집 설계 커패시터와 용접기의 연결 다이어그램. DIY 커패시터 용접

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커패시터와 용접기의 연결 다이어그램. DIY 커패시터 용접

나는 전원 변압기가 타버린 중국산 Vita 반자동 용접기(이제부터는 단순히 PA라고 부르겠습니다)를 발견했는데, 친구들이 수리를 요청했습니다.

그들은 아직 일을 하고 있는데 아무것도 요리할 수 없고, 물이 튀거나 딱딱거리는 소리가 심하게 난다고 불평했습니다. 그래서 나는 결론을 내리기로 결정하고 동시에 내 경험을 공유하기로 결정했습니다. 아마도 누군가에게 도움이 될 것입니다. 1차 점검에서 PA용 트랜스가 잘못 감겨 있음을 깨달았습니다. 1차 권선과 2차 권선을 따로 감았기 때문에 사진을 보면 2차 권선만 남고 그 옆에 1차 권선이 감겨 있는 것으로 나와 있습니다. 나에게 가져왔다).

이는 이러한 변압기가 급격히 떨어지는 전류-전압 특성(볼트-암페어 특성)을 가지며 아크 용접에는 적합하지만 PA에는 적합하지 않음을 의미합니다. Pa의 경우 전류-전압 특성이 강한 변압기가 필요하며, 이를 위해서는 변압기의 2차 권선이 1차 권선 위에 감겨 있어야 합니다.

변압기 되감기를 시작하려면 절연체를 손상시키지 않고 2차 권선을 조심스럽게 풀고 두 권선을 분리하는 칸막이를 잘라야 합니다.

1차 권선에는 2mm 두께의 에나멜 구리선을 사용하고, 완전히 되감으려면 3.1kg(115m)의 구리선이 필요합니다. 우리는 한쪽에서 다른쪽으로 그리고 다시 돌아가도록 회전을 감습니다. 234번을 감아야 합니다. 즉 7겹입니다. 감은 후 탭을 만듭니다.

우리는 1차 권선과 탭을 패브릭 테이프로 절연합니다. 다음으로 이전에 감은 것과 동일한 와이어로 2차 권선을 감습니다. 우리는 생크 20mm2, 약 17미터로 36바퀴를 단단히 감습니다.

변압기가 준비되었습니다. 이제 초크 작업을 시작해 보겠습니다. 스로틀은 PA에서 똑같이 중요한 부분이며, 스로틀이 없으면 정상적으로 작동하지 않습니다. 자기 회로의 두 부분 사이에 간격이 없기 때문에 잘못 제작되었습니다. TS-270 변압기의 철에 초크를 감을 것입니다. 변압기를 분해하고 변압기에서 자기 회로만 가져옵니다. 우리는 자기 회로의 한쪽 굴곡 또는 두 개의 굴곡에 변압기의 2차 권선과 동일한 단면의 와이어를 감아 원하는 대로 끝을 직렬로 연결합니다. 인덕터에서 가장 중요한 것은 비자성 갭이며, 이는 자기 회로의 두 절반 사이에 있어야 하며 이는 PCB 인서트를 통해 달성됩니다. 개스킷의 두께는 1.5~2mm이며 각 경우에 대해 개별적으로 실험적으로 결정됩니다.

보다 안정적인 아크 연소를 위해서는 20,000~40,000μF 용량의 커패시터를 회로에 배치해야 하며 커패시터 전압은 50V 이상이어야 합니다. 개략적으로 모든 것이 다음과 같습니다.

PA가 정상적으로 작동하려면 위 단계를 수행하는 것으로 충분합니다.
그리고 버너의 직류로 인해 짜증이 나는 사람들을 위해 회로에 160-200 암페어 사이리스터를 설치해야합니다. 비디오에서이를 수행하는 방법을 확인하십시오.

모두 관심 가져주셔서 감사합니다 -)

알루미늄 전해 콘덴서는 용접기의 고주파 인버터의 안정적인 작동을 보장하는 주요 요소 중 하나입니다. 이러한 유형의 애플리케이션을 위한 신뢰할 수 있는 고품질 커패시터는 회사에서 생산됩니다.

