходить до конденсатора С2, а від нього до вентиля VD2 і далі до обмотки. Конденсатори С1 і С2 з'єднані таким чином, що результуюча напруга виявляється рівною сумарному (подвоєному) напрузі, яке і підводиться через дросель на тримач електрода і таким чином сприяє стабільному розпалюванню дуги. Вентилі VD3 та VD4 при замкнутій перемичці Х2Х3 та відсутності зварювальної дуги у роботі схеми не беруть участь. Головною перевагою схеми є те, що при застосуванні звичайної схеми мосту має місце різке зниження випрямленої напруги при збільшенні струму навантаження в момент запалення дуги; Багаторазового розряду конденсатора великої ємності, відбувається мікровибух плазми з руйнуванням покриття електрода, а це погіршує розпалювання. Тепер трохи про деталі конструкції.

Як вентилі діодного мосту застосовуються напівпровідникові діоди Д161 або В200 зі стандартними радіаторами для них.

Якщо у вас є 2 діоди Д161 і 2 діоди В200 ви можете зробити міст компактнішим - діоди виконані з різною провідністю і радіатори можна скріпити шпильками прямо між собою, не застосовуючи прокладок. Як конденсатори, перестраховавшись, застосував набір неполярних конденсаторів МБГО (можна МБГЧ, МБГП).

Місткість кожного вийшла по 400 мкф, чого цілком вистачило для стабільної роботи апарату. Токовий дросель L1 намотаний на сердечнику від трансформатора ТС-270 дротом 10мм квадратних.

Мотаємо до повного заповнення вікна. При складанні між половинами сердечника трансформатора закладаємо пластини з текстоліту товщиною 0,5мм. Оскільки планувалося застосування апарату для зварювання тонкостінних профільних труб, негативний висновок випрямляча був підведений до електродотримача, а позитивний до «крокодила» маси. Проведені випробування показали такі результати: стабільне розпалювання дуги; впевнена підтримка горіння дуги; відмінний тепловий режим при довготривалій роботі (10 електродів до ряду); гарна якість зварних швів (порівняно з використанням апарата без випрямляча). Висновок - модернізація зварювального апарату з використанням випрямляча Трифонова помітно покращує його показники за всіма параметрами.

(function(w, d, n, s, t) ( w[n] = w[n] || ; w[n].push(function() ( Ya.Context.AdvManager.render(( blockId: "RA -345261-6", renderTo: "yandex_rtb_R-A-345261-6", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); .type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); , this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

Зварювальний апарат – прилад, необхідний для з'єднання та роз'єднання металів під впливом електричного струму. У процесі зварювання утворюється вольтова дуга, що становить єдиний електрод. З її допомогою відбувається поєднання металевих предметів. Зварювальні апарати бувають трансформаторного типу, а також інверторні: останній варіант сьогодні має великий попит.

Щоб вибрати найкращий зварювальний апарат, сайт підготував для вас спеціальний рейтинг найкращих пристроїв. Він складений на основі відгуків людей, які використовують інвертори як для професійного, так і для побутового використання. Також ми врахували основні характеристики, якість, надійність та ефективність того чи іншого апарату.

Найбільш популярними сьогодні є інверторні моделі зварювальних апаратів, які поступово витіснили трансформаторний тип. Суть інверторного зварювання: в роботу включається змінний струм та напруга, яка також змінюється. За рахунок цього вдається досягти змінної частоти струму, що дозволило істотно скоротити агрегати в розмірі.

Перед тим, як вибрати зварювальний інвертор, рекомендуємо подивитися на критерії підбору та характеристики виробів:

1. Напруга мережі. Для побутових умов рекомендується вибирати інверторний зварювальний апарат із напругою 220В. Також можна віддати перевагу універсальному типу з напругою 220/380В. Варто з'ясувати наявність запобіжника від перепадів напруги у мережі.
2. Напруга холостого ходу. Цей критерій визначає можливість приладу запалювати електричну дугу первинно та повторно, підтримувати її горіння. Напруга холостого ходу варіюється від 30 до 80В, чим вище цей показник, тим краще.
3. Потужність. Професійні пристрої підтримують потужність 300А, проте для побутових моделей буде достатньо 200-250А. Цей показник збігається з товщиною металу, що використовується. Наприклад, при потужності 250А товщина металу орієнтовно дорівнює 6 мм, а електрод вибирається під номером 4.
4. Тривалість роботи. На апаратах є буквене скорочення – ПВР. Цей критерій залежить від того, скільки може апарат безперервно зварювати шов, а потім, скільки відпочивати. Величина вказується у відсотках.
5. Клас захисту. Зазвичай виробники побутових зварювальних апаратів вказують на корпусі клас захисту двома літерами – IP. Вони сигналізують про можливість проникнення корпус приладу частинок, а також про захист від вологи.
6. Обмеження у температурі. Стандартом вважається експлуатація апарату за температур від -40 до +40 градусів.
7. Робота від . Деякі агрегати вміють запитуватись від генераторів, що полегшує роботу в польових умовах.
8. Зварювання різноманітних металів. Маркування металів зазначаються у найменуванні апарату. Дугове зварювання маркується літерами MMA, проте деякі моделі здатні працювати з кольоровими металами та за допомогою аргонно-дугової технології.

Вмієте працювати із зварюванням?

НіЯ профі

Важливим фактором буде наявність додаткових можливостей апарату. Сюди відносять розпал на старті, підйомі, форсування дуги та інші функції. При професійному зварюванні такі можливості стануть у нагоді.

У будівництві ніколи не буде зайвого бетонозмішувача. дозволить вам вибрати справді надійну та ефективну модель.

Найкращі зварювальні апарати

Відкриває рейтинг зварювальних апаратів MIG-110i від Wester. Це зварювальний інвертор з двома типами зварювання – дуговий та напівавтоматичний. Зварювальний струм на двох режимах дорівнює 110А. Такий агрегат можна вибрати для будинку, адже його напруга холостого ходу становить 55В. Потужність моделі дорівнює 3,5 кВт, тривалість роботи – 60 %, що вважається непоганим показником для побутового апарату.

Порада! При виборі зварювальника обов'язково звертайте увагу на корпус – матеріали виготовлення повинні бути надійними та сертифікованими.

Котушка розташована всередині, а відповідний діаметр електрода варіюється від 1,6 до 3,2 мм. Вага агрегату MIG-110i - 13,2 кг, він відноситься до середньої цінової категорії, тому поширений серед любителів домашнього зварювання. Даний апарат інверторного типу комплектується пальником, кабелем з електроутримувачем, кабелем із затискачем, а також зварювальним щитком, дротом та наконечниками.

• Можливість регулювання зварювальної напруги;
• Надійність;
• зручність застосування;
• Безперебійний струм;
• Гарна напруга.

• Невелика довжина дроту живлення.

Артем, 36 років

Ніколи б не подумав, що за допомогою зварювального апарату інверторного типу у мене будуть такі рівні шви. Впоратися з роботою Wester MIG-110i зможе навіть новачок, адже все зрозуміло та без інструкції. Апарат компактний та спокійно зберігається в умовах квартири. За допомогою цього приладу варив гараж із парканом.

Сама назва даного приладу вже говорить про його силу та потужність. Компанія Сварог представляє користувачам модель REAL ARC 200 – компактний зварювальний інвертор із ручним дуговим зварюванням. Перше, на що звертають увагу покупці при виборі даного агрегату – його помірну вартість та відсутність непотрібних функцій. Такий варіант чудово підійде для дачі, адже тут є все потрібне.

Напруга на вході дорівнює 160-270В, напруга холостого ходу становить 60В. Тривалість часу роботи дорівнює 60%, причому ККД у REAL ARC 200 становить 85%. Клас ізоляції F, що свідчить про можливість нагрівання до 155 градусів. Діаметр електрода дорівнює 150-4 мм. Є хороший ступінь захисту - IP21S, а вага цього агрегату для новачка становить всього 4 кг.

• Хороший апарат із надійності;
• Тривала гарантія;
• Прийнятна вартість;
• Маленька вага;
• Безперебійне зварювання;
• Функціональність.

• Кабель надто жорсткий.

Павло, 45 років

Купував цей прилад для потреб по господарству. Зі своїми завданнями він справляється чудово: у комплекті йдуть краги, маска та кабель заземлення. Прилад можна легко перенести: він не важкий та оснащений зручною рукояткою. Використовував електрод трійку при напрузі 190 – зварний шов вийшов рівним та красивим.

Зварювальний апарат Eurolux IWM-220 – найяскравіший представник недорогих приладів для зварювання. Його корпус виконаний у жовтому кольорі, габарити невеликі, а маса становить 4,85 кг, що також небагато для інвертора. Прилад використовується для зварювання дугового типу. Напруга на вході варіюється від 140 до 260В. Тип вихідного струму незмінний, а тривалість роботи становить 70%.

Порада! При виборі професійного апарату варто звертати увагу на товщину металу, потужність зварювального струму та діаметр електрода.

Діаметр електрода, з яким працює Eurolux IWM-220 – 1.60-5 мм. Максимальна потужність цієї моделі – 4500 Вт, а максимальний зварювальний струм вказаний у найменуванні товару – 220А. Ступінь захисту від пилу та вологи - IP 21.

• Гарне співвідношення ціна-якість;
• Не боїться стрибків напруги;
• Підходить як для побутових робіттак для роботи в промислових масштабах.

• Занадто короткі дроти.

Ілля, 42 роки

Відмінно зварює метал, купувався для домашніх робіт та для гаража. Дешевий та сердитий прилад, який за 3 роки жодного разу не підвів мене. Під час роботи жодного разу не вимикався від стрибків напруги. Апарат компактний і не займає багато місця, яскраве забарвлення, легко помітити.

На п'ятій позиції рейтингу найкращих зварювальних апаратів інверторного типу влаштована модель IN 176 від фірми Fubag. Даний прилад відноситься до високоякісних та дорогих зварювальних інверторів, проте його характеристики повністю виправдовують ціну. Тут є можливість не тільки ручного зварювання, а й аргонодугової. Напруга на вході дорівнює 180-265В, а напруга холостого ходу - 72В.

Зварювальний струм двох режимах показує максимум до 160А. Це найкращий зварювальний інвертор із діаметром електрода 1.60-4 мм. З додаткових можливостей є антиприлипання, форсаж дуги та гарячий старт. Працювати з цим приладом можна у діапазоні температур від -10 до +40 градусів.

(function(w, d, n, s, t) ( w[n] = w[n] || ; w[n].push(function() ( Ya.Context.AdvManager.render(( blockId: "RA -345261-7", renderTo: "yandex_rtb_R-A-345261-7", async: true )); )); t = d.getElementsByTagName("script"); s = d.createElement("script"); s .type = "text/javascript"; s.src = "//an.yandex.ru/system/context.js"; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); , this.document, "yandexContextAsyncCallbacks");

• Компактні розміри;
• Можливість регулювання струму;
• Надійне цифрове керування;
• Наявність монітора.

• Не виявлено.

Андрій, 38 років

Апарат відмінно поводиться на мінімальних режимах. Може стартувати за 40 амперів, даючи красиву і тонку дугу. Це апарат хорошого рівня з сучасними можливостями, тому вартість повністю виправдана.

Плутаючись у припущеннях, який краще виробник зварювальних апаратів, радимо звернути увагу на фірму Ресанта. У нашому огляді моделі від цієї компанії влаштувалися на трьох лідируючих рядках, четверту позицію зайняла модель САІ-160ПН. Це відмінний варіант для початківців із ручним дуговим зварюванням.

Зварювальний струм досягає 160А, напруга холостого ходу дорівнює 80В. Тривалість роботи становить 70%, що непогано для такого простого апарату. Тут є додаткові можливості, а також ступінь захисту IP21. Функціонує апарат за температури від -10 до +40 градусів.

• Невелика вага;
• Міцність;
• Надійність;
• Простий у освоєнні;
• Висока якість виробництва.

• Короткі дроти з алюмінію.

Максим, 29 років

Купив зварювальний інвертор РЕСАНТА САІ-160ПН для самостійного освоєння та господарських робіт кілька років тому. Ця модель добре працює від бензогенератора потужністю 3 кВт. За допомогою агрегату зварив ворота та хвіртку, а також зробив садові меблі із залишків труб.

Продовжує наш рейтинг найкращих інверторів також фірма РЕСАНТА з моделлю САІ-250, вона відрізняється від попереднього варіанта характеристиками. Тут є ручне дугове зварювання з максимальною силою струму 250А, що набагато вище, ніж у попередній моделі. Діаметр електрода – 6 мм.

Згідно з відгуками користувачів, цей агрегат має ті ж додаткові функції – антиприлипання, гарячий старт і форсаж. Тривалість часу роботи становить 70%.

• Висока потужність;
• Компактність;
• зручність транспортування;
• приємна вартість;
• Гарна якість.

• Не виявлено.

Іван, 43 роки

Ця модель – відмінний варіант для будівництва та побутових робіт. Якість складання на висоті, гарний запас міцності та ресурсу. Потужність використовується не повністю, тому є її запас на непередбачені випадки.

Як видно з назви, сила струму тут дорівнює 190А, що є непоганим для побутових умов роботи. РЕСАНТА САІ-190 – це гарний інверторний зварювальний апарат для дому, де є додаткові можливості. Вартість є прийнятною, тому користувачі мають такий попит на даний агрегат. Напруга холостого ходу становить 80В, а тривалість роботи – 70%.

Діаметр електрода – 5 мм, важить апарат 4,7 кг. Ручне дугове зварювання – основний тип робіт цього пристрою. У комплектації йде кабель з електроутримувачем та кабель із клемами заземлення.

• Витримує стабільність при будь-якій напрузі;
• Легкість;
• Зручність;
• Гарна потужність.

