Přídavný usměrňovač UD-160 ze stavebnice!Vydáno 28. 05. 2008 (27768 přečtení)

Chtěli byste si ke svému svářecímu transformátoru postavit přídavný usměrňovač? Nebaví vás pracné shánění součástek a experimentování s tlumivkami?Pořiďte si stavebnici! Připravili jsme pro vás unikátní projekt - stavebnici léty prověřeného, odzkoušeného a osvědčeného přídavného usměrňovače UD-160. Posuďte sami.

Přídavný usměrňovač UD-160.

Přídavný usměrňovač UD-160 je určen pro usměrnění svářecího proudu ze svářecích transformátorů. Maximální velikost svářecího proudu může být 160 ampér. Můžete jej tak připojit k celé škále současných i již nevyráběných svářecích transformátorů a těšit se z možnosti použití bazických a speciálních elektrod (hliník, nerez, litina, navařování, slitiny mědi, apod.).

Pozor! V souladu s doporučeními v článku Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - Iby váš svařovací transformátor měl mít napětí naprázdno vyšší než 46V (maximálně pak 70V). Při napětí nižším jak 46V střídavých nelze dosáhnout po usměrnění požadovaných 65V stejnosměrných, potřebných pro bezproblémové zapalování a hoření bazických elektrod!

Usměrňovač sestavený z naší stavebnice si můžete prohlédnout na následujícím obrázku:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Sestavený přídavný usměrňovač UD-160.

Technické parametry přídavného usměrňovače UD-160:

Maximální vstupní střídavé napětí: 70 V / 50 Hz

Minimální vstupní stř. napětí (viz text): 46 V / 50 Hz

Svářecí proud: max 160 A / 30%

Rozměry: 120 x 170 x 350 mm

Hmotnost: 4 kg

Stupeň krytí: IP 21

Usměrňovač je sestaven z kvalitních moderních a prověřených součástek. Jedná se o osvědčené zapojení můstkového usměrňovače s tzv. malou tlumivkou (viz článek o usměrňování svářeček). Tlumivka je navržena speciálně pro tento účel. Žádné laborování s tlumivkami z "kandelábrů". Výkonové součástky jsou umístěny na masívních chladičích a aktivně chlazeny ventilátorem. Ventilátor je napájen přímo ze svářecího napětí přes stabilizátor. UD-160 tak nepotřebuje žádné další napájení. A protože je malý a lehký, snadno jej můžete přenášet kamkoliv.

Návod k obsluze přídavného usměrňovače UD-160 si můžete stáhnout v sekci Ke stažení, podsekci Stavebnice pod názvem ud160_obsluha.pdf

Stavba UD-160 z naší stavebnice.

Abyste si udělali představu o sestavení stavebnice, připravili jsme velmi stručný popis stavby. Součástí stavebnice je samozřejmě podrobný návod na sestavení. Kromě toho je na přiloženém CD k dispozici spousta detailních obrázků ve velkém rozlišení. Podle návodu a fotografií je sestavení hračkou a nemělo by trvat déle než hodinu.

Takže nyní jen stručně. Kompletní nesestavenou stavebnici, kterou vybalíte z krabice, vidíte na následujícím obrázku. Stavebnice obsahuje všechny potřebné díly, spojovací materiál (šroubky), návod a kompletní dokumentaci na CD. Vše je maximálně předpřipraveno! Nebudete nic pilovat, vrtat, řezat a podobně. Všechny otvory jsou vyvrtány, kabely nastříhány, díly nalakovány! Čeká vás pouze trocha letování a šroubování. Nic víc.

Rozložená stavebnice - tohle vybalíte z krabice.

Co budete potřebovat ke stavbě?Stranové (očkové) klíče č. 7, 13 a 24Klíč imbus č. 4Křížový šroubovák velký a malýOstrý nůž (odlamovací), nebo odizolovací kleštěElektrickou páječku + cínová pájka + tavidlo (kalafuna)Ploché kleště ev. kombinačkyMěřící přístroj pro měření AC/DC napětí a s diodovým testem (multimetr)

Nářadí potřebné pro stavbu.

Toto nářadí samozřejmě není součástí dodávky a předpokládáme, že se najde v každé dílně kutila a bastlíře se zájmem o stavbu.

Vlastní stavbu začnete rozmístěním osazených chladičů s diodami na základovou desku. Dále k základně přišroubujete tlumivku a hotový stabilizátor napětí ventilátoru.

Rozmístění hlavních komponent na základně.

Dále zkompletujete přední a zadní čelo přístroje a obě čela přišroubujete k základně. Všechny díly propojíte připravenými kabely. Některé kabely jsou zakončeny oky a budete je pouze šroubovat, jiné bude nutné letovat.

Propojení hlavních komponent.

Je potřeba propojit jen několik málo spojů. K přehlednému propojení slouží následující náčrtek:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Propojovací náčrtek usměrňovače UD-160.

Pokud vám jednoduchý náčrtek nestačí a máte raději schémata, máte ho tady:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Schéma zapojení usměrňovače UD-160.

Po propojení všech hlavních komponent a pečlivé kontrole můžete přístroj zakrytovat. Vlastní kryt je plastový. Obě čela jsou z plechu opatřeného práškovým černým lakem.

Zakrytování usměrňovače UD-160

Jste hotovi. Máte svůj vlastní přídavný usměrňovač ke svářecímu transformátoru:

Hotový přídavný usměrňovač UD-160.

Pokud vás už teď zajímá kolik to stojí a jak si stavebnici objednat, rolujte až na konec článku.

Použití usměrňovače UD-160.

Na následujících obrázcích je ukázka použití sestaveného usměrňovače UD-160 s běžným svářecím transformátorem Einhell CEN 160. Tento transformátor a jeho odvozené typy jsou velice často k vidění v dílnách domácích kutilů.

Pro bezproblémové připojení UD-160 k transformátoru jsme trafo vybavili stejnými připojovacími svorkami na svářecí kabely jako má usměrňovač (bude popsáno v samostatném článku). Šlo to hladce, neboť v čelním panelu transformátoru již byly příslušné otvory. Takže stačilo jen původní kabelové průchodky zaměnit za panelové zásuvky SK25.

Pro jistotu jsme změřili napětí naprázdno na výstupu transformátoru. Výrobní štítek udával hodnotu 48 V. My jsme naměřili 49,6 V. To je výborná hodnota:

Napětí naprázdno svářecího transformátoru 49,6 V.

Připojili jsme usměrňovač a opět změřili napětí naprázdno. Tentokrát na výstupu usměrňovače. Naměřených 72,5 V slibuje bezproblémové zapalování elektrod:

Napětí naprázdno z výstupu usměrňovače 72,5 V.

Nakonec jsme do usměrňovače připojili původní kabely z trafa opatřené bajonetovými koncovkami SK25:

Kompletní sestava trafa s usměrňovačem UD-160.

Zapalování elektrod i svařování bylo naprosto bezproblémové. Oblouk je stabilní a má příjemný zvuk. Vyzkoušeli jsme několik druhů nelegovaných bazických i rutilových elektrod, dále elektrody na litinu, hliník a nerez. Jedním slovem:

PARÁDA!

Kolik to stojí a jak objednat?

Ceník stavebnice UD-160:

Stavebnice UD 160 2899,- Kč

Poštovné (v rámci ČR) 100,- Kč

Celkem 2999,- Kč

Všechny ceny jsou koncové včetně DPH! Jsme plátci DPH. Ke stavebnici obdržíte řádný daňový doklad.

  Při zasílání na Slovensko je cena poštovného 300,- Kč.

Pokud si na sestavení netroufáte, můžete si přiobjednat službu SESTAVENÍ za 500,- Kč. Sestavený a přezkoušený usměrňovač tedy pořídíte za 3399,- Kč včetně DPH (plus poštovné).

Stavebnici si můžete objednat mailem na adrese: 

stavebnice@svarbazar.cz

Nezapomeňte uvést svou adresu, kontakt na vás (telefon nebo mail) a zdali objednáváte stavebnici nesestavenou nebo sestavenou (hotový usměrňovač). Na tuto e-mailovou adresu také směrujte dotazy ohledně stavebnice.

Stavebnici odešleme dobírkou do 3 pracovních dnů. Vyhrazujeme si však právo na delší dodací termín v případě nepředvídatelných událostí. O tom vás ale vždy budeme informovat mailem v rámci potvrzení vaší objednávky.

Aktualizace:nyní si k usměrňovači můžete objednat i ministavebnici svařovacích kabelů! Pokud kabely máte a potřebujete jen konektory (samec SK25, CX20), najdete je tady. Poštovné hradíte pochopitelně jen jednou.

Záruka

Na sestavený usměrňovač či komponenty stavebnice se vztahuje standardní záruka 2 roky. Pokud není u stavebnice přiložen záruční list, slouží místo něj přiložený daňový doklad, který si uschovejte!

Záruka se nevztahuje na vady vzniklé neodbornou montáží stavebnice a dále na neodborné a nedovolené zacházení s přístrojem. Jedná se zejména o mechanické poškození, poškození přepětím, či poškození díky překračování maximálních svařovacích parametrů apod.

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Související články:Zavařte komanče! (17.11.2009)Ministavebnice pro konstrukci přídavného usměrňovače do 160A. (27.01.2009)

Svařovací kabely pro UD-160, SVARIN (GAMA) 145/165 a jiné invertory.(27.09.2008)Připojení usměrňovače UD-160 ke svařovacím transformátorům. (04.06.2008)Související články mohou být z různých rubrik, ale přesto s aktuálním článkem nějak souvisí.

Znáte to. V práci se povaluje spousta bazických elektrod a vy máte doma jenom svářecí transformátor... Ne, tak tohle snad už neplatí. Doby, kdy bylo okrádání zaměstnavatele (kterým byl socialistický stát) takřka povinností, už jsou snad pryč. Důvody proč si usměrnit trafosvářečku mohou být i mnohem ušlechtilejší...

...třeba možnost svařovat a navařovat speciální materiály jako hliník, nerez, bronz, litinu, tvrdokovy, apod. Ne všechny tyto materiály lze svařovat střídavým proudem. Také svařování v polohách je lepší za použití bazických elektrod a stejnosměrného proudu. Přitom postavit si usměrňovač zvládne každý, kdo se trochu vyzná v elektronice. Jen vědět jak na to a jak si obstarat potřebné součástky. To se dozvíte z následujícího textu.

Reklama:

Usměrňovač - má to vůbec smysl stavět?

Než se pustíte do stavby, je nutné si rozmyslet, zda to má opravdu smysl. Výkonové součástky potřebné na stavbu jsou totiž poměrně drahé. Ani sebelépe usměrněná běžná trafosvářečka nikdy nedosáhne vlastností kvalitního invertoru. Může se tedy stát, že za poměrně dost peněz dostanete poměrně málo muziky. Přesto však po usměrnění výrazně stoupne užitná hodnota trafosfářečky a pokud jste schopni se dostat k použitým součástkám v přijatelné ceně, zkuste to.