전기 아크 용접 방법을 사용하는 첫 번째 장치는 조정 가능한 교류 변압기를 사용했습니다. 변압기 용접기는 가장 널리 사용되며 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 신뢰할 수 있고 유지 관리가 쉽지만 무게가 무겁고 변압기 권선에 비철 금속 함량이 높으며 용접 공정 자동화 수준이 낮다는 등 여러 가지 단점이 있습니다. 더 높은 전류 주파수로 이동하고 출력 변압기의 크기를 줄이면 이러한 단점을 극복할 수 있습니다. 50Hz의 전원 공급 주파수에서 더 높은 주파수로 이동하여 변압기의 크기를 줄이려는 아이디어는 20세기 40년대에 탄생했습니다. 그런 다음 전자기 변환기-진동기를 사용하여 수행되었습니다. 1950년에 진공관(사이라트론)이 이러한 목적으로 사용되기 시작했습니다. 그러나 효율성이 낮고 신뢰성이 낮아 용접 기술에 사용하는 것은 바람직하지 않았습니다. 60년대 초반 반도체 장치가 널리 보급되면서 처음에는 사이리스터 기반으로, 그다음에는 트랜지스터 기반으로 용접 인버터가 활발하게 개발되었습니다. 21세기 초에 개발된 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 인버터 소자 개발에 새로운 자극을 주었다. 이는 초음파 주파수에서 작동할 수 있으므로 변압기의 크기와 장치 전체의 무게를 크게 줄일 수 있습니다.

인버터의 단순화된 블록 다이어그램은 세 개의 블록으로 표현될 수 있습니다(그림 1). 입력에는 병렬 연결된 커패시턴스를 갖춘 무변압기 정류기가 있어 DC 전압을 300V까지 높일 수 있습니다. 인버터 장치는 DC를 고주파 교류로 변환합니다. 변환 주파수는 수십 킬로헤르츠에 이릅니다. 이 장치에는 전압이 감소되는 고주파 펄스 변압기가 포함되어 있습니다. 이 블록은 단일 사이클 또는 푸시풀 펄스를 사용하는 두 가지 버전으로 제조될 수 있습니다. 두 경우 모두 트랜지스터 장치는 온타임 조정 기능이 있는 키 모드에서 작동하므로 부하 전류를 조절할 수 있습니다. 출력 정류 장치는 인버터 후의 교류 전류를 직접 용접 전류로 변환합니다.

용접 인버터의 작동 원리는 주전원 전압의 점진적인 변환입니다. 먼저, 예비 정류 장치에서 AC 주전원 전압이 증가되어 정류됩니다. 인버터 장치의 IGBT 트랜지스터를 사용하여 정전압이 고주파 발생기에 전력을 공급합니다. 고주파 교류전압은 트랜스포머를 통해 낮은 전압으로 변환되어 출력 정류부에 공급됩니다. 정류기의 출력에서 이미 용접 전극에 전류가 공급될 수 있습니다. 전극 전류는 네거티브 피드백의 깊이를 제어하여 회로에 의해 조절됩니다. 마이크로프로세서 기술의 발전으로 작동 모드를 독립적으로 선택하고 "고착 방지", 고주파 아크 여기, 아크 유지 등과 같은 기능을 수행할 수 있는 인버터 반자동 기계의 생산이 시작되었습니다.

용접 인버터의 알루미늄 전해 콘덴서

용접인버터의 주요 부품은 반도체 부품, 강압 트랜스, 커패시터 등이다. 오늘날 반도체 부품의 품질은 매우 높아 올바르게 사용하면 문제가 발생하지 않습니다. 장치가 고주파수와 상당히 높은 전류에서 작동한다는 사실 때문에 장치의 안정성에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 용접 작업의 품질은 장치에 직접적으로 달려 있습니다. 이 맥락에서 가장 중요한 구성 요소는 전해 커패시터이며, 그 품질은 장치의 신뢰성과 전기 네트워크에 유입되는 간섭 수준에 큰 영향을 미칩니다.

