ВЧ (импульсный) сварочный аппарат (разные мысли по поводу)
1. Импульсная сварка по своему принципу в корне отличается от обычной. Основные преимущества - выше качество сварки, да и кстати существует авторское свидетельство (к сожалению не помню номер но могу поискать) суть которого в том, что если в зону сварки подавать ультразвуковые колебания качество сварки значительно возрастает, а так как аппарат как раз и работает на ультразвуковой частоте то это явление и происходит.
2. Варить можно любым типом и диаметром электродов, даже проволокой без обмазки, флюсов и присадок. От диаметра электрода зависит только скорость его расхода (чем тоньше тем быстрее), так как сварка происходит не током, как при обычной сварке, а импульсами тока с большой частотой. Металл электрода не просто плавится - он отрывается от электрода. Теоретически можно даже производить напыление этим методом.
3. Еще одно преимущество можно сваривать встык два листа тонкого металла не боясь проварить его, при этом шов образуется с обратной стороны - металл отрываемый от электрода как бы пролетает сквозь стык и там образует шов. Это идеально для ремонта автомобилей, когда изнутри не подлезешь, разбирать трудоемко, и испортить легко - это все при обычной сварке. А тут варишь снаружи, а шва не видно.
4. Следующее преимущество - можно варить такие металлы как алюминий без всякой аргоновой среды. Короткие мощные импульсы тока разрушают окисную пленку на поверхности алюминия и не дают ей образоваться во время сварки.
5. Массогабариты устройства таковы, что вполне поместятся в "дипломат".
Вроде выглядит как рекламный проспект, но на самом деле все так и есть, как описано выше.
На данный момент устройство находится в стадии разработки, поэтому готового схемного решения импульсного сварочного аппарата на тиристорах нет. Хотя я знаю, что существует вариант и на транзисторах и он прекрасно работает и я склоняюсь к тому, что скорее всего придется переходить на транзисторы.
Простите меня, что я все не пишу о подробностях конструкции сварочного аппарата и не публикую результаты своих экспериментов - совершенно нет времени - загружен работой. Из-за этого нет времени заниматься и сварочником. Окончательного готового решения у меня нет, все пока в стадии экспериментов. Работающая конструкция существует у моего знакомого. Схемы у него как таковой нет - только в общих чертах и она многовариантна. Сложного в ней ничего нет, но она требует экспериментов, а они чреваты сгоранием транзисторов (или тиристоров и диодов в тиристорной схеме), а если еще учесть, что в схеме применено параллельное соединение транзисторов, то при неудачном эксперименте их летит сразу слишком много. И вот нас несколько человек, параллельно делающих эту конструкцию и оглядывающихся друг на друга: у кого раньше заработает, что бы не рисковать и сделать так же. Тем более надо учесть, что времени нет совершенно. У меня на данный момент параллельно недоделаны две конструкции и транзисторная и тиристорная, а так как две сразу сделать не удается передо мной проблема: какую отложить, а какую доделать. У каждой свои преимущества, недостатки и проблемы. Тиристорная вообще-то должна быть лучше (и мощнее), тиристоры легче открыть, чем мощные транзисторы, но труднее закрыть. Тиристоров надо всего четыре - транзисторов шесть если по полумостовой схеме (да еще хороших мощных и высоковольтных + два высоковольтных в управлении), но на тиристоры надо по мощному запирающему диоду (у меня ДЧ151-80х), транзисторам надо защитные диоды (всего лишь КД226 - но зато их надо 8 штук).
Транзисторных схем я видел несколько. Мостовые, полумостовые и двухтактные. В принципе обычный, но очень мощный импульсный блок питания. Что-то похожее есть в Радио 9/90 стр.59. Только транзисторы по три в параллель, через сопротивления 0,12-0,25 Ом. Там стоят КТ812 - но их придется ставить 12 штук или делать по полумостовой тогда всего шесть. Можно ставить что-нибудь получше, если денег хватит, например хотя бы КТ848 или КТ872 - хотя я эти не люблю, но лучше всего КТ878 - этих может быть даже двух хватит, но у меня таких нет. Интересна идея попробовать полевики (я под это дело даже закупил КП707В2 - но пока жалко).