Ovšem je tu ještě jeden zákeřný problém. Jmenuje se: Napětí naprázdno. Pro bezproblémové zapálení a stabilní hoření bazických elektrod by stejnosměrné napětí naprázdno nemělo být nižší než asi 65V. To je naprosto minimální hodnota. Současné svářecí invertory disponují napětím naprázdno od cca 70V do 90V. Abychom dosáhli požadovaných 65V po usměrnění a vyhlazení, musí být střídavé napětí naprázdno minimálně cca 48V (počítáme s úbytkem napětí na usměrňovacích diodách). A to může být problém. V souladu s bezpečnostními předpisy totiž může být napětí naprázdno svářecího transformátoru max. 50V AC. Výrobci ve snaze nepřekročit toto bezpečné napětí často

snižují napětí naprázdno u svých svářeček zbytečně nízko. Nejsou vyjímečné svářečky s napětím naprázdno v rozmezí 40-46V a to je opravdu málo. (Ono je to málo i na rutilku, proto vám to tak prská...) Malé napětí naprázdno se projeví špatným zapalováním elektrody a nestabilním obloukem s tendencí ke zhasínání. Prostě to bude prskat... Řešit se to dá jedině zvýšením napětí naprázdno tak, že se přidají závity na sekundárním vinutí transformátoru. Zároveň ale poklesne maximální svářecí proud. Je to pracné a drahé. To si raději kupte pořádnou svářečku. Problém s napětím naprázdno většinou nebývá u starých továrně vyráběných trafosvářeček (RTB3, TMB125, JS90, apod) a také u podomácku vyráběných svářeček. Nízké napětí naprázdno mají většinou ty nejlevnější supermarketovky.

Usměrňovač - jak na to.

Pokud jste rozhodnuti si usměrňovač postavit, pojďme na to. Řada lidí, kteří se třeba nějak výhodně dostali k výkonovým diodám, vyzkoušela následující zapojení klasického můstkového usměňovače:

Nevhodné zapojení přídavného usměrňovače.

Výsledkem však byli zklamáni. Prostě to nefungovalo. Oblouk se špatně zapaluje, zhasíná a prská. V obvodu totiž chybí indukčnost - tlumivka. Tlumivka slouží k vyhlazení napětí, aby napětí neklesalo k 0 v každé půlperiodě. Zjednodušeně řečeno: bez tlumivky oblouk zhasíná a zapaluje se 100x za sekundu, s tlumivkou hoří stabilně. Díky její indukčnosti se na ní také po odtržení elektrody při zapalování indukuje napětí a zapalování oblouku se výrazně usnadní. Správně by tedy zapojení usměrňovače ke svářečce mělo vypadat takto:

Usměrňovač s velkou tlumivkou.

Tlumivka nemůže být jen tak ledajaká. Plechy na tlumivku by měly být minimálně poloviční vůči svářecímu transformátoru, indukčnost bývá kolem 5mH a je nutná vzduchová mezera v magnetickem obvodu (alespoň tak 2mm). Vinutí tlumivky musí být dimenzováno na svářecí proud. Tlumivka tedy bude velká, težká a drahá. Správný návrh takovéto tlumivky není jednoduchý a je u toho spousta počítání.

Ideální by pak ještě bylo doplnit zapojení o kondenzátor, který pomůže s vyhlazením a svářecí vlastnosti se dále zlepší. Jak zapojit kondenzátor do obvodu je v tomto schematu:

Přidání kondenzátoru do přídavného usměrňovače.

Rezistor R slouží k vybití nabitého kondenzátoru po vypnutí svářečky. Jinak dostaneme ránu ještě dlouho po vypnutí :-) O kondenzátoru platí to samé co o tlumivce: bude velký, težký a nehorázně drahý...

Naštěstí však existují i jiná řešení a to nejrozšířenější je na následujícím schematu:

Ideální zapojení usměrňovače pro amatérskou stavbu.

Toto zapojení rozděluje lidi na dva tábory. Jedni jej zatracují, druzí milují. Je to takové to: aby se vlk nažral a koza zůstala celá. Faktem ale je, že to funguje. A dokonce se to vyrábělo i sériově. Ve spoustě zámečnických dílen bychom ještě dnes nalezli trafo s tímto usměňovačem.

V podstatě se jedná o usměrňovače dva. Jeden výkonový - silný - tvořený diodami D1 až D4. Druhý je pomocný - slabý - tvořený diodami D5, D6, kondenzátorem C s vybíjecím rezistorem R a tlumivkou Tl. Oba usměrňovače jsou spojeny paralelně. Přes ten výkonový protéká svářecí proud a pomocný zajistí snadné zapálení a stabilní hoření bez zhasínání. Pomocný usměrňovač nám "podrží" oblouk v okamžiku, kdy napětí výkonového usměrňovače klesá k nule. Stačí jen malá tlumivka a malý kondenzátor. Malý znamená také levný. Není to sice stoprocentně srovnatelné s řešením s klasickou velkou tlumivkou, ale v praxi to funguje. A velice dobře. Právě toto zapojení je vhodné pro stavbu.

Jaké použít součástky?

Pokud jste se rozhodli do toho jít, je nutné zjistit jaké součástky použít a kde je sehnat. Klíčové jsou výkonové diody D1 až D4. Tyto diody musí být dimenzovány na polovinu maximálního svářecího proudu. Pokud tedy stavíme usměrňovač k 160A svářečce, potřebujeme diody na min. 80A. Lze použít diskrétní výkonové diody - viz pozice č.1 na následujícím obrázku. Například diody Semikron SKR (SKN) 71/04. Jejich cena je ale cca 350,- kč. Potřebujeme 4 ks a je nutné přičíst cenu chladiče. Další možností je do každé větve můstku použít paralelní kombinaci několika menších diod. Ideální je použití 4 až 5 kusů tzv Alternátorových diod TESLA KYZ 74, KYZ 79. Dají se sehnat za cca 50,- kč. Ze zahraničních vyhoví např. Semikron SKR (SKN) 26/04. Při tomto řešení je vhodné změřit úbytky na všech diodách při cca 15 A a rozdělit je na čtyři skupiny s podobným napětím. Podstatné je ale i mechanické uspořádání na chladiči. Je nutné dodržovat mechanickou symetrii. Dráha proudu musí být ve všech paralelních větvích stejná. Drátové přívody k jednotlivým diodám je vhodné udělat delší (cca 10-20cm) a namotat z nich "indukčnost" - vyrovnání nestejnosti diod.

Jinou možností je použití výkonových diodových modulů (ČKD Polovodiče, Semikron, apod) - viz pozice č.2 na následujícím obrázku. Tyto moduly obsahují 2 až 4 výkonové diody a pro konstrukci můstku tak potřebujeme 1 až 2 moduly. Jsou ale velmi drahé (řádově tisíce kč). Stejně jako diskrétní diody i moduly se musí montovat na chladič.

Zajímavou možností je použití hotového můstku i s chladičem - viz pozice č.3 na následujícím obrázku. Může se jednat třeba o usměrňovač montovaný do levných MIG/MAG svářeček - céóček. Například můstkový usměrňovač do 160A pořídíte za cenu okolo 1200,- kč a seženete jej v opravnách svářecí techniky. Jedinou nevýhodou je to, že tento typ usměrňovače většinou počítá s aktivním chlazením ventilátorem. Ale i to je řešitelné, viz dále. Při výběru si jen dejte pozor, aby se jednalo opravdu o můstek. Některá nejlevnější céóčka totiž mají trafo se středovou odbočkou a používají dvojitý jednocestný usměrňovač a nikoliv můstek!

Diody, diodové moduly a můstky.

Diody je také možné vytěžit ze starých rozbitých svářeček. Občas se podaří namísto diod vytěžit výkonový tyristor. Jak z takového tyristoru udělat diodu je na následujícím obrázku. Rezistor R vyhoví v rozmezí cca 10-22 Ohmů, dioda D postačí libovolná univerzální do 1A, např 1N4007.

Náhrada diody tyristorem.

Diody D5 a D6 stačí na cca 10-20A. Lze tak použít Teslácké KY 712, KY 719, nebo již zmiňované KYZ 74, KYZ 79, případně Semikron SKR (SKN) 26/04 a podobně. Opět je nutná montáž na chladič. Kondenzátor C je běžný elektrolytický o hodnotě min. 1000uF/200V a vybíjecí rezistor je 3k3/2W. Tlumivka je - a teď se podržte - z výbojkových světel pouličního osvětlení. Bývá dimenzována na výkon 400-500W a pokud netušíte kde ji sehnat, poptejte se ve vašich nejbližších Technických službách, které spravují veřejné osvětlení. Jak taková tlumivka vypadá uvidíte v dalším pokračování tohoto článku, kde budou příklady amatérsky zhotovených přídavných usměrňovačů. Můžete pochopitelně použít i jinou odpovídající tlumivku, ale tato se shání asi nejjednodušeji. Při montáži usměrňovače nezapomeňte na to, aby veškeré propoje byly provedeny správně dimenzovanými vodiči!

Chlazení usměrňovače.

Pokud chcete minimalizovat rozměry a hmotnost přídavného usměrňovače, je nejschůdnější možností použít aktivní chlazení ventilátorem. Pak totiž můžete použít menší a lehčí chladiče pro výkonové diody. Ventilátor můžete použít na síťové napájení, ale pak je nutné k usměrňovači tahat ještě síťovou "šňůru". Nebo jej můžete připojit přímo na svářecí napětí, jak bylo popsáno třeba v článku o dodatečném přidání ventilátoru do svářečky. O nevýhodách tohoto řešení se v článku dozvíte také.

Mnohem lepší řešení je na následujících obrázcích. Jedná se o jednoduché zapojení stabilizátoru napětí pro ventilátor. Ventilátor je tak připojen na svářecí napětí, ovšem jeho otáčky tolik nekolísají. Princip je zřejmý z obrázků. Zapojení je jednoduché a účinné. Použít lze všechny rozšířené ventilátory na 12V i 24V DC. Tranzistor T je nutné opatřit chladičem.

Schéma zapojení stabilizátoru pro ventilátor.

Propojení trafosvářečky s usměrňovačem a ventilátorem.

Seznam součástek: D - Usměrňovací dioda cca 2-6A (např P600) C - Kondenzátor elyt. cca 47uF/100V R - 3k3 (pro verzi 12V), 2k2 (pro verzi 24V) Dz - 12V (pro verzi 12V), 24V (pro verzi 24V) T - BDW 93 C + Chladič Ventilátor - 12V nebo 24V DC

Továrně vyráběné usměrňovače.

Na následujícím obrázku jsou příklady oblíbených továrně vyráběných přídavných usměrňovačů pro svářecí transformátory. Vlevo je typ JU-160, který byl nabízen primárně k populárním transformátorům JS-90 (výrobce Elektrokov Znojmo), vpravo je pak známá UDA 160, primármě určená pro trafa TMB-125 a RTB-3 (výrobce MEZ Brumov). Použití usměrňovačů je však univerzální a lze je připojit k libovolnému svářecímu transformátoru do 160A. Oba usměrňovače využívají zapojení s malou tlumivkou paralelně k silovému obvodu, jak je popsáno výše. Schemata zapojení těchto usměrňovačů naleznete v příštím pokračování tohoto článku.

