Самодельный инвертоный источник тока для плазмореза, самодельный плазморез с нуля Опции

[jab]

Вот хотелось бы собрать плазморез, чтоб можно было резать листы металла 2-5мм. Опыта работы с плазморезами нет и собственно хотелось бы получить советы по выбору самих плазмотронов т.к. буду покупать, а не вытачивать на станках. Источник планирую собрать киловата на 2-3 однофазный 220В. Предположительно будет прямоход однотактный. Есть некоторый опыт зборки сварок инверторных. Схема примерно будет такая:

За исключением выходного трансформатора (будет 20первичка / 24вторичка / 2.5кв сечение / 53кГц) и всего после него. Кстати, диоды на выходе планирую взять по 1200В 30А типа hfa30pb120. В общем от старой сварки остался макет и переделки незначительные будут. Тут тоже хотел бы послушать советы знающих людей т.к. могут быть свои особенности. Может ктото уже делал подобные устройства и хотелось бы посмотреть. Так вот! Сам плазмотрон собираюсь брать тот, в который подают воздух под давлением. Как оказалось, их разновидностей куча целая! На чем остановится, что брать? Есть вариант взять без шланга и проводов, только рукоятку с внутренностями! Или лучше взять полный комплект и не выдумывать шланги самому? Какой компрессор подходит? В общем просветите, кто может, а то теряюсь в догадках, а бюджет очень ограничен и нет возможности лишний раз переплачивать за ошибки.

[asdf]

Сам плазмотрон собираюсь брать тот, в который подают воздух под давлением. Как оказалось, их разновидностей куча целая! На чем остановится, что брать? Есть вариант взять без шланга и проводов, только рукоятку с внутренностями! Или лучше взять полный комплект и не выдумывать шланги самому? Какой компрессор подходит? В общем просветите, кто может, а то теряюсь в догадках, а бюджет очень ограничен и нет возможности лишний раз переплачивать за ошибки.

По плазморезке попробуйте задать вопрос здесь
http://www.chipmaker.ru/index.php?showforum=25

[314]

На 2-5мм достаточно резака на 15-20А. Для малого тока лучше контактный поджиг (это когда сопло подвижное и дуга поджигается замыканием сопла с электродом). Ток через сопло ограничивается (часто резистором) 5-12А (см. паспорт на резак) и время до 2с. В цепи изделия ставят токовый датчик (часто геркон обмотанный силовым проводом) и если за 2с от начала поджига дуга не перешла на изделие ток отключают. Есть резаки, где сопло не имеет отдельного подключения и нужно елозить соплом по изделию, ресурс сопла при этом 10-20 резов. Есть резаки где размыкание сопла с электродом делается за счет подачи воздуха(BINZEL PCB 31), т.е. подали ограниченный ток (через резистор), подали клапаном воздух, воздухом сопло отжало и вытянулась дуга, ток от электрода через отверстие в сопло, дуга заворачивается лепестком и обратно на сопло, коснулись дугой изделия, дуга отцепилась от сопла и перешла на изделие, датчик тока среагировал на ток через изделие, сбросил таймер и отключил сопло от силовой цепи (сопло подключается через пускатель), так убирается поле от сопла, лучше фокусировка дуги и меньше долбается сопло. Ресурс сопла в этом варианте 100-200 резов. В зависимости от конструкции резака в алгоритме поджига возможны варианты. Резаки делают на давление 1-3атм(много китайских) и на 6атм(Binzel и тд). ИМХО на 6атм лучше фокусируют дугу и при том же токе берут больше толщину. В зависимости от типа на 1-3атм выходное напряжение 70-150В, на 6атм 100-270...300В(см. паспорт на резак). Идеальная хар-ка источника - источник тока, но проходит и просто трансформатор с разнесенными обмотками (мягкий трансформатор), максимальная глубина реза при этом на 30% меньше, чем в паспорте на резак.

Сообщение отредактировал 314 - Oct 30 2009, 07:06

[jab]

to 314
Хм.. спасибо! Озадачен! В общем есть варианты плазмотронов: CT-31 или SG-51 что то конкретно по ним Вам известно? Отзывы, способ поджига и т.п. Я думаю что всеже соберу вариант инвертора 150В до 20А источник тока с жесткой ВАХ. В поджиге ещё больше запутался... Не видял, чтобы были подвижные электроды. Не совсем понятен вариант, где к внутреннему электроду плазмотрона подведен минус, к детале подведен плюс и к внешней рубашке (соплу) плазмотрона подведен плюс через органичивающие резюки.