가장 일반적인 것은 알루미늄 전해 콘덴서입니다. 이는 기본 네트워크 IP 소스에 사용하기에 가장 적합합니다. 전해 커패시터는 높은 정전 용량, 높은 정격 전압, 작은 크기를 가지며 오디오 주파수에서 작동할 수 있습니다. 이러한 특성은 알루미늄 전해질의 확실한 장점 중 하나입니다.

모든 알루미늄 전해 커패시터는 알루미늄 호일(커패시터의 양극), 종이 스페이서, 또 다른 알루미늄 호일 층(커패시터의 음극) 및 또 다른 종이 층의 순차적인 층으로 구성됩니다. 이 모든 것을 말아서 밀폐 용기에 담습니다. 도체는 회로에 포함하기 위해 양극 및 음극 층에서 나옵니다. 또한, 알루미늄 층은 표면적을 증가시켜 커패시터의 정전 용량을 증가시키기 위해 추가로 에칭됩니다. 동시에 고전압 커패시터의 용량은 약 20배, 저전압 커패시터의 용량은 100배 증가합니다. 또한 이 전체 구조는 필요한 매개변수를 달성하기 위해 화학 물질로 처리됩니다.

전해 콘덴서는 구조가 다소 복잡하여 제조 및 작동이 어렵습니다. 커패시터의 특성은 다양한 작동 모드와 작동 기후 조건에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 주파수와 온도가 증가하면 커패시터와 ESR의 커패시턴스가 감소합니다. 온도가 낮아지면 커패시턴스도 떨어지며 ESR은 최대 100배까지 증가할 수 있으며, 이는 결국 커패시터의 최대 허용 리플 전류를 감소시킵니다. 펄스 및 입력 네트워크 필터 커패시터의 신뢰성은 우선 최대 허용 리플 전류에 따라 달라집니다. 리플 전류가 흐르면 커패시터가 가열되어 조기 고장이 발생할 수 있습니다.

인버터에서 전해 콘덴서의 주요 목적은 입력 정류기의 전압을 높이고 발생 가능한 리플을 완화하는 것입니다.

인버터 작동에 심각한 문제는 트랜지스터를 통한 큰 전류, 제어 펄스 모양에 대한 높은 요구 사항(전원 스위치를 제어하기 위한 강력한 드라이버 사용을 의미함), 전원 회로 설치에 대한 높은 요구 사항 및 큰 펄스 전류로 인해 발생합니다. 이 모든 것은 주로 입력 필터 커패시터의 품질 요소에 따라 달라지므로 인버터 용접기의 경우 전해 커패시터의 매개변수를 신중하게 선택해야 합니다. 따라서 용접 인버터의 예비 정류부에서 가장 중요한 요소는 다이오드 브릿지 뒤에 설치되는 필터링 전해 콘덴서이다. 커패시터를 IGBT 및 다이오드 가까이에 설치하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 장치를 전원에 연결하는 전선의 인덕턴스가 인버터 작동에 미치는 영향을 제거할 수 있습니다. 또한 소비자 근처에 커패시터를 설치하면 전원 공급 장치의 교류 전류에 대한 내부 저항이 감소하여 증폭기 단계의 여기가 방지됩니다.

일반적으로 전파 변환기의 필터 커패시터는 정류된 전압의 리플이 5~10V를 초과하지 않도록 선택됩니다. 또한 필터 커패시터의 전압이 다음보다 1.41배 더 크다는 점도 고려해야 합니다. 다이오드 브리지의 출력에서. 따라서 다이오드 브리지 이후에 220V 맥동 전압을 얻으면 커패시터는 이미 310V DC 전압을 갖게 됩니다. 일반적으로 네트워크의 작동 전압은 250V로 제한되므로 필터 출력의 전압은 350V입니다. 드문 경우지만 주전원 전압이 더 높아질 수 있으므로 다음의 작동 전압에 대해 커패시터를 선택해야 합니다. 최소 400V. 커패시터는 높은 작동 전류로 인해 추가 가열이 있을 수 있습니다. 권장되는 최고 온도 범위는 최소 85~105°C입니다. 정류된 전압 리플을 완화하기 위한 입력 커패시터는 장치 전력에 따라 470~2500μF 용량으로 선택됩니다. 공진 초크의 일정한 간격으로 입력 커패시터의 커패시턴스를 늘리면 이에 비례하여 아크에 공급되는 전력도 늘어납니다.

