Układ do zapalania łuku elektrycznego w spawarce

[eneuro]

Witam,
Wpadło mi w ręce całkiem spore trafo i zrobiłem z niego tzw. spot welder, ale zosstawiłem też oryginalne uzwojenie wtórne, więc mam pomysła żeby spróbować tym spawać AC cienkimi elektrodami



Te miedziene rurki zgrzewarki na fotce mają 15mm średnicy, więc jak widać trafo całkiem konkretne.

Oryginalne uzwojenie wtórne też całkiem grube-podwójnie miedź-jutro zmierzę dokładnie ile przekroju-ale napięcie coś około 24VAC, czyli w okolicy 34Vmax, więc pewnie za mało żeby zapalić komfortowo łuk elektryczny.

Zastanawiam się jak dorobić do tego wyjścia AC podbijani etego napięcia ale w spośób taki żeby kogoś to nie pokopało, czyli bardzo mały prąd wysokie napiecie?

Widziałem kilka niezłych patentów, np opisane tutaj ale cięzko strawne.
Patent US6156999 A: Method and device for welding arc ignition for arc welding apparatus

Gdyby to było DC na wyjściu to można by powielacz napięcia prosty zrobić na kondensatorach o małej pojemności i spokojnie w okolicy 70V mieć, ale póki co mam na wyjściu AC.

Będę dorabiał prostownik z tzw. synchonizowanym prostowaniem prądu, żeby zniwelować straty na spadkach napięcia na diodach prostowniczych, ale póki co nie mam DC, mam AC....

Ktoś zna jakiś sensowny układ do podbijania w spawarce AC tego napięcia tzw. open circuit?
Może ktoś zna coś sprawdzonego u siebie?

Nie mam problemu narysować sobie takiego scheamtu na płytkę i wytrawić oraz polutować, tyle że trochu trzeba będzie poszperać żeby coś znaleźć sensownego.
W opisie tego patentu w sekcji gdzie opisują poprzednie dokonania w tej dziedzinie jest sporo popisane, ale nie jestem pewien czy do AC się to nadaje.

To co chcę sprawdzić jutro, to wsatwić w szereg z elektroda kilka zwojów nawiniętych na rdzeniu z MOT (transformator od mikrofalówki) i na piwerwotne zapodać tyle samo zwojów, ale AC o napięciu w okolicy 50Vmax, tak żeby po zsumowaniu się z tym z trafo spawarki było powyżej 50V, ale nie jestem pewien czy to zadziała.

Pomysł podobny do tego opianego w tym patencie co zapodałem powyżej:


Powiedzmy, że może uda mi się zrobić sterowanie pierwotnym uzwojeniem tego dodatkowego trafo tuż przed kondensatorem wyjściowym, tyle że mam AC, więc kondensator też nie elektrolit żaden tylko na prąd zmienny...

Dajcie znać, gdyby ktoś miał jakiegoś pomysła jak dorobić to podbijanie napięcia AC z tego trafo, będę poprawiał jutro oprogramowanie tej zgrzewarki, zeby dorobić funkcję spawania, więc będzie okazja pokombinować co nieco i spróbować znaleźć jakieś sensowne rozwiązanie

[diodas1]

Po co w ogóle ten kondensator? Przez jego włączenie po tej stronie transformatora podbijającego impulsowo napięcie, ten impuls nie dojdzie do elektrody (zostanie zwarty na kondensatorze)
Napisałeś "Zastanawiam się jak dorobić do tego wyjścia AC podbijani etego napięcia ale w spośób taki żeby kogoś to nie pokopało, czyli bardzo mały prąd wysokie napiecie? "
Ilość energii którą transformator zamieni na impuls zapłonowy możesz ustawić sobie na jego pierwotnym uzwojeniu ale uzwojenie wtórne i tak musisz zrobić rurką lub drutem o dużym przekroju.

[eneuro]

Ilość energii którą transformator zamieni na impuls zapłonowy możesz ustawić sobie na jego pierwotnym uzwojeniu ale uzwojenie wtórne i tak musisz zrobić rurką lub drutem o dużym przekroju.

Masz na myśli rozumiem to trafo zaznaczone jako MOT w na szybko zrobionej symulacji poniżej?