Для будівництва та ремонту, для створення цілісних довговічних конструкцій із металу ми звикли використовувати зварювальний апарат. Не всі здатні працювати з даним видом електрообладнання в силу свого не знання роботи зі зварювальним апаратом (інвертором, випрямлячем, трансформатором та інше). У цій статті розглянуто класифікацію найчастішого застосування зварювального обладнання як у побуті так і у професійних роботах.

Інвертор

Інвертор – апарат постійного струму. Напруга живлення на вході випрямляється, а потім перетворюється на змінну напругу, яка і подається на трансформатор. Т.к. частота напруги висока, близько 20-45кГц, з'являється можливість використовувати трансформатор малих розмірів і маси. Інвертори відрізняються малою вагою (від 3кг), своїми габаритами малою залежністю від вхідної напруги.

Основною перевагою інвертора є його мобільність, що дозволяє використовувати інвертор для монтажних робіт як у стаціонарних, так і в польових умовах. При їх застосуванні втрати електроенергії знижуються вдесятеро, а ККД становить 85-90%.

Порівняно зі зварювальними апаратами, які працюють на частоті напруги 50Гц, інвертор здатний використовувати струм високої частоти (кілька десятків кілогерц).

Для покращення якості та комфорту зварювальних робіт, інверториоснащені схемами стабілізації, посилення підпалу дуги та захисту, від дуже низької або високої напруги живлення. Інвертори, як правило, мають більш високу напругу холостого ходу 85-90В.

Як відомо вже всім, зварювальним апаратом можна не лише варити, а й різати метал. Там, де кутова шліфувальна машина (болгарка) не дістає, з легкістю впоратися інвертор. Інвертором зможе працювати навіть не досвідчений користувач, а ось трансформатором не кожен впоратися. Тому той, хто навчиться працювати з інвертором, не завжди зможе працювати трансформатором, а зворотна дія цілком можлива і реальна.

Ідеальний інвертор – це інвертор, у якого на виході є синусоїда, такі інвертори є важливими для телекомунікаційних, вимірювальних приладів, медичної апаратури.

На практиці та у побуті широке застосування знайшли інвертори з апроксимованою синусоїдою. Тобто. синусоїда більше набуває форми трапеції. Інвертори з ідеальною синусоїдою дорожчі в кілька разів у порівнянні з апроксимованою синусоїдою.

Немає таких приладів, пристроїв які б не мали недоліки. Інвертору також властиві деякі недоліки. Основний критерій – висока вартість. Висока вартість обумовлена ​​компактністю та мобільністю апарату, зручністю експлуатації, наявністю великої кількості електронних компонентів. Якщо вдатися до теорії ймовірності, то наявність великої кількості електронних компонентів спричиняють швидкий вихід з ладу апарату, ніж прості трансформатори та випрямлячі. Але якщо належним чином стежити за апаратом, нічого такого не станеться. Інвертори дуже бояться вологи та пилу. Т.к. в корпусі змонтований кулер (іноді і кілька) для охолодження, він може тягнути він як пил, і вологу. Особливо небезпечний металевий пил, потрапляючи на струмопровідні частини, інвертор може перегоріти. Тому працювати болгаркою поблизу інвертора вкрай небезпечно.

Трансформаторний зварювальний апарат змінного струму

Трансформаторні зварювальні апарати - прості за конструкцією, надійні та недорогі. Зварювальні апарати даного типу невибагливі, призначені для зварювання чорних металів встик і внахлест. Даний тип апаратів є одним із найпоширеніших. Покриття електрода, що застосовується, призначене для захисту зварної ванни. Тут застосовуються плавлячі електроди з рутиловим або фтористо-кальцієвим покриттям.

Змінний струм, надходячи в первинну обмотку, викликає намагнічування сердечника. Проходячи вторинну обмотку, магнітний потік сердечника викликає у ній змінний струм нижчої напруги, ніж струм, який надходить на первинну обмотку. Чим більше кількість витків на вторинній обмотці, тим більше напруга і навпаки.

Основні характеристики трансформаторних апаратів:

• напруга живлення, ці апарати чутливі до зміни напруги живлення. При зниженні напруги – вихідні показники значно погіршуються. Напруга живлення 220В, 220/380В однофазна або 220/380 трифазна;
• напруга холостого ходу; напруга на виході трансформатора без навантаження.
• Чим вище напруга холостого ходу, тим легше запалюється дуга і тим вона стабільніша в роботі. Нормальна робота, залежить від типу застосовуваного електрода та холостої напруги. Для різного типу електродів для нормальної роботи потрібна різна напруга холостого ходу;
• зварювальний струм регулюється східчасто або плавно. Чим вище значення струму, тим більший діаметр електрод можна застосовувати. В основному необхідно 30 – 40А на кожен міліметр діаметра електрода;
• діапазон діаметрів електродів коливається від 1,5 мм. Можливий діапазонвикористовуваного електрода залежить як від максимального значення струму, а й від вольтамперной характеристики апарату.

ККД зварювальних трансформаторів невисокий - нечасто зустрічаються трансформатори, що перевищують 80% бар'єр ККД. Проводячи зварювальні роботи з трансформаторним апаратом складно досягти високої якості шва. У всякому разі, всі мінуси зварювальних трансформаторів компенсуються невисокою вартістю та невибагливістю.

Трансформаторний зварювальний апарат (випрямляч) постійного струму

Зварювальні випрямлячі дуже схожі по дизайну та конструктивним особливостямна попередні апарати. Змінний струм випрямляється, але при цьому втрачається частина потужності. Конструкція такого типу апарату складніша, важча і дорожча. Зате, працюючи на постійному струмі, відчувається комфортніша робота і дуга стабільніша. Окрім зварювання чорних металів можлива робота з нержавіючої сталлю та кольоровими металами, застосовуючи певні типи електродів. Постійний струм має полярність, тому необхідно це враховувати при виборі та підключенні електродів. У професійній діяльності найчастіше застосування знайшли апарати іменного даного типу. Характеристики подібні до попереднього апарату.

Чим відрізняються трансформатори постійного струму від трансформаторів змінного струму? Апаратом постійного струму варити легше та зручніше, зварний шов виходить більш рівний та правильний. Дуга апарату змінного струму має невеликі стрибки, тому і шов виходить, деформований дещо, але це не так важливо, якщо використовувати його в побутових умовах. Принцип дії роботи випрямляча заснований на можливості напівпровідників пропускати через себе електричний струм лише в одному напрямку.

Трансформаторні апарати невибагливі у роботі, порівняно з інвертором. Інвертор вимагає до себе більш ретельного догляду і дуже чутливий до зміни напруги. У апаратів постійного струму потужніша дуга, побутова мережа змінного струму для таких апаратів не підходить. Тому апарат має випрямляч, який перетворює струм на постійний.

Зварювальний напівавтомат серед інертного або активного газу

Зварювальні напівавтомати складніші конструктивно і дорогі. Натомість, вони беруть своєю продуктивністю та зручністю користування. Широке застосування апаратів даного типу знайшли в автомобільній промисловості, та й загалом у ремонті автомобілів. Зварювальний напівавтомат призначений для зварювання заліза, сталі, нержавіючої сталі, алюмінію, чавуну.

Робочим інструментом тут служить пальник, через який подається дріт. Дріт для напівавтоматів - використовується нержавіючий, сталевий, флюсовий та алюмінієвий.

Застосування дроту з уповільненням краще.

Подача захисного газу до об'єкта зварювання дозволяє витіснити кисень, не даючи кисню, окислювати зварювальний шов.

Апарат напівавтоматичного зварювання складається з трансформатора з крутопадаючою вольтамперною характеристикою, випрямляча, приводу дроту та рукава з пальником. Зварювання виконується за допомогою дроту, зазвичай 0,6 – 1,2 мм завтовшки з різних металів у середовищі захисного газу. Струм на виході регулюється зазвичай ступінчасто, рідше плавно. Крім цього, регулюється і подача дроту. Режим роботи встановлюється комбінацією цих двох параметрів. За рідкісним винятком регулюється швидкість дроту. Комбінацією цих двох параметрів встановлюються режими роботи.

Основні технічні характеристики:

• напруга живлення 220 або 380В, однофазна або трифазна;
• напруга холостого ходу порядку 35-37В;
• діапазон регулювання струму, що більше струм, то вище може бути швидкість роботи, можливість використовувати дріт більшого діаметра. При струмі більше 165А можна робити точкове зварювання без попереднього засвердлювання;
• діаметр дроту зазвичай становить 0,6 – 0,8мм. Матеріал дроту вибирається виходячи з того, який матеріал ви зварюватимете.

У апаратів, що працюють як з газом, так і без нього, потрібно перемикати полярність пальника. При зварюванні різних металів використовується різний газ. Балон приєднується до апарату через редуктор із регулятором (бажано з манометром). Використовувати можна промислові балони або спеціальні фірмові, що не перезаряджаються. При різних режимах зварювання потрібна різна кількість захисного газу, що подається у зварювальну ванну.

При зварюванні алюмінію необхідно враховувати той факт, що алюміній має високу теплопровідність, тому збільшувати швидкість зварювання не рекомендується – при цьому зменшується глибина провару. Результату неякісної роботи зварювання візуально перевірити неможливо, тому краще перевіряти роботу гасом. Якщо після зварювання оброблена поверхня не пропускає гас, робота виконана якісно.

Зварювальні електроди та дріт

Вибір електродів має бути усвідомленим, від вибору залежить якість самого шва. Як і багато хто, наприклад, продукти харчування, електроди мають свій термін придатності. Тому електроди повинні в правильних умовах.

Зварювальні електроди ділять на:

• плавляться (металеві стрижні з покриттям, пластини, дроти, прутки);
• неплавлячі (вольфрамові та вуглецеві стрижні);
• електроди для контактного зварювання.

Відмінність між електродами, що плавляться і неплавляться, полягає в тому, що електроди, що не плавляться, виготовляються з надтугоплавкого матеріалу (вольфрам або графіт) і, тим самим, плавлять присадковий матеріал (дріт). Електроди, що плавляться, придбали зворотний принцип дії, який не передбачає використання присадного матеріалу. Сам електрод, плавлячись, виконує цю функцію, основа їх – зварювальний дріт.

Електроди можуть відрізнятись полярністю, покриттям, родом струму, матеріалом. Найчастіше використовують електроди з основним та рутиловим покриттям. Використання електрода з основним покриттям робить шов міцним, добре захищеним від окиснення. Для нормальної роботи з такими електродами потрібна як мінімум напруга холостого ходу 60-70В.

Для використання електрода з рутиловим покриттям необхідний менший струм, ніж електродів з основним покриттям. Отже, можна використовувати менш потужний зварювальний апарат, а, виходячи з потужності апарату, можна сказати, що менш дешевий. Для електродів з целюлозним покриттям потрібен дорогий апарат, вони часто використовуються для зварювання труб. Для більшості робіт, пов'язаних з низьковуглецевою сталлю – рутилові електроди найкращі. Під час роботи з відповідальними конструкціями краще використовувати електроди з основним покриттям.

Особливо важко розпалити дугу, коли користувач не досвідчений. Тому потрібно ретельно вибирати апарат, а електроди, що застосовуються, повинні відповідати стандартам. Якщо говорити про інвертори, вони самостійно забезпечують стабільність вихідного струму при зміні напруги живлення мережі. Якщо ви пам'ятаєте, раніше було зазначено, що інвертори - найпросунутіші зварювальні апарати. Не дивуйтеся, що, купивши зварювальний апарат, ви не можете нормально щось заварити. Так електроди можуть бути хорошими і якісними, але в силу своєї не досвідченості апарат ви могли підібрати не відповідний даним електродам. Отже, потрібно підбирати електроди меншого діаметра, т.к. Струм зварювання може бути меншим на вашому апараті і тут вже з більш товстими видами електродів даному апарату не впоратися.

Що стосується зварювальних напівавтоматів, то тут часто застосовується дріт - обіднений сталевий. Але напівавтоматом можна варити як, нержавіючу сталь, так і алюміній, тільки ось для таких цілей потрібний відповідний дріт і газ.

Частка газу аргону, для зварювання алюмінію займає все 100%, для зварювання сталі – газова суміш із аргону (80%) та двовуглекислого газу, для заліза – вуглекислий газ.

До того ж, з деякими апаратами можливе застосування порошкового дроту, тут вже можна обійтися і без захисного газу.

Який зварювальний апарат вибрати?

Вибір зварювального апарату залежить від зварного матеріалу, з яким ви найчастіше працюватимете. На замітку, що більше вихідна напруга і струм, то більше можливостей у зварювального апарату, можна зварювати товстіші метали. Але не тіштеся, що, купивши апарат з дуже великою силою струму вам підвладні всі товщини матеріалів. Чим більший струм, тим менший цикл роботи, тим швидше спрацює термостат. При цьому обов'язково ознайомтеся з інструкцією та зверніть увагу на час безперервної роботи (цикл роботи).

Вибір апарату повинен бути із запасом струму близько 15-30%, для більш впевненої та комфортної роботи. А раптом доведеться варити електродами 3.25мм зі струмом 160-180А? Запозичивши зварювальний апарат у сусіда, ви знаєте, що трохи не розрахували з характеристиками апарату.

Звичайно ж, можна зварювати електродами в 4мм і струмом в 150-160А, але шов вийде не якісним. А для такого роду електродів струм зварювання має бути приблизно 180-200А.

Що потрібно врахувати під час виборів зварювального апарату? Тяжкий зварювальний апарат – не є найвагомішим аргументом для ухвалення рішення. Сучасні апарати набагато менші за розмір, здатні виконувати такий же обсяг роботи, що і громіздкі трансформатори.