예를 들어 1500 및 2200μF의 커패시터가 판매되고 있지만 일반적으로 하나 대신 커패시터 뱅크가 사용됩니다. 동일한 용량의 여러 구성 요소가 병렬로 연결됩니다. 병렬 연결 덕분에 내부 저항과 인덕턴스가 감소하여 전압 필터링이 향상됩니다. 또한, 충전 초기에는 단락 전류에 가까운 매우 큰 충전 전류가 커패시터를 통해 흐른다. 병렬 연결을 사용하면 각 커패시터를 통해 흐르는 전류를 개별적으로 줄여 서비스 수명을 늘릴 수 있습니다.

Hitachi, Samwha, Yageo의 전해질 선택

오늘날 전자 시장에서는 유명 제조업체와 잘 알려지지 않은 제조업체의 적합한 커패시터를 많이 찾을 수 있습니다. 장비를 선택할 때 비슷한 매개변수를 사용하면 커패시터의 품질과 신뢰성이 크게 다르다는 사실을 잊어서는 안됩니다. 가장 잘 입증된 제품은 및와 같은 세계적으로 유명한 고품질 알루미늄 커패시터 제조업체의 제품입니다. 기업은 커패시터 생산을 위한 신기술을 적극적으로 개발하고 있으므로 해당 제품은 경쟁사 제품에 비해 더 나은 특성을 갖습니다.

알루미늄 전해 커패시터는 여러 가지 폼 팩터로 제공됩니다.

인쇄 회로 기판에 장착하기 위해;
강화된 스냅인 핀 포함(스냅인);
볼트 터미널 (나사 터미널).

표 1, 2, 3은 사전 정류 장치에 사용하기에 가장 적합한 위의 제조업체 시리즈를 나타내며, 그 모양은 각각 그림 2, 3, 4에 나와 있습니다. 해당 시리즈는 최대 사용 수명(특정 제조업체 제품군 내)과 확장된 온도 범위를 갖습니다.

표 1. Yageo에서 제조한 전해 콘덴서

표 2. 삼화전자 전해콘덴서

표 3. 히타치에서 제조한 전해 콘덴서

이름	용량, µF	전압, V	리플 전류, A	치수, mm	폼 팩터	서비스 수명, h/°C
	470…2100	400, 420, 450, 500	2,75…9,58	30×40, 35×35…40×110	스냅인	6000/85
	470…1500	400, 420, 450, 500	2,17…4,32	35×45, 40×41…40×101	스냅인	6000/105
	470…1000	400, 420, 450, 500	1,92…3,48	35×40, 30×50…35×80	스냅인	12000/105
	1000…12000	400, 450	4,5…29,7	51×75…90×236	나사식 터미널	12000/105
GXR	2700…11000	400, 450	8,3…34,2	64×100…90×178	나사식 터미널	12000/105

표 1, 2, 3에서 볼 수 있듯이 제품 범위는 상당히 넓으며 사용자는 커패시터 뱅크를 조립할 수 있으며 그 매개변수는 미래 용접 인버터의 요구 사항을 완전히 충족합니다. 가장 신뢰할 수 있는 것은 최대 12,000시간의 서비스 수명을 보장하는 Hitachi 커패시터이며, 경쟁업체는 Samwha JY 시리즈 커패시터에서 최대 10,000시간, Yageo LC, NF, NH 시리즈 커패시터에서 최대 5,000시간의 매개변수를 제공합니다. 사실, 이 매개변수는 지정된 라인 이후에 커패시터의 보장된 오류를 나타내지 않습니다. 여기서는 최대 부하 및 온도에서의 사용 시간만 의미합니다. 더 작은 온도 범위에서 사용하면 그에 따라 서비스 수명이 늘어납니다. 지정된 기간 이후에는 최대 온도에서 작동할 때 용량을 10% 줄이고 손실을 10~13% 늘릴 수도 있습니다.