[MrYuran]

По поводу сварки и резки спецы обитают на электрик.орг
Форум

[domowoj]

И вот здесь
http://valvol.flyboard.ru/index.php

[jab]

Был на электрик.орг. В основном там про сварку все разговоры. Переодически попадаются темы про мультиплаз, который дружно обсирают, на чем и заканчивается обсуждение не начавшихся тем. Сейчас ещё порою просторы интернета. На чипмэйкере тоже закинул удочку с которого меня тоже послали на электрик. В общем пока тема не достаточно раскрыта.

[jab]

Нашел доку со схемами на инвертор для резака "Telwin tecnica plasma 18-31" Кто работал с этим устройством? Можете прокоментировать? Какие горелки подойдут для него и т.п.

[314]

Не совсем понятен вариант, где к внутреннему электроду плазмотрона подведен минус, к детале подведен плюс и к внешней рубашке (соплу) плазмотрона подведен плюс через органичивающие резюки.

Это не вариант а стандартное включение резака. Дуга возникает в внутри плазмотрона между катодом и соплом, потоком воздуха её выносит наружу. В маломощных резаках (<30А) дуга поджигается замыканием катода с соплом, в более мощных за счет высоковольтного (9-15кВ) пробоя между соплом и катодом. Если ток дуги в момент поджига внутри плазмотрона не ограничить, то быстро выпалишь катод и сопло (5-10 поджигов).
В общем, ничего хитрого.
С указанными Вами плазмотронами дел не имел.

[evgeny_ch]

Вот хотелось бы собрать плазморез, чтоб можно было резать листы металла 2-5мм.
...

Для простоты источник лучше сделать трехфазным.
Тогда вас не будут мучать пульсации тока.
Плазмотрон нужно охлаждать водой, греется он.
При воздушно-плазменной термической резке
раньше использовали электроды из гафния,
сейчас не знаю. Для надёжного поджига дуги
нужен т. н. осциллятор, думаю схему можно найти,
она во многих сварочниках используется.
Посмотрите в нете установки Кристалл, источники АПР.
Описание и схемы (правда пока без спецификации) на аппарат воздушно-плазменной резки АПР-150-1.

[jab]

Можно глупый вопрос? Никогда не делл осцилятор для сварки. Просто небыло необходимости! Всегда зажигается дуга замечательно, даже на ржавых железяках. В общем вопрос. Если я возьму китайскую электрозажигалку, та что с секционной катушкой, преобразователем от двух пальчиковых батареек и мелким тиристором с конденсатором. Так вот, эту катушку можно подключить тупо на выход инвертора? По идее дроссель не должен дать сгореть диодам на выходе вторички? Или в этом случае както по другому подключают?

[evgeny_ch]

В тех машинах, что пользовал, осциллятор был
подключен к металлическому наконечнику плазмотрона,
т. е. изолирован от ист. дуги.

[jab]

В тех машинах, что пользовал, осциллятор был
подключен к металлическому наконечнику плазмотрона,
т. е. изолирован от ист. дуги.

Каким образом? Видимо наконечник небыл подключен к плюсу источника через ограничивающие ток резисторы? А то получается на наконечнике + и на детале + и между ними резистор ом так на надцать (в районе 23 Ом) и никакой разряд с осцилятора там не получится.

Сообщение отредактировал jab - Oct 31 2009, 20:25

[evgeny_ch]

М. б. я неправильно выразил мысль.
Металлический корпус плазмотрона изолирован
от элетрода, и к нему подключается осциллятор.
Второй полюс, естественно, к детали.
Внутри корпуса циркулирует охлаждающая жидкость.

[jab]

В общем так и не понял сути. По идее осцилятор должен создать высоковольтный разряд между внутренним электродом плазмотрона и деталью и по образованному ионизированному каналу хлынет основной ток инвертора. В случае, если высоковольтный разряд происходит гдето вне камеры плазмотрона, то неясно как ионизированный канал должен образоваться...

[evgeny_ch]

Расстояние между корпусом плазмотрона и электродом
значительно меньше, чем между электродом и деталью.
Воздушный промежуток до детали и пробивается высоким напр. осциллятора.
У вас дуга должна быть длиннее толщины металла раза в два.
Направление дуги осуществляется закрученным вокруг неё
воздушным потоком, он же и выдувает расплавленный металл.
После образования (поджига) дуги, осциллятор отключается.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Oct 31 2009, 21:13

[314]