Továrně vyráběné přídavné usměrňovače.

Technické parametry UDA 160:Max. vstupní napětí: 70V / 50Hz Svařovací proud při DZ=20%: 160 ASvařovací proud při DZ=100%: 70 ARozměry DxŠxV: 400 x 160 x 220 mmHmotnost: 9,5 kgOsazení diodami: KYZ 74 + KYZ 79

Dalším sériově vyráběným přídavným usměrňovačem s malou tlumivkou je UD-160, který si dokonce můžete objednat i ve formě jednoduché stavebnice. Vyhnete se tak pracnému shánění jednotlivých komponent a vlastníma rukama si postavíte profesionální a prověřený usměrňovač:

Přídavný usměrňovač UD-160 ze stavebnice.

Závěr.

Tak a to je celé. Je zřejmé, že se nejedná o přesný konstrukční návod, ale spíše o inspiraci ke stavbě. Každý má přeci jen trochu jiné možnosti a každý si konstrukci upraví podle svého. V dalším pokračování tohoto článku pak budou popsány některé amatérské konstrukce takovýchto usměrňovačů.

Poznámka:

Do sekce ke stažení   byly přidány katalogové listy (datasheety) výše zmiňovaných diod Semikron SKR/N 26 a SKR/N 71.

ipojením samotných usměrňovacích diod se vlastnosti svařování nezlepší, ale naopak zhorší. Svařovací oblouk totiž stejně musí za jednu vteřinu 100x zhasnout, protože se napětí vrátí zpět k nule. Tomu má zabránit tlumivka, která napětí svařovacího oblouku udrží ještě na určité výši, tak aby oblouk nezhasl. U malých transformátorů, kde je napětí naprázno 50 V a méně, se přidává ještě kondensátor pro zvýšení napětí naprázdno. Kondensátor zvýší napětí na prázdno 1,4142x. Čili potom je 50x1.4142= 70,71 V. To je už napětí, kde se udrží svařovací oblouk i u basických elektrod. Indukčnost tlumivky by neměla přesáhnout 4uH (mikrohenry) a měla by se pohybovat mezi 2-4 uH.(správně by to mělo být mH - miliHenry, pozn. red.) Schéma zapojení přídavného usměrňovače UDA 160, který výše uvedené podmínky splňuje, je níže:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Schéma zapojení továrního přídavného usměrňovače UDA-160.

Detail propojení UDA-160 s RTB-3.

Vzhledem k tomu, že si vybírám elektrody a nesvářím vyloženě rutilovými, tak bych si dneska tuto svářečku u6 asi nevybral. Dnes bych dal přednost invertoru, ale to už je zase jiné téma.

Popis zaslal: Zdeněk Myška

Pokud vás přídavné usměrnění zaujalo a nesledujete pravidelně články na Svarinfo, můžete načerpat spoustu informací z prvního článku Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - I. Tento článek má již několik pokračování, na které naleznete odkazy dole pod článkem.

Z fotografií, které nám zaslal pan Myška, ještě vybíráme detail přepínače odboček trafa RTB 3. Je tam zajímavá ta filcová podložka pod šipkou (knoflíkem) přepínače, která zabraňuje pronikání nečistot do přepínače:

Detail přepínače RTB-3 s filcovou podložkou.

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Jak jsme nedávno avizovali, přinášíme další popis konstrukce přídavného usměrňovače k trafosvářečce. Ovšem tentokrát se nejedná jen o stavbu doplňku ke svářečce, ale o totální přestavbu - tuning - svářečky. Pan Slabý si vzal na paškál populární transformátor Einhell 150 CEN a kromě usměrňovače jej doplnil řadou dalších "vychytávek". Jak to celé dopadlo, posuďte sami.

Jak to všechno začalo…

Základ tvoří rozptylový transformátor ze svářečky Einhell 150 CEN, kterou si nechal přivézt otec z Německa ještě v minulém století. Když jsem trochu povyrostl a začal se zajímat o sváření, pokusil jsem se o svar. A dopadlo to tak, jako když začátečník sváří rutilkou: zavařená struska, housenka občas na jednom dílu, občas na druhém...

Původní trafo Einhell 150 CE - ilustrační obrázek

Neváhal jsem a navštívil jsem kamaráda, který měl značné zkušenosti se svářením. V té době vlastnil trafo JS-90 a usměrňovač UDA 160. A najednou to šlo. Sváření s bazickou elektrodou šlo skoro samo. Tak jsem usoudil, že cesta s trafem určitě nepovede. Pokukoval jsem po továrních usměrňovačích, ale cena byla dost vysoká. Tak jsem začal shánět nějaké schéma.

A tehdy se to stalo! Našel jsem www.svarbazar.cz, kde v té době začal vycházet seriál o úpravách svářeček a články o usměrňovačích. Po patřičném prostudování jsem se rozhodl pro stavbu usměrňovače s 50A můstky (viz. článek Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - II. - usměrňovač č. 4). Jak to dopadlo si lze přečíst na Svarfóru. V rubrice MMA je téma usměrňovač s můstky, jakože ode mne - uživatele s nickem Jenda. Výsledek bylo několik verzí více či méně nefunkčních usměrňovačů. Poslední, nakonec celkem funkční verze, skončila shořením dvou můstků. Tehdy jsem se rozhodl, že žádný jiný už stavět nebudu.

Ale co čert nechtěl, našel jsem na Aukru prodej 4 ks nových diod Semikron. Tak jsem se rozhodl, že to tedy ještě zkusím. Tentokrát už definitivně naposled. Přišly mi krásné, nablýskané diody a jak jsem zjistil, měly docela podobné závěrné napětí, což mě docela potěšilo. V té době už bylo možno najít na Svarbazaru a na Svarfóru dost praktických zkušeností s úpravami svářeček. Měl jsem tedy tu unikátní možnost "poučit se na cizích chybách". Měl jsem jasno v tom, že budu regulovat svářečku na primární straně a bude mít hotstart. Přípravu na zvýšení zapalovacího napětí jsem měl už z pokusů minulých.

…a jak to pokračovalo

Pokračovalo to tím, že jsem z původní svářečky vyndal trafo. Před něj jsem nastavěl diody a za trafo tlumivku. Dostal jsem celkem přijatelné rozměry budoucí skříně. V době, kdy byla skříň ve výrobě, věnoval jsem se výrobě elektroniky pro svářečku.

Regulátor je postavený dle schématu, který poskytl svarfórista Ezopaci. Při prvním pokusu vyhořel plošný spoj a poté i 2 odpory. Tentokrát došlo na poučení z vlastních chyb. Navrhl jsem další desku, tentokrát se širšími spoji, odpory pro větší výkon (2W) a cesty posílil pocínováním. Navíc "vodiče" od triaku jsem posílil drátem s průřezem 1,5 mm2. Ten je připájený k cestám na dps. Desku jsem zvětšil, aby se na ni vešel chladič z procesoru a připojovací svorky. Na desce je i pouzdro s pojistkou, ale to zůstalo nezapojené, protože se nadměrně zahřívalo.

Triakový regulátor

Deska triakového regulátoru

Další deskou je deska hotstartu. Je na ni umístěno trafo a potřebné součástky. Hned při nakupování došlo k záměně relé – místo 12V cívky se mi dostalo relé s cívkou 24V. Zjistil jsem to ale až za nějaký čas po nákupu a hlavně prodejnu mám dost daleko od bydliště. Tak jsem začal laborovat nad tím, jak napájet 24V cívku trafem jež má na výstupu 13,5V. Naštěstí jsem doma našel zapojení zdvojovače napětí s potřebnými výpočty. Nynějších cca 25 voltů je stabilizováno stabilizátorem, který je na Svarinfu uveden pro napájení ventilátoru. Zbytek zapojení zůstal stejný jako je na Svarinfu. Jen s tou změnou, že do cesty svářecímu napětí přibyly dva odpory – potřeboval bych zenerku pro vyšší napětí a tu jsem doma neměl. Ale stará televize Tesla skýtala mnoho součástek, takže nějaký odpor sem odpor tam jsem neřešil. Kontakty relé zkratují potenciometr a docela mi to vyhovuje. Pro možnost vypnutí je na čelním panelu spínač, kterým lze hotstart vypnout. Zapalování oblouku je o hodně snazší a jsem s ním spokojen.

Hotstart

Deska hotstartu

Schéma zapojení stabilizátoru pro ventilátor

Poslední, i když z hlediska času první, úprava je zvýšení zapalovacího napětí. Opět jsem se inspiroval Svarinfem. Dovinul jsem pomocné vinutí (PV) 8-10 závitů na sekundár trafa, usměrnil jej (D3) a přes 2 odpory (R2, R4) připojil na + kondenzátoru (C1). Na desce, která byla vlastně úplně první ve svářečce, je umístěn filtrační kondenzátor usměrňovače, stabilizátor napětí pro ventilátor z PC ofukující trafo a pomocný usměrňovač zvýšení napětí. Napětí na prázdno nyní dosahuje 80-85V.

Detail přídavného vinutí na zvýšení napětí

Detail přídavného vinutí a ventilátoru

Vlastní usměrňovač

Je realizován pomocí již zmiňovaných diod Semikron SKR100 a SKN100 (na schématu D5 až D8). Jedná se o zapojení s malou tlumivkou. Pomocné diody D1 a D2 jsou KY712. Hlavní diody jsou našroubovány na pertinaxové podložce a ta ke skříni. Pomocné diody jsem zašrouboval do chladičů hlavních diod. Tlumivku TL1 používám 400W z pouličního osvětlení. Silová část přestavěné svářečky je zřejmá z následujícího schematu:

Schéma silové části svářečky + napájení ventilátoru

Hlavní usměrňovač z diod SKR 100 a SKN 100

Detail usměrňovací diody Semikron s chladičem

Kondenzátor, pom. usměrňovač a stabilizátor ventilátoru

S touto finální úpravou jsem docela spokojen a nelituji času ani financí, za které už by asi byl i invertor, ale kdo si hraje, nezlobí 

Odkrytovaný kompletní Einhell 150 Tuning

Hotový Einhell 150 Tuning v krytu (bez laku)

Čelní panel Einhell 150 Tuning

A že to dokonce svařuje, ukazuje fotografie na které je svar od mé svářečky a od Gamy 160 z Vánoční soutěže na Svarinfu (Pozn.: autor je výhercem první ceny z Vánoční soutěže 2009).

Porovnání housenek GAMA 160 (vlevo) a Einhell 150 Tuning

Kvalita svaru je celkem srovnatelná. Moje svářečka má větší rozstřik, určitě nišší zatěžovatel a asi tak čtyřnásobnou hmotnost.

Porovnání svářeček GAMA 160 a Einhell 150 Tuning

Vím, že v porovnání s amatérskými invertory a procesorem řízenou svářečkou to není až tak světaborné, ale jako naprostý elektroamatér to považuji za úspěch, alespoň osobní.