Задающий генератор для этого сварочника представляет полноценный импульсный полумостовой блок питания (пробовал я недавно полумостовой - два транзистора и два конденсатора - ЕРУНДА это все. ТОЛЬКО ДВУХТАКТНЫЙ!!! или вообще полный мост. Так как при полумостовой схеме с конденсаторами на выходе появляются строго прямоугольные импульсы безо всякого защитного промежутка, а если делать по двухтактной схеме, т.е. на выходе трансформатор с отводом от середины, то будет как надо), только на выходе напряжение не выпрямляется и не сглаживается, а эти красивые прямоугольные импульсы как раз и идут на базы транзисторов (вот тут как раз и потребуется два высоковольтных транзистора). Причем меня убедили, что этот вариант лучше, чем в Радио 9/90, где задающий построен на КТ827 и питается от 15В ему и блок питания нужен свой и не дает он необходимой мощности для раскачки 6 транзисторов (или даже 12). Самое главное, что его выходной трансформатор должен иметь большое сечение с многократным (почти 10-кратным) запасом по мощности, хотя на первый взгляд этого и не надо, но мне начали объяснять, что он ни при каких обстоятельствах он не должен войти в насыщение, иначе смерть выходным транзисторам. Я решил не рисковать и поверить. Кстати если делать аппарат на полевиках, то эта проблема вообще отпадает и выход можно брать прямо с микросхем через маленькое колечко (причем генератор можно сделать проще - на одной микросхеме 494 это буржуйский ШИМ-контроллер, все в одном и стОит совсем недорого, где-то рублей 20, в нем и защитные промежутки регулируются и регулировку можно автоматическую сделать и защиты всякие стоЯт). И еще надо не забывать, что на выходе задающего генератора не просто прямоугольные импульсы, а импульсы с защитном промежутком т.е: положительный импульс 12 мкс. - защитная пауза 12 мкс. - отрицательный импульс 12 мкс. - защитная пауза 12 мкс.
Выходная обмотка 7 витков без выпрямителей и конденсаторов (все же мне кажется это мало), но на выходе обязательно должен стоять дроссель (иначе мгновенная смерть транзисторам) на 7 витков с сечением сердечника не менее 2/3 от сечения выходного трансформатора и с зазором в 0,5 мм, можно использовать сердечники от TV-строчников - три-четыре в пакет на трансформатор и два-три на дроссель. Я для трансформатора взял ферритовое кольцо на 120 мм. И кстати сильно обломился. Все дело в том, что на нем не была указана магнитная проницаемость, а я наивно предположил, что у него проницаемость как всегда 2000, но когда я провозился с ним месяца полтора и пожег по глупости кучу транзисторов, только тогда до меня дошло, что проблема не в схеме и не в форме импульсов, а просто феррит надо было сразу проверить, (а как?) да мне и в голову не пришло (оказалось, что это ВЧ феррит на мегагерцовые частоты - вещь может и ценная, но для данной конструкции совершенно неприменимая). Я когда это понял сильно на него обиделся и уже практически полгода не занимаюсь больше сварочником, хотя уже набрал кучу ферритовых сердечников от телевизионных строчников. Надеюсь, что вернусь к этой теме. Выходную обмотку и дроссель намотал силовым многожильным кабелем (48 жил по 0,8 мм в диаметре каждая, первичка 48 витков 19-жильным кабелем по 0,65 мм жила - это для борьбы со скин-эффектом, хотя для лучшего эффекта надо чтобы жили еще были и изолированы друг от друга). Вообще конечно правильно будет мотать не кабелем, а жгутом изолированных проводов и первичку и вторичку (обычный ПЭВ-0,51 по 25 жил в жгуте). И кстати намотать такой трансформатор не так просто. Намотка должна быть строго равномерной, чтобы был равномерным магнитный поток. Причем, если схема используется двухтактная, то полуобмотки первички мотаются обе сразу и по всему сердечнику (а не как я когда-то на одной половине кольца одну полуобмотку - на другой вторую - это не правильно). Да и сечение магнитопровода хотя по расчетам и должно хватить 3-4 сердечников от строчников, лучше применить 8 и сделать магнитный зазор по больше (причем сердечники лучше всего подходят от ТВС110ЛА). И еще одна тонкость - должна быть одинаковая магнитная проницаемость (у ТВС110ЛА бывает Н2000НМ и Н2000НМС - с буквой С лучше). Преимущество сердечников от ТВС в том, что легко сделать нужный зазор (а он обязателен при двухтактной схеме). Да и при использовании кольца количество витков в обмотках необходимо больше, чем при сердечниках от ТВС (по расчетам на кольце первичка 48 витком, а на 8 сердечниках 8-12 витков, что существенно легче намотать). Короче тонкостей очень много.