Taka była koncepcja tego (jak widać podobna do tych analiz z opisu tego patentu), tyle że fajnie to wygląda tylko na rysunku, bo w praktyce jak zrobiłem symylacje z rózną indukcją uzwojeń MOTa czyli to wyjściowe trafo dodane do szeregu przed elektrodą spawarki, to przy 20kHz w tym układzie do podbijania napięcia, co prawda wyszło że powinnismy dostać na elektrodzie +/-73Voc, czyli prawie 40V więcej i prąd przyzwoicie mały na pierwotnym MOTa 1:1, bo rzędu 0.3mA, no ale niestety w praktyce nie nawinie się 1H indukcyjności rurki nawet na rdzeń tego MOTa (czyli z odzysku z mikrofalówki trafo z usunietym HV uzwojeniem i pierwotnym)

No chyba, że jak się podniesie częstotliwość DC-DC do powiedzmy 100kHz to będzie można mieć mniejszą indukcyjnośc tych uzwojeń MOTa, ale tego w tym prostym symulatorze nie sprawdzę, bo maks 25kHz mogę usatwić, więc trzebaby Spice'a odpalić.

Nie wiem, póki co nie widzę żeby to zadziałało z kilkoma zwojami rurki miedzianej, albo drutu na tym trafo MOTa, chyba że się mylę i przy całkiem sporym przekroju tego rdzenia da się sensowną indukcyjność uzyskać i zwiększyć jednocześnie częstotliwość przetwornicy DC-DC...

Trafo MOTa jak poniżej-zachciało mi się bez rozcinania rdzenia u podstawy usuwać HV uzwojenie, no i gumówka pod koniec nieco zahaczyła to beznadziejne aluminiowe uzwojenie pierwotne (byłem w szoku że to jest aluminium powlekane miedzią czy czymś podobnym) no i udało się to połączyć, no ale to tylko dla zabawy bardziej, bo to aluminiowe uzwojenie pierwotne i tak do wyrzucenia, więc rdzeń jakiś tam sporych rozmiarów jest, tyle że jaką indukcyjnosć z tego możnaby wycicnąć?



Chyba, ze inaczej podejść do tematu-wykorzystać częśc tego aluminiowego uzwojenia, dołozyć kilka zwojów grubego, wyprostować 230VAC przefiltrowane przez 220nF, żeby ograniczyć prąd z gniazdka do ok. 20mA i... zapodać 230VAC o małym prądzie w przetwornicy o wysokiej częstotliwości ale z 325Vmax do jakiegoś 50Vmax na wtórnym tego MOTa ?
Powiedzmy, że by się zrobiło 5 zwojów grubym kablem lub drutem po bokach u góry, a w środku odkręciło trochu tego alumniowego badziewia tak żeby zostało jakieś 25 zwojów na pierwotnym, czyli 5:1 trafo by było, wtedy z 230VAC zrobiło by się +/-46V dodatkowo na elektrodzie, a przy takiej ilości zwojów chyba kiepski tzw. coupling coeficient by był, że nie wiem czy by był nawet 1mA prąd zwarcia-to już do sprawdzenia z opornikiem ok. 300 Ohm symulującym kiepski przypadek przewodzenia przez obie kończyny górne gdyby ktos złapał elektrodę i klemę obiema rękami w wilgotnym środowidku (jakoś tak chyba to było w modelu przewodzenia, do sprawdzenia).

Tak czy inaczej się zastanawiam, czy tak mały prąd jest w stanie coś pomóc przy nawet 90Voc, jak trafo i tak będzie mieć 33Vmax, bo jest 24VAC na wyjściu o ile pamietam?

Ktoś może sprawdzał te spawarki dostepne w sklepach jaki prąd popłynie jak się zewrze opornikiem 330 omów na przykład (oczywiście nie gołymi rękami-nigdy jak tam może być wyższe napięcie niż 30V) ?
Przy 70V/330R= 212mA, czyli wydzieliłaby się moc ~15W w takim oporniku więc raczej szybko powinien się spalić, gdyby tam był taki prąd dostępny przy takim obciążeniu tego Voc.
Jest w specyfikacji spawarki podane ile mA może być przy tym wysokim Voc podczas obciążenia np opornikiem 1k? Wtedy już tylko 5W ciepła maksymalnie powinno być, więc jakimś większym oprnikiem by dało radę sparwdzić, chyba że podczas spawania dopiero impulsy wysokiego napięcia są podawane w tych komercyjnych układach do zapalania łuku ektrycznego?

