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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Saldatrice assemblata da parti di vecchi televisori. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / attrezzatura per saldatura Molti in casa avrebbero bisogno di un apparato per la saldatura elettrica di parti in metalli ferrosi. Poiché le saldatrici prodotte in serie sono piuttosto costose, molti radioamatori si impegnano a produrle da sole. Questo articolo riguarda uno di questi dispositivi. Fin dall'inizio del mio lavoro, mi sono posto il compito di creare la saldatrice più semplice ed economica utilizzando parti e assiemi ampiamente utilizzati al suo interno. Delle due opzioni principali per la progettazione dell'apparato - con trasformatore di saldatura o basato su convertitore - è stata scelta la seconda. In effetti, un trasformatore di saldatura è un circuito magnetico grande e pesante e molto filo di rame per gli avvolgimenti, inaccessibile a molti. I componenti elettronici per il convertitore, con la loro corretta scelta, non sono scarsi e relativamente economici.
A seguito di esperimenti piuttosto lunghi con vari tipi di convertitori basati su transistor e trinistor, il circuito mostrato in Fig. 1. I convertitori a transistor semplici si sono rivelati estremamente capricciosi e inaffidabili e i convertitori a trinistore possono resistere al circuito di uscita senza danni fino a quando il fusibile non si brucia. Inoltre, i trinistor si riscaldano molto meno dei transistor. Come puoi facilmente vedere, il design del circuito non è originale: è un normale convertitore a ciclo singolo, il suo vantaggio è nella semplicità del design e nell'assenza di componenti scarsi, il dispositivo utilizza molti componenti radio dei vecchi televisori. E, infine, praticamente non richiede regolazioni. La saldatrice ha le seguenti caratteristiche principali: Limiti di regolazione della corrente di saldatura, A ........ 40 ... 130 Tensione massima sull'elettrodo al minimo, V ................................................ 90 Corrente massima consumata dalla rete, A.................................20 Tensione nella rete di alimentazione di corrente alternata con una frequenza di 50 Hz, V .............. 220 Il diametro massimo dell'elettrodo di saldatura, mm .......... 3 Durata del carico (PN), %, a una temperatura dell'aria di 25 °C e corrente di uscita 100 A ...................... 60
Dimensioni apparecchio, mm......................350x 180x 105 Massa del dispositivo senza cavi di alimentazione e portaelettrodi, kg............................5,5 Tipo di corrente di saldatura - costante, regolare - regolare. Quando si saldano di testa lamiere di acciaio di 3 mm di spessore con un elettrodo di 3 mm di diametro, la corrente costante consumata dalla macchina dalla rete non supera i 10 A. La tensione di saldatura viene attivata da un pulsante posto sul portaelettrodo, che consente, da un lato, di utilizzare una maggiore tensione di accensione dell'arco e aumentare la sicurezza elettrica, dall'altro, poiché al rilascio del portaelettrodo, la tensione sull'elettrodo si spegne automaticamente. La maggiore tensione facilita l'accensione dell'arco e garantisce la stabilità della sua combustione. L'uso della corrente di saldatura continua con la polarità inversa della tensione di saldatura consente di collegare parti di lamiera sottile. La tensione di rete raddrizza il ponte a diodi VD1-VD4. La corrente rettificata, che scorre attraverso la lampada HL1, inizia a caricare il condensatore C5. La lampada funge da limitatore di corrente di carica e da indicatore di questo processo. La saldatura deve essere avviata solo dopo lo spegnimento della lampada HL1. Allo stesso tempo, i condensatori della batteria C1-C6 vengono caricati attraverso l'induttore L17. Il bagliore del LED HL2 indica che il dispositivo è connesso alla rete. Trinistor VS1 è ancora chiuso. Quando si preme il pulsante SB1, viene avviato un generatore di impulsi a una frequenza di 25 kHz, assemblato su un transistor unigiunzione VT1. Gli impulsi del generatore aprono il trinistore VS2, che, a sua volta, apre i trinistori VS3-VS7 collegati in parallelo. I condensatori C6-C17 vengono scaricati attraverso l'induttore L2 e l'avvolgimento primario del trasformatore T1. L'induttanza del circuito L2 - avvolgimento primario del trasformatore T1 - i condensatori C6-C17 è un circuito oscillatorio. Quando la direzione della corrente nel circuito cambia nella direzione opposta, la corrente inizia a fluire attraverso i diodi VD8, VD9 e i trinistor VS3-VS7 si chiudono fino al prossimo impulso del generatore sul transistor VT1. Quindi il processo viene ripetuto. Gli impulsi che compaiono sull'avvolgimento III del trasformatore T1 aprono il trinistor VS1. che collega direttamente il raddrizzatore di rete sui diodi VD1 -VD4 con un convertitore trinistor. Il LED HL3 serve per indicare il processo di generazione