Очень критичен подбор силовых конденсаторов, если делать по полумостовой схеме (я уже набрал кучу разных таких, а теперь пришел к выводу, что надо делать либо полный мост без конденсаторов, либо двухтактник с трансформатором (с отводом от середины). Какие попало не подойдут. Конденсаторы должны быть мощные, с толщиной выводов не менее 2-3 мм и напряжение не менее 500В, так как через них прокачивается мощность в несколько киловатт. Я по-первой не подумавши поставил бумажный, так он раскалился через несколько секунд и я чуть не обжегся (а мог и взорваться!). Я нашел силовые от каких-то станков К-75, но емкость большая -1,5 мкФ, придется ставить по 4 последовательно (я пока склоняюсь на полумостовую схему на четырех КТ848 - других нет - все уже пожег). Хорошие конденсаторы есть называются КЗ аж 68 года изготовления - мощные выводы с резьбой под гайку - эти тоже должны подойти. Бывают еще хорошие масляные конденсаторы, но я не видел на маленькую емкость (обычно 3,8 мкФ - а это слишком много) - зато они держат большую реактивную мощность - их можно ставить по питанию. Кстати по питанию должна стоять суммарная емкость около 2000 мкФ (не менее 350В), кроме электролитов обязательно надо поставить конденсаторы, которые хорошо держат импульсную нагрузку типа тех, что я перечислил выше.
На входе по питанию ставится сглаживающий дроссель на железе (я взял 400Вт-Ш-образный трансформатор с собранными пластинами с зазором), или иначе придется ставить большую емкость 10000-20000 мкФ, если учесть, что они должны быть рассчитаны на напряжение не менее 350 В - то это тоже габариты. Ставится между конденсаторами, получается П-фильтр. Индуктивность должна быть чем больше, тем лучше, витков не менее 400. Можно конечно обойтись и без нее, но тогда надо предусмотреть тиристорную систему плавного заряда конденсаторов фильтра.
Весь монтаж делается силовым проводом с большим сечением (я использую тот же кабель, что и для первички).
Если у кого есть конкретные вопросы, кто хочет поделиться со мной своим опытом, дать мне дельный совет и т.д. пишите, только простите меня, если долго не отвечаю - много писем, а времени катастрофически не хватает:
E-mail: captain_billy@mailru.com
Только очень прошу, не надо присылать писем типа: "Дай мне схему" (ну дай и все тут).
ПОВТОРЯЮ: ОТРАБОТАННОЙ ЗАКОНЧЕННОЙ НОРМАЛЬНО РАБОТАЮЩЕЙ СХЕМЫ У МЕНЯ НЕТ!!!
ЕСТЬ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ (ИНОГДА УСПЕШНЫЕ) РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И КУЧА СГОРЕВШИХ ТРАНЗИСТОРОВ.
