Umělá (vodní) zátěž JK-WELD.
Autor: administrator <admin(at)svarbazar.cz>, Téma: Všeobecné informace, Vydáno dne: 24. 09. 2008Vodní zátěž JK-WELD.
V následujícím textu je popsána vodní zátěž, kterou si pro účely kvalitních a efektivních oprav svářeček, výkonných nabíječek a startovacích zdrojů postavili v letošní okurkové sezóně v servisní dílně firmy JK-WELD, s.r.o. Hotová zátěž vypadá takto:
Celkový pohled na vodní zátěž JK-WELD
Před vlastním popisem se sluší poznamenat, že inspirací pro tuto konstrukci byly obdobné zátěže, které pro účely servisu a výstupní kontroly používá známý český výrobce svářeček, firma OMICRON. Firma OMICRON také dodala laserem vyřezané nerezové desky pro výrobu elektrod, které jsou klíčovým dílem pro konstrukci zátěže a vypadají takto:
Nerezová deska ze segmentu
Tyto, výše uvedené, desky jsou poskládány do segmentu, který vidíte na následujícím obrázku. Ke stažení desek jsou použity závitové tyče M12. V rozích desek jsou tyče zcela odizolované pomocí izolačních průchodek z polyamidu. Další dvě závitové tyče M12 tvoří propojení lichých a sudých desek. Desky jsou skládány podobně jako například desky výkonových můstkových usměrňovačů. Liché desky jsou připojeny na jednu tyč a sudé desky na druhou. Tam, kde bylo nutné zajistit elektrické spojení desky s tyčí je deska k tyči přivařena metodou MAG. Tam, kde má být deska od tyče naopak odizolovaná jsou opět použity polyamidové izolační průchodky. Vhodné izolační průchodky byly nalezeny v sortimentu firmy MOOS PLASTICS. Vzdálenost mezi sousedními deskami je cca 10 mm. Celkem je použito 24 desek, tvořících 12 párů. Nosné tyče v rozích jsou obyčejné pozinkované (z důvodu ceny), zbývající dvě tyče, přes které prochází proud ze svářečky, jsou nerezové (stejně jako podložky a matice).
Hotový segment z 12 párů desek
Celý segment je pomocí 4 držáků z ocelové pásoviny 30 x 3 mm zavěšen na zdvihací vozík. Držáky jsou na segmentu uchyceny na nosných odizolovaných závitových tyčích. Na straně vozíku mají držáky vždy dva otvory, aby bylo možné segment zavěsit pod mírným sklonem. Sklon segmentu zajistí, že se do vody bude nořit nejprve malou plochou (rohem desek) a tudíž nástup odporu bude od minimálních hodnot.
Základní konstrukce zátěže je svařena z ocelových profilů Jäckel 25x25 a 30x30 (co dům dal). Horní část konstrukce je upravena jako odkládací plošinka pro nářadí, nebo pro malé svářečky, které se právě zatěžují. Konstrukce je opatřena otočnými pojezdovými kolečky, pro snadné převážení z místa na místo (v každé správné dílně je pořád málo místa). Celkové rozměry, zejména výška, jsou dané nejen rozměrem elektrod, ale také pohodlností obsluhy (aby nebylo nutné se k tomu moc shýbat 
).
Ze stejných profilů Jäckel je svařený také zdvihací vozík. Vozík pojíždí po kladkách vysoustružených ze silonu. Celá konstrukce je patrná z obrázků. Spouštění a zdvihání vozíku je vyřešeno velice primitivně - navíjením polyamidové šňůry o průměru 5 mm na hřídel z hlazenky o průměru 12 mm. Poměrně malým průměrem hřídele je zajištěn tzv. "lehký převod". Navíjecí hřídelí se otáčí pomocí kliky:
Detail kliky a vozíku
Velká pozornost byla věnována bezpečnosti. Závěsná polyamidová šňůra je zdvojena a je natažena tak, aby nedošlo k pádu vozíku ani při přetržení jedné z nich. Je však stále zajištěno vzájemné vybalancování, takže jsou obě šňůry namáhány shodně. Navíc je konstrukce opatřena dorazy, takže ani při přetržení obou částí šňůry a pádu vozíku, nedojde ke zkratu desek o dno nádrže. Pokud se zátěž nepoužívá, je vozík v horní poloze ještě zajištěn pomocí řetízku.
Na druhém konci navíjecího hřídele je aretační kotouč sloužící k zajištění vozíku v určené pozici - výšce. Kotouč má po obvodu celkem 18 otvorů po 20° a aretuje se pomocí čepu ze šroubu o průměru 8 mm. Uvedené rozlišení na 18 poloh v rámci jedné otáčky hřídele se ukázalo jako plně dostačující.
Detail aretačního kotouče
Nádrž na vodu je svařena z ocelového plechu tl. 3 mm a má objem cca 50 litrů. Tento objem stačí pro proudy do cca 250 A. Pro trvalé zatěžování vyššími proudy by byl nutný objem nádrže větší. Pro snadné čištění od usazujících se kalů je opatřena madly a je vyjímatelná. Nosná konstrukce je opatřena jednoduchým ložem, takže je nádrž vždy usazena ve stejné pozici bez možnosti posunutí.
Zátěž s vyjmutou nádrží na vodu
Zátěž je opatřena čelním panelem s ručkovými měřidly napětí a proudu. Dále jsou na panelu připojovací zásuvky typu SK35 pro připojení zatěžovaného zdroje. Pro rychlé připojení menších elektrodových svářeček slouží měděné pásy, na které se přicvaknou kleště svářecích kabelů. Pásy jsou ještě opatřeny otvory pro případné přišroubování kabelových ok.