di una tensione pulsata. I diodi VD11-VD34 rettificano la tensione di saldatura e i condensatori C19-C24 la attenuano, facilitando così l'accensione dell'arco di saldatura. L'interruttore SA1 è un lotto o un altro interruttore per una corrente di almeno 16 A. La sezione SA1.3 chiude il condensatore C5 al resistore R6 quando è spento e scarica rapidamente questo condensatore, il che consente, senza timore di scosse elettriche, di ispezionare e riparare il dispositivo. La ventola VN-2 (con un motore elettrico M1 secondo lo schema) fornisce il raffreddamento forzato dei componenti del dispositivo. I fan meno potenti non sono raccomandati o dovrai installarne diversi. Condensatore C1 - qualsiasi progettato per funzionare a una tensione alternata di 220 V. I diodi raddrizzatori VD1-VD4 devono essere dimensionati per una corrente di almeno 16 A e una tensione inversa di almeno 400 V. Devono essere installati su dissipatori angolari a forma di piastra di dimensioni 60x15 mm, spessore 2 mm, realizzati in lega di alluminio . Al posto di un solo condensatore C5 si può utilizzare una batteria di più collegate in parallelo per una tensione di almeno 400 V ciascuna, mentre la capacità della batteria può essere maggiore di quella indicata nello schema. Lo starter L1 è realizzato su un circuito magnetico in acciaio PL 12,5x25-50. Funzionerà anche qualsiasi altro nucleo magnetico di sezione uguale o maggiore, a condizione che l'avvolgimento sia posizionato nella sua finestra. L'avvolgimento è composto da 175 spire di filo PEV-2 1,32 (non è possibile utilizzare un filo di diametro inferiore!). Il circuito magnetico deve avere un traferro non magnetico di 0,3 ... 0,5 mm. Induttanza di arresto - 40±10 μH. I condensatori C6-C24 dovrebbero avere una piccola perdita dielettrica tangente e anche C6-C17 dovrebbe avere una tensione operativa di almeno 1000 V. I migliori condensatori che ho testato sono K78-2, usati nei televisori. È possibile utilizzare condensatori più diffusi di questo tipo di diversa capacità, portando la capacità totale a quella indicata nello schema, oltre a quelli a film importati. I tentativi di utilizzare carta o altri condensatori progettati per il funzionamento in circuiti a bassa frequenza, di norma, portano al loro guasto dopo un po'. Gli SCR KU221 (VS2-VS7) dovrebbero essere utilizzati preferibilmente con l'indice delle lettere A o, in casi estremi, B o G. Come è stato dimostrato in pratica, durante il funzionamento del dispositivo, i terminali catodici degli SCR si riscaldano notevolmente, il che può portare alla distruzione dei giunti di saldatura sulla scheda e persino alla rottura dei trinistor. L'affidabilità sarà maggiore se entrambi i tubi del pistone sono realizzati con un foglio di rame stagnato con uno spessore di 0,1 ... lungo l'intera lunghezza. Il pistone (bendaggio) dovrebbe coprire l'intera lunghezza del cavo quasi fino alla base. È necessario saldare rapidamente per non surriscaldare il trinistor. Avrai una domanda: è possibile installarne uno potente invece di più trinistori a potenza relativamente bassa? Sì, questo è possibile quando si utilizza un dispositivo superiore (o almeno paragonabile) nelle sue caratteristiche di frequenza ai trinistor KU221A. Ma tra quelli disponibili, ad esempio, della serie TC o TL, non ce ne sono. Il passaggio ai dispositivi a bassa frequenza forzerà l'abbassamento della frequenza operativa da 25 a 4 ... 6 kHz, e ciò comporterà un deterioramento di molte delle caratteristiche più importanti del dispositivo e un forte scricchiolio durante la saldatura. Inoltre, è stato riscontrato che un potente trinistor è meno affidabile di molti collegati in parallelo, poiché è più facile per loro fornire condizioni migliori per la rimozione del calore. È sufficiente installare un gruppo di trinistori su una piastra termostaccante con uno spessore di almeno 3 mm. Poiché i resistori di equalizzazione della corrente R14-R18 (C5-16 V) possono diventare molto caldi durante la saldatura, devono essere liberati dal guscio di plastica prima dell'installazione mediante accensione o riscaldamento con una corrente, il cui valore deve essere selezionato sperimentalmente. I diodi VD8 e VD9 sono installati su un dissipatore di calore comune con trinistor e il diodo VD9 è isolato dal dissipatore di calore con una guarnizione in mica. Invece di KD213A, sono adatti KD213B e KD213V, nonché KD2999B, KD2997A, KD2997B. Quando si montano diodi e trinistor, è obbligatorio l'uso di pasta termoconduttrice. L'induttore L2 è una spirale senza cornice di 11 spire di filo con una sezione trasversale di almeno 4 mm2 in isolamento resistente al calore, avvolta su un mandrino con un diametro di 12...14 mm. L'induttanza diventa molto calda durante la saldatura, quindi, quando si avvolge la spirale, è necessario prevedere uno spazio di 1 ... 1.5 mm tra le spire e posizionare l'induttanza in modo che sia nel flusso d'aria dalla ventola.