Від якої мережі буде запитано апарат? Найчастіше з виробництва – це 380В, у побуті - 220В. Варто відразу відзначити - якщо напруга в мережі скаче, то краще вибрати інвертор зварювальний, т.к. інший зварювальний апарат згорить.

Який метал підлягатиме зварюванню? Для кольорового металу та чавуну необхідний зварювальний випрямляч чи генератор, т.к. тут потрібен постійний струм. Для робіт із тонким металом кузова автомобіля краще – напівавтомат.

При виборі зварювального апарату особливу увагу слід приділити тривалість включення (робочий цикл) – співвідношення безперервної роботи до часу відпочинку. Для статистки, у країнах СНД стандартом є 5 хвилин, у Європі – 10 хвилин. Якщо у відсоткове співвідношення зазначено 40%, то робочий цикл обчислюємо так: беремо зразок 5 хвилин це 100%. Для нашого випадку 40% робочий цикл, тоді 5хв.*0.4 (40%)=2 хвилини безперервної роботи та 3 хвилини відпочинку. Для країн Європи ті ж 40%: 10*0.4=4 хвилини безперервної роботи та 6 хвилин відпочинку.

Чи не прогадайте, зробіть правильний вибір!

Ручна дугова (ММА). Зварювання з використанням електричної дуги і електрода, що плавиться, зі спеціальним покриттям. Подача та переміщення електрода здійснюються зварником вручну. Подачі захисного газу не передбачається, захист зварювальної ванни повітря може здійснюватися за рахунок згоряння покриття, нанесеного на електрод. Подібна технологія зварювання дозволяє використовувати найпростіше обладнання, вона невимоглива до якості струму та конструкції зварювального апарату. З іншого боку, якість отриманого шва сильно залежить від навичок зварювальника, продуктивність процесу порівняно невисока, а для кольорових металів ця технологія підходить слабо – основним її призначенням є варіння сталі та чавуну.

Напівавтоматична (MIG/MAG). Частково автоматизоване зварювання серед інертного (MIG) або активного (MAG) газу. Газ надходить безпосередньо до місця зварювання через пальник і при горінні дуги утворює захисну оболонку, яка прикриває зварювальну ванну від дії повітря. А термін «напівавтоматична» означає, що до місця роботи автоматично подає... ється також присадковий матеріал у вигляді тонкого дроту (але ось переміщати пальник потрібно вручну). Вибір між інертним і активним газом здійснюється залежно від матеріалів, що зварюються - наприклад, перший варіант зазвичай використовується з кольоровими металами, другий - зі сталлю. Подібне зварювання забезпечує значно кращу якість шва, ніж ручне, а також підвищує зручність та швидкість роботи – зокрема.

Аргонно-дугова (TIG). Ручне зварювання електродом, що не плавиться, в середовищі інертного газу. При такому зварюванні електрична дуга розплавляє тільки краї деталей, що з'єднуються, і підсумковий шов формується з них, без використання матеріалу електрода (в окремих випадках можуть використовуватися присадки у вигляді шматочків металу відповідної форми). Для захисту шва від впливу повітря до місця нагрівання подається захисний газ, зазвичай аргон. Зварювання TIG добре підходить для нержавіючої сталі, а також мідних та алюмінієвих сплавів. Вона дозволяє створювати акуратніший шов, ніж та сама MMA, і точніше контролювати процес. З іншого боку, ця технологія досить вимоглива до навичок зварювальника, а швидкість роботи виходить порівняно невисокою.

Точкова (SPOT). Електрозварювання, яке здійснюється за рахунок точкового впливу струмами великої сили. Застосовується для з'єднання між собою тонких листів металу (переважно до 3 мм), а також для прикріплення штирів та шпильок до плоскої основи. При з'єднанні листів металу два електроди з відносно невеликим діаметром щільно притискають заготовки одна до іншої, після чого через них пропускається струм силою близько кількох кілоампер; метал у точці контакту розігрівається до температури плавлення, що забезпечує з'єднання. При кріпленні штирів та шпильок роль одного з електродів відіграє сам штир, роль другого – плоска основа. Зварювання типу SPOT дуже популярне у виробництві автомобілів та автосервісі: саме таким способом з'єднують деякі елементи автомобільних кузовів, також він може стати в нагоді при рихтуванні.

Точкова (STUD). Технологія точкового зварювання, що використовує підйомну (витягується) дугу. Застосовується переважно для з'єднань типу «плоска основа плюс шпилька». Сам процес зварювання відбувається у такий спосіб: шпилька притискається до основи; включається струм; шпилька піднімається; між нею та основою спалахує дуга, яка розплавляє поверхню основи; шпилька опускається у розплав; струм відключається, метал застигає. Зварювання STUD передбачає використання механізованих зварювальних пальників із пружинною або гідравлічною системою, що забезпечує підйом та опускання шпильки, а для захисту місця з'єднання від атмосферного повітря застосовується інертний газ або флюс.

Плазмові різання (PLASMA). Різання металу за допомогою потоку розігрітої плазми - сильно іонізованого газу. Для цього до місця роботи подається газ (інертний або активний), який за рахунок впливу електричної дуги іонізується, розігрівається та розганяється. Температура плазми може перевищувати 10 000 °С, а швидкість - 1000 м/с, що дозволяє працювати практично з будь-якими металами та сплавами, у тому числі тугоплавкими. При цьому різання здійснюється швидко, розріз виходить чистим та акуратним, а глибина різу може досягати 200 мм. Головний недолік плазмового різання – висока вартість обладнання.

Точкова (SPOT)

Тип точкового зварювання, яке підтримується апаратом. Докладніше про загальні особливості подібної процедури див. «Вид зварювання», а її типи можуть бути такими:

Одностороння. Як випливає з назви, при такому зварюванні використовується один електрод, який з силою притискається до деталі, що обробляється. При цьому через точку контакту пропускається потужний електричний розряд, який утворює зварювальну ванну, розплавляючи метал. Головною перевагою даного варіанту є можливість роботи з поверхнями, доступними лише з одного боку – наприклад, дверима автомобілів. Власне, однією з основних сфер застосування одностороннього SPOT-зварювання є автосервіс, зокрема рихтування кузовів та інших поверхонь авто. Саме таким способом на поверхню, що обробляється, встановлюються спеціальні елементи кріплення, За які можна «витягнути» на місце навіть велику і глибоку вм'ятину; а оскільки площа місця з'єднання досить мала, після «процедури» кріплення без проблем відламуються, а сліди від їх встановлення зачищаються.

Двостороння. Цей тип SPOT-зварювання передбачає використання пари електродів, що стискають місце з'єднання з двох сторін, на зразок лещат. Цей варіант підходить для роботи з товстими деталями або там, де потрібна висока надійність з'єднання - за рахунок описаного стиснення легше забезпечити потрібну глибину зварювальної ванни. З іншого боку, для його використання потрібний доступ до обох сторін заготівлі.

Зазначимо, що деякі з них... одягу зварювальних апаратів здатні працювати і за тією, і за іншою схемою; це робить пристрій дуже універсальним, але може зашкодити його вартості.

Струм зварювання

Тип струму, застосовуваний апаратом у процесі зварювання.

Напруга холостого ходу

Напруга, що видається зварювальним апаратом на електроди. Як випливає з назви, вона вимірюється без навантаження – тобто. коли електроди роз'єднані та струм між ними не йде. Пов'язано це з тим, що при великій силі струму, характерної для електрозварювання, фактична напруга на електродах сильно падає, і це не дає змоги адекватно оцінювати характеристики зварювального апарату.

Залежно від особливостей апарату (див. «Тип») та виду робіт (див. «Вигляд зварювання») використовується різна напруга холостого ходу. Наприклад, для зварювальних трансформаторів цей параметр становить близько 45 - 55 В (хоча є і високовольтні моделі), у інверторів він може досягати 90 В, а для напівавтоматичного зварювання MIG/MAG зазвичай не потрібно напруги вище 40 В. Також оптимальні значення залежать від типу використовуваних електродів. Більш детальну інформацію Ви можете знайти у спеціальних джерелах; тут же відзначимо, що чим вище напруга холостого ходу - тим зазвичай легше запалення дуги і тим стабільнішим є сам розряд.

мін. струм зварювання

Найменший струм, який апарат здатний подати через електроди під час роботи. Для різних матеріалів, різної товщини деталей, що зварюються, і різних видів самого зварювання оптимальний зварювальний струм буде різним; Існують спеціальні таблиці, що дозволяють визначити це значення. Загальне правило таке, що високий струм далеко не завжди корисний: він дає більш грубий шов, при роботі з тонкими матеріалами є можливість проплавити місце стику наскрізь замість того, щоб з'єднати деталі, не кажучи вже про зайве споживання енергії. Тому, якщо Вам доведеться працювати з деталями невеликої товщини (2-3 мм), перед вибором зварювального апарату можна переконатися, що він здатний видати потрібний струм без «перебору».

Макс. струм зварювання

Найбільший струм, який зварювальний апарат здатний видати через електроди під час роботи. Загалом що вище цей показник - тим паче товсті електроди здатне використовувати пристрій і тим більше товщина деталей, із якими може працювати. Зрозуміло, не завжди має сенс гнатися за високими струмами – тонким деталям вони швидше зашкодять. Однак якщо Вам доведеться мати справу з масштабними роботами і великою товщиною матеріалів, що зварюються, без апарата з відповідними характеристиками просто не обійтися. Оптимальні зварювальні струми залежно від матеріалів, виду робіт (див. «Вигляд зварювання»), типу електродів тощо. можна уточнити за спеціальними таблицями. Що стосується конкретних значень, то в найбільш «слабких» моделях максимальний струм не досягає і 100 А, найбільш потужних він може перевищувати 225 А і навіть 250 А .

Періодичність увімкнення

Періодичність увімкнення, допустима для зварювального апарату.

Майже всі сучасні зварювальні апарати вимагають перерв у роботі – для охолодження та загального «відновлення». Періодичність включення показує, який відсоток часу загального робочого циклу допускається використовувати безпосередньо до роботи. При цьому стандартний цикл зазвичай береться 10 хвилин. Таким чином, наприклад, пристрій з періодичністю включення в 30% зможе безперервно працювати не більше 3 хвилин, після чого йому потрібно мінімум 7 хвилин перерви. Втім, для деяких моделей використовується цикл 5 хвилин; ці нюанси варто уточнювати за інструкцією.

У цілому нині висока періодичність потрібен у основному професійних робіт великого обсягу; при порівняно нескладному застосуванні цей параметр не грає вирішальної ролі, тим більше, що при роботі і так доводиться робити перерви. Що ж до конкретних значень, то згадані 30 % є дуже скромним показником, характерним переважно пристроїв початкового рівня. Значення 30 – 50 % також є невисоким; в діапазоні 50 - 70% знаходиться більшість сучасних апаратів, а найбільш "витривалі" моделі забезпечують періодичність більш ніж у 70%.

мін. діаметр електрода

Найменший діаметр електрода, який може використовуватись у зварювальному апараті. Оптимальна товщина електрода залежить від цілого ряду параметрів, насамперед від виду зварювання (див. вище), а також матеріалів та товщини деталей, що зварюються; Існують спеціальні таблиці для підбору товщини. При цьому варто враховувати, що правило «чим більше – тим краще» в даному випадку не діє – навпаки, занадто товстий електрод завдасть більше шкоди, ніж тонкий. Тому при виборі варто хоча б приблизно визначити діапазон діаметрів, які можуть бути потрібними для роботи, і переконатися, що апарат здатний працювати з усім діапазоном, в т.ч. з найтоншими.

Макс. діаметр електрода

Найбільший діаметр електрода, який можна встановити в зварювальний апарат. Залежно від товщини деталей, матеріалу, з якого вони виготовлені, виду зварювання (див. вище) тощо. оптимальний діаметр електрода буде різним; Існують спеціальні таблиці, що дозволяють визначити це значення. Великий діаметр може знадобитися для товстих матеріалів. Відповідно, перед придбанням варто переконатися, що обрана модель здатна працювати з усіма необхідними діаметрами електродів.

У сучасних зварювальних апаратах діаметр електрода в 1 мм і менш вважається дуже малим, у 2 мм - невеликим, у 3 мм - середнім, у 4 мм - великим, а в потужних продуктивних моделях використовуються електроди на 5 мм і більше.

мін. діаметр дроту

Мінімальний діаметр зварювального дроту, з яким може працювати апарат.

Електроди у вигляді дроту використовуються у напівавтоматичних моделях (див. «Тип»), переважно для зварювання MIG/MAG (див. «Вигляд зварювання»). Чим тонший електрод – тим краще він підходить для делікатних робіт, де потрібна невелика товщина та ширина шва. Конкретні рекомендації щодо діаметра дроту для того чи іншого завдання можна знайти у спеціальних джерелах.

Макс. діаметр дроту

Максимальний діаметр зварювального дроту, з яким може працювати апарат.

Електроди у вигляді дроту використовуються у напівавтоматичних моделях (див. «Тип»), переважно для зварювання MIG/MAG (див. «Вигляд зварювання»). Конкретні рекомендації по діаметру дроту для того чи іншого завдання можна знайти в спеціальних джерелах, тут же відзначимо, що велика товщина електрода важлива при грубіших роботах, в яких потрібно товстий шов і велика кількість матеріалу. В цілому ж дріт помітно тонший за традиційні електроди. Стандартним варіантом тут вважається максимальний діаметр в 1 мм, менші значення (0,8 мм і 0,9 мм) зустрічаються в основному в малопотужних апаратах для тонких робіт, а в 2 мм і більше - навпаки, в продуктивних агрегатах.

Швидкість подачі дроту

Швидкість подачі зварювального дроту, що забезпечується моделлю із напівавтоматичним способом роботи (див. «Тип»). Чим більша швидкість (при тій же товщині) - тим швидше можна вести електрод над швом і тим менше часу займає процес. З іншого боку, надто швидка подача ускладнює роботу зі швами невеликої довжини. Детальну інформацію щодо оптимальної швидкості подачі дроту можна знайти у спеціальних джерелах.