Для начала посмотрите pdf, там есть два слова по поджигу. То, что вам советует Евгенич, это для больших портальных машин, для раскроя листов типа 2х12м толщиной 10-70мм. В Вашем случае с осцилляторным поджигом лучше не заморачиваться. Во-первых - это большой геморрой, просто добиться разряда с хорошей энергией на нагрузке 100-200пф 1-2Мом (шланговый пакет+плазмотрон) напряжением 9кВ. Во-вторых - этот осциллятор наводит серьезные помехи, сбивающие схему управления и борьба с этими помехами геморрой еще больше, чем сделать осциллятор. Для справки - осцилляторы бывают последовательные и параллельные. В последовательных в/в трансформатор включается последовательно в цепь катода (должен не только генерировать выс напряжение но и пропускать весь режущий ток не перегревась) или сопла (тогда пропускает только поджиговый ток) и параллельного, когда трансформатор подключается между соплом и катодом, один из этих электродов конденсатором садится на массу (на разряд генерируется ВЧ ток), второй по ВЧ развязывается от источника дросселем. Какой из них будет В/вольтным определяется конструкцией конкретного резака (где изоляция лучше пишут в паспорте) и при этом разряд должен идти на катод, а не на изделие. Раньше делали параллельный поджиг на автомобильной катушке зажигания и ВЧ дроссель на феррите, высокое напряжение на сопло (боковой электрод), сейчас делают резаки с уменьшенной изоляцией бокового электрода, при подаче высокого на боковой электрод пробой часто идет на катод и на изделие и во все стороны (особенно резаки для ручной резки, у них есть упор в изделие, такое проволочное колечко, вот через него и стреляет) в результате сбоку плазмотрона прогорает дырка. Эти резаки требуют подачи высокого напряжения только на катод, с вытекающими требованиями к в/в трансформатору.
Ограничивающий резистор обычно 2-10 Ом.
Наверное я не очень понятно описал алгоритм поджига плазмотрона. Попробую еще раз.
Первый шаг: пробой разрядом или замыкание между соплом и катодом плазмотрона внутри самого плазмотрона. Зазор между катодом и соплом около 1мм. По возникшему ионизированному каналу идет ток пилотной дуги.(При в/в пробое время для нарастания тока до пилотного 5-15мкс, иначе канал сдует, после установления пилотного тока осциллятор можно отключить, а можно и не отключать). Это все внутри плазмотрона.
Второй шаг: Дугу выдувает наружу из плазмотрона, катодное пятно дуги на циркониевой (или гафниевой) вставке на катоде, шнур дуги проходит через отверстие в сопле, сжатый воздушным вихрем, анодное пятно на наружной поверхности сопла, дуга заворачивается лепестком.
Третий шаг: Дуговой шнур касается изделия, анодное пятно переходит на изделие, ток идет по цепи: - источника, катод , дуговой канал (канал сжат и проходит через отверстие в сопле, касаться сопла ему не дает воздушный вихрь), анодное пятно на изделии, изделие, + источника, цепь сопла здесь уже не участвует, поэтому цепь сопла отключают (и осциллятор, если еще включен).

Сообщение отредактировал 314 - Nov 1 2009, 09:35

Прикрепленные файлы

 PLASMA.pdf ( 260.45 килобайт ) Кол-во скачиваний: 355

 

[Herz]

А что это за параметр А (и Аmax) в таблице характеристик?

[314]

А-диапазон регулировки тока, Амах- ПВ при максимальном токе.

[evgeny_ch]

А что это за параметр А (и Аmax) в таблице характеристик?

Рабочий и максимальный токи, максимальный
для % продолжительности включения.
Теплоотвод слабый у источников и уст. мощность компонентов.

[jab]

В общих чертах ясно. Спасибо. У меня осцилятор будет размером с пол спичечного коробка. Токи то сумасшедшие не нужны и автокатушки тоже не нужны. По последней причине возможно осцилятор примостырить непосредственно к держаку и питать его от основного источника для дуги. Таким образом не понадобится вести параллельно шлангу высоковольтные кабеля и тем более не пускать высокое по основному силовому кабелю. Про параллельное и последовательное тоже ясно. Думаю будет параллельно. Один электрод высоковольтной катушки на катод, другой на сопло. Остается не ясным вопрос, как на это отреагируют выпрямляющие диоды по вторичке инвертора, они на 1200В, а осцилятор будет давать до 10 тысяч вольт короткие импульсы. Побегал в выходные по магазинам сварочным и не где не смог найти плазмотроны.. нивкаком виде, не по отдельносте, не в сборе с инверторами... продавци говорят мол дорого, не берут и т.п. Только нашел одно место, где продают электроды и сопла к CT 416. В общем придется заказывать плазмотрон в нэте и не хотелось бы ошибиться с выбором... ещё поищу документацию.