V současnosti chybí nějaký oku lahodný nástřik a ještě přišroubovat madlo pro snažší přenášení.

Můj obrovský dík patří Svarbazaru za vyčerpávající informace, bez kterých by tato přestavba jen těžko kdy vznikla.

Konstrukce a text: Jan Slabý

Poznámka: v sekci Ke stažení, podsekci Elektro si pod názvem einhell_tuning.zipmůžete stáhnou archiv obsahující více fotografií (42) ve větším rozlišení, datasheety použitých diod Semikron, návrhy desek plošných spojů (v PDF) a kompletní popis použitého triakového regulátoru.

Zvýšení zapalovacího napětí svářecího trafa.Vydáno 10. 09. 2008 (12557 přečtení)

Obvyklým problémem trafosvářeček, zejména kategorie hobby, je jejichnízké napětí naprázdno, které má za následek špatné zapalování a špatnou stabilitu oblouku. Nejvíce problém vynikne při jejich dodatečném usměrňování. Často bývají uživatelé zklamáni, že po připojení přídavného usměrňovače jen velmi obtížně zapalují vytoužené bazické elektrody. Také vlastní svařování nesplňuje jejich očekávání. Ale i zde existuje řešení - dodatečně zvýšit napětí naprázdno. Jednu z možností, jak na to, předkládáme v následujícím článku.

Již v prvním článku o přídavných usměrňovačích pro trafosvářečky jsme uvedli, že pro spolehlivé zapalování bazických elektrod potřebujeme napětí naprázdno minimálně 65 V. Jedná se o stejnosměrné napětí na výstupu usměrňovače. To odpovídá střídavému napětí cca 46 V - ef na výstupu svařovacího transformátoru. Je to opravdu hodnota minimální a platí, že čím více, tím lépe. Současné invertory mají napětí naprázdno často až 90 V. Ovšem velikost tohoto napětí nelze zvyšovat donekonečna. Platí jistá omezení daná normami pro konstrukci svařovacích zařízení. A aby to nebylo tak jednoduché, jsou tato omezení dále členěna na oblast a způsob použití dané svářečky. Pro svářečky, určené zejména laikům, jsou přípustné tyto maximální hodnoty napětí naprázdno:

Použití Maximální napětí naprázdno

běžné DC 113 V – špič.

AC 78 V špič.a 55 V – ef.

v prostorách se zvýšeným nebezpečím úrazu elektrickým proudem

DC 113 V – špič.

AC 68 V špič.a 48 V – ef.

Jak je z tabulky vidět, může napětí naprázdno továrně vyrobeného svařovacího transformátoru pro běžné použití dosahovat až 55 V - ef. To by bylo po usměrnění cca 77 V, a to je už výborná hodnota pro bezproblémové svařování bazickými elektrodami.

Jenže výrobci, ve snaze předejít problémům s nesprávným použitím svého výrobku, uvádějí na trh většinou jen svářečky splňující přísnější hodnoty pro použití v prostorách se zvýšeným nebezpečím úrazu elektrickým proudem. A tam je maximální přípustná hodnota napětí naprázdno pro transformátory jen 48 V - ef. Ve snaze za žádných okolností tuto hodnotu nepřekročit ale skutečné napětí snižují třeba až na 40 V - ef. A to je žalostně málo i na svařování střídavým proudem rutilovými či kyselými elektrodami. Ono se není čemu divit. Návody nikdo nečte. Bezpečnostní instrukce se ignorují, ale při průšvihu by se pak kdekdo soudil s výrobcem o miliony. A to ještě nejsme jako v Americe. Však to známe z filmů i ze seriózních zpráv. Tamní právníci by rádi za tučné odměny pitvali co je a co není běžné použití...

Pokud máte problém s nízkým napětím i při svařování střídavým proudem, nebo jste si ke svému trafu pořídili usměrňovač a potýkáte se s problémem zapalování bazických elektrod, nezbývá, než se pokusit napětí zvýšit. Předkládáme vám jednu z možných úprav svařovacího transformátoru, kterou na běžné "supermarketové" trafosvářečce EINHELL Euromaster 150 realizoval jeden náš čtenář. Přestože měla původní svářečka napětí naprázdno přijatelných 47 V - ef, měl její majitel problémy se zapalováním elektrod a přál si zvýšení napětí. Úpravce na to šel takto:

Zopakuji: tato "kauflandová" svářečka má napětí naprázdno na sekundárním vinutí jen 47V. To je hodně málo na spolehlivé zapalování a držení oblouku. Svářečka je kamaráda, a já jsem mu ji lehce vylepšil tak, že jsem na sekundární cívku přimotal tolik závitů, kolik se jich tam vešlo. Původní trafo je na následujícím obrázku:

Pohled na původní transformátor svářečky.

Jádro trafa není svařené, ale je složené ze dvou částí, jejichž plechy jsou snýtovány a tyto dvě části jsou do sebe zasunuty v jakémsi prizmatu. Je to trochu vidět na první fotce. Bohužel to nejde vysunout. Násilí jsem nechtěl použít. Primár i sekundár jsou hliníkové dráty kulatého průřezu. Průměry Al drátů jsou 2 a 4 mm. Ještě bych dodal, že trafo má zřejmě dosti velké sycení, protože má na 1 volt jeden závit, při průřezu jádra 28 cm2. Jinak to trafo je podimenzovanej šmejd a člověk se diví, že to vůbec chodí...

Jelikož se mi trafo nepodařilo rozebrat, tak jsem to musel prostrkávat mezerou, co tam byla. Bylo to pracné a podle toho to taky vypadá. Celkově se povedlo zvýšit sekundární napětí na 55V. Pokud by trafo šlo rozdělat, bylo by to daleko hezčí a víc utažené. Taky by se tam vešlo více závitů.

Upravený transformátor svářečky.

Přimotával jsem Cu plochý vodič 4x2,2 mm, což je přibližná adekvátní náhrada stávajícímu Al průřezu 12,5 mm2. Vinutí jsem fixoval pomocí tavné pistole. Závity totiž mají tendenci při svařování a vytahování oblouku poskakovat. Přimotaný měděný drát jsem spojil s původním Al vinutím tak, že jsem odstřihl původní Cu svářecí kabel kousek za slisovaným spojením s Al drátem vinutí. Na odizolovaný konec Cu kabelu jsem přiložil odizolovaný konec Cu drátu přídavného vinutí. Spoj jsem obandážoval slabým drátkem do spirálky a procínoval. Vše je pak omotané izolačkou.

Pohled na upravený transformátor svářečky.

Z důvodu lepšího chlazení jsem do skříňky umístil ventilátor (o něco větší než je ve zdrojích počítačů), dodal tráfko 220/12V s můstkem a připojil před síťový spínač. Takže když vypne tepelná ochrana, ventilátor stále běží. Chtěl jsem tam ty ventilátory dát dva, ale bohužel se tam nevešly.

Detail přidaného ventilátoru.

Původní hlavní kolébkový síťový spínač jsem ještě vyměnil za solidní pakeťák:

Zakrytovaná upravená svářečka.

Oblouk se po úpravě zapaluje podstatně lépe a řekl bych, že hoří i stabilněji. Zda došlo ke snížení maximálního použitelného proudu svářečky bohužel nevím. Ale osobně jsem viděl, jak kamarád vyvařil celou 3,15-ku a nic se nedělo. S původní svářečkou se svářet téměř nedalo. To byla prostě katastrofa. Svého času jsem se kamarádovi smál, jaké svary s tím vyrobil, a když jsem to vzal do ruky, bylo to to samé...

Přikládáme ještě schéma zapojení úpravy a jeden tip: jelikož ke snížení maximálního svařovacího proudu svářečky zcela jistě dojde, bylo by vhodné zachovat původní konec sekundárního vinutí ve formě odbočky. Pro případ, že budeme potřebovat původní maximální výkon svářečky. Vývody č. 1 a 2 je vhodné na čelní panel vyvést prostřednictvím nějakého konektoru, například panelové zásuvky SK 25. Takto upravená svářečka je vhodná jak pro svařování střídavým proudem, tak pro připojení přídavného usměrňovače.

Schéma zapojení úpravy.

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Zvýšení zapalovacího napětí svářecího trafa - II.Vydáno 29. 10. 2008 (14475 přečtení)

V předešlém článku byla popsána úprava pro zvýšení napětí naprázdno svařovacího transformátoru pomocí přivinutých závitů sekundárního vinutí.Výhodou této úpravy je to, že trafosvářečku se zvýšeným napětím je možné používat samostatně a těšit se z vyššího zapalovacího napětí i při svařování střídavým proudem. Nevýhodou je však pokles maximálního svařovacího proudu. V tomto druhém pokračování popíšeme další možné úpravy, které ale vyžadují, aby byl k trafosvářečce připojen přídavný usměrňovač.

Všechny následující úpravy mají jednu společnou výhodu - nemají vliv na maximální svařovací proud původního trafa. První úpravu popsal na svarfóru uživatel s nickemhood. Pojďme si ji představit, resp. nechme autora, aby nám svou úpravu popsal sám:

Zvýšení napětí naprázdno trafosvářečky s usměrňovačem.

Jsem "hrdým" majitelem trafosvářečky Primex Weldy 140. Ne, že bych to potřeboval, ale prostě jen tak ze zvědavosti jsem si k ní postavil usměrňovač. Ten často diskutovaný, vychvalovaný i proklínaný s "malou" tlumivkou. Naprázdno mi transformátor dává od 44 V do 47 V podle nastavení svařovacího proudu. Po usměrnění jsem dostal, podle očekávání, cca 66 V stejnosměrných. Na rutilku to samozřejmě s rezervou stačilo. Oblouk byl klidnější než na střídavý proud a líp se zapaloval. Ale nadalo mi to a spáchal jsem ještě velice jdnoduché udělátko, takže jsem naprázdno dostal asi 78 - 80 V stejnosměrných.

V podstatě jde o to, že jsem přidal ještě jeden pomocný usměrňovač jehož pomocí "dokrmuju" napětí naprázdno. Úprava (ale netvrdím, že finální) se mi docela líbí, protože je jednoduchá a levná. Ale potřebujete do usměrňovače táhnout 3 kabely - dva svařovací (10-16 mm2) a jeden pomocný (stačí 2 mm2). Pomocný kablík mám izolačkou připevněný k jednomu ze svařovacích kabelů a na čelní straně trafa pro něj mám speciální terminál - zdířku. Tento kablík stačí dimenzovat na max. 3 A (a i to je moc), protože slouží jen pro zvýšení zapalovacího napětí.