Макс. діаметр шпильки

Найбільший діаметр шпильок, з якими може працювати апарат, точніше – шпильок, які можуть заряджатися в пістолет для точкового зварювання (STUD або SPOT, див. «Вигляд зварювання»). Докладніше про цей спосіб роботи див. «Вигляд зварювання»; тут же відзначимо, що у більшості випадків діаметр шпильки не перевищує 8 мм - велика товщина на практиці потрібна рідко, до того ж вона зажадала б значної потужності.

Макс. товщина різання (PLASMA)

Найбільша товщина матеріалу, що апарат може розрізати в режимі плазмового різання. Докладніше про цей режим див. «Вигляд зварювання». Варто враховувати, що максимальна товщина часто наводиться для якогось середнього за стійкістю матеріалу; з тугоплавкими речовинами ефективність роботи може бути дещо нижчою (як мінімум для прорізання потрібно більше часу).

Макс. товщина деталей (SPOT)

Найбільша товщина плоских деталей, які зварювальний апарат здатний ефективно з'єднати у режимі точкового зварювання SPOT. Обмеження за товщиною є наслідком того, що апарат у такому режимі працює, по суті, через деталі; докладніше про це див. «Вигляд зварювання».

Зазначимо, що в універсальних апаратах – з підтримкою як одно-, так і двостороннього зварювання (див. «Точкова (SPOT)») – значення даного параметра зазвичай різне залежно від способу зварювання. Точніше, для односторонньої вона зазвичай удвічі менша, ніж для двосторонньої - адже у першому випадку обидві деталі доводиться проплавляти одному електроду. У характеристиках зазвичай наводяться обидва варіанти; проте якщо у дворежимному апараті варіант лише один - швидше за все, він вказаний для двостороннього зварювання.

Додатково

- Гарячий старт (Hot Start). Функція, що полегшує запалення дуги: при дотику електрода до місця зварювання зварювальний струм на короткий час підвищується, а при виході апарата на режим повертається до стандартних параметрів.

- Форсування дуги (Arc Force). Апарати з цією функцією здатні збільшувати зварювальний струм при критичному скороченні відстані між електродом і деталями, що зварюються. Завдяки цьому підвищується швидкість плавлення електрода та глибина зварювальної ванни, що дозволяє уникнути залипання.

- Захист від залипання (Anti-Stick). В даному випадку мається на увазі захисний захід на той випадок, якщо залипання електрода уникнути все ж таки не вдалося: автоматика зварювального апарату значно знижує зварювальний струм (або взагалі відключає його), що дозволяє з легкістю від'єднати електрод, а крім того - уникнути зайвих витрат енергії та перегріву пристрої.

- Цифровий дисплей. Наявність власного дисплея у конструкції зварювального апарату. Це, як правило, найпростіший сегментний екран, розрахований на відображення 2 – 3 цифр та деяких спецсимволів. Однак навіть такі екрани є більш інформативними, ніж світлові та інші аналогічні сигнали: на них можуть виводитись найрізноманітніші дані (вхідна та робоча напруга, час до відключення «на відпочинок», коди неполадок тощо). А п... Переваги перед стрілочними індикаторами полягають у невеликих розмірах та універсальності – дисплей може відображати різні види інформації. У результаті ця функція здатна значно спростити роботу зі зварювальним апаратом.

- Рідкове охолодження. Можливість роботи зварювального апарату із системою рідинного охолодження. Таке охолодження є більш ефективним, ніж повітряне, воно інтенсивно відводить тепло від «начинки» апарату і дозволяє досягати дуже високої періодичності включення (див. вище) – до 100%, причому за струмів 200 А і більше. Його недоліками є складність, висока вартість, громіздкість та значна вага. У світлі останнього рідинні блоки охолодження нерідко виконуються окремо від самих зварювальних апаратів і можуть підключатися/відключатися залежно від того, що на даний момент важливіше ефективне охолодження або портативність. Такі блоки зазвичай постачаються в комплекті, але цей момент не завадить уточнити окремо. Також зазначимо, що для багатьох моделей рекомендується використовувати спеціалізовані охолодні рідини, і ось вони якраз у комплект постачання найчастіше не включаються.

- Запуск двигуна авто. Можливість використовувати апарат для запуску двигуна авто, а саме живлення стартера. Іншими словами, моделі із цією функцією здатні працювати ще й у режимі пускового пристрою. Подібна можливість буде корисною, якщо штатний акумулятор автомобіля сів, вийшов з ладу або відсутній, проте поруч є джерело живлення (мережа або генератор), від якого можна запитати зварювальний апарат. Зазначимо, що найчастіше в даному випадку мається на увазі запуск автомобілів з 12-вольтовими бортовими мережами - легковиками, легкими вантажівками та бусами; проте технічно ніщо не заважає передбачити сумісність і з важкою технікою (фури, автобуси), що працює на 24 вольтах. Ці подробиці варто уточнювати окремо.

- Транспортувальні колеса. Наявність у конструкції зварювального апарату спеціальних коліс, що полегшують транспортування. Вага деяких сучасних моделей може досягати кількох десятків кілограмів, і переносити подібний пристрій вручну важко навіть декільком людям. Наявність коліс дозволяє обійтися силами однієї людини навіть при значній вазі агрегату.

Розташування котушки

Розташування котушки для подачі дроту.

Дріт використовується при напівавтоматичному зварюванні (див. «Вигляд зварювання»); котушка, яку вона намотана, може розташовуватися як зовні апарату, і зсередини. Принципової різниці в конструкції механізму подачі, в ефективності та інших робочих параметрах між «зовнішніми» і «внутрішніми» моделями немає, вони різняться в основному по особливостям зберігання і транспортування. Наприклад, вбудована котушка збільшує габарити та вагу всього пристрою, зате її не потрібно нести окремо.

Клас захисту (ІР)

Клас захисту, якому відповідає корпус зварювального апарату.

Цей параметр зазвичай позначається за стандартом IP двома цифрами. Він характеризує, наскільки добре корпус захищає начинку від сторонніх предметів і пилу (перша цифра), а також від вологи (друга цифра). Варто відзначити, що в зварювальних апаратах ступінь такого захисту зазвичай невеликий - це пов'язано з тим, що корпус потрібно робити вентильованим. Ось рівні захисту від твердих предметів/пилу, актуальні для сучасних моделей:

1 - захист від предметів розміром понад 50 мм (порівняно з розмірами людського кулака або ліктя);
2 – від предметів понад 12,5 мм (можна говорити про захист від влучення пальців);
3 - від предметів більше 2,5 мм (виключається ймовірність випадкового влучення більшості стандартних інструментів);

Що стосується захисту від вологи, то вона може бути взагалі нульовою - тобто такий апарат можна використовувати тільки в сухих умовах. Втім, зустрічаються і більш просунуті варіанти:

1 - захист від крапель води, що падають вертикально, при строго горизонтальному положенні пристрою (мінімальна міра захисту, фактично - від випадкового попадання невеликої кількості вологи);
2 - від вертикальних крапель води при відхиленні пристрою від горизонталі до 15 ° (трохи вище, ніж мінімальна);
3 - від бризок, що падають під кутом до 60 ° до вертикалі (можна говорити про захист від дощу);
4 - від бризок, що потрапляють з будь-якого напрямку. (Можливість використання при дощі з сильним вітром);

Іноді замість однієї з цифр ставиться буква Х - наприклад IP2X. Це означає, що клас захисту за відповідним видом впливу не визначений. У такому разі найкраще вважати, що захист взагалі відсутній – це забезпечить максимальну безпеку та дозволить уникнути неприємних несподіванок.

Клас ізоляції

Клас ізоляції визначає ступінь стійкості ізоляційних матеріалів, які у тому чи іншому пристрої, до нагрівання. На сьогоднішній день у зварювальних апаратах використовуються матеріали переважно таких класів:

B – мають межу стійкості на рівні 130 °C;
F – 155 °C;
H – 180 °C.

Зазначимо, що абсолютна більшість сучасних зварювальних апаратів мають електронний захист від перегріву, який вимикає пристрій задовго до досягнення межі стійкості ізоляції. Тому цей параметр буде актуальним лише у надзвичайному випадку, при відмові вбудованого захисту. Тим не менш, він цілком дозволяє оцінити безпеку використання апарату - чим вищий клас ізоляції, тим більша ймовірність вчасно помітити небезпечний перегрів (наприклад, характерним запахом) і відключити пристрій до появи пошкоджень.

Довжина силових кабелів

Довжина силових кабелів, що постачаються в комплекті зі зварювальним апаратом. Силовий кабель - це провід, що йде від пристрою безпосередньо до одного електрода. Відповідно, чим довше кабелі – тим більше у оператора свободи дії, тим далі він зможе перемістити електроди, не рухаючи сам апарат (який часто має досить значну вагу). З іншого боку, це може створити значні незручності як у використанні, так і зберіганні - адже довгі дроти самі по собі займають деяке місце. Тому спеціально шукати модель з великою довжиною кабелів варто в тому випадку, якщо Вам потрібні, з одного боку, потужний і важкий апарат, а з іншого - високий рівень свободи пересування при роботі.

1. Трохи теорії та основні вимоги до зварювального апарату.

У зв'язку з тим, що цей посібник не є технологічною картою, то я не наводжу ні розведення друкованих плат, ні конструкцію радіаторів, ні порядок розміщення деталей у корпусі, ні конструкцію самого корпусу! Все це не має значення і не впливає на роботу апарату! Важливо тільки, що на транзисторах (на всіх разом, а не на одному) мосту виділяється близько 50 ватів, і на силових діодах теж близько 100 ватів, разом близько 150 ватів! Як Ви розпорядитеся цим теплом мене мало хвилює, хоч у склянку з дистильованою водою їх опустіть (жарт:-))), головне не розігрівайте їх вище 120 градусів С. Ну ось з конструкцією розібралися, тепер трохи теорії і можна приступати до настроювання.
Що таке зварювальний апарат - це потужний блок живлення, здатний працювати в режимі освіти і тривалого горіння дугового розряду на виході! Це досить важкий режим і не будь-який блок живлення може працювати! При торканні кінцем електрода зварюваного металу відбувається коротке замикання зварювального ланцюга, це критичний режим роботи блоку живлення (БП), так як для розігріву, розплавлення та випаровування холодного електрода потрібно енергії набагато більше, ніж для простого горіння дуги, тобто. БП, повинен мати запас за потужністю достатній для стабільного запалювання дуги, при використанні електрода максимально допустимого для даного апарату діаметра! У нашому випадку це 4мм. Електрод типу АНО-21 діаметром 3мм стабільно горить при струмах 110-130 ампер, але якщо БП це максимальний струм, то дугу запалити буде дуже проблематично! Для стабільного та легкого запалення дуги необхідно ще 50-60 ампер, це у нашому випадку 180-190 ампер! І хоча режим запалення короткочасний, його має витримувати БП. Йдемо далі, дуга спалахнула, але за законами фізики вольт-амперна характеристика (ВАХ) електричної дуги в повітрі, при атмосферному тиску, при зварюванні покритим електродом має падаючий вигляд, тобто. Чим більше струм у дузі, тим менше на ній напруга, і тільки при струмах більше 80А напруга дуги стабілізується, і залишається постійною зі збільшенням струму! Тому можна зрозуміти, що для легкого запалення і стійкого горіння дуги ВАХ БП повинна двічі перетинатися з ВАХ дуги! В іншому випадку дуга буде не стійкою з усіма наслідками, як то непровар, пористий шов, пропали! Тепер можна стисло сформулювати вимоги до БП;
а) враховуючи ККД (близько 80-85%), потужність БП повинна бути не менше 5 кВт;
б) повинен мати плавне регулювання вихідного струму;
в) на малих струмах легко запалювати дугу, мати систему гарячого запалювання;
г) мати захист від перевантаження під час залипання електрода;
д) вихідна напруга на хх не нижче 45В;
е) повна гальванічна розв'язка від мережі 220В;
ж) падаюча вольт-амперна характеристика.
Ось, власне, і все! Всім цим вимогам відповідає розроблений мною апарат, технічні характеристики та електрична схема якого наведені нижче.

2. Технічні характеристикисаморобного зварювального апарату

Напруга мережі живлення 220 + 5% В
Зварювальний струм 30 – 160 А
Номінальна потужність у дузі 3,5 кВА
Напруга холостого ходу при 15 витках у первинній обмотці 62 В
ПВ (5 хв.), % При мах струму 30 %
ПВ при струмі 100А 100 % (наведений ПВ відноситься тільки до мого апарату, і повністю залежить від охолодження, чим потужнішим буде вентилятор, тим більше ПВ) Максимальний споживаний
струм від мережі (виміряний на постійній основі) 18 А
ККД 90%
Вага разом із кабелями 5 кг
Діаметр електрода 0,8 – 4 мм

Зварювальний апарат призначений для ручного дугового зварювання та зварювання у захисному газі на постійному струмі. Висока якість виконання зварних швів забезпечується додатковими функціями, що виконуються в автоматичному режимі: при РДС
- Гарячий старт: з моменту запалення дуги протягом 0,3 секунд.
- стабілізація горіння дуги: у момент відриву краплі від електрода зварювальний струм автоматично збільшується;
- При короткому замиканні та залипанні електрода автоматично вмикається захист від перевантаження, після відриву електрода всі параметри відновлюються через 1с.
- При перегріві інвертора зварювальний струм зменшується до 30А, і залишається таким до повного охолодження, потім автоматично повертається на встановлене значення.
Повна гальванічна розв'язка забезпечує 100% захист зварювальника від ураження електричним струмом.