Остается не ясным вопрос, как на это отреагируют выпрямляющие диоды по вторичке инвертора, они на 1200В, а осцилятор будет давать до 10 тысяч вольт короткие импульсы.

Для этой цели можно шунтировать цепь параллельным конденсатором! Вот по типа этой схемы. Тогда трансформатор высоковольтный можно включить последовательно с соплом. Правда не ясно как выбирать напряжение и емкость шунтирующего конденсатора.

[jab]

В общем буду заказывать плазмотрон. Посоветуйте какой выбрать для целей описанных ранее. Варианты:







Брать без шланга или с шлангом? Без шланга в половину дешевле выходит. Заказ будет идти долго и мучительно (думаю в районе месяца).

[314]

Первые 4 варианта - это елозить соплом по детали, дело вкуса, но ресурс маленький. WSD-60P приятно выглядит, за счет воздушного зазора возможна подача высокого напряжения на сопло. Но самый главный критерий - доступность расходных частей, как-то сопел, катодов, завихрительных колец, изоляторов и пр. мелких финтифлюшек. Шланговый пакет не просто так стоит дорого. Внутри шланг высокого давления внутри которого медный канатик (такое охлаждение), провод в высоковольтной изоляции на сопло и обычный двухжильный кабель на кнопку тоже с усиленной изоляцией. Можно собрать и самому, прецеденты были, хотя выходит довольно дубово.

[jab]

314, спасибо. На первый вариант продают финтифлюшки чуть ли не на развес. Видимо начну с него. Последний вариант для станка, что в принципе и требуется в конечном варианте. У тебя источник тока инверторный, самодельный?

[314]

У меня нет плазмореза, есть только опыт ремонтов всяких разных источников.

[jab]

to 314
Тогда хотел бы послушать Ваше мнение, по поводу намотки силового трансформатора. Раньше мотал трансформаторы на 40кГц для сварки и какбы особых проблем небыло, но с увеличением частоты начнут проявляться различные эффекты типа скин, эффект близости, токи фуко в обмотках будут их греть также. Значит на 40кГц обмотки мотал "колбасой" свернутой из нескольких жил провода и был вариант из просто многожилки не эммалированного провода. В том и другом случае работало все вполне хорошо (работает и сейчас). Можноб бло и сейчас остановится на 40кГц, но получается слишком уж здоровый дроссель на выходе. В общем тут нужен компромис какойто чтоли. Думаю попробовать на 54кГц на трансформаторе Ш20х28 выходит первичка 24витка, вторичку 26витков. Влезет примерно 4 слоя (2 первички и 2 вторички чередуя) лентой из 3шт. проводков диаметром 1мм эммалированных. Но получается сечение маловато какбы. На горелку до 10ампер максимум. Можно попробовать впихнуть 8 слоев, но тут возникает вопрос как их между собой правильно скомутировать. По науке нужно было бы взять ленту по 6 проводков 1мм диаметра и намотать эти 8 слоев чередуя первичку с вторичкой и соеденяя слои последовательно. Но как вариант можно наверно взять по 3 проводка и параллелить слои тоже чередуя первичку с вторичкой. Или может всеже поднять частоту до 80кГц и тогда можно меньше витков..?(по расчетам то получается меньше раза в 2, но проблемы перечисленные выше + потери в ферите) Могу конечно попробовать разные варианты, просто займет какоето время и поэтому думаю лучше спросить у знающих людей.

Сообщение отредактировал jab - Nov 12 2009, 06:29

[314]

Сначала огласите требуемое напряжение х.х. источника и рабочий ток горелки. Это должно быть указано в паспорте на горелку. А также требуемый ПВ источника.

[Огурцов]

40кГц, но получается слишком уж здоровый дроссель на выходе. В общем тут нужен компромис какойто чтоли. Думаю попробовать на 54кГц

Индуктивность растет как корень от частоты, так что разница между 40 и 54 кгц практически никакая - 15%.

[jab]

Данных на горелку нет т.к. самой горелки пока нет. По этой причине я и терзал глупыми вопросами про варианты горелок. Напряжение Х.Х. будет х.з. сколько. Напряжение в дуге 150-180В при токе 10-20А. Однотактный прямоход макс. заполнение дьюти цикл 0.48. Питание 220 переменка - 310 постоянка макс на кондерах. Трансформатор Ш20х28 N87. окно под медь обмоток 45х18. Предположительно выбираю КТ 1:1.2. В наличии имеется провод эммалированный 0.3мм; 0.6мм; 0.8мм; 1мм. Также имеется мелкая многожилка (как в аудиокабеле только без изоляции) диаметром 3мм и жики есно без лака. Также имеется литц 3х5 мелким лакопроводом.
Моё колхозное творчество в направлении инверторостроений.