Il circuito magnetico del trasformatore T1 è composto da tre circuiti magnetici PK30x16 piegati insieme da ferrite 3000NMS-1 (erano usati per i trasformatori orizzontali dei vecchi televisori). Gli avvolgimenti primario e secondario sono divisi ciascuno in due sezioni (vedi Fig. 2), avvolti con filo PSD1,68x10,4 in isolamento in fibra di vetro e collegati in serie secondo. L'avvolgimento primario contiene 2x4 giri, il secondario - 2x2 giri. Le sezioni sono avvolte su un mandrino di legno appositamente realizzato. Le sezioni sono protette dallo svolgimento da due bende in filo di rame stagnato con un diametro di 0,8 ... 1 mm. Larghezza della fasciatura - 10...11 mm. Una striscia di cartone elettrico viene posta sotto ogni benda o vengono avvolti diversi giri di nastro in fibra di vetro. Dopo l'avvolgimento, le bende vengono saldate. Una delle bende di ogni sezione funge da output del suo inizio. Per fare ciò, l'isolamento sotto la copertura è realizzato in modo tale che dall'interno sia a diretto contatto con l'inizio dell'avvolgimento della sezione. Dopo l'avvolgimento, la benda viene saldata all'inizio della sezione, per la quale l'isolamento viene rimosso in anticipo da questa sezione della bobina e viene stagnato. Si tenga presente che l'avvolgimento I opera nelle condizioni termiche più gravose, per questo motivo, durante l'avvolgimento dei suoi tratti e durante il montaggio, è necessario prevedere traferri tra le parti esterne delle spire inserendo tra le spire corte, lubrificato con colla resistente al calore, inserti in fibra di vetro. In generale, più traferri negli avvolgimenti, più efficiente sarà la rimozione del calore dal trasformatore. È anche opportuno qui notare che i tratti di avvolgimento realizzati con i citati inserti e guarnizioni con filo della stessa sezione 1,68x10,4 mm2 senza isolamento si raffredderanno meglio nelle stesse condizioni. Successivamente, entrambe le sezioni dell'avvolgimento primario sono impilate una sopra l'altra in modo che le direzioni del loro avvolgimento (contate dalle loro estremità) siano opposte e le estremità siano sullo stesso lato (vedi Fig. 2). Le bende a contatto sono collegate mediante saldatura, ed è consigliabile saldare una piazzola di rame sotto forma di un breve pezzo di filo da cui è realizzata la sezione a quelle anteriori, che fungono da conduttori delle sezioni. Il risultato è un avvolgimento primario rigido in un unico pezzo del trasformatore. Il secondario è realizzato allo stesso modo. La differenza sta solo nel numero di giri nelle sezioni e nel fatto che è necessario fornire un'uscita dal punto medio. Gli avvolgimenti sono installati sul circuito magnetico in modo rigorosamente definito: ciò è necessario per il corretto funzionamento del raddrizzatore VD11 - VD32. Il senso di avvolgimento della sezione di avvolgimento superiore I (guardando il trasformatore dall'alto) deve essere antiorario, partendo dal terminale superiore, che deve essere collegato all'induttanza L2. La direzione di avvolgimento della sezione di avvolgimento superiore II, al contrario, è in senso orario, partendo dall'uscita superiore, è collegata al blocco diodi VD21-VD32. L'avvolgimento III è una bobina di qualsiasi filo con un diametro di 0,35 ... 0,5 mm in isolamento resistente al calore in grado di resistere a una tensione di almeno 500 V. Può essere posizionato per ultimo in qualsiasi punto del circuito magnetico dal lato di l'avvolgimento primario.