3. Принципова схема резонансного зварювального інвертора

Силовий блок, блок розгойдування, блок захисту.
Др.1 - резонансний дросель, 12 витків на 2хШ16х20, провід ПЭТВ-2, діаметр 2,24, зазор 0,6мм, L=88mkH Др.2 - вихідний дросель, 6,5 витків на 2хШ16х20, провід ПЭВ2, 4x2, , проміжок Змм, L=10mkH Тр. 1 - силовий трансформатор, первинна обмотка 14-15 витків ПЕТВ-2, діаметром 2,24, вторинна 4х(3+3) тим же дротом, 2хШ20Х28, 2000НМ, L=3,5mH Тр.2 - струмовий трансформатор, 40 витків на феритовому кільці К20х12х6, 2000НМ, провід МГТФ - 0,3. Тр.З - трансформатор, що задає, 6x35 витків на феритовому кільці К28х16х9,2000НМ, провід МГТФ - 0,3. Тр.4 - понижувальний трансформатор 220-15-1. T1-T4 на радіаторі, силові діоди на радіаторі, вхідний міст на 35А, на радіаторі. * Всі конденсатори, що постійно задають, плівкові з мінімальним TKE! 0,25хЗ,2кВ набираються з Юштука 0,1x1,6кВ типу К73-16В послідовно-паралельно. При підключенні Тр.З звернути увагу на фази транзистори T1-T4 працюють по діагоналі! Вихідні діоди 150EBU04 , RC-ланцюжки паралельно діодам обов'язкові! При таких моточних даних діоди працюють з перевантаженням, краще їх ставити по два паралельно, один центральний марки 70CRU04.

4. Вибір силових транзисторів

Силові транзистори – це серце будь-якого зварювального апарату! Від правильного вибору силових транзисторів залежить надійність роботи апарату. Технічний прогрес не стоїть на місці, на ринку з'являється безліч нових напівпровідникових приладів, і розібратися в цій різноманітності досить складно. Тому в цьому розділі я постараюся коротко викласти основні принципи вибору силових ключів при побудові потужного резонансного інвертора. Перше, з чого потрібно починати, це приблизне визначення потужності майбутнього перетворювача. Я не даватиму абстрактних розрахунків, і відразу перейду до нашого зварювального інвертора. Якщо ми хочемо отримати в дузі 160 ампер при напрузі 24 вольта, то перемноживши ці величини ми отримаємо корисну потужність, яку наш інвертор повинен віддати і при цьому не згоріти. 24 вольта це середня напруга горіння електричної дуги довжиною 6 - 7 мм, в дійсності довжина дуги весь час змінюється, і відповідно змінюється напруження на ній, змінюється також і струм. Але для нашого розрахунку це дуже важливо! Так ось перемноживши ці величини отримуємо 3840 Вт, орієнтовно прикинувши ККД перетворювача 85%, можна отримати потужність, яку повинні перекачувати через себе транзистори, це приблизно 4517 Вт. Знаючи загальну потужність, можна підрахувати струм, який повинні будуть комутувати ці транзистори. Якщо ми робимо апарат для роботи від мережі 220 вольт, просто розділивши загальну потужність на напругу мережі, можна отримати струм, який апарат буде споживати від мережі. Це є приблизно 20 ампер! Мені надсилають багато листів з питаннями, чи можна зробити зварювальний апарат, щоб він міг працювати від 12-вольтового автомобільного акумулятора? Я думаю, ці прості розрахунки допоможуть усім любителям їх задавати. Я передбачаю питання, чому я розділив загальну потужність на 220 вольт, а не на 310, які виходять після випрямлення і фільтрації напруги, все дуже просто, для того, щоб при струмі величиною 20 ампер підтримувати 310 вольт, нам знадобиться ємність фільтра величиною 20000 мікрофарад! А ми ставимо трохи більше 1000 мкФ. З величиною струму начебто розібралися, але це не повинен бути максимальний струм вибраних транзисторів! Зараз у довідкових даних багатьох фірм наводиться два параметри максимального струму, перший при 20 градусах Цельсія, а другий при 100! Так ось при високих струмах протікають через транзистор, на ньому виділяється тепло, але швидкість його відведення радіатором мало висока і кристал може нагрітися до критичної температури, а чим сильніше він буде нагріватися, тим менше буде його максимально допустимий струм, і в кінцевому підсумку це може призвести до руйнування силового ключа. Зазвичай така руйнація виглядає як маленький вибух, на відміну від пробою по напрузі, коли транзистор просто тихо згорає. Звідси робимо висновок, що для робочого струму величиною 20 ампер необхідно вибирати такі транзистори у яких робочий струм буде не нижче 20 ампер при 100 градусах Цельсія! Це звужує район наших пошуків до кількох десятків силових транзисторів.
Природно визначившись із струмом не можна забувати і про робочу напругу, в бруківці на транзисторах напруга не перевищує напругу живлення, або простіше не може бути більше 310 вольт, при живленні від мережі 220 вольт. Тому вибираємо транзистори з допустимою напругою не нижче 400 вольт. Багато хто може сказати, що ми поставимо відразу на 1200, це мовляв буде надійніше, але це не зовсім так, транзистори одного виду, але на різні напруження можуть дуже відрізнятися! Наведу приклад: IGBT транзистори фірми IR типу IRG4PC50UD - 600В - 55А, а такі ж транзистори на 1200 вольт IRG4PH50UD - 1200В - 45А, і це ще не всі відмінності, при рівних струмах на цих транзисторах а на другому 2,75 В! А при струмах в 20 ампер це зайві вати втрат, мало того, це потужність, що виділяється у вигляді тепла, її необхідно відвести, значить потрібно збільшувати радіатор майже вдвічі! А це додаткова не тільки вага, а й обсяг! І все це необхідно пам'ятати при виборі силових транзисторів, але це ще тільки перший прикид! Наступний етап, це підбір транзисторів за робочою частотою, у разі параметри транзисторів повинні зберігатися як мінімум до частоти 100 кГц! Є один маленький секрет, не всі фірми дають параметри граничної частоти для роботи в резонансному режимі, зазвичай тільки для силового перемикання, а це частоти, як мінімум у 4 - 5 разів нижче, ніж гранична частота при використанні цього самого транзистора в резонансному режимі. Це трохи розширює район наших пошуків, але з такими параметрами є кілька десятків транзисторів різних фірм. Найдоступніші з них, і за ціною та наявністю у продажу це транзистори фірми IR. В основному це IGBT але є і хороші польові транзистори з допустимою напругою 500 вольт, вони добре працюють у подібних схемах, але не дуже зручні у кріпленні, немає отвору в корпусі. Я не розглядатиму параметри включення і виключення цих транзисторів, хоча це теж дуже важливі параметри, коротко скажу, що для нормальної роботи IGBT транзисторів необхідна пауза між закриттям і відкриттям, щоб завершилися всі процеси всередині транзистора, не менше 1,2 мікросекунди! Для транзисторів MOSFET, цей час не може бути менше 0,5 мікросекунди! Власне всі вимоги до транзисторів, і якщо всі вони будуть виконані, то Ви отримаєте надійний зварювальний апарат! Виходячи з усього вище викладеного - найкращий вибір це транзистори фірми IR типу IRG4PC50UD, IRG4PH50UD, польові транзистори IRFPS37N50A, IRFPS40N50, IRFPS43N50K. Ці транзистори були випробувані і показали свою надійність та довговічність під час роботи в резонансному зварювальному інверторі. Для малопотужних перетворювачів, потужність яких не перевищує 2,5 кВт, можна сміливо використовувати IRFP460.

ПОПУЛЯРНІ ТРАНЗІСТОРИ ДЛЯ ІМПУЛЬСНИХ ДЖЕРЕЛОВ ЖИВЛЕННЯ
Найменування	НАПРУГА		СОПРОТ-ННЯ	ПОТУЖНІСТЬ	ЄМНІСТЬ ЗАТВОРА	Qg (ВИРОБНИК)
МЕРЕЖІ (220 V)
						17...23nC ( ST)
						38...50nC ( ST)
						35...40nC ( ST)
						39...50nC ( ST)
						46nC ( ST)
						50...70nC ( ST)
						75nC ( ST)
						84nC ( ST)
						65nC ( ST)
						46nC ( ST)
						50...70nC ( ST)
						75nC ( ST)
						65nC ( ST)
STP20NM60FP						54nC ( ST)
						150nC (IR) 75nC ( ST)
						150...200nC (IN)
						252...320nC (IN)
						87...117nC ( ST)

5. Опис роботи та методика налаштування вузлів зварювального апарату.

Переходимо до електричної схеми. Задає генератор зібраний на мікросхемі UC3825, це один з кращих двотактних драйверів, в ньому є все, захист струму, напруги, входу, виходу. За нормальної роботи його практично не можна спалити! Як видно зі схеми ЗГ, це класичний двотактний перетворювач, трансформатор якого керує вихідним каскадом.

Налаштовується генератор зварювального апарату, що задає так: подаємо живлення і частотозадаючим резистором вганяємо в діапазон 20-85кГц, навантажуємо вихідну обмотку трансформатора Тр3 резистором 56 Ом і дивимося форму сигналу, вона повинна бути такою як на рис.1