BTW: Kondensator oczywiście bez sensu, bo wtórne uzwojenie trafo spawarki by go i tak zwierało cały czas, dlatego chyba był przerywaną linią narysowany na tym zdjęciu

[eneuro]

Udało się zaprojektować dwustronną płytkę z układem tzw. ZVS (Zero Voltage Switching) driver
U góry elementy THT: induktor, dwa mosfety n-channel, kondensator większy, podłączenie zasilania:


Pod spodem elementy SMD do sterowania bramką mosfetów i trzy wyjscia do podłązcenia trzech odzczepów uzwojenia pierwotnego:


Może uda się tym ustrojstem podbić napięcie według takiego schematu z symulacji, którą przeprowadziłem wyglądało to nieźle-zasilane z zasilacza 12V lub baterii, ładne skoki napięcia dostałem-zobaczymy jak będzie jak to się podłączy do wyjścia transformatora spawalniczego



Pozostaje nawinąć kilka zwojów kabla spawalniczego na rdzeń ferromagnetyczny jako wtórne uzwojenie, a na pierwotne jak w klasycznym push-pull converterze DC-DC trzy odczepy też kilka zwojów i zobaczymy, czy to coś pomoże zapalać łuk.

Jutro trawię tą prototypową płytkę i lutuję elementy

[eneuro]

Jest mały progress w temacie podbijania napięcia.

Była chwila czasu żeby zlutować wszystkie elementy na prototypowej PCB przygotowanej do produkcji tego układu 5cm x 2.5cm-wymaga jeszcze kilku kosmetycznych poprawek, żeby łatwiej się lutowało ręcznie wszystko:



Po podpięciu tego driwera ZVS pod testowy flyback ze starego monitora CRT, po obcięciu zbędnych pinów na spodzie i zaizolowaniu, oraz po dołożeniu kilku zwojów pierwotnego uzwojenia i podłączeniu drivera ZVS



Całkiem przyswoite kilka milimetrów plazmy, tyle że ta na filmie ma kilka kV i nie taki mały prąd, więc raczej do odpalania łuku w spawarce nie do zastosowania w tej wersji, ale sam układ ZVS stestowany w praktyce-jak widać działa

ZVS flyback driver high voltage plasma from 12V car battery
[youtube][/youtube]

Moc wejściowa jest w okolicy 23W przy tej kilkumilimetrowej plażmie z baterii 12V-prąd pobiera ~2A, jak na wyjściu jest kilka kV, to ten prąd wyściowy nie powinien być chyba większy jak ~0.5mA przy 5kV DC, no ale nie miałem okazji tego sprawdzić-podłączę diody i zobaczę czy się spalą, coby oznaczało prąd zwarcia powyżej 20mA.
Z flybakiem trzeb auważać, bo niektóre z tyvh driverów ZVS z YT potrafią nawet kilkaset wat brać na wejściu, więc na wyjściu też odpowiednio wiekszy niebezpieczny prąd o bardzo wysokim napięciu i w żadnym wypadku rekami się tych kabli tam nie powinno tykać-gdyby była np. uszkodzona izolacja, itp.

Mając w miarę prosty ale działający ZVS driwer (używany czasmi w demo z nagrzewniacmi indukcyjnymi) pozostaje teraz, zrobić własny transformator o odpowiedmim przłożeniu kilku zwojach wtórnego, żeby uzyskać napięcia rzędu 70V-90V do zapalania łuku z wpietym w szeeg wyjsciem transformatora spawarki.

Jakby ktos dysponował danymi jakie napięcie jest podczas odpalania łuku w dostępnych na rynku spawarkach z taką funkcją, bo nie miałem okazji tego sparwdzić czy takie dane w dokumantacji spawarki producenci udostępniaja?
Jednym słowem, jakim napięciem "kopie" taka spawarka jak się załązcy funkcję odpalania tego łuku-więcej jak 70V oc?
Może uda mi się w Mrówce przyjrzeć się tym spawarkom co tam mają i zobaczyć z ciekawości czy podają producenci takie dane z jakim napięciem i jakim prądem to może "kopnąć" kogoś, bo napięcia bezpieczne to w okolicy 36V są w zależności czy DC, czy AC