Na sekundár svařovacího trafa jsem přivinul asi 8 závitů drátem 2,5 mm2. Jeden konec jsem spojil s jedním terminálem pro svařovací kabel a druhý jsem vyvedl na uvedenou speciální zdířku. V usměrňovači jsem jej usměrnil obyčejnou diodou na 10A a připojil na PLUS kondenzátoru (mám tlumivku v plusové větvi). Problém ale byl, že mi dioda neustále hořela, protože jí tekl moc velký proud. Vlastně mi shořela jen jednou, protože pak už mi došlo, kde je problém. Nakonec jsem to vyřešil tak, že jsem propojení provedl pomocí ocelových pozinkovaných drátů, které mají docela velký odpor a ten se navíc se zahříváním zvyšuje. Vytvořil jsem tak v podstatě poměrně měkký zdroj napětí, které slouží pouze pro zvednutí napětí naprázdno. Nevýhodou je, že se tyto "odpory" za provozu dost zahřívají, ale maximálně na nějakých 120°C. Vzhledem k nízkému zatěžovateli svářečky se mi dříve přehřeje (a vypne) trafo, než by se stačil přehřát usměrňovač.

Oněch 8 závitů na sekundáru stačí na to, aby se napětí naprázdno na výstupu usměrňovače zvedlo o 14 V na již uvedených 78 - 80 V stejnosměrných. A to stačí na zapálení a celkem pohodové svařování s bazickou EB 121. Osobně ale používám stále jen rutilky - nemusí se sušit. V polohách stejně moc svařovat neumím a na ten upadlý pant na zahradní brance to bohatě stačí. Nic víc s tím stejně nikdy svařovat nebudu.

V původním příspěvku na Svarfóru autor přiložil i schéma svého konkrétního zapojení trafosvářečky a usměrňovače. My jsme si dovolili toto schéma nepoužít a připravili jsme schémata vlastní tak, aby odpovídaly zapojením usměrňovačů s malou tlumivkou z našich předešlých článků. Na prvním schématu je svařovací transformátor s připojeným usměrňovačem s malou tlumivkou, která je v kladné větvi. Pomocné vinutí a obvody jsou zakresleny červeně.

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Schéma zapojení úpravy.

Na druhém schématu je svařovací transformátor s připojeným usměrňovačem s malou tlumivkou, která je v záporné větvi (např. UD-160). Pomocné vinutí a obvody jsou opět zakresleny červeně.

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Schéma zapojení úpravy s opačně polarizovanými diodami (vhodné pro UD-160)

Ovšem jak později k příspěvku ve fóru poznamenal uživatel pkod, je možné další vylepšení a zjednodušení celého zapojení. Jde o to, že pomocné diody D5 a D6 usměrňovače s malou tlumivkou lze vlastně vynechat a připojit vyšší pomocné zapalovací napětí z D7přímo na kondenzátor C. Dále je také nutné upozornit na možnost překročení povoleného napětí kondenzátoru. To je nutné si pohlídat a kondenzátor v případě nutnosti vyměnit za typ pro vyšší napětí!

Dále je potřeba si dát pozor, abyste to s tím zvýšením nepřehnali a nedostali se s napětím nad povolenou hodnotu, viz. tabulka v předešlém článku.

Další možnosti - zdvojovač a násobič napětí.

Předchozí nápad, jak zvýšit napětí naprázdno svařovacího trafa s přídavným usměrňovačem nás přivedl na myšlenku použití klasického násobiče, tzv. Villardova násobiče napětí. Zkrátka nám v předchozím řešení pořád vadil ten "třetí drát" a koumali jsme, jak se obejít bez něj. Tyto odstavce ovšem berte jen jako inspiraci pro vlastní bádání. Nepředstavují totiž hotové a dlouhodobě vyzkoušené řešení.

Použití násobiče ve svářečce není nic neobvyklého. Právě dvoustupňový Villardův násobič měl na svědomí skvělé zapalování populárního invertoru Fronius TransPocket 1400. Blokové schéma tohoto invertoru je na následujícím obrázku. Pozor, oproti zvyklostem je schéma kresleno zprava doleva. Když si překreslíte ten obvod na sekundáru trafa do přehlednější podoby zjistíte, že za označením BSVA se skrývá právě dvoustupňový Villardův násobič. Tedy násobič dvěma, tedy zdvojovač. Původní napětí naprázdno je totiž pouze 45 V. Po vynásobení 2 dostáváme na výstupu krásných 90 V a TP 1400 zapaluje jako víno.

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Blokové schéma TP1400 s násobičem na výstupu.

Schéma zapojení obecného Villardova násobiče je na následujícím obrázku. Ve svařovací technice asi přichází v úvahu jen násobení 2, takže postačí dva stupně s C1, C2 a D1, D2.

Villardův násobič napětí.

Další možností je tzv. Delonův zdvojovač napětí, který nám vstupní napětí zdvojí, tedy také vynásobí 2. Jeho schéma je níže.

Delonův zdvojovač napětí.

Právě Delonův zdvojovač se nám zdál vhodný pro zvýšení napětí trafosvářečky s usměrňovačem s malou tlumivkou. Vyzkoušeli jsme tedy připojení zdvojovače k našíEinhellce CEN 160 s připojeným prototypem usměrňovače UD-160. Sice to nebylo třeba, protože Einhell s UD-160 dává bez úprav naprázdno krásných 72 - 73 V, ale šlo o to vyzkoušet připojení zdvojovače v praxi. Zdvojovač jsme postavili ze šuplíkových zásob stylem vrabčí hnízdo, neboli vzdušná montáž. Viz obrázek níže. Odpory na výstupu zdvojovače omezují proud diodami při zkratu (zapalování oblouku).

Bastl verze delonova zdvojovače.

Jak již bylo řečeno, dává trafo Einhell CEN 160 s usměrňovačem UD-160 naprázdno 72-73 V. Po připojení zdvojovače se napětí dle očekávání zvýšilo na dvojnásobek, tedy 146 V. To už je samozřejmě moc a odporuje to předpisům, viz. tabulka v předešlém článku. Ale chtěli jsme to vyzkoušet.

Napětí naprázdno bez a s připojeným zdvojovačem.

Zapalování oblouku se 146 V naprázdno bylo pohádkové. Elektroda chytá prakticky "na přiblížení". Oblouk je velmi stabilní a má příjemný zvuk. Trošku je "problém" s ukončením svařování, protože se oblouk prakticky nedá utrhnout 

Celé pokusování ukončila exploze kondenzátorů. Ale s tím se počítalo, neboť jsme v šuplíkových zásobách vyhrabali pouze kousky na 50 V (pro účely focení jsme zdvojovač postavili znovu s jinými kondenzátory, tento již ale nesvařoval). Dalším problémem bude výběr vhodných diod a omezovacích odporů. Ty, co jsme použili my, by dlouhodobě také nevydržely. Ale za pokus to stálo. Teď se toho může ujmout někdo další a doladit to celé pro praktické použití 

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - I.Vydáno 10. 06. 2007 (42642 přečtení)

Znáte to. V práci se povaluje spousta bazických elektrod a vy máte doma jenom svářecí transformátor... Ne, tak tohle snad už neplatí. Doby, kdy bylo okrádání zaměstnavatele (kterým byl socialistický stát) takřka povinností, už jsou snad pryč. Důvody proč si usměrnit trafosvářečku mohou být i mnohem ušlechtilejší...

...třeba možnost svařovat a navařovat speciální materiály jako hliník, nerez, bronz, litinu, tvrdokovy, apod. Ne všechny tyto materiály lze svařovat střídavým proudem. Také svařování v polohách je lepší za použití bazických elektrod a stejnosměrného proudu. Přitom postavit si usměrňovač zvládne každý, kdo se trochu vyzná v elektronice. Jen vědět jak na to a jak si obstarat potřebné součástky. To se dozvíte z následujícího textu.

Reklama:

Usměrňovač - má to vůbec smysl stavět?

Než se pustíte do stavby, je nutné si rozmyslet, zda to má opravdu smysl. Výkonové součástky potřebné na stavbu jsou totiž poměrně drahé. Ani sebelépe usměrněná běžná trafosvářečka nikdy nedosáhne vlastností kvalitního invertoru. Může se tedy stát, že za poměrně dost peněz dostanete poměrně málo muziky. Přesto však po usměrnění výrazně stoupne užitná hodnota trafosfářečky a pokud jste schopni se dostat k použitým součástkám v přijatelné ceně, zkuste to.

Ovšem je tu ještě jeden zákeřný problém. Jmenuje se: Napětí naprázdno. Pro bezproblémové zapálení a stabilní hoření bazických elektrod by stejnosměrné napětí naprázdno nemělo být nižší než asi 65V. To je naprosto minimální hodnota. Současné svářecí invertory disponují napětím naprázdno od cca 70V do 90V. Abychom dosáhli požadovaných 65V po usměrnění a vyhlazení, musí být střídavé napětí naprázdno minimálně cca 48V (počítáme s úbytkem napětí na usměrňovacích diodách). A to může být problém. V souladu s bezpečnostními předpisy totiž může být napětí naprázdno svářecího transformátoru max. 50V AC. Výrobci ve snaze nepřekročit toto bezpečné napětí často snižují napětí naprázdno u svých svářeček zbytečně nízko. Nejsou vyjímečné svářečky s napětím naprázdno v rozmezí 40-46V a to je opravdu málo. (Ono je to málo i na rutilku, proto vám to tak prská...) Malé napětí naprázdno se projeví špatným zapalováním elektrody a nestabilním obloukem s tendencí ke zhasínání. Prostě to bude prskat... Řešit se to dá jedině zvýšením napětí naprázdno tak, že se přidají závity na sekundárním vinutí transformátoru. Zároveň ale poklesne maximální svářecí proud. Je to pracné a drahé. To si raději kupte pořádnou svářečku. Problém s napětím naprázdno většinou nebývá u starých továrně vyráběných trafosvářeček (RTB3, TMB125, JS90, apod) a také u podomácku vyráběných svářeček. Nízké napětí naprázdno mají většinou ty nejlevnější supermarketovky.

Usměrňovač - jak na to.

Pokud jste rozhodnuti si usměrňovač postavit, pojďme na to. Řada lidí, kteří se třeba nějak výhodně dostali k výkonovým diodám, vyzkoušela následující zapojení klasického můstkového usměňovače:

Nevhodné zapojení přídavného usměrňovače.

Výsledkem však byli zklamáni. Prostě to nefungovalo. Oblouk se špatně zapaluje, zhasíná a prská. V obvodu totiž chybí indukčnost - tlumivka. Tlumivka slouží k vyhlazení napětí, aby napětí neklesalo k 0 v každé půlperiodě. Zjednodušeně řečeno: bez tlumivky oblouk zhasíná a zapaluje se 100x za sekundu, s tlumivkou hoří stabilně. Díky její indukčnosti se na ní také po odtržení elektrody při zapalování indukuje napětí a zapalování oblouku se výrazně usnadní. Správně by tedy zapojení usměrňovače ke svářečce mělo vypadat takto:

Usměrňovač s velkou tlumivkou.

Tlumivka nemůže být jen tak ledajaká. Plechy na tlumivku by měly být minimálně poloviční vůči svářecímu transformátoru, indukčnost bývá kolem 5mH a je nutná vzduchová mezera v magnetickem obvodu (alespoň tak 2mm). Vinutí tlumivky musí být dimenzováno na svářecí

proud. Tlumivka tedy bude velká, težká a drahá. Správný návrh takovéto tlumivky není jednoduchý a je u toho spousta počítání.