Рис.1

Мертвий час або сходинка для IGBT транзистори має бути не менше 1,2 мкс, якщо застосовуються MOSFET транзистори, то сходинка може бути меншою, приблизно 0,5 мкс. Власне сходинку формує частотозадаюча ємність драйвера, і при деталях, зазначених на схемі, це близько 2мкс. На цьому поки що налаштування ЗГ завершуємо
Вихідний каскад БП - повний резонансний міст, зібраний на транзисторах IGBT типу IRG4PC50UD, ці транзистори в резонансному режимі можуть працювати до 200кГц. У нашому випадку, управління вихідним струмом здійснюється зміною частоти ЗГ від 35кГц (максимальний струм) до 60кГц (мінімальний струм), і хоча резонансний міст складніше у виготовленні, і вимагає ретельнішого налаштування, всі ці труднощі з лишком окупаються надійною роботою, високим ККД, відсутністю динамічних втрат на транзисторах, транзистори перемикаються в нулі струму, що дозволяє застосовувати мінімальні радіатори для охолодження, ще одна чудова властивість резонансної схеми - це самообмеження потужності. Пояснюється цей ефект просто, чим більше ми навантажуємо вихідний трансформатор, а він є активним елементом резонансного ланцюжка, тим сильніше змінюється частота резонансу цього ланцюжка, і якщо процес збільшення навантаження відбувається при постійній частоті, виникає ефект автоматичного обмеження струму, що протікає через навантаження і природно через весь міст!
Саме тому так важливо налаштовувати апарат під навантаженням, тобто щоб отримати максимальну потужність у дузі з параметрами 150А та 22-24В, необхідно підключити до виходу апарату еквівалентне навантаження, це 0,14 – 0,16 Ом, та підбираючи частоту налаштувати резонанс, саме на цьому навантаженні апарат матиме максимальну потужність і максимальний ККД, і тоді навіть при режимі короткого замикання (КЗ), незважаючи на те, що у зовнішньому ланцюгу протікатиме струм, що перевищує резонансний, напруга впаде практично до нуля, відповідно і потужність зменшиться, і транзистори не увійдуть до режиму навантаження! І ще, резонансна схема працює в синусоїді і наростання струму відбувається теж за синусоїдальним законом, тобто dl/dt не перевищує допустимих режимів для транзисторів, і не потрібні снабери (RC ланцюжки) для захисту транзисторів від динамічних навантажень, або що більш зрозуміло від занадто крутих фронтів, їх просто взагалі не буде! Як бачимо начебто все красиво і здається, що схема захисту від перевантаження по струму не потрібна взагалі, або потрібна тільки в процесі налаштування, не зваблюйтеся, адже регулювання струму здійснюється зміною частоти, і є маленька ділянка на АЧХ, коли при КЗ виникає резонанс, цьому місці струм через транзистори може перевищити допустимий струм для них, і транзистори природно згорять. І хоча спеціально потрапити саме до цього режиму досить складно, але за законом підлості цілком можливо! Ось у цей момент і знадобиться захист струму!
Вольт - амперна характеристика резонансного мосту відразу має падаючий вигляд, і, природно, немає необхідності штучно її формувати! Хоча при необхідності кут нахилу ВАХ легко регулюється резонансним дроселем. І ще одна властивість, не розповісти про яку я не можу, і дізнавшись про неї Ви назавжди забудете схеми з силовим перемиканням, які є в інтернеті, це чудова властивість - можливість роботи декількох резонансних схем на одне навантаження з максимальним ККД! Фактично це дозволяє створювати зварювальні (або будь-які інші) інвертори необмеженої потужності! Можна створювати блокові конструкції, де кожен блок матиме можливість самостійної роботи, Це підвищить надійність всієї конструкції і дасть можливість легко замінювати блоки при виході їх з ладу, а можна одним драйвером запустити кілька силових блоків і всі вони будуть працювати синфазно. Так зварювальний апарат, побудований мною за таким принципом, легко віддає в дугу 300 ампер при вазі без корпусу 5 кг! І це лише подвійний набір, нарощувати ж потужність можна безмежно!
Це було легке відхилення від основної теми, але я сподіваюся, воно дало можливість зрозуміти і оцінити всі принади схеми повного резонансного мосту. Тепер повернемося до налаштування!
Налаштовується так: підключаємо ЗГ до мосту, враховуючи фази (транзистори працюють по діагоналі), подаємо живлення 12-25В, у вторинну обмотку силового трансформатора Тр1 включаємо лампочку на100Вт 12-24В, змінюючи частоту ЗГ добиваємося найбільш яскравого -35кГц, це частота резонансу, далі я намагаюся докладно розповісти про те, як працює повний резонансний міст.
Транзистори в резонансному мосту (як і в лінійному) працюють по діагоналі, це виглядає так, одночасно відкриті лівий верхній Т4 і правий нижній Т2, в цей час правий верхній Т3 і лівий нижній Т1 закриті. Чи навпаки! У роботі резонансного мосту можна назвати чотири фази. Розглянемо, що і як відбувається якщо частота перемикання транзисторів збігається з резонансної часто-того ланцюжка Др.1-Зріз.-Тр.1. Допустимо в першій фазі відкриваються транзистори Т3, Т1, час знаходження їх у відкритому стані задається драйвером ЗГ, і при резонансній частоті 33кГц становить 14 мкс. Саме тоді струм протікає через Зріз. - Др.1 - Тр.1. Струм у цьому ланцюзі спочатку зростає від нуля до масимального значення, а потім, у міру заряджання конденсатора Зріз. зменшується до нуля. Включений послідовно з конденсатором резонансний дросель Др.1 формує синусоїдальні фронти. Якщо послідовно з резонансною ланцюжком включити резистор, і до нього підключити осцило-граф можна побачити форму струму, що нагадує напівперіод синус-іди. У другій фазі, що триває 2 мкс, затвори транзисторів Т1, Т3 з'єднані із землею, через резистор 56 Ом та обмотку імпульсного трансформатора Тр.3, це так зване "мертве час". За цей час ємності затворів транзисторів Т1, Т3 повністю розряджаються, і транзистори закриваються. Як видно з вище сказаного, момент переходу з відкритого стану в закритий, у тразисторів збігається з нулем струму, адже конденсатор Зріз. вже зарядився і струм через нього не тече. Настає третя фаза - відкриваються транзис-тори Т2, Т4. Час перебування їх у відкритому стані 14 мкс, за цей час конденсатор Зріз. повністю перезаряджається, утворюючи другий напівперід синусоїди. Напруга до якого перезаряджається Зріз., Залежить від опору навантаження у вторинній обмотці Тр.1, і чим опір навантаження менше, тим більше напруга на Зріз. При навантаженні 0,15 Ом напруга на резонансному конденсаторі може досягати значення 3кВ. Четверта фаза починається, як і друга, тоді, коли колекторний струм транзисторів Т2,Т4 зменшується до нуля. Ця фаза також триває 2 мкс. Транзистори закриваються. Далі все повторюється. Друга і четверта фази роботи, необхідні для того, щоб транзистори в плечах мосту встигли закритися до того, як відкриється наступна пара, якщо час другої і четвертої фаз, буде менше часу необхідного для повного закриття вибраних тран-зісторів, виникне імпульс наскрізного струму, практично КЗ по високому напрузі, при цьому наслідки легко передбачувані, зазвичай вигоряє повністю плече (верхній і нижній транзистори), плюс силовий місток, плюс пробки у сусіда! :-))). Для транзисторів, застосованих у моїй схемі, "мертвий час" має бути не менше 1,2 мкс, але враховуючи розкид параметрів, я свідомо збільшив його до 2 мкс.
Слід пам'ятати ще одну дуже важливу річ, всі елементи резонансного мосту впливають на частоту резонансу і при заміні будь-якого з них, будь то конденсатор, дросель, трансформатор або транзистори, для отримання максимального ККД необхідно наново налаштувати резонансну частоту! На схемі я навів величини індуктивностей, але це не означає, що поставивши дросель або трансформатор іншої конструкції, що має таку індуктивність, Ви отримаєте обіцяні параметри. Найкраще зробити, як я рекомендую. Буде дешевшим!
Як працює резонансний міст, загалом, начебто стало зрозуміло, тепер розберемося яку, і досить важливу функцію виконує резонансний дрос-сіль.
Якщо при першому регулюванні резонанс виявиться набагато нижчим ніж 30 кГц, не лякайтеся! Просто феритовий сердечник Др1., трохи інший, це легко коригується збільшенням немагнітного зазору, нижче докладно описано процес налаштування та нюанси конструкції резонансного дроселя Др.1.
Самим важливим елементомрезонансної схеми є резонансний дросельДр.1, від якості його виготовлення залежить потужність, що віддається інвертором в навантаження і частота резонансу всього перетворювача! У процесі попереднього налаштування закріпіть дросель так, щоб його можна було зняти і розібрати, для збільшення або зменшення зазору. Вся річ у тому, що феритові сердечники застосовані мною завжди різні, і щоразу доводиться підлаштовувати дросель зміною товщини немагнітного зазору! У моїй практиці, щоб отримати ідентичні вихідні параметри, доводилося змінювати зазори від 0,2 до 0,8 мм! Починати краще з 0,1мм, знаходити резорнанс і одночасно заміряти вихідну потужність, якщо резонансна частота нижче 20кГц, і вихідний струм при цьому не перевищує 50-70А, то можна сміливо збільшувати зазор в 2-2,5 рази! Всі регулювання в дроселі проводити лише зміною товщини немагнітного зазору! Число витків не міняти! Як прокладки застосовувати тільки папір або картон, ніколи не застосовувати синтетичні плівки, вони поводяться не передбачувано, можуть розплавитися або взагалі згоріти! При параметрах вказаних на схемі індуктивність дроселя має бути приблизно 88-90мкГ, це при зазорі 0,6 мм, 12 витках дроту ПЕТВ2 діаметром 2,24 мм. Ще раз повторюся, вганяти параметри можна лише змінюючи товщину зазору! Оптимальна частота резонансу для феритів з проникністю 2000НМ лежить у діапазоні 30-35 кГц, але це не означає, що вони не працюватимуть нижче або вище, просто втрати будуть трохи інші. Сердечник дроселя не можна стягувати металевою скобою, в районі зазору метал скоби сильно нагріватиметься!
Далі – резонансний конденсатор, не менш важлива деталь! У перших конструкціях я ставив К73 -16В, але їх треба щонайменше 10 штук, і конструкція виходить досить громіздка, хоча досить надійна. Наразі з'явилися імпортні конденсатори фірми WIMA MKP10, 0,22x1000V- це спеціальні конденсатори для великих струмів, працюють дуже надійно, я їх ставлю всього 4 штуки, місця практично не займають і взагалі не гріються! Можна використовувати конденсатори типу К78-2 0,15х1000В, їх знадобиться 6 штук. З'єднуються у два блоки по три паралельно, виходить 0,225х2000В. Працюють нормально, майже не гріються. Або використовувати конденсатори, призначені для роботи в індукційних плитах типу MKP з Китаю.
Ну от начебто розібралися, можна переходити до подальшого настроювання.
Змінюємо лампу більш потужну і на напругу 110В, і все повторюємо спочатку, поступово піднімаючи напругу до 220 вольт. Якщо все працює, відключаємо лампу, підключаємо силові діоди та дросель Др.2. До виходу апарату підключаємо реостат опором 1Ом х 1кВт і все повторюємо спочатку вимірюючи напругу на навантаженні, підганяємо частоту до резонансу, в цей момент на реостаті буде максимальна напруга, при зміні частоти в будь-який бік, напруга зменшується! Якщо все правильно зібрано, то максимальна напруга на навантаженні буде близько 40В. Відповідно струм у навантаженні близько 40А. Не важко порахувати потужність 40х40, отримуємо 1600Вт, далі зменшуючи опір навантаження, частотозадаючою резистором підлаштовуємо резонанс, мах струм можна отримати тільки на резонансній частоті, для цього підключаємо вольтметр паралельно навантаженню і змінюючи частоту ЗГ знаходимо мах напруги. Розрахунок резонансних ланцюгів докладно описаний (6). У цей момент можна переглянути форму напруги на резонансному конденсаторі, має бути правильна синусоїда амплітудою до 1000 вольт. При зменшенні опору навантаження (збільшенні потужності) амплітуда збільшується до 3кВ, але форма напруги повинна залишатися синусоїдальною! Це важливо, якщо виникає трикутник, це означає, що пробита ємність або замкнула обмотка резонансного дроселя, і те, й інше не бажано! При номіналах, вказаних на схемі, резонанс буде близько 30-35кгц (сильно залежить від проникності фериту).
Ще одна важлива деталь, для отримання максимального струму в дузі, потрібно налаштовувати резонанс при максимальному навантаженні, в нашому випадку, для отримання струму в дузі 150А, навантаження при налаштуванні має бути 0,14 ом! (Це важливо!). Напруга на навантаженні, при настроюванні мах струму має бути 22 -24В, це нормальна напруга горіння дуги! Відповідно потужність у дузі буде 150х24 = 3600Вт, цього достатньо для нормального горіння електрода діаметром 3-3,6 мм. Зварити можна практично будь-яку залозку, я зварював рейки!
Регулювання вихідного струму здійснюється зміною частоти ЗГ.
При підвищенні частоти відбувається наступне: змінюється відношення тривалості імпульсу до паузи (сходинки); по-друге: перетворювач виходить із резонансу; і дросель з резонансного перетворюється на дросель розсіювання, тобто його опір безпосередньо стає залежним від частоти, чим більша частота - тим більший індуктивний опір дроселя. Природно це призводить до зменшення струму через вихідний трансформатор, у разі зміна частоти з 30кГц до 57 кГц, викликає зміна струму в дузі від 160А до 25А,т.е. у 6 разів! Якщо частоту міняти автоматично то можна керувати струмом дуги в процесі зварювання, на цьому принципі реалізований режим "гарячий старт", його суть у тому, що при будь-яких значеннях зварювального струму, перші 0,3 с струм буде максимальний! Це дає можливість легко запалювати та підтримувати дугу на малих струмах. Режим теплового захисту також організований на автоматичному збільшенні частоти при досягненні критичної температури, що викликає плавне зменшення зварювального струму до мінімального значення без різкого вимикання! Це важливо, тому що не утворюється кратер, як від різкого переривання дуги!
Але загалом без цих примочок можна і обійтися, все працює досить стійко, і якщо працювати без фанатизму то апарат не нагрівається більше 45 градусів С, і дуга при будь-яких режимах запалюється легко.
Далі розглянемо схему захисту від перевантаження по струму, як було сказано вище, вона потрібна тільки в момент налаштування та в момент збігу режиму КЗ з резонансом, якщо в цьому режимі залипне електрод! Як видно вона зібрана на 561ЛА7, схема є своєрідною лінією затримки, затримка на включення 4мкс, на вимикання 20мс, затримка на включення необхідна для запалення дуги в будь-якому режимі, навіть коли режим КЗ збігається з резонансом!
Схема захисту налаштована на мах струм у первинному ланцюзі, близько 30А, під час налаштування краще зменшити струм захисту до 10-15А, для цього у схемі захисту замість резистора 6к поставити 15к. Якщо все працює спробувати запалити дугу на якомусь скріпці.
Нижче я спробую пояснити чому наведена схема захисту не ефективна на момент штатної роботи, справа в тому, що максимальний струм протікає в первинній обмотці силового трансформатора повністю залежить тільки від конструкції резонансного дроселя, точніше від зазору в магнітному сердечнику цього дроселя, і щоб ми не робили у вторинній обмотці, струм первинної не може перевищити максимальний струм резонансного ланцюжка! Звідси висновок-захист налаштований на максимальний струм у первинній обмотці силового тр-ра може спрацювати тільки в момент резонанансу, але навіщо він нам у цей момент потрібний? Тільки щоб не перевантажити транзистори в момент, коли режим КЗ збігається з резонансом, і природно на той випадок, якщо припустити, що згорить одночасно резононсний ланцюжок і силовий трансформатор, то, звичайно, такий захист необхідний, власне для цього я його і включив у схему з самого початку, коли проводив експерименти з різними транзисторами та різними конструкціями дроселів, трансформаторів, конденсаторів. І знаючи допитливий розум наших людей, які не повірять тому, що написано, і мотатимуть свої тр - ри, дроселі, ставити всі підряд конденсатори, я її залишив, думаю недаремно! :-))) Є ще один важливий нюанс, як би Ви не налаштовували захист, умова одна, на 9 ніжку мікросхеми Uc3825, не повинна приходити плавно зростаюча напруга, тільки швидкий фронт від 0, до +3 (5), розуміння цього , мені коштувало кількох силових транзисторів! І ще одна порада:
- Починати налаштування краще, якщо в резонансному дроселі не буде зазору, це відразу обмежить струм КЗ у вихідній обмотці на рівні 40 - 60А, а потім поступово збільшувати зазор і відповідно вихідний струм! Не забуваючи щоразу підлаштовувати резонанс, зі збільшенням зазору він йтиме у бік збільшення частоти!
Нижче наведені схеми температурного захисту рис.2, гарячого старту та стабілізатора горіння дуги рис.3, хоча в останніх розробках я їх не ставлю і як термозахист приклеюю на діоди і в обмотку силового трансформатора термовимикачі на 80°-100°С, з'єдную їх все послідовно, і вимикаю додатковим реле високу напругу, просто та надійно! А дуга, при 62В на XX, запалюється досить легко і м'яко, але включення схеми гарячого старту дозволяє уникнути режиму КЗ - резонанс! Про нього йшлося вище.

Рис.2

Рис.3

Зміна нахилу ВАХ від частоти експериментально отримані криві при зазорі в резонансному дроселі 0,5 мм. При зміні зазору в той чи інший бік, відповідно змінюється крутість всіх кривих. При збільшенні зазору ВАХ стають більш пологими, дуга жорсткіша! Як видно з отриманих графіків, збільшуючи проміжок, можна отримати досить жорстку ВАХ. І хоча початкова ділянка матиме вигляд крутопадаюча, БП з такою ВАХ вже можна використовувати з напівавтоматом С02, якщо зменшити вторинну обмотку до 2+2 витків.

6. Нові розробки та опис їхньої роботи.

Тут наведено схеми моїх останніх розробок та коментарі до них.

