Hotstart ke svářečce.

Obvod HOT START ve svářečkách na svařování obalenou elektrodou usnadňuje zapalování oblouku. Přestože se používá poměrně krátkou dobu a bývá součástí hlavně moderních svářecích invertorů, není to nic magického. Obvod Hot Start si může postavit každý a dovybavit jím libovolnou svářečku s plynulou elektronickou regulací. Jak na to se dozvíte v tomto článku.

Princip Hotstartu.

A jak vlastně Hotstart pracuje? Obvod Hotstart před zapálením oblouku automaticky navýší svářecí proud, takže svářeč zapaluje vyšším proudem než si nastavil. Okamžitě po úspěšném zapálení se proud sníží na původně nastavenou hodnotu. Obvykle se zapalovací proud navyšuje o cca 50%. Existují i regulovatelné Hotstarty, kde si lze nastavit navýšení v rozsahu cca 10 - 100% a dále existují Hotstarty, kde se zapalovací proud navyšuje vždy na maximum svářečky.

Příklad: máme invertor do 130A, jehož Hotstart navyšuje proud o 50%. Pokud si nastavíme svářecí proud třeba 80A, Hotstart nám na zapálení "nachystá" 120A. Po úspěšném zapálení se proud sníží na nastavených 80A. Ovšem navýšení proudu je jen v rámci možností svářečky. Takže pokud máme svářečku do 130A a nastavíme si proud 100A, bude se zapalovat nikoliv 150A ale jen maximálními 130A.

Ovšem ne vždy je Hotstart užitečný. Například při svařování tenkých plechů je nutné jej vypnout, jinak každý pokus o zapálení skončí dírou v plechu:-) Z těchto důvodů je většina svářeček vybavena vypínačem Hotstartu (obvykle maskovaným jako přepínač elektroda/TIG).

Jak si postavit jednoduchý Hotstart.

Nápad vytvořit vlastní obvod Hotstart jsme dostali při zkouškách triakového regulátoru svářecího trafa popsaného v tomto článku. Jak je v článku uvedeno, dochází při regulaci (snižování) svářecího proudu také ke snižování napětí na výstupu svářečky. A díky snížení napětí šlo na malých rozsazích jen obtížně zapálit elektrodu. Napadlo nás tedy zkusit postavit vlastní Hotstart. Pozor, neplést se SoftStartem. To je něco jiného!

A protože nemá cenu vymýšlet již vymyšlené, rovnou jsme se koukli, jak to dělají jinde. A našli jsme. Následující schéma hotstartu pochází ze schématu jednoho velmi populárního svářecího invertoru. Hotstart tam byl zapojen následovně:

Hotstart verze 1

Obvod je přímo připojen na výstupní svorky usměrněné svářečky. V případě použití u svářecího transformátoru s triakovým regulátorem, je nutné svářecí napětí před přivedením na Hotstart ještě usměrnit diodovým můstkem (toto je znázorněno na dalším obrázku ve druhé verzi Hotstartu). Ovšem potom pozor na velikost vyhlazovacího kondenzátoru! Ten nesmí být příliš velký, jinak se bude Hotstart aktivovat s velkým zpožděním. Jak je uvedeno níže, je zpoždění i tak nepříjemné.

Uvedený Hotstart je velmi primitivní a jeho funkce je zřejmá ze schematu. Takže jen krátce: Je-li na vstupu napětí Usvar vyšší než napětí Uz zenerovy diody Dz, je otevřen tranzistor T1 a T2 je naopak uzavřen. Poklesne-li napětí Usvar pod hodnotu Uz, dioda se uzavře a s ní i T1. Naopak se otevře T2 a sepne relé Re. Pomocí kontaktu relé se svářečka nastaví na maximální svářecí proud (například zkratováním potenciometru v našem triakovém regulátoru. Doba sepnutí relé je omezena kapacitou kondenzátoru C1, čímž je časově omezena aktivace Hotstartu. Po zapálení oblouku a uzavření T2 se kondenzátor vybíjí přes R3. Napětí Uz je nutné zvolit tak, aby Hotstart sepnul jen při pokusu o zapálení oblouku a nespínal během svařování. Při zapalování oblouku (škrtnutím elektrody) by napětí mělo teoreticky klesnout až na nulu, neboť dojde ke zkratu v obvodu. Ovšem díky různým přechodovým odporům a odporu kabelů napětí klesá jen na cca 5 - 7V (vyzkoušeno v praxi). Naopak při svařování by na hořícím oblouku mělo být napětí cca 20 - 28 V. Proto je vhodné volit zenerku s Uz v rozmezí 9 - 15V. Zde je nutné trochu experimentovat. Hodnoty součástek, se kterými jsme Hotstart vyzkoušeli jsou v soupisce níže. Původní obvod byl v invertoru napájen z interního zdroje 24V. Abychom k triakovému regulátoru nemuseli nic dobastlovat, navrhli jsme součástky tak, aby bylo možné Hotstart napájet ze síťového adaptéru 12V, který byl k dispozici.