Ideální by pak ještě bylo doplnit zapojení o kondenzátor, který pomůže s vyhlazením a svářecí vlastnosti se dále zlepší. Jak zapojit kondenzátor do obvodu je v tomto schematu:

Přidání kondenzátoru do přídavného usměrňovače.

Rezistor R slouží k vybití nabitého kondenzátoru po vypnutí svářečky. Jinak dostaneme ránu ještě dlouho po vypnutí :-) O kondenzátoru platí to samé co o tlumivce: bude velký, težký a nehorázně drahý...

Naštěstí však existují i jiná řešení a to nejrozšířenější je na následujícím schematu:

Ideální zapojení usměrňovače pro amatérskou stavbu.

Toto zapojení rozděluje lidi na dva tábory. Jedni jej zatracují, druzí milují. Je to takové to: aby se vlk nažral a koza zůstala celá. Faktem ale je, že to funguje. A dokonce se to vyrábělo i sériově. Ve spoustě zámečnických dílen bychom ještě dnes nalezli trafo s tímto usměňovačem.

V podstatě se jedná o usměrňovače dva. Jeden výkonový - silný - tvořený diodami D1 až D4. Druhý je pomocný - slabý - tvořený diodami D5, D6, kondenzátorem C s vybíjecím rezistorem R a tlumivkou Tl. Oba usměrňovače jsou spojeny paralelně. Přes ten výkonový protéká svářecí proud a pomocný zajistí snadné zapálení a stabilní hoření bez zhasínání. Pomocný usměrňovač nám "podrží" oblouk v okamžiku, kdy napětí výkonového usměrňovače klesá k nule. Stačí jen malá tlumivka a malý kondenzátor. Malý znamená také levný. Není to sice stoprocentně srovnatelné s řešením s klasickou velkou tlumivkou, ale v praxi to funguje. A velice dobře. Právě toto zapojení je vhodné pro stavbu.

Jaké použít součástky?

Pokud jste se rozhodli do toho jít, je nutné zjistit jaké součástky použít a kde je sehnat. Klíčové jsou výkonové diody D1 až D4. Tyto diody musí být dimenzovány na polovinu maximálního svářecího proudu. Pokud tedy stavíme usměrňovač k 160A svářečce, potřebujeme diody na min. 80A. Lze použít diskrétní výkonové diody - viz pozice č.1 na následujícím obrázku. Například diody Semikron SKR (SKN) 71/04. Jejich cena je ale cca 350,- kč. Potřebujeme 4 ks a je nutné přičíst cenu chladiče. Další možností je do každé větve můstku použít paralelní kombinaci několika menších diod. Ideální je použití 4 až 5 kusů tzv Alternátorových diod TESLA KYZ 74, KYZ 79. Dají se sehnat za cca 50,- kč. Ze zahraničních vyhoví např. Semikron SKR (SKN) 26/04. Při tomto řešení je vhodné změřit úbytky na všech diodách při cca 15 A a rozdělit je na čtyři skupiny s podobným napětím. Podstatné je ale i mechanické uspořádání na chladiči. Je nutné dodržovat mechanickou symetrii. Dráha proudu musí být ve všech paralelních větvích stejná. Drátové přívody k jednotlivým diodám je vhodné udělat delší (cca 10-20cm) a namotat z nich "indukčnost" - vyrovnání nestejnosti diod.

Jinou možností je použití výkonových diodových modulů (ČKD Polovodiče, Semikron, apod) - viz pozice č.2 na následujícím obrázku. Tyto moduly obsahují 2 až 4 výkonové diody a pro konstrukci můstku tak potřebujeme 1 až 2 moduly. Jsou ale velmi drahé (řádově tisíce kč). Stejně jako diskrétní diody i moduly se musí montovat na chladič.

Zajímavou možností je použití hotového můstku i s chladičem - viz pozice č.3 na následujícím obrázku. Může se jednat třeba o usměrňovač montovaný do levných MIG/MAG svářeček - céóček. Například můstkový usměrňovač do 160A pořídíte za cenu okolo 1200,- kč a seženete jej v opravnách svářecí techniky. Jedinou nevýhodou je to, že tento typ usměrňovače většinou počítá s aktivním chlazením ventilátorem. Ale i to je řešitelné, viz dále. Při výběru si jen dejte pozor, aby se jednalo opravdu o můstek. Některá nejlevnější céóčka totiž mají trafo se středovou odbočkou a používají dvojitý jednocestný usměrňovač a nikoliv můstek!

Diody, diodové moduly a můstky.

Diody je také možné vytěžit ze starých rozbitých svářeček. Občas se podaří namísto diod vytěžit výkonový tyristor. Jak z takového tyristoru udělat diodu je na následujícím obrázku. Rezistor R vyhoví v rozmezí cca 10-22 Ohmů, dioda D postačí libovolná univerzální do 1A, např 1N4007.

Náhrada diody tyristorem.

Diody D5 a D6 stačí na cca 10-20A. Lze tak použít Teslácké KY 712, KY 719, nebo již zmiňované KYZ 74, KYZ 79, případně Semikron SKR (SKN) 26/04 a podobně. Opět je nutná montáž na chladič. Kondenzátor C je běžný elektrolytický o hodnotě min. 1000uF/200V a vybíjecí rezistor je 3k3/2W. Tlumivka je - a teď se podržte - z výbojkových světel pouličního osvětlení. Bývá dimenzována na výkon 400-500W a pokud netušíte kde ji sehnat, poptejte se ve vašich nejbližších Technických službách, které spravují veřejné osvětlení. Jak taková tlumivka vypadá uvidíte v dalším pokračování tohoto článku, kde budou příklady amatérsky zhotovených přídavných usměrňovačů. Můžete pochopitelně použít i jinou odpovídající tlumivku, ale tato se shání asi nejjednodušeji. Při montáži usměrňovače nezapomeňte na to, aby veškeré propoje byly provedeny správně dimenzovanými vodiči!

Chlazení usměrňovače.

Pokud chcete minimalizovat rozměry a hmotnost přídavného usměrňovače, je nejschůdnější možností použít aktivní chlazení ventilátorem. Pak totiž můžete použít menší a lehčí chladiče

pro výkonové diody. Ventilátor můžete použít na síťové napájení, ale pak je nutné k usměrňovači tahat ještě síťovou "šňůru". Nebo jej můžete připojit přímo na svářecí napětí, jak bylo popsáno třeba v článku o dodatečném přidání ventilátoru do svářečky. O nevýhodách tohoto řešení se v článku dozvíte také.

Mnohem lepší řešení je na následujících obrázcích. Jedná se o jednoduché zapojení stabilizátoru napětí pro ventilátor. Ventilátor je tak připojen na svářecí napětí, ovšem jeho otáčky tolik nekolísají. Princip je zřejmý z obrázků. Zapojení je jednoduché a účinné. Použít lze všechny rozšířené ventilátory na 12V i 24V DC. Tranzistor T je nutné opatřit chladičem.

Schéma zapojení stabilizátoru pro ventilátor.

Propojení trafosvářečky s usměrňovačem a ventilátorem.

Seznam součástek: D - Usměrňovací dioda cca 2-6A (např P600) C - Kondenzátor elyt. cca 47uF/100V R - 3k3 (pro verzi 12V), 2k2 (pro verzi 24V) Dz - 12V (pro verzi 12V), 24V (pro verzi 24V) T - BDW 93 C + Chladič Ventilátor - 12V nebo 24V DC

Továrně vyráběné usměrňovače.

Na následujícím obrázku jsou příklady oblíbených továrně vyráběných přídavných usměrňovačů pro svářecí transformátory. Vlevo je typ JU-160, který byl nabízen primárně k populárním transformátorům JS-90 (výrobce Elektrokov Znojmo), vpravo je pak známá UDA 160, primármě určená pro trafa TMB-125 a RTB-3 (výrobce MEZ Brumov). Použití usměrňovačů je však univerzální a lze je připojit k libovolnému svářecímu transformátoru do 160A. Oba usměrňovače využívají zapojení s malou tlumivkou paralelně k silovému obvodu, jak je popsáno výše. Schemata zapojení těchto usměrňovačů naleznete v příštím pokračování tohoto článku.

Továrně vyráběné přídavné usměrňovače.

Technické parametry UDA 160:Max. vstupní napětí: 70V / 50Hz Svařovací proud při DZ=20%: 160 ASvařovací proud při DZ=100%: 70 ARozměry DxŠxV: 400 x 160 x 220 mmHmotnost: 9,5 kgOsazení diodami: KYZ 74 + KYZ 79

Dalším sériově vyráběným přídavným usměrňovačem s malou tlumivkou je UD-160, který si dokonce můžete objednat i ve formě jednoduché stavebnice. Vyhnete se tak pracnému shánění jednotlivých komponent a vlastníma rukama si postavíte profesionální a prověřený usměrňovač:

Přídavný usměrňovač UD-160 ze stavebnice.

Závěr.

Tak a to je celé. Je zřejmé, že se nejedná o přesný konstrukční návod, ale spíše o inspiraci ke stavbě. Každý má přeci jen trochu jiné možnosti a každý si konstrukci upraví podle svého. V dalším pokračování tohoto článku pak budou popsány některé amatérské konstrukce takovýchto usměrňovačů.

Poznámka:

Do sekce ke stažení   byly přidány katalogové listy (datasheety) výše zmiňovaných diod Semikron SKR/N 26 a SKR/N 71.

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - II.Vydáno 16. 06. 2007 (23681 přečtení)

Článek volně navazuje na první článek o usměrňování trafosvářeček. Tentokrát jsou zveřejněna různá zapojení posbíraná na fórech v síti sítí...

Jak se ukázalo, je konstrukce přídavného usměrňovače pro svářecí transformátory stále aktuální téma i v době svářecích invertorů. Na různých internetových diskusních fórech jsme posbírali řadu nápadů a návodů na konstrukci takového usměrňovače. Rozhodli jsme se je zde shromáždit, aby jste to měli všechno pěkně pohromadě. Texty k jednotlivým konstrukcím jsou původní, převzaté z jednotlivých diskusních příspěvků. Také jména autorů jsou uvedena tak, jak vystupují na jednotlivých fórech.

Usměrňovač číslo 1.

Tlmivka je z neonovych svetiel niekedy s pred 15-tich rokov. Treba vyskušat, ide to dost dobre. Je to take nudzove riešenie, lepšie niečo ako nič. Robil som ich par a velmi mi boli vdačny, ti čo som im to robil.

Autor: Jano2Zdroj: fórum na www.elektroworld.info

Schéma zapojení přídavného usměrňovače č. 1

Usměrňovač číslo 2.

Sam som si podobnu upravu urobil, ked som do lacnej baumaxovej trafozvaracky zabudoval usmernovac. Aj ked niesom profi-zvarac, som s touto upravou nadmieru spokojny. V tejto uprave ten obvod sluzi na to, aby obluk medzi polvlnami pri bazickych elektrodach nezhasol. Inak prudova charakteristika zostava zhruba rovnaka ako pri povodnom trafe. Tak som to skicol, tymi prepinacmi mozes nastavit rozne charakteristiky horenia obluka. Zalezi na druhu

elektrod a zvarovacom prude. 