На рис.5 наведена схема зварювального інвертора зі зміненою схемою блоку захисту, як датчик струму застосований датчик Холла типу Ss495, цей датчик має лінійну залежність вихідної напруги від сили магнітного поля, і вставлений в розпиляне кільце з пермалою, дозволяє вимірювати струми до 100 . Через кільце пропускається провід, ланцюг якого потребує захисту, і при досягненні гранично допустимого струму цього ланцюга, схема дасть команду на відключення. У моїй схемі при досягненні максимально допустимого струму, в ланцюзі, що захищається, блокується задаючий генератор. Я пропускав через кільце плюсовий провід високої напруги (+310В), тим самим обмежуючи струм всього мосту на рівні 20 - 25А. Для того, щоб дуга запалювалася легко і схема захисту не давала помилкових відключень, після датчика Холла введено RC ланцюжок, змінюючи параметри якого можна встановити затримку на виключення силового блоку. Ось власне і всі зміни, як видно, силову частину я практично не зраджував, вона виявилася дуже надійною, зменшив тільки вхідну ємність з 1000 до 470мкф, але це вже межа, менше ставити не варто. А без цієї ємності взагалі не рекомендую включати пристрій, виникають високовольтні викиди і може вигоріти вхідний місток, з усіма наслідками! Паралельно середньому діоду рекомендую поставити трансіл 1,5 КЕ250СА, у паралельних діодах RC ланцюжках, збільшити потужність резисторів до 5 Вт. Змінена система запуску, тепер вона є захистом від тривалого режиму КЗ, при залипанні електрода, конденсатор включений паралельно реле, задає затримку на відключення. Якщо на виході стоїть по одному силовому діоду 150EBU04 у плечі, то я рекомендую не ставити більше 50mF, і хоча затримка буде лише кілька десятків мілісекунд, цього цілком достатньо для запалювання дуги та діоди не встигають згоріти! При включенні двох діодів паралельно можна збільшити ємність до 470mF, відповідно затримка збільшиться до декількох секунд! Працює система запуску так, при підключенні до мережі змінного струму, RC ланцюжок, що складається з конденсатора ємністю 4mF і резистора опором 4-6 Ом, обмежує вхідний струм на рівні 0,3А, основна ємність 470гг^х350у, повільно заряджається , як тільки на виході напруга досягає приблизно 40В, спрацьовує реле, що запускає, замикаючи своїми контактами RC ланцюжок, після цього напруга на виході піднімається до 62В. Але будь-яке реле має цікаву властивість, спрацьовує при одному струмі, а відпускає якір при іншому струмі. Зазвичай це співвідношення 5/1, щоб було зрозуміліше, якщо реле включилося за струму 5mA, то відключиться при струмі 1mA. Опір включений послідовно з реле, підібраний так, що включення відбувається при 40В, а відключення при 10В. Так як ланцюжок реле - резистор, включена паралельно дузі, а як ми знаємо дуга горить в діапазоні 18 - 28В, то і реле знаходиться у включеному стані, якщо на виході виникає КЗ (залипання електрода), то напруга різко падає до 3-5В, враховуючи падіння на кабелях та електроді. При такій напрузі реле не може більше утримуватися у включеному стані і розмикає силовий ланцюг, включається RC - ланцюжок, але поки що зберігається режим КЗ у вихідному ланцюгу силове реле буде розімкнуто. Після усунення режиму КЗ, напруга на виході починає підвищуватися, спрацьовує силове реле і апарат знову готовий до роботи, весь цей процес займає 1-2 секунди, і практично не помітний і відірвавши електрод, можна відразу приступати до нових спроб запалити дугу. :-))) Зазвичай дуга погано запалюється, якщо неправильно обраний струм, сирі або неякісні електроди, обсипалася обмазка. І взагалі слід пам'ятати, що зварювання на постійному струмі, якщо напруга ХХ не перевищує 65В, вимагає ідеально сухих електродів! Зазвичай на упаковці електродів пишуть напругу ХХ для зварювання на постійному струмі, при якому повинен стабільно горіти електрод! Для АНО21 напруга ХХ має бути більшою за 50 Вольт! Але це для прожарених електродів! А якщо вони зберігалися роками у сирому підвалі, то природно горітимуть погано, і краще якщо напруга ХХ буде вищою. При 14 витках у первинній обмотці, напруга ХХ близько 66В. За такої напруги більшість електродів горить нормально.
Ще для зменшення ваги замість трансформатора на 15В застосований перетворювач на мікросхемі IR53HD420, це дуже надійна мікросхема, і на ній легко створити блок живлення потужністю до 50Вт. Трансформатор в БП намотаний у чашці Б22 - 2000НМ, первинна обмотка 60 витків, провід ПЕВ-2, діаметром 0,3 мм, вторинна 7+7 витків, проводом діаметром 0,7 мм. Частота перетворення 100 -120кГц, рекомендую ставити в якості частотозадаючого резистора підстроєчник, щоб у разі виникнення биттів із силовим блоком мати можливість змінити частоту! Виникнення биття – смерть апарату!

Конструкція дроселя Др.1 та ін.2

Прокладки із картону, 3 шт. Для Др.1 0,1 – 0,8 мм (підбирається при налаштуванні) для Др.2 – 3 мм.
Сердечник 2хШ16х20 2000НМ
Каркас котушки склеюється з тонкого склотекстоліту, одягається на дерев'яну оправку, і мотається необхідна кількість витків. Др.1 - 12 витків, провід ПЕТВ-2, діаметр 2,24 мм, мотається з повітряним міжвитковим зазором, товщина зазору 0,3 - 0,5 мм. Можна використовувати товсту, бавовняну нитку, акуратно укладаючи її між витками дроту, дивись малюнок. Др.2 - 6,5 витків мотається в чотири дроти, марка ПЕТВ -2, діаметр 2,24 мм, загальний переріз 16 кв. , мотається впритул, у два шари. Витки необхідно скріпити, можна епоксидною смолою.

Рис.6 конструкція резонансного та вихідного дроселя.

На Рис.7 показана конструкція силового блоку, такий собі "шарований пиріг", це для лінивих:-)))

мал.8

мал.9

Рис.10

Рис.11

Рис.8 - 11 розведення блоку управління, для тих кому взагалі все в брухт:-))). Хоча розібратися, що й куди веде, треба!

Схема гарячого старту

Рис.12 Схема м'якого запалювання

Рис.12 система м'якого запалювання, дуже ефективна під час роботи на малих струмах. Не запалити дугу практично не можливо, просто ставиш електрод на метал, і поступово починаєш відводити, виникає малоамперна дуга, вона не може приварити електрод, не вистачає потужності, але горить і тягнеться відмінно, запалюється як сірник, дуже красиво! Ну а коли спалахнула ця дуга, параллельно підключається силова, якщо раптом електрод залип, то миттєво відключається силовий струм, залишається тільки струм підпалу. І поки не загориться дуга, силовий струм не вмикається! Раджу поставити, дуга буде за будь-яких умов, силовий блок не перевантажується і завжди працює в оптимальному режимі, струми КЗ практично виключаються!

Рис.13

Блок управління силовою дугою показано на Рис.13. Працює так - міряє напругу на вихідному резисторі системи підпалу, і дає сигнал на запуск силового блоку тільки в діапазоні напруг 55 - 25V, тобто тільки в той момент, коли горить дуга!

Контакти реле Р працюють на замикання, і включаються до розриву високовольтного ланцюга силового блоку. Релле 12VDC, 300VDC x 30A.
Реле з такими параметрами знайти досить складно, але можна піти іншим шляхом:-)) включити реле на розмикання, один контакт підключити до +12V, а другий через резистор опором 1кОм, підключити до 9 ніжки мікросхеми Uc3825 в блоці ЗГ. Працює не гірше! Або застосувати схему, наведену нижче на Рис.15,

Схема абсолютно автономна, але при нескладному доопрацюванні, її можна використовувати одночасно як блок живлення (12V) для схеми управління, потужність цього перетворювача не більше 200Вт. На транзистори та діоди необхідно поставити радіатори. Вихідні ємності та вихідний дросель у силовому блоці, при підключенні "МП", взагалі виключити. На Рис.14 показана повна схема зварювального інвертора із системою м'якого запалювання.

точка підключення показана червоним пунктиром на Рис.14

Рис.16. Робоча схема одного з варіантів м'якого підпалу

7. Висновок

Наприкінці хочу коротко відзначити основні моменти про які слід пам'ятати при конструюванні потужного резонансного зварювального інвертора:
а) повністю виключити ШІМ, для цього необхідно стабілізовану напругу живлення генератора, що змінюється, ніяких змінних напруг на входи підсилювача "помилки" (1,3), мінімальний час "плавного запуску" задається ємністю на (8), блокування мікросхеми (9) проводити тільки різким перепадом напруги, найкраще логічним з 0 +5В з крутим фронтом наростання, включення таким же логічним спадом від +5В в 0;
б) у затворах силових транзисторів обов'язково ставити двоанодні стабілітрони типу КС213;
в) керуючий трансформатор розміщувати в безпосередній близькості від силових транзисторів, дроти, що йдуть до затворів, скручувати парами;
г) при розведенні плати силового моста, пам'ятати, що по доріжках будуть протікати значні струми (до 25А), тому шину (-) і шину (+), а також шини підключення резонансного ланцюга, необхідно зробити якнайширше, а мідь залудити;
д) всі силові ланцюги повинні мати надійні з'єднання, краще їх пропаяти, поганий контакт, при струмах більше 100А, може призвести до розплавлення і загоряння внутрішніх частин апарату;
е) провід підключення до мережі повинен мати достатній переріз 1,5 – 2,5 мм кв;
ж) на вході обов'язково ставити запобіжник на 25А, можна встановити автомат;
з) всі високовольтні ланцюги повинні бути надійно ізольовані від корпусу та виходу;
і) резонансний дросель не стягувати металевою скобою і не накривати суцільним металевим кожухом;
к) необхідно пам'ятати, що на силових елементах схеми виділяється значна кількість тепла, це необхідно враховувати при розміщенні деталей у корпусі, необхідно передбачити систему вентиляції;
л) паралельно вихідним силовим діодам обов'язково ставити захисні RC - ланцюжки, вони захищають вихідні діоди від пробою за напругою;
м) ніколи не ставити в якості резонансного конденсатора будь-яке сміття, це може призвести до дуже жалюгідних результатів, тільки ті типи, які позначені на схемі, це К73-16В (0,1х1600В) або WIMA MKP10 (0,22х1000В), К78-2 ( 0,15х1000В) включивши їх послідовно-паралельно.
Суворе дотримання всіх вище перерахованих пунктів забезпечить 100% успіх та Вашу безпеку. Потрібно завжди пам'ятати - силова електроніка не прощає помилок!

8. Принципові схеми та опис роботи, інвертора з дроселем розсіювання.

Один із способів створення падаючої вольт – амперної характеристики у зварювального апарату, це застосування дроселя розсіювання. За такою схемою збудовано апарат "Форсаж". Це те, що середнє між звичайним мостом, струм в якому управляється ШИМом, і резонансним, керованим зміною частоти.

Я постараюся висвітлити всі плюси та мінуси такої побудови зварювального інвертора. Почнемо з плюсів: а) регулювання струму – частотне, при підвищенні частоти струм зменшується. Це дає можливість регулювання струму в автоматичному режимі, легко будується система "гарячого старту".
б) падаюча ВАХ формується дроселем розсіювання, така побудова більш надійна, ніж параметрична стабілізація при ШІМ, і швидше, немає затримки на включення активних елементів. Простота та надійність! Мабуть, це все плюси. :-(^^^Л
Тепер про мінуси, їх теж небагато:
а) транзистори працюють у лінійному режимі перемикання;
б) захисту транзисторів потрібні снабберы;
в) тонкий діапазон регулювання струму;
г) низькі частоти перетворення, зумовлені параметрами силового перемикання транзисторів;
але вони досить істотні, і вимагають своїх методів компенсації. Розберемо роботу інвертора, побудованого за таким принципом, див. Рис. 17 Як бачимо його схема практично не відрізняється від схеми резонансного інвертора, змінені тільки параметри LC ланцюжка в діагоналі моста, введені снаббери для захисту транзисторів, зменшені опори резисторів включених паралельно обмотках задавального трансформатора, збільшена потужність цього трансформатора.
Розглянемо LC ланцюжок включений послідовно з силовим трансформатором, ємність конденсатора С, збільшена до 22 мкР, зараз він працює як симетруючий конденсатор, що не дає намагнітитися сердечнику. Від параметрів дроселя L повністю залежить струм КЗ перетворювача, діапазон регулювання потужності, частота перетворення інвертора. При частотах перетворення апарату "Форсаж 125", а це 10 - 50 кГц, індуктивність дроселя становить 70 мкГ, на частоті 10 кГц опір такого дроселя 4,4 Ом, отже струм КЗ, через первинний ланцюг, буде 50 ампер! Але не більше! :-) Для транзисторів це звичайно забагато, тому в "Форсажі" застосований двоступінчастий захист від перевантаження струмом, що обмежує струм КЗ на рівні 20-25 ампер. ВАХ такого перетворювача являє собою пряму, що круто падає, лінійно залежить від вихідного струму.
При збільшенні частоти, реактивний опір дроселя збільшується, отже відбувається обмеження струму протікає через первинну обмотку вихідного трансформатора, вихідний струм лінійно зменшується. Недоліком такої системи регулювання струму є те, що форма струму зі збільшенням частоти стає схожою на трикутник, а це збільшує динамічні втрати, і на транзисторах виділяється зайве тепло, але враховуючи те, що загальна потужність знижується, і струм через транзистори теж знижується, цими величинами можна знехтувати.
Практично, найістотнішим недоліком, схеми інвертора з дроселем розсіювання, є робота транзисторів у режимі лінійного (силового) переключення струму. Таке перемикання, пред'являє підвищені вимоги до драйвера керуючого цими транзисторами. Найкраще застосовувати драйвери на мікросхемах фірми IR, які безпосередньо призначені для управління верхніми і нижніми ключами мостового перетворювача. Вони видають чіткі імпульси в затвори керованих транзисторів, і на відміну трансформаторної системи управління, не вимагають багато потужності. Але трансформаторна система утворює гальванічну розв'язку, і у разі виходу з ладу силових транзисторів схема управління зберігає свою працездатність! Це незаперечна перевага не тільки з економічного боку побудови зварювального інвертора, але і з боку простоти та надійності. На Рис.18 Наведена схема БУ інвертора з драйверами, а на Рис.17 з управлінням через імпульсний трансформатор. Вихідний струм регулюється зміною частоти від 10кГц (Imax) до 50кГц(1т1п). Якщо поставити більш високочастотні транзистори, діапазон регулювань струму можна трохи розширити.
При побудові інвертора такого типу, необхідно враховувати такі самі умови, як і при побудові резонансного перетворювача, плюс всі особливості побудови перетворювача працює в режимі лінійного переключення. Це: жорстка стабілізація напруги живлення блоку, що задає, режим виникнення ШІМ - неприпустимий! І інші особливості перелічені у п.7 на стр.31. Якщо замість керуючого трансформатора застосовуються драйвери на мікросхемі, завжди пам'ятати, що мінус низьковольтного живлення буде з'єднаний з мережею, і вжити додаткових заходів безпеки!