Seznam součástek (pro napájecí napětí 12V):

T1, T2 - tranzistor BC 337
D1, D2 - dioda 1N4007
DZ - zenerova dioda 9V1
C1 - elektrolytický kondenzátor 330uF/35V
C2, C3 - kondenzátor 330pF
R1 - rezistor 18k
R2 - rezistor 10k
R3 - rezistor 4k7
R3 - rezistor 1k
Re - relé s cívkou na 12V DC

Hotstart postavený podle výše uvedeného schematu s výše uvedenými součástkami jsme vyzkoušeli se svářecím trafem Telwin vybaveným plynulou regulací s triakovým regulátorem. Kontakt relé pouze zkratoval potenciometr P v regulátoru a tím při zapalování došlo k navýšení svářecího proudu na maximum 140A. Funkce Hotstartu byla uspokojivá, ale po pravdě řečeno, nebylo to ono. Jak ze zapojení vyplývá, dojde k aktivaci Hotstartu a tedy k navýšení proudu až po prvotním škrtnutí elektrodou o materiál. Hotstart se tedy aktivuje se zpožděním. Bylo by lepší, kdyby došlo k navýšení ještě před pokusem o zapálení. A proto jsme zapojení upravili na verzi II popsanou dále.

Hotstart verze II.

Druhá verze Hotstartu pracuje přesně naopak: Je-li vstupní svářecí napětí Usvar větší než Uz zenerovy diody, je T1 otevřen a relé sepnuto. Při poklesu vstupního napětí pod Uz zůstává T1 ještě chvilku otevřený díky kondenzátoru C2 a po jeho vybití se uzavře. Jinak řečeno: Je-li na výstupu svářečky napětí naprázdno, je relé sepnuto a svářečka je připravena na zapálení vyšším proudem (před tím ale dojde k nabití C2). Dojde-li k poklesu napětí, zůstane T1 otevřen po dobu vybíjení C2 a poté se uzavře a svářečka svařuje nastaveným proudem. Zenerku Dz je nyní nutné zvolit tak, aby T1 byl otevřen při napětí naprázdno a zůstal uzavřen při zapalování a svařování. Tentokrát jsou námi vyzkoušené hodnoty součástek přímo ve schematu. Trimrem R4 je možné jemně doladit mez spínání/rozpínání T1

Hotstart verze 2

Druhá verze Hotstartu pracovala daleko lépe než první. Díky tomu, že relé je sepnuto ještě před pokusem o zapálení oblouku, je Hotstart aktivován s předstihem a nikoliv se zpožděním, jako u verze 1. Obě verze jsme vyzkoušeli klasickým bastlířským způsobem na nepájivém kontaktním poli. Jak to vypadalo můžete vidět na následujícím obrázku:

Prototyp Hotstartu II na nepájivém poli.

Závěr.

Uvedenými obvody Hotstart lze z principu dovybavit jakoukoliv sváčečku s plynulou elektronickou regulací. Problém může nastat v případě výkonných strojů, kde uvedený systém navýšení zapalovacího proudu na maximum může dělat velké problémy. Například vestavíte-li obvod do WTU400 a budete-li zapalovat "dvojku" elektrodu s nastavenými 80A svařovacího proudu, Hotstart vám na zapálení nastaví 400A a to je opravdu hodně. Ovšem i toto je řešitelné. Kontakt relé nemusí pouze zkratovat potenciometr, ale může k potenciometru připojit třeba další paralelní rezistor. Nebo můžeme použít dvojitý tandemový potenciometr a spínat či rozpínat jejich paralelní kombinaci. Vše záleží na konkrétní svářečce a každý, kdo se v elektronice vyzná si jistě poradí. Pokud se rozhodnete vestavět Hotstart do své svářečky, nezapomeňte na možnost jej vypnout. Jak jsme již uvedli, je to nutné pro zejména svařování tenkých plechů.