Čelní panel s měřidly napětí a proudu a připojovací svorky
Detail elektrického zapojení zátěže a měřidel
Na následujícím obrázku je elektrické schéma zátěže. Měřidly lze měřit napětí do 100V a proud do 400 A. Proud je měřen pomocí bočníku 400A / 60mV. Napětí je na voltmetr přivedeno přes můstkový usměrňovač, aby bylo možné orientačně měřit i střídavé napětí svařovacích transformátorů. Při zatěžování AC zdrojů se ampérmetr odpojuje pomocí vypínače a proud je pak měřen externím klešťovým ampérmetrem. Silové spoje jsou provedeny kabely o průřezu 70 mm2.
Schéma zapojení zátěže JK-WELD
Práce se zátěží JK-WELD.
Práce se zátěží je velmi jednoduchá. Do nádrže stačí nalít cca 40 litrů obyčejné vody a nasypat cca 50 g jedné sody. Množství přidané jedlé sody záleží na rozsahu proudů, které chceme docílit a je nutné to vyzkoušet. Roztok - elektrolyt - je potřeba řádně promíchat. Elektrolyt v nádrži zůstává trvale, pouze po jeho nadměrném znečištění je vhodné jej vylít a nádrž vyčistit (v běžné servisní praxi po několika měsících provozu).
Při zvednutém vozíku s elektrodami svářečku připojíme k zátěži a zapneme. Na svářečce nastavíme požadovaný zatěžovací proud. Pomalu spouštíme elektrody do vody, až dosáhneme požadovaného proudu protékajícího zátěží (měřeno ampérmetrem zátěže) při napětí obdobném jako na reálném oblouku, tedy cca 20 - 30 V (opět měřeno voltmetrem zátěže). V této pozici vozík zaaretujeme a necháme svářečku zatěžovat.
S tím, jak se voda ohřívá procházejícím proudem, klesá napětí na zátěži. Je tedy nutné občas vodu zamíchat (protože se nejvíce ohřívá vrstva odpovídající ponoru elektrod), případně povysunout elektrody z vody. K zamíchání postačí dřevěná lať.
Na následujících obrázcích vidíte zatěžování svařovacího invertoru Fronius TRANSTIG 1700 proudem okolo 100A. Napětí již pokleslo z původně nastavených 24V na 17,5V. Stačilo zamíchat vodu a o "dírku" povytáhnout elektrody a opět se dostalo na 24V. Podle očekávání a podle technických parametrů této svářečky ani po cca 15 minutách nedošlo k rozpojení tepelné ochrany invertoru.
Zatěžování invertoru Fronius TRANSTIG 1700
Za velkou výhodu této zátěže lze považovat zejména proměnný odpor. S touto zátěží tak lze bez sebemenších problémů zatěžovat i moderní invertory vybavené citlivým Anti-Stickem, a to v širokém rozsahu proudů.
Náměty na další vylepšení.
Popisovaná zátěž se v provozu plně osvědčila a beze zbytku splnila očekávání do ní vkládaná. A to přes to, že její stavba není zas tak levnou záležitostí, jak by se mohlo zdát. I tak je ale možné ji dále vylepšovat:
Kryt proti náhodnému dotyku: alespoň z přední části je celou konstrukci vhodné opatřit nějakým průhledným krytem zamezujícím kontaktu člověka s elektrodami. Kryt může být například z plexiskla, polykarbonátu či nějaké síťoviny. Přeci jen na elektrodách může být napětí okolo 100V...
Měření střídavého proudu: zátěž lze doplnit obvody pro měření střídavého proudu, aby nebylo nutné při připojení AC zdroje ampérmetr odpojovat. Odtud je již jen krůček k montáži efektních digitálních panelmetrů. Jenže tyto měřidla potřebují vlastní napájecí napětí - obvykle 9 V. To znamená buď používat baterie, nebo nějaké síťové adaptéry, nebo do zátěže vestavět síťový zdroj. V každém případě je závislost na dalším zdroji napětí trochu komplikace.
Chlazení vody: pro zvýšení účinnosti zátěže by bylo možné vyřešit chlazení, nebo alespoň promíchávání vody v nádrži. Při malých proudech a při malém ponoru elektrod se totiž ohřívá jen malá povrchová vrstva vody v nádrži a zbytek zůstává chladný. Stačilo by jen míchat.
Jiný zdvihací mechanismus: ne, že by se navíjení šňůry neosvědčilo. Osvědčilo se výborně. Jenže správný konstruktér by tam raději viděl něco technicky vyspělejšího. Třeba šroubovici. Možná by šel použít starý hever ze škodovky, jenže ten má vysoký převodový poměr a člověk se dost natočí než se to někam posune
Polo nebo zcela automatické řízení: zdvihání a spouštění elektrod lze také řešit pomocí elektromotoru a při použití trochu sofistikované řídící elektroniky lze dokonce celou zátěž a celý zatěžovací proces zautomatizovat a třeba i logovat parametry, a třeba i... Jo, všechno by šlo. Ale kdo by na takové legrácky měl dnes čas, že?
I takhle je to paráda!
JK-WELD, s.r.o.
- prodej a servis svářecí techniky a příslušenství
- svářečská škola, kurzy svařování, přezkušování svářečů
- výroba pracovních oděvů, vyšívaná loga
- prodej ochranných pracovních pomůcek, oděvů, obuvi, rukavic, apod.
www.jk-weld.cz