금속 요소를 원활하게 결합하는 방법에는 여러 가지가 있지만 그 중에서도 커패시터 용접이 특별한 위치를 차지합니다. 이 기술은 지난 세기 30년대부터 대중화되었습니다. 도킹은 원하는 위치에 전류를 공급하여 수행됩니다. 금속이 녹을 수 있는 단락이 발생합니다.

기술의 장점과 단점

가장 흥미로운 점은 커패시터 용접이 산업 환경뿐만 아니라 일상 생활에서도 사용될 수 있다는 것입니다. 여기에는 일정한 전압 전하를 갖는 소형 장치를 사용하는 것이 포함됩니다. 이러한 장치는 작업 영역에서 쉽게 이동할 수 있습니다.

기술의 장점 중 주목해야 할 점은 다음과 같습니다.

높은 작업 생산성;
사용된 장비의 내구성;
다양한 금속을 연결하는 능력;
낮은 수준의 열 발생;
추가 소모품 부족;
요소 연결의 정확성.

그러나 커패시터 용접을 사용하여 부품을 연결할 수 없는 상황이 있습니다. 이는 주로 프로세스 자체의 전력 지속 시간이 짧고 결합 요소의 단면적 제한이 있기 때문입니다. 또한 펄스 부하는 네트워크에 다양한 간섭을 일으킬 수 있습니다.

응용 프로그램의 특징 및 특성

공작물을 결합하는 과정 자체에는 접촉 용접이 포함되며, 이를 위해 특수 커패시터에서 일정량의 에너지가 소비됩니다. 방출은 거의 즉각적으로(1~3ms 이내) 발생하므로 열 영향 영역이 줄어듭니다.

프로세스가 경제적이기 때문에 손으로 커패시터 용접을 수행하는 것이 매우 편리합니다. 사용되는 장치는 일반 전기 네트워크에 연결할 수 있습니다. 산업용으로 사용되는 특별한 고전력 장치가 있습니다.

이 기술은 차체 수리를 위해 설계된 작업장에서 특히 인기를 얻었습니다. 작업 중에 화상을 입거나 변형되지 않습니다. 추가적인 교정이 필요하지 않습니다.

기본 프로세스 요구 사항

커패시터 용접을 고품질 수준으로 수행하려면 특정 조건을 준수해야 합니다.

충격이 가해지는 순간 공작물에 대한 접촉 요소의 압력은 안정적인 연결을 보장하기에 충분해야 합니다. 전극의 개방은 약간의 지연을 거쳐 이루어져야 금속 부품의 결정화가 더 잘 이루어집니다.
접합할 작업물의 표면은 전류가 부품에 직접 적용될 때 산화막과 녹으로 인해 과도한 저항이 발생하지 않도록 오염 물질이 없어야 합니다. 이물질의 존재는 기술의 효율성을 크게 감소시킵니다.
전극으로는 구리 막대가 필요합니다. 접촉 영역의 지점 직경은 용접되는 요소 두께의 최소 2-3배여야 합니다.

기술적 기법

공작물에 영향을 미치는 세 가지 옵션이 있습니다.

커패시터 스폿 용접은 주로 두께 비율이 다른 부품을 접합하는 데 사용됩니다. 전자 및 악기 제작 분야에서 성공적으로 사용됩니다.
롤러 용접은 연속 솔기 형태로 만들어진 특정 수의 스폿 연결입니다. 전극은 회전하는 코일과 유사합니다.
임팩트 커패시터 용접을 사용하면 단면적이 작은 요소를 만들 수 있습니다. 공작물이 충돌하기 전에 아크 방전이 형성되어 끝이 녹습니다. 부품이 접촉한 후 용접이 수행됩니다.

사용기기에 따른 분류는 변압기 유무에 따라 기술을 나눌 수 있다. 이것이 없으면 주 장치의 설계가 단순화되고 대부분의 열이 직접 접촉 영역에서 방출됩니다. 변압기 용접의 주요 장점은 많은 양의 에너지를 제공할 수 있다는 것입니다.

DIY 커패시터 스폿 용접 : 간단한 장치 다이어그램

최대 0.5mm의 얇은 시트나 작은 부품을 연결하려면 집에서 만든 심플한 디자인을 사용할 수 있습니다. 그 안에서 임펄스는 변압기를 통해 공급됩니다. 2차 권선의 끝 중 하나는 주요 부품의 배열에 연결되고 다른 끝은 전극에 연결됩니다.