Блок керування на IR2110

Рис.18

9. Конструктивні та схемні рішення запропоновані та випробувані
моїми друзями та послідовниками.

1. Силовий трансформатор намотаний на одному сердечнику типу Ш20х28 2500НМС, первинна обмотка 15 витків, провід ПЕТВ-2, діаметр – 2,24мм. Вторинна 3+3 витка провід 2,24 в чотири дроти, загальний переріз 15,7 мм кв.
Працює добре, обмотки практично не гріються навіть на великих струмах, спокійно віддає у дугу понад 160А! Але гріється сам сердечник, приблизно до 95 градусів, потрібно ставити у обдування. Зате виграється вага (0,5кГ) і звільняється обсяг!
2. Вторинна обмотка силового трансформатора мотається мідною стрічкою 38х0,5мм, сердечник 2Ш20х28, первинна обмотка 14 витків, дроти ПЕВ-2, діаметром 2,12.
Працює чудово, напруга ХХ близько 66В, гріється до 60 градусів.
3. Вихідний дросель намотаний на одному Ш20х28, 7 витків багатожильного мідного дроту, перетином від 10 до 20мм кв, на роботі не позначається. Зазор 15 мм, індуктивність 12мкГ.
4. Резонансний дросель - намотаний однією Ш20х28, 2000НМ, 11 витків, провід ПЭТВ2, діаметром 2,24. Зазор 0,5 мм. Частота резонансу 37кГц.
Працює добре.
5. Замість Uc3825, застосована 1156ЕУ2.
Працює відмінно.
6. Вхідна ємність варіювалася від 470мкФ до 2000мкФ. Якщо не змінюється зазор
в резонансному дроселі, то зі збільшенням ємності вхідного конденсатора, пропорційно зростає потужність, що віддається в дугу.
7. Було повністю виключено захист струму. Апарат працює вже майже рік та згоряти не збирається.
Це удосконалення спростило схему до цілковитої безсоромності. Але застосування захисту від тривалого КЗ та системи "гарячий старт" + "антипригар" практично повністю виключають виникнення навантаження по струму.
8. Вихідні транзистори поставлені на один радіатор через силіконо-керамічні прокладки типу "НОМАКОН".
Працюють чудово.
9. Замість 150EBU04 ставилися по два паралельно 85EPF06. Працює відмінно.
10. Змінено систему регулювання струму, перетворювач працює на резонансній частоті, а регулювання вихідного струму здійснюється зміною тривалості керуючих імпульсів.
Перевірив, чи працює чудово! Струм регулюється практично від 0 і до мах! Схема апарату з таким регулюванням представлена ​​на рис.21.

Тр.1 - силовий трансформатор 2Ш20х28, первинка - 17 витків, ХХ = 56В Д1-Д2 - HER208 Д3, Д5 - 150EBU04
Д6-Д9 - КД2997А
Р - реле, що запускає, 24В, 30А - 250VAC
Др.3 - мотається на феритовому колечку К28х16х9, 13-15 витків
монтажного дроту перетином 0,75 мм кв. Індуктивність не менше
200мкн.

Схема представлена ​​на Рис.19 подвоює вихідну напругу. Подвоєна напруга подається паралельно дузі. Таке включення полегшує запалення на всіх режимах роботи, підвищує стабільність дуги (дуга легко тягнеться до 2 см), покращує якість зварного шва, можна варити електродами великого діаметра на малих струмах, при цьому не перегріваючи деталь, що зварюється. Дозволяє легко дозувати кількість металу, що наплавляється, при відведенні електрода дуга не гасне, але струм різко зменшується. При підвищеній напрузі легко запалюються та горять електроди всіх марок. При зварюванні тонкими електродами (1,0 - 2,5 мм) на малих струмах досягається ідеальна якість зварного шва, навіть у "чайників". Мені вдавалося четвіркою приварити лист товщиною 0,8 мм до куточка завтовшки 5мм (52х52). Напруга ХХ без подвоєння була 56В, з подвійником 110В. Струм подвоювача обмежується конденсаторами 0,22х630В типу К78-2, на рівні 4 - 5 Ампер в режимі дуги, і до 10А при КЗ. Як бачимо, довелося додати ще два діоди для запускаючого реле, при такому включенні воно також є захистом від режиму тривалого КЗ, як і в схемі на Рис.5. Вихідний дросель Др.2 виявився не потрібен, але це 0,5кГ! Дуга горить стійко! Оригінальність даної схеми полягає в тому, що фаза подвоєної напруги повернена на 180 градусів щодо силового, тому висока напруга після розряду вихідних конденсаторів не блокує силові діоди, а заповнює подвоєним напругою проміжки між імпульсами. Саме цей ефект підвищує стабільність дуги та покращує якість шва!
Схожі схеми ставлять італійці у промислові переносні інвертори.

На Рис.20 показана схема зварювального інвертора з найдосконалішою конфігурацією. Простота і надійність, мінімум деталей, наведені нижче його технічні характеристики.

1. Напруга живлення 210 - 240 В
2. Струм у дузі 20 - 200 А
3. Струм споживаний від мережі 8 - 22 А
4. Напруга XX 110 В
5. Вага без корпусу менше 2.5 кг

Як бачимо, схема на рис.20 не сильно відрізняється від схеми на рис.5. Але це повністю закінчена схема, вона практично не потребує додаткових систем запалення та стабілізації горіння дуги. Застосування подвоювача вихідної напруги дозволило виключити вихідний дросель, збільшити вихідний струм до 200А і покращити якість зварних швів на всіх режимах роботи, від 20А до 200А. Дуга запалюється дуже легко і приємно, стійко горять електроди багатьох типів. При зварюванні нержавіючих сталей, якість шва зробленого електродом, не поступається зварному шву, зробленому в аргоні!
Всі моточні дані аналогічні попереднім конструкціям, тільки в силовому трансформаторі можна мотати первинну обмотку 17-18 витків, дротом 2,0-2,12 ПЕТВ-2 або ПЕВ-2. Зараз немає сенсу підвищувати вихідну напругу трансформатора, для відмінної роботи достатньо 50-55В, все інше зробить подвійник. Резонансний дросель такої конструкції, як у попередніх схемах, тільки має збільшений немагнітний зазор (підбирається експериментально, орієнтовно 0,6 - 0,8 мм).

Шановні читачі, до вашої уваги запропоновано кілька схем, але фактично це одна і та ж силова установка з різними доповненнями та вдосконаленнями. Всі схеми були багаторазово випробувані та показали високу надійність, невибагливість та відмінні результати при роботі у різних кліматичних умовах. Для виготовлення зварювального апарату Ви можете взяти будь-яку з наведених схем, скористатися запропонованими змінами та створити апарат, що повністю задовольняє Ваші вимоги. Практично нічого не змінюючи, тільки збільшуючи або зменшуючи зазор в резонансному дроселі, збільшуючи або зменшуючи радіатори на вихідних діодах і транзисторах, збільшуючи або зменшуючи потужність охолоджувача, Ви можете отримати цілу серію зварювальних апаратів, з максимальним вихідним струмом від 100А до 250А і ПВ=1 %. ПВ залежить тільки від системи охолодження, і чим потужніші вентилятори і більше площа радіаторів, тим довше зможе працювати Ваш апарат у безперервному режимі при максимальному струмі! Але збільшення радіаторів тягне за собою збільшення розмірів і ваги всієї конструкції, тому перш ніж приступити до виготовлення зварювального апарата завжди потрібно сісти і подумати для яких цілей він Вам буде потрібен! Як показала практика, нічого супер-складного в конструюванні зварювального інвертора з використанням резонансного мосту немає. Саме застосування для цієї мети резонансної схеми, дозволяє на 100% уникнути проблем пов'язаних з монтажем силових ланцюгів, а при виготовленні силового приладу в домашніх умовах ці проблеми виникають завжди! Резонансна схема вирішує їх автоматично, зберігаючи та продовжуючи життя силовим транзисторам та діодам!

10. Зварювальний апарат з фазовим регулюванням вихідного струму

Схема представлена ​​на Рис.21 найбільш приваблива на мою думку. Випробування показали високу надійність такого перетворювача. У цій схемі повністю використані переваги резонансного перетворювача, так як частота не змінюється, вимкнення силових ключів відбувається завжди в нулі струму, а це важливий момент з погляду керованості ключів. Регулювання струму здійснюється зміною тривалості імпульсів керування. Таке схемне рішення дозволяє змінювати вихідний струм практично від 0 і до максимального значення (200А). Шкала регулювання повністю лінійна! Зміна тривалості керуючих імпульсів досягається шляхом подачі напруги, що змінюється, в діапазоні 3-4В на 8 ніжку мікросхеми Uc3825. Зміна напруги на цій ніжці з 4В до 3В дає плавну зміну тривалості циклу від 50% до 0%! Регулювання струму таким способом, дозволяє уникнути такого неприємного явища, як збіг резонансу з режимом КЗ, можливого при частотному регулюванні. Отже виключається ще один можливий режим перевантаження! Як наслідок, можна взагалі прибрати схему захисту струму, один раз налаштувавши максимальний вихідний струм зазором в резонансному дроселі. Налаштовується апарат точно так, як усі попередні моделі. Єдине, що необхідно зробити, це перед початком налаштування виставити максимальну тривалість циклу, встановивши на 8 ніжці напругу 4В, якщо цього не зробити, то резонанс буде зміщений, і на максимальній потужності точка перемикання ключів може не співпадати з нулем струму. При великих відхиленнях це може призвести до динамічного навантаження силових транзисторів, їх перегріву і виходу з ладу. Застосування подвоювача напруги на виході дає можливість зменшити навантаження на сердечник, збільшивши кількість витків первинної обмотки до 20. Вихідна напруга ХХ при цьому виходить 46,5В відповідно після подвоїтеля 93В, що відповідає всім нормам безпеки для інверторних зварювальних джерел! Зниження вихідної напруги силового блоку дозволяє використовувати більш низьковольтні (дешевші) вихідні діоди. Можна сміливо ставити 150EBU02 або BYV255V200. Нижче наведено моточні дані мого зварювального інвертора останньої моделі.
Тр.1 Провід ПЕВ-2, діаметр 1,81 мм, кількість витків -20. Вторинна обмотка 3+3, 16мм кв, мотається у 4 дроти діаметром 2,24. Конструкція аналогічна попереднім. Сердечник Е65 №87 фірми ЕПКОС. Наш приблизний аналог 20х28, 2200НМС. Сердечник один!
Др.1 10 витків, ПЕТВ-2 діаметром 2,24 мм. Сердечник 20х28 2000НМ. Зазор 0,6-0,8 мм. Індуктивність 66мкГ для маху струму в дузі 180-200А. Др.3 12 витків монтажного дроту, переріз 1мм кв, кільце 28х16х9, без зазору, 2000НМ1
При таких параметрах резонансна частота близько 35кГц. Як видно зі схеми захисту по струму немає, вихідного дроселя немає, вихідних конденсаторів немає. Силовий трансформатор та резонансний дросель намотані на одиночних сердечниках типу Ш20х28. Все це дозволило зменшити вагу та звільнити об'єм усередині корпусу, і як наслідок полегшити температурний режим всього апарату, та спокійно підняти струм у дузі до 200А!

Список корисної литературы.

1. " Радіо " №9, 1990р.
2. "Мікросхеми для імпульсних джерел живлення та їх застосування", 2001р. Видавництво "ДОДЕКА".
3. "Силова електроніка", Б.Ю. Семенов, Москва 2001р.
4. "Силові напівпровідникові ключі", П.А. Воронін, "ДОДЕКА" 2001р.
5. Каталог п/п приладів фірми NTE.
5. Довідкові матеріали фірми IR.
6. ТОЕ, Л.Р.Нейман та П.Л.Калантаров, Частина 2.
7. Зварювання та різання металів. Д.Л.Глизманенко.
8. "Мікросхеми для лінійних джерел живлення та їх застосування", 2001р. Видавництво "ДОДЕКА".
9. "Теорія та розрахунок трансформаторів ІВЕ". Хников О.В. Москва 2004р.

Саморобний зварювальний інвертор поруч із комп'ютерним блком живлення:

Сторінку підготовлено за мотивами книги "Зварювальний інвертор - це просто" В.Ю.Негуляєв