[314]

Рабочий ток горелки нужно знать для расчета индуктивности дросселя. Энергии дросселя должно хватать для поддержания тока дуги в паузе периода на уровне не менее 25% от номинального тока резака. Если будет меньше, дуга может срываться. На Е65 при первичке 220в вроде бы сетевая 12вит, если не ошибаюсь. С учетом пульсаций на сетевом выпрямителе К тр 1.2 выглядит разумно. Плотность тока при обдуве вентилятором обычно берут 5А/мм2, исходя из тока горелки можно посчитать сечение по меди. На 100 кГц по скин-эффекту макс диаметр одной жилы 0.4мм сечение 0.12мм2, из сечения меди количество жил посчитать не трудно. Китайцы и остальная заграница пользуют литцендрат из провода типа ПЭВТЛ, изоляция в нем плавится просто при нагреве, удобно паять. Практичнее первичку расщеплять, а не последовательные слои, но это дело вкуса.
Определитесь все же с ПВ(период включения в 10мин цикле). Скорость реза током 20А листа 4мм около 2-3 м/мин. Вот и прикиньте время непрерывной резки.

[jab]

to 314

Рабочий ток горелки нужно знать для расчета индуктивности дросселя.

Яб сказал несколько иначе. Для расчета индуктивности нужно знать напряжение, частоту(дьюти цикл), максимальный рабочий ток, допустимый уровень пульсации. В нашем случае дроссель будет работь в режиме неразрывных токов и максимальный заданный ток не должен приводить к его насыщению. В схеме источника предпалагается возможность установки максимального тока по этой причине я для расчета ограничусь именно максимальным его значением.

На Е65 при первичке 220в вроде бы сетевая 12вит, если не ошибаюсь.

Собственно я не совсем понял как у Вас получилось 12витков (возможно частоту взяли 100кГц). Но это и не важно т.к. для себя я набросал все расчеты в маткаде и результат получаю подставив нужное значение переменных. Меня больше интересовали разные приколы на высоких частотах! Т.е. интересно как правильно укладывать эти самые витки в трансформатор, чтобы они грелись там по минимуму на высоких частотах. Про литцендрат понятно. Правда в случае с литцем. коэф. заполнения окна медью весьма хреновый. И непонятно как распределяется ток в этом самом литцендрате! Былобы не плохо, если бы ктото обьяснил, как на него влияет эффект близости и скин. В случае с одиночным проводником понятно, что ток вытесняется на поверхность проводника и в случае этого проводника в трансформаторе, ток вытесняется на поверхность внутренней стороны проводника катушки или на сторону к вторичной обмотке. В любом случае это никак не добавляет эффективного сечения. Или всеже не заморачиваться особо и намотать литцем? Кстати, из личного опыта. Наматывал трансы под 40кГц и было обсалютно равнобедренно (по субьективным ощущениям) чем наматывать литцем или просто многожилкой большого сечения не изолированных жил. В китайских сварках тоже частенько обмотка намотана не литцем, а просто дубовой медной жилой прямоугольного или круглого сечения. Я смело предположил, что такой вариант просто очень хорошо отводит тепло из глубины обмоток по сравнению с использованием литца и тем самым не можно больше взять плотность тока и не будет уступать по показателю ПВ. Кстати, что касается ПВ, то хотелось бы на токе 20А (максимум) иметь не хуже 50-70%. Что либо прикидывать по резке не могу т.к. нет практического опыта работы с горелкой. Резал только обычной ручной сваркой.

[314]

По поводу дросселя имелось ввиду, что он должен поддерживать ток дуги выше порога устойчивости дуги, которой зависит от типа резака. Приблизительно: резак на 50А, порог можно ожидать 12.5А, т.е. при токе реза 20А минимальный ток 12,5А и второй случай - резак 30А, нижний порог 7,5А, при тока 20А пульсации могут быть большей амплитуды, дроссель может быть меньше, чем в 1-м случае. Также влияет напряжение на резаке, которое зависит от степени сжатия дуги, т.е. от плазмотрона. Для поддержания тока при большем напряжении надо больше энергии и соответственно больше дроссель.
По поводу витков первички - извините, не указал частоту - 70кГц.

[jab]

to 314
О! Это я и хотел узнать, только не знал как понятней задать вопрос. Спасибо!

З.Ы. Что касается конфигурации обмоток трансформатора, то поиграюсь в ближайшее время и расскажу что получилось.

Сообщение отредактировал jab - Nov 16 2009, 07:35