Ten obvod s tlmivkou zo ziarivky mi velmi nevyhovoval, lebo tahal velmi dlhy obluk pri oddialeni elektrody. Navinul som novu tlmivku na jadro C zo stareho ruskeho Rubina, a to 120z Cu 2,5 PVC s odbockou uprostred, ktoru mozem zvolit prepinacom. Pouzil som sietove trafo z RUBIN C202 tusim. Jednoducho sa rozobera, a hlavne netreba prekladat plechy. Na obe C-ka som navinul v jednej vrstve po 60z 2,5Cu PVC drotu (To je drot co mi ostal po rekonstrukcii elektroinstalacie domu). Inak da sa pouzit jadro aj ine, z 200 az 300W sietoveho trafa, ale tie C-ka sa mi tam dobre zmestili. Aby som zvysil zapalne napatie, tak som rovnakym dratom ako na tlmivku privinul 2x 4 zavity na sekundar a zapojil ich do serie z pomocnymi diodami (pozor! treba zfazovat, aby sa neodcitalo), ktore tiez prepinacom mozem vyradit. Tie elyty som pouzil z AT zdroja 2x600M/200V a uplne by stacil aj jeden. Dal som zvarat aj skusenejsim, vyjadrili sa, ze je to parada!

Autor: HeldybeldyZdroj: fórum na www.elektroworld.info

Schéma zapojení přídavného usměrňovače č. 2

Usměrňovač číslo 3.

Nedávno jsem dělal usměrňovač na svářečku a funguje to perfektně. Musí tam být, jak už bylo tady na diskuzi zmíněno, kondenzátor (mám tam 2mF/150V) a tlumivka. Abych pravdu řekl, tak to schéma mi dal jeden elektrikář, takže to není z mé hlavy. Prý tam zkoušel dávat i nějaké větší tlumivky, ale nebylo to to pravé, a až s tou 400W z výbojky to bylo OK. Toto zapojení mi funguje už asi 1/2 roku a s žádnou technickou závadou jsem se ještě nesetkal. Přes diody D1 až D4 teče hlavní svářecí proud, takže musí vydržet minimální proud alespoň 100A. Ten výkonový můstek komplet i s chladiči jsem koupil v bazaru za velice dobrou cenu 160Kč, jak jsem tu cenu viděl tak jsem vůbec neváhal. Myslím, že taková úplně nová 150A dioda někde v elektru stojí daleko víc. Zbývající dvě diody D5, D6 už nemusí být tak výkonné, stačí pro proudy minimálně od 10A. Tlumivka zcela vyhovuje z výbojkových světel a má hodnotu 400W. Viz obrázek níže. Kondenzátor má hodnotu 2miliF/150V. Aby svářečka lépe chytala oblouk, tak je možné přidat paralelně ještě jeden.

Autor: DavosZdroj: fórum na www.elweb.cz

Schéma zapojení přídavného usměrňovače č. 3 (UDA 160)

Poznámka: jedná se vlastně o schéma zapojení továrního usměrňovače UDA 160 a hodnoty součástek na schematu odpovídají původnímu zapojení tohoto usměrňovače.

Provedení přídavného usměrňovače č. 3

Detail tlumivky a kondenzátoru usměrňovače č. 3

Usměrňovač číslo 4.

Uz dvakrat sem uspesne vyrobil svareci usmernovac. V prvnim pripade na svarecku hoby z MAKRO - proudy do 140A. Tu mi ukradli takze nyni mam svareci trafo RTB-3 výrobce MEZ Broumov 150A. Celkové náklady jsou asi 600kc. Tvori je 5ks mustkový usmernovac 50A/600V (napr KBPC5010), 12ks Varistoru 200V, elektrol. kondenzator 4,7G/150V a tlumivka. Tlumivka je vyrobena z trafa 12x9x4cm a je zde Cu vodic o prumeru 2mm navinuto 75z. - rozebrane starsi trafo.

Vsechny usmernovace jsou zapojeny paralerne a to tak ze vsechny (+) (mimo jednoho) jsou pres odpor tvoreny 8cm Fe drat pozink prumer 1,2mm zavedeny do jednoho bodu. Vsechny (-) tez pres Fe odpor do jednoho bodu a pak vsechny stridave. Je tedy pousito 5x4=20 -1 tedy 19 Fe vodicu do 4 bodu. Zbývajici (+) od jednoho usmernovace je priveden na spolecny (+) pres tlumivku. Na tento (+) (zbyvajici usm.) je tez priveden (+) od kondezatoru a minus je na spolecny (-).

Veskere diody a spoje prekleneme ochranými varistory. Takto provedený usmrnovac mi bez problemu fungoval na svarecce z MAKRO s rozptylovým transf. Nahození oblouku a stabilis. OK, výsledný svar OK. Nyní sem ho realizoval na trafu RTB-3 které má nekolikanasobne vetsi zelezo a tak jinak funguje. Svareni je tez bez problemu. Usmernovac je prakticky na 250A prilepený na kostru trafa a pri svarovani lehce hreje. Bez problemu snese nekolikansobné vyvarení 4 celých elektrod hned za sebou. Paralelni spojení pres popsane Fe odpory je nutne k vyvazeni paralerniho zatizeni vsech diod. Pri primem zapojeni jsou nektere diody pretizeny a nektere nevyuzity.

Můstek 50 A typu KBPC5010 s fastony.

Autor: PavelZdroj: fórum na www.elektrika.cz

Poznámka: protože občas dostaneme dotaz, jak že je vlastně ten Pavlův usměrňovač zapojen (přestože je to z popisu celkem jasné), připravili jsme jeho schéma. Pouze jsme si dovolili nepoužít všech 12 varistorů, ale jen dva, které podle našeho názoru bohatě stačí a schéma je přehlednější. Rezistory jsou zhotovené z pozinkovaného železného drátu, jak je popsáno v textu výše. Ostatní součástky jsou také popsány v textu. Můstky přišroubujte na chladič!

Schéma zapojení přídavného usměrňovače z můstků.

Usměrňovač číslo 5.

Na následujícím obrázku je schéma továrně vyráběného přídavného usměrňovače JU 160, dodávaného hlavně ke svářečkám JS 90. Výrobcem je firma Elektrokov Znojmo. Usměrňovač je ale univerzální a lze jej připojit k libovolnému trafu se svářecím proudem do 160A.

Zdroj: galerie na www.eleweb.cz

Schéma zapojení továrního přídavného usměrňovače JU 160

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

 Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - III.Vydáno 03. 09. 2007 (17583 přečtení)

Aktualizováno - nové fotografie !

Přídavné usměrňovače pro usměrnění trafosvářeček stále neztrácejí na popularitě. Dnes přinášíme modifikaci již dříve uvedeného zapojení.

Oblíbenou konstrukcí usměrňovače pro amatérskou stavbu je usměrňovač s tzv. malou tlumivkou. Důvodem jeho oblíbenosti je to, že se dá použít relativně snadno dostupná tlumivka z veřejného osvětlení a parametry takového usměrňovače jsou vyhovující. Princip a konstrukce tohoto usměrňovače byla popsána například v tomto článku. Pro oživení paměti je na následujícím obrázku schéma zapojení usměrňovače s malou tlumivkou:

Ideální zapojení usměrňovače pro amatérskou stavbu.

Náš čtenář, který ve SvarFóru vystupuje pod přezdívkou FunThomas, nás upozornil na zajímavý modul můstkového usměrňovače, který zároveň obsahuje diody pomocného usměrňovače D5 a D6. Modul, který je možné zakoupit jako náhradní díl do MIG/MAG svářečky za cenu okolo 1000,-kč, je tak naprosto ideální pro konstrukci přídavného usměrňovače. Modul je použitelný pro proudy do cca 160A, ale vyžaduje chlazení ventilátorem. Možnosti zapojení ventilátoru jsou opět v prvním článku o usměrňování trafosvářeček. Vyobrazení tohoto modulu je na následujícím obrázku. Oproti klasickému můstkovému usměrňovači má tento modul jednu desku navíc. Právě tato deska nese pomocný usměrňovač D5 a D6.

Modul výkonového můstku 165A s pomocným usměrňovačem.

Tento modul usměrňovače však skrývá jednu záludnost. Jedná se o opačně polarizované diody D5 a D6. Je tedy nutné zapojení trochu upravit, ale tato úprava nemá žádný vliv na výslednou funkčnost. Upravené schéma zapojení přídavného usměrňovače je na následujícím obrázku. Ze schématu je patrné, že kvůli opačně polarizovaným diodám D5 a D6 musí být tlumivka v minusové větvi. Je potřeba také otočit polaritu vyhlazovacího kondenzátoru. Upravené zapojení je plně funkční bez jakýchkoliv omezení a dokonce i toto zapojení se využívalo v továrně vyráběných výrobcích. Hodnoty ostatních součástek opět naleznete v prvním článku o usměrňování trafosvářeček.

Upravené schéma s opačně polarizovanými D5 a D6.

Fotografie přídavného usměrňovače FunThomasova:

Praktické provedení přídavného usměrňovače.

Povšimněte si tlumivky z veřejného osvětlení.

Ventilátor je Mezaxial na 230V / 50 hz

FunThomasova sestava trafo + usměrňovač.

FunThomasovo svářecí trafo.

Diskuse k článku:zaujal vás tento článek? Chcete něco doplnit nebo se na něco zeptat? Zapojte se dodiskuse k článkům. 

Všechny články z rubriky:chcete-li zobrazit včechny články z této rubriky, klikněte na ikonu rubriky (malý obrázek vpravo vedle nadpisu článku).

Přídavný usměrňovač k trafosvářečce - IV.Vydáno 01. 10. 2007 (17845 přečtení)

Tak snad už naposledy se vracíme k usměrňování trafosvářeček. Tentokrát zveřejňujeme zapojení a konstrukci usměrňovače s tzv. velkou tlumivkou. Doplněno v únoru 2010: Kdepak! Těch článků o usměrňovačích bude ještě moc!

Tuto konstrukci nám zaslal náš čtenář pan Zdeněk Toman. Předtím se na nás ale obrátil s tímto dopisem:

Před několika dny jsem se ozval s připomínkami k Vašemu článku o usměrňovači ke svářecímu trafu. Možná zase trošku rýpu, ale stejně se domnívám, že by bylo časem vhodné v zájmu objektivity uveřejnit i návod na stavbu usměrňovače s "plnokrevnou" tlumivkou, tj. protékanou celým svařovacím proudem. Podle různých dotazů na fórech je o tento typ pořád zájem a bohužel odpovědi k těmto dotazům někdy bývají zavádějící. Dají se sice poskládat střípky z různých rad, ale ucelený návod jsem nikde neviděl. Šikovných lidí je u nás stále dost, plechy a drát zase tak nedostupné nejsou a vlastnosti dobře navrženého zařízení jsou excelentní. Domnívám se, že v některých směrech předstihují i vlastnosti komerčních invertorů, zejména při stacionárním využívání.