Per garantire la sicurezza elettrica della saldatrice e un raffreddamento efficace di tutti gli elementi del trasformatore con flusso d'aria, è molto importante mantenere gli spazi necessari tra gli avvolgimenti e il filo magnetico. Questo compito viene svolto da quattro piastre di fissaggio poste negli avvolgimenti durante l'assemblaggio finale dell'assieme. Le lastre sono realizzate in fibra di vetro con uno spessore di 1,5 mm secondo il disegno di fig. 3. Dopo la regolazione finale della piastra, si consiglia di fissarla con colla resistente al calore. Il trasformatore è fissato alla base dell'apparecchio con tre staffe piegate da filo di ottone o rame con un diametro di 3 mm. Le stesse staffe fissano la posizione reciproca di tutti gli elementi del circuito magnetico. Prima di montare il trasformatore sulla base, tra le metà di ciascuno dei tre set del circuito magnetico, è necessario inserire guarnizioni non magnetiche in cartone elettrico, getinaks o textolite con uno spessore di 0,2 ... 0,3 mm. Per la fabbricazione di un trasformatore possono essere utilizzati nuclei magnetici di altre dimensioni con una sezione trasversale di almeno 5,6 cm2. Adatto, ad esempio, W20x28 o due set di W 16x20 da ferrite 2000NM1. L'avvolgimento I per il circuito magnetico corazzato è realizzato sotto forma di una singola sezione di otto spire, l'avvolgimento II - simile a quello sopra descritto, da due sezioni di due spire.
Il raddrizzatore di saldatura sui diodi VD11-VD34 è strutturalmente un'unità separata, realizzata a forma di libreria (vedi Fig. 4). È assemblato in modo tale che ciascuna coppia di diodi sia interposta tra due piastre termodisperdenti di dimensioni 44x42 mm e spessore 1 mm, realizzate in lamiera di lega di alluminio. L'intero pacco è unito da quattro prigionieri filettati in acciaio con un diametro di 3 mm tra due flange di 2 mm di spessore (dello stesso materiale delle piastre), a cui sono avvitate due schede su entrambi i lati, che formano i cavi del raddrizzatore. Tutti i diodi nel blocco sono orientati allo stesso modo - con il catodo conduce a destra secondo la figura - e i conduttori sono saldati nei fori della scheda, che funge da conduttore positivo comune del raddrizzatore e del dispositivo come un'intera. I terminali anodici dei diodi sono saldati nei fori della seconda scheda. Su di esso si formano due gruppi di conclusioni, collegate alle conclusioni estreme dell'avvolgimento II del trasformatore secondo lo schema. Data l'elevata corrente totale che attraversa il raddrizzatore, ciascuno dei suoi tre conduttori è costituito da più pezzi di filo lunghi 50 mm, ciascuno saldato nel proprio foro e collegati mediante saldatura all'estremità opposta. Un gruppo di dieci diodi è collegato in cinque segmenti, di quattordici - in sei, la seconda scheda con un punto comune di tutti i diodi - in sei. È preferibile utilizzare un filo flessibile, con una sezione trasversale di almeno 4 mm. Allo stesso modo vengono realizzate uscite di gruppo ad alta corrente dalla scheda a circuito stampato principale del dispositivo. Le schede raddrizzatori sono realizzate in lamina di fibra di vetro di 0,5 mm di spessore e stagnate. Quattro fessure strette in ciascuna scheda aiutano a ridurre lo stress sui conduttori del diodo durante le deformazioni termiche. Allo stesso scopo, i conduttori dei diodi devono essere stampati, come mostrato in Fig. quattro. Nel raddrizzatore di saldatura, puoi anche utilizzare diodi più potenti KD2999B, 2D2999B, KD2997A, KD2997B, 2D2997A, 2D2997B. Il loro numero potrebbe essere inferiore. Quindi, in una delle varianti del dispositivo, un raddrizzatore di nove diodi 2D2997A ha funzionato con successo (cinque in un braccio, quattro nell'altro). L'area delle piastre del dissipatore di calore è rimasta la stessa, è stato possibile aumentarne lo spessore fino a 2 mm. I diodi non erano posti a coppie, ma uno in ogni compartimento. Pubblicazione: radioradar.net
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