이러한 장치를 제조할 때 1차 권선이 전기 네트워크에 연결되는 회로를 사용할 수 있습니다. 그 끝 중 하나는 다이오드 브리지 형태로 변환기의 대각선을 통해 출력됩니다. 반면에 시작 버튼으로 제어되는 사이리스터에서 직접 신호가 공급됩니다.

이 경우 펄스는 1000 - 2000μF 용량의 커패시터를 사용하여 생성됩니다. 변압기를 제조하려면 두께 70mm의 Sh-40 코어를 사용할 수 있습니다. 300회전의 1차 권선은 PEV로 표시된 단면적 0.8mm의 와이어로 쉽게 만들 수 있습니다. KU200 또는 PTL-50이라는 명칭의 사이리스터가 제어에 적합합니다. 10회 감은 2차 권선은 구리 부스바로 만들 수 있습니다.

더욱 강력한 커패시터 용접: 수제 장치의 다이어그램 및 설명

전력 표시기를 늘리려면 제조된 장치의 설계를 변경해야 합니다. 올바른 접근 방식을 사용하면 단면적이 최대 5mm인 와이어와 두께가 1mm 이하인 얇은 시트를 연결할 수 있습니다. 신호를 제어하기 위해 80A의 전류용으로 설계된 MTT4K로 표시된 비접촉 스타터가 사용됩니다.

일반적으로 제어 장치에는 병렬로 연결된 사이리스터, 다이오드 및 저항기가 포함됩니다. 응답 간격은 입력 트랜스포머의 주회로에 위치한 릴레이를 사용하여 조정됩니다.

에너지는 전해 콘덴서에서 가열되어 단일 배터리로 결합됩니다. 표를 사용하면 필요한 매개변수와 요소 수를 볼 수 있습니다.

주 변압기 권선은 단면적이 1.5mm인 와이어로 만들어지고, 2차 권선은 구리 부스바로 만들어집니다.

수제 장치는 다음 구성표에 따라 작동합니다. 시작 버튼을 누르면 설치된 릴레이가 활성화되어 사이리스터 접점을 사용하여 용접 장치의 변압기를 켭니다. 셧다운은 커패시터가 방전된 직후에 발생합니다. 펄스 효과는 가변 저항을 사용하여 조정됩니다.

접촉 차단 장치

제작된 커패시터 용접 장치에는 전극을 고정하고 자유롭게 이동할 수 있는 편리한 용접 모듈이 있어야 합니다. 가장 간단한 디자인은 접점 요소를 수동으로 잡는 것입니다. 보다 복잡한 버전에서는 하부 전극이 고정 위치에 고정됩니다.

이를 위해 길이가 10~20mm이고 단면적이 8mm를 넘는 적절한 베이스에 고정됩니다. 접점의 윗부분이 둥글게 처리되어 있습니다. 두 번째 전극은 움직일 수 있는 플랫폼에 부착됩니다. 어떤 경우든 추가 압력을 생성하기 위해 추가 압력이 가해지는 조정 나사를 설치해야 합니다.

전극이 접촉하기 전에 이동 플랫폼에서 베이스를 분리하는 것이 필수적입니다.

작업 순서

자신의 손으로 커패시터 스폿 용접을 수행하기 전에 주요 단계를 숙지해야 합니다.

초기 단계에서는 연결할 요소가 올바르게 준비됩니다. 먼지 입자, 녹 및 기타 물질 형태의 오염 물질이 표면에서 제거됩니다. 외부 함유물이 있으면 공작물의 고품질 결합이 불가능합니다.
부품은 필요한 위치에서 서로 연결됩니다. 두 전극 사이에 위치해야 합니다. 압착 후 시작 버튼을 누르면 접점 요소에 충격이 가해집니다.
공작물에 대한 전기적 영향이 멈추면 전극이 분리될 수 있습니다. 완성된 부분이 제거됩니다. 필요한 경우 다른 지점에 설치됩니다. 간격의 크기는 용접 요소의 두께에 직접적인 영향을 받습니다.