ЕСТЬ ТЕОРИЯ, КОТОРУЮ Я ПО ВОЗМОЖНОСТИ ВСКОРЕ ОПУБЛИКУЮ.
А ПЕЧАТАТЬ НЕ ГОТОВУЮ СХЕМУ - С МОЕЙ СТОРОНЫ БЫЛО БЫ БЕЗНРАВСТВЕННО (У ВАС СГОРЯТ ТРАНЗИСТОРЫ, А Я БУДУ ВИНОВАТ).
А ЕЩЕ Я ХОТЕЛ ЗАРАБОТАТЬ НА НОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ, ЧТОБЫ ЗАКОНЧИТЬ ЭКСПЕРИМЕНТЫ, НАВЕШАЛ БАННЕРОВ, ТОЛЬКО ЧТО-ТО НЕ ОЧЕНЬ НАРОД ПО НИМ КЛИКАЕТ, А ЖАЛЬ. ЕСЛИ КТО ХОЧЕТ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ МОИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ПУБЛИКАЦИЙ ИХ В ИНТЕРНЕТЕ, ПОЩЕЛКАЙТЕ ПО БАННЕРАМ, МОЖЕТ Я ХОТЬ ЧТО-НИБУДЬ ЗАРАБОТАЮ И ЗАКОНЧУ ЭТУ ИДЕЮ СО СВАРОЧНЫМ АППАРАТОМ.
Кстати: разбирал почту и получил по рассылке от CityCat на тему: "Эврика! - российские изобретения" следующую информацию (привожу как есть):
Сварка в авоське
Сварочный аппарат - это, конечно, не изобретение. Моделей и разновидностей таких приборов в мире множество. Правда, русские изобретатели создают такие эффективные модели, что иностранцам и не снились. Московский изобретатель, однофамилец известного киноартиста, Андрей Миронов не только спроектировал и запатентовал, но и реально создал сварочный аппарат в виде небольшой коробочки весом два килограмма, работающий от бытовой электросети. То есть надо вам, например, старые трубы отопления в квартире обрезать и новые приварить. Нет проблем. Аппарат режет металл толщиной до 4 мм, а сваривает аж до 8 мм. Если же надо резать много металла, то производительность резака достигает 3 см в секунду. Правда, у аппарата есть и недоработка (может быть пока). Он не работает от 12В автомобильного аккумулятора, поэтому автомобилисту в дороге его применить невозможно.
Ничего себе - "недоработка" (они еще и издеваются - тут сделать бы чтобы от сети работало). Кто-то наконец реально создал такое устройство!!! Вот бы с ним пообщаться!!!
А вообще похоже идею воплотили на одном из наших военных Российских заводов и запустили в серийное производство. Не знаю насколько это правда - можете почитать статью в "Технике-Молодежи" (здесь была ссылка, но они переехали и я не знаю куда и не помню номера), но параметры!!! которые они там описывают просто потрясают и это при весе 5 кг.
А еще, если говорить о сварке, то мне очень понравились идеи и аппараты фирмы ТОР. Во-первых это сварочный аппарат-выпрямитель "Терминатор". При весе всего 13 кг !!! (у них получилось то, чего я так давно и безуспешно добиваюсь), он варит током до 200 А, да еще при этом он также является пусковым устройством для легкового автомобиля. Другая интересная вещь - аппарат контактной сварки. Маленький (8 кг), выполнен в виде клещей (кузов любого автомобиля - ремонт в два счета). Полуавтоматы нескольких видов при весе 20 кг - ток до 210А. Варит и проволокой и электродом. Очень интересная идея - газовая сварка, где газ получается из воды. Формула простая: вода + элект-во = газ с температурой пламени 2800 С. Короче получается на выходе струя плазмы диаметром как у иглы. Компактное устройство в виде пистолета-горелки и небольшого блока питания. Все аппараты работают от обычной сети 220В, 50Гц. Более подробно про все это можно почитать на их сайте: www.torus.ru Или здесь:
<<< Назад на главную