Jednoduchý SOFTSTART

Vypadne Vám jistič při zapnutí svářečky? Postavte si SOFTSTART - zařízení omezující nárazový proud při zapínání velkých svářeček!

Se souhlasem společnosti JK-WELD, s.r.o. publikujeme návod na stavbu jednoduchého Softstartu. Tento Softstart je určen k vestavbě do transformátorových svářeček (usměrněných i neusměrněných) na svařování obalenou elektrodou. (např. WTU 200, 315, 400; KS 100, 200, 250, 350; UTA 200, 315; RTB 1,2,3; JS 90, apod) Pokusili jsme se o popis srozumitelný i méně zkušené "elektroveřejnosti". Odborníci prominou ...

Princip činnosti:

Při zapínání velkých transformátorů může počáteční magnetizační proud dosáhnout až desetinásobku jmenovitého proudu, i když transformátor není zatížen. Účelem softstartu je tento počáteční proud omezit na snesitelnou úroveň a umožnit tak provozování svářeček jako je např. WTU 315 i v domácí dílně s jističem 25A (samozřejmně s ohledem na to, že nebude k dispozici maximální svářecí proud 315A, pak je třeba mít jistič 40A). Nejjednodušší způsob jak počáteční proud omezit, je snížit napájecí napětí transformátoru omezovacím rezistorem. Po ustálení poměrů v transformátoru (tzv. nasycení) může být omezovací odpor vyřazen a transformátor připojen na plné napětí. Principiálně je takový softstart zobrazen na obrázku 1.

Popis činnosti: Po zapnutí svářečky hlavním spínačem S, je na svářecí transformátor Tr přivedeno síťové napětí snížené o úbytek na rezistoru Rs. Velikost spínacího poudu trafa je úměrná velikosti napětí. Proto při sníženém napětí dojde i ke snížení spínacího proudu. Po zapnutí je síťové napětí zároveň přivedeno na Zpožďovací člen, který po uplynutí nastaveného zpoždění sepne relé Re. Relé Re svými kontakty zkratuje odpor Rs, tím jej vyřadí z obvodu a na transformátor Tr je přivedeno plné síťové napětí. Protože je již jádro trafa částečně nasyceno nedojde k výraznému nárůstu odebíraného proudu. Svářečka je připravena k provozu a jistič drží ...

Obr. 1: Principiální blokové schéma zapojení jednofázového Softstartu.

Legenda:
L - přívodní vodič hnědý nebo černý (fáze).
N - přívodní vodič modrý (tzv. pracovní nula)
PE - přívodní vodič zelenožlutý (ochranný vodič)
S - hlavní spínač svářečky.
Tr - svářecí transformátor.
Rs - omezovací rezistor.
Re - výkonové relé nebo stykač.
Zpožďovací člen - elektronický obvod zajišťující sepnutí relé s definovaným zpožděním.
F - pojistka napájení zpožďovacího obvodu.

Zapojení SOFTSTARTU:

Na následujícím schématu je již konkrétní zapojení třífázového softstartu použitelného pro nejrozšířenější výše uvedené svářečky. Zapojení (na kousku univerzální desky plošných spojů) jsme s uvedenými součástkami ověřili zástavbou do WTU 315. Jedinou záludností je volba omezovacích rezistorů Rs, neboť je na nich mařen velký výkon. V naší konstrukci jsme na každý rezistor Rs použili paralelní kombinaci 3 výkonových drátových rezistorů 33 Ohm / 20W. Výsledný odpor každého rezistoru Rs je pak 11 Ohmů, zatěžovatel 60W. Tyto rezistory jsou sice krátkodobě značně přetěžovány (v řádu kilowattů), ale v praxi se tento způsob osvědčil a používají jej téměř všichni výrobci současných invertorů. Rezistory jsme připojili přímo na kontakty stykače. S ohledem na životnost rezistorů je doba zpoždění optimálně 0,2 - 0,4 sec. Bude-li zpoždění kratší, softstart se při zapnutí příliš neuplatní a proud bude omezen jen minimálně. Pokud zvolíme zpoždění delší, hrozí zničení rezistorů Rs díky jejich přetížení (shoří). Dobu zpoždění lze nastavit výběrem rezistoru R a kondenzátoru C z intervalu hodnot uvedených v soupisce. My jsme použili R=270 Ohm a C=330uF.

Obr. 2: Funkční schéma zapojení třífázového Softstartu

Seznam součástek:
Tr - Napájecí transformátorek 400V / 24V, cca 50VA.
R - Rezistor 270 - 330 Ohm / 0,5W
D - Křemíková usměrňovací dioda 1A (1N400x, 130KY80, apod)
C - Elektrolytický kondenzátor 220 - 330 mikrofaradů / 50V
Rs1, Rs2, Rs3 - Výkonové rezistory 10 - 20 Ohm / 50-100 W
Re - Relé na 24 V DC se spínacím kontaktem 8A (např. M15F24DC)
K - Stykač na 24V AC s kontakty dimenzovanými dle typu svářečky (např. 3x32A AC3).
F1 - Pojistka skleněná T 1.6 A
F2 - Pojistka skleněná T 4 A

Poznámky ke stavbě:

Všechny součástky lze zakoupit např. v GM-electronic (www.gme.cz - i zásilková služba). Problémem může být jen pořízení transformátorku 400V/24V 50VA.
Uvedené zapojení je velmi jednoduché a jeho stavbu zvládne každý trochu zkušený fanda elektrotechniky a elektroniky. Pozor na vestavbu do svářečky. Tuto činnost by měl provádět člověk s patřičným oprávněním a zkušenostmi. Pracujeme s životu nebezpečným síťovým napětím!

Výhody a nevýhody:

Kromě nesporných výhod je nutné takto jednoduchému zapojení přiznat i řadu nevýhod. Zde shrneme obojí:

Výhody:

• Jednoduché, až primitivní zapojení.
• Uspokojivá funkčnost a spolehlivost.
• Nízké pořizovací náklady.
• Další si najděte sami

Nevýhody:

• Nestabilita - čas zpoždění je velmi závislý na okolní teplotě, stárnutí součástek a kolísání napětí sítě. V případě vhodně zvoleného základního času zpoždění však jeho kolísání nemusí být na škodu.
• Chybí indikace případného poškození některého rezistoru Rs.
• Správná funkce je podmíněna předchozím vybitím kondenzátoru. To znamená, že mezi vypnutím svářečky a opětovným zapnutím musí být dostatek času (několik vteřin) k vybití kondenzátoru C přes cívku relé Re. Pokud svářečku vypnete a ihned zapnete, Softstart se neuplatní. Vadí to však někomu?
• Další si najděte sami

Zdroj: www.jk-weld.cz (Svařovací technika - prodej a servis, Svařovací škola, Pracovní oděvy)