Následovala naše výzva, aby se pan Toman takový návod pokusil připravit. Zde je výsledek, který vám čtenářům nyní společně předkládáme. Je to opravdu výtečná konstrukce. Posuďte sami.

Usměrňovač 130A s „velkou“ tlumivkou.

Proč právě tento typ usměrňovače?

Jedná se o zařízení s tlumivkou protékanou celým svařovacím proudem. Usměrňovač má znatelně lepší svařovací vlastnosti, než jednodušší varianta s pomocným obvodem C+L. Důvod je zřejmý - energie v tlumivce, nahromaděná k vyhlazení tepavého proudu z diod je řádově desetkrát větší, než lze získat z kondenzátorů. V důsledku toho také činitel filtrace dosahuje běžně 90%. Sestava s kvalitními komponenty může v některých ohledech předčit i komerční invertory, samozřejmě na úkor mobility. Oblouk se lehce zapaluje, je tichý, stabilní a příjemně pružný. Svařování je prakticky bez rozstřiku. Výborné svařovací vlastnosti vyniknou zejména u drobnějších a specifických prací, jako jsou opravy pomocí tvrdonávarů, stehování, svařování legovaných a různorodých materiálů nebo tenkých plechů.

Zařízení má i jednu záludnost: při svařování vznikají napěťové špičky s amplitudou stovek voltů a energií přes 70 J. Ty jsou již značně nebezpečné - i když ne třeba svou vlastní energií, tak následným šokem nebo úrazem z úleku. Je nezbytně nutné používat pouze nepoškozené držáky elektrod a předepsané ochranné rukavice. Tento typ usměrňovače je určen především pro průmyslovou sféru a předpokládá se, že bude používán jen řádně poučenými osobami s patřičným svářečským oprávněním.

Popis zapojení.

Na následujícím obrázku je schéma zapojení popisovaného usměrňovače. Dále bude následovat popis jednotlivých komponent.

Usměrňovač s velkou tlumivkou - schéma zapojení.

TLUMIVKA (Tl):

Tlumivku lze vyrobit například z různých síťových transformátorů, ať už jádrového, či plášťového typu, použít by šlo i jádro z vyřazeného svářecího transformátorku a občas se objevují v inzerátech nabídky starších originálních tlumivek. Vhodná síťová trafa budou mít výkon něco kolem 1 kVA. Potřebný činný průřez Fe jádra je u běžných plechů 30 cm2, o trochu větší nevadí. Pokud se však použije byť i jen o něco menší jádro, hrozí reálné nebezpečí jeho přesycení a následná deformace přenosových vlastností. Čili řečeno jinak, veškerá práce bude nanic. Maximální sycení v jádře je uvažováno 1,2T při proudu 130A.

Drát na vinutí je nejlepší s dvojitým opředením skelnou přízí - pro vyšší tepelnou třídu. U plášťového typu jader je téměř nezbytností použít měď, protože hliníkové vinutí s nutným větším průřezem se na kostru prostě nevejde. Vinutí z mědi by mělo mít průřez 18 - 25 mm2, hliníkové asi o polovinu víc. Průřez vinutí závisí na tom, jaké elektrody se budou používat nejčastěji, jaký je požadovaný zatěžovatel a jaká bude konstrukce tlumivky. Jádrové typy s vinutími na obou sloupcích mají poněkud lepší ochlazovací činitel, než plášťové s jedním vinutím. Značně příznivý vliv má použití nuceného chlazení hotového zařízení.

Doporučená indukčnost je v rozsahu 1-5 mH, volen byl zlatý střed. Větší indukčnost sice přinese lepší činitel filtrace, zároveň však také větší problémy s napěťovými špičkami. Počet závitů tlumivky není kritický, pro výše uvedený průřez železa a indukčnost okolo 2-3 mH je asi 60 až 70. Tlumivka vyžaduje vzduchovou mezeru, ta pro 70 závitů vychází výpočtem okolo 12 mm. Lze ji dobře realizovat laminátovou deskou, v krajní nouzi pak třeba i překližkou napuštěnou fermeží, tloušťky 5-6 mm (skutečná mezera v tlumivce bude vždy poloviční, než výpočtová - mezery jsou vlastně vždy dvě v sérii a to u každého typu jádra). Jestliže se ani 60 závitů na kostru nevejde, zmenší se tloušťka destičky vzduchové mezery, maximálně však na 4 mm! Usměrňovač bude stále kvalitní. Při práci je nutno dbát na dobrou izolaci vinutí proti kostře, napěťové špičky jsou opravdu vysoké. Povrch dokončeného vinutí se z důvodu lepšího ochlazování ponechá volný, bez ovinu izolační fólií.

Hotová tlumivka bude mít podle použitého typu jádra hmotnost přibližně 15-20 kg a je vhodná pro svařovací proud od 30 do 130A, tj. pro nejčastěji používané elektrody v domácí dílenské praxi Ø 1,6 až 3,2 mm. Podrobný výpočet tlumivky, srozumitelný i pro jedince bez několika diplomů, je například v publikaci Transformátory pro obloukové svařování,

vydané v SNTL v roce 1979 a tlumivku lze poměrně snadno přepočítat pro eventuelní větší či menší svařovací rozsahy.

USMĚRŇOVACÍ DIODY (D1 - D4):

Usměrnění je nejvhodnější realizovat můstkem ze 4 ks výkonových diod. Někdy se objevují v inzerátech levné nabídky starších výrobků 160 až 200A z bývalého ČKD. Ty jsou velmi vhodné, nejvhodnější je pak typ s pokud možno vyšším závěrným napětím - to je udáváno ve značení posledním dvojčíslím (např. typ 02=200V, typ 12=1200V atd.). Lze ovšem použít jakýchkoliv jiných diod, měly by však být alespoň na 100A. Podle charakteristik trafa může totiž být jeho výstupní zkratový proud až o 50% vyšší, než je jmenovitý svařovací a některé subtilnější typy diod nemají rády přetížení ani v řádu desetin sekundy.

Usměrnění pro menší svařovací proudy lze levně provést pomocí čtyř (případně pěti) paralelně spojených můstků 50A, například KBPC5010 nebo B250C50000:

Můstek 50 A typu KBPC5010 s fastony.

Toto řešení již bylo popsáno v tomto článku jako Usměrňovač č.4. Cena za jeden můstek je kolem 50,- kč. Je velice vhodné provrtat opatrně ve svěráku vrtákem Ø 3,1mm nožičky můstků a pak na ně šroubky M3/5 pevně uchytit pájecí očka. Při použití fastonů s konektory mohou po čase zvýšené přechodové odpory ještě znatelně zhoršit již i tak nedokonalou symetričnost systému. Pokud se při navlékání do oček pečlivě pohlídají všechny drátky, může se pro připojování jednotlivých můstků použít izolované Cu lanko průřezu 1,5 mm2. Koncepce s můstky ale není příliš vhodná pro větší svařovací proudy - se čtyřmi B250C to v dlouhodobě provozovaném zařízení funguje spolehlivě pouze do 100A, tj. pro elektrody Ø 2,5. Pouhé přidávání můstků nepomohlo, jejich jednotlivé diody nemívají shodné vlastnosti a v tomto typu zařízení jsou značně zatěžovány aperiodickými napěťovými i proudovými špičkami.

KONDENZÁTORY (C1, C2):

Na výstupu z usměrňovacích prvků je kondenzátor C1. Ten poněkud omezuje přenos napěťových špiček na diody a částečně usnadňuje zapálení oblouku. Byl použit SNAP-IN 470μF/400V/HT-105°C. Zvyšování jeho kapacity již nepřinášelo subjektivně žádná zlepšení. Paralelně k němu, co nejblíže k vývodu tlumivky, je dobré připojit ještě malý fóliový kondenzátor C2 o kapacitě M15 až M22/630V ke snížení strmosti náběžného čela špiček.

Vybíjecí odpor R by měl být na zatížení alespoň 5W, vhodná hodnota je 3k9 nebo něco okolo. K výstupním svorkám hotového usměrňovače - tj. za tlumivkou - se již nesmí připojit ani sebemenší kapacita, jinak by se téměř nedal zapálit oblouk!

Chlazení usměrňovače:

Velmi účelné je hotový usměrňovač chladit nuceně, třeba ventilátorem do PC. Citelně to ušetří plochu chladičů a umožní také částečné snížení průřezu vinutí tlumivky.

Provedení usměrňovače.

Na následujících fotografiích je celkové mechanické provedení přídavného usměrňovače. Velikost usměrňovače je asi stejná, jako velikost trafa, hmotnost je okolo 18 kg. Usměrňovač je v provozu cca 10 let a byl již upravován (je to vidět i na fotce spodku). Hlavní chladicí proud byl přitom přesměrován z můstků na tlumivku. Na podzim jej budu znovu přestavovat na 4 výkonové diody. Byl s nimi již vyzkoušen, ale stále se nedostává času na přestavbu.

Usměrňovač s velkou tlumivkou - celkový pohled.

Usměrňovač s velkou tlumivkou - pohled zespodu.

Usměrňovač lze v popsané koncepci použít pro všechny běžné druhy elektrod, pro speciální typy jako hlubokozávarové nebo vysokovýkonové však musí být napětí naprázdno transformátoru okolo 70V AC.

Usměrňovač je provozován ve spojení s transformátorem JS 90, kde podstatným způsobem zvýšil jeho užitnou hodnotu. Lze jej samozřejmě použít i k jiným transformátorům, bohužel však některé nápadně levné a nápadně lehké výrobky mohou mít tak nepříznivé charakteristiky, že očekávaný výsledek nebude odpovídat vynaložené námaze.

Poznámka na závěr.

Mimo tuto sestavu vlastním i invertor. Pokud se svařují na stavbě třeba úhelníky z oceli tř. 11 a tloušťky 4 mm, je rozdíl mezi invertorem a usměrňovačem ve vlastní práci i ve výsledku nepodstatný a zcela jednoznačně vede invertor díky mobilitě. Naprosto jiná situace však nastane, když potřebuji přivařit 3 mm šroubky k 0,6 mm plechu a navíc je jeden z dílů legovaný. Velice zjednodušeně a laicky řečeno, invertor zapaluje oblouk zvýšeným proudem, kdežto usměrňovač špičkami napětí a tento koncepční rozdíl je zejména u malých proudů zásadní. U invertoru měla elektroda tendenci se lepit, postupným zvyšováním proudu se sice lepit přestává, ale zato začíná upalovat buď šroubek, nebo propalovat plech. Najít optimální proud je prakticky nemožné. Usměrňovačem šlo po chvíli zácviku provádět tyto spoje prakticky bez problémů (samozřejmě ne s běžnou elektrodou, musel jsem použít drahou OK 67.60). Dále se mi zdá (to však může být i rukama, nebo nekvalitním výrobkem), že se u invertoru např. hůře ovládá průvar běžnou změnou vedení elektrody před nebo za svarem. Oblouk má tendenci zhasínat, což je u usměrňovače věc zcela neznámá.

Konstrukce: Zdeněk Toman