Softstart pro svářečku WTU 315 s ochranou
Nejenom svářečky WTU 315, ale snad veškeré socialistické svářečky jsou nesmrtelné stroje 🙂 To je dnes asi hlavní motivací k pořízení a provozování takto starého stroje. Důkazem spolehlivosti může být například tento konkrétní kus, který se ke mě dostal v ne příliš vzhledném stavu. Nicméně po technické stránce byl zcela funkční a po zapnutí svářečka vařila jedna báseň 🙂 A právě zmiňované zapnutí bývá často jediným problémem těchto stojů.
Tyto svářečky byly dříve určeny a dodávány do velkých podniků s jističi 63 A, 125 A a podobně, kde problémy s rozběhy nebyly. Ale kdo z Vás má dnes doma takový jistič? 😀 Ten, kdo má doma jistič 32 A může být z tohoto hlediska štěstím bez sebe, ale spousta lidí si musí vystačit pouze s jističem 16 A a tam se téměř nikdy nepodaří takovýto stroj rozběhnout. A v případě, že tuto svářečku chcete na takto malém jističi provozovat, nezbývá nic jiného než zapínat svářečku přes softstartér.
Nejčastěji používaná konstrukce softstartéru pro svářečky je následují:
- rezistory v sérii s hlavním transformátorem pro omezení rozběhového proudu
- stykač na následné překlenutí rezistorů
- časové relé, které určuje čas, po který běží svářečka přes rezistory
- pomocné a jistící prvky
Na obrázku níže je klasické zapojení softstartéru s rezistory. ANO, souhlasím, zapojení rezistorů a stykače před hlavním vypínačem a napájení řídících obvodů za hlavním vypínačem a rezistory je neobvyklé 🙂 ale přesně takto to vycházelo mechanicky nejjednodušeji. Z technického hlediska je to blbost, ale funguje to 😀
Hlavní komponenty fyzicky.
Výběr komponent softstartu
Zde se dostáváme k nejdůležitější části návrhu každého softstartu. Snad pro každou starou svářečku lze použít výše uvedené schéma, změny budou pouze v parametrech komponent.
- Stykač – jednoduchý a bezpečný způsob je dimenzovat stykač přibližně dle maximálního výkonu svářečky = 24,3 kVA -> stykač AC3 400 V = 22 kW konkrétně LC1D50A Schneider
- Rezistory – hodnota rezistorů v každé fázi je dle různých internetových diskuzí ideální okolo 10 Ω. Tak proč vymýšlet vymyšlené 🙂 použijme 10 Ω. Avšak s volbou odporu souvisí potřebný čas softstartu (větší transformátor bude potřebovat více času na magnetizaci a opačně) a s tím dále souvisí i potřebný výkon, resp. tepelná kapacita rezistorů. K tomuto úkolu jsem přistoupil velmi hravě 🙂 Vyšel jsem opět z internetových diskuzí, informací na jiný webech a svých skromných zkušeností. Až dle následných testů jsem usoudil, že rezistory jsem výkonově lehce předimenzoval, což ale jistě není na škodu a v porovnání cen všech komponent byla cena rezistorů i přes to nepodstatná. V každé fázi jsem použil paralelně 6 kusů 20 W rezistorů o hodnotě 68 Ω, tj. celkem 11,3 Ω / 120 W. Rezistory jsem koupil na TME, CRL20W-68R SR PASSIVES.
- Časové relé – časová relé jsem si oblíbil od firmy ELKO EP, reklamu jim dělat nepotřebuji 🙂 , ale z mých zkušeností s jejich relé zatím žádné problémy nejsou. Konkrétně jsem použil typ CRM-181J /UNI ZR, což je jednofunkční časové relé, ideální do softstartéru. Dostatečný čas softstartu mi po testech vyšel 0,4 s, na tento čas jsem nastavil relé.
Svářečky WTU 315 mají velikou výhodu ve spoustě nevyužitého vnitřního prostoru. A tudíž zde není s instalací softstartéru žádný problém. Na obrázku je naznačeno, kam jsem nainstaloval softstartér já, ale fantazii pro jiná umístění se meze nekladou 🙂
A je namontováno. DIN lištu s řízením jsem přišrouboval do zadní stěny svářečky a držák s rezistory jsem připevnil na svorníky, kterými je stažená tlumivka.
Spolehlivost vs bezpečnost softstartéru
Bezpečnost jde vždy ruku v ruce se spolehlivostí u jakéhokoli zařízení. A mnohdy lze říci, že čím větší důraz je kladen na bezpečnost, tím menší je spolehlivost daného zařízení. Skvělým příkladem je použití pojistek v zařízení.
Pojistky – obecně je vhodné každé zařízení nebo každý blok většího celku jistit řádně dimenzovanými pojistkami. To výrazně přispívá k vyšší bezpečnosti zařízení, zároveň to však může snižovat spolehlivost zařízení, jelikož pojistka, která je třeba jen lehce poddimenzovaná nebo s větší výrobní tolerancí, může vybavit i v případě bezporuchového stavu. Stačí když se objeví krátké přepětí v síti třeba i v kombinaci s nějakou statickou elektřinou a zvýšené napětí může vyvolat proudovou špičku, která spálí pojistku, ale kterou by zařízení bez pojistky dost možná bezpečně přežilo.
Jelikož je celá svářečka v plechovém obalu, dal jsem přednost spolehlivosti před bezpečností a jak pojistku pro cívku stykače, tak pojistku pro časové relé jsem zvolil na F 2A.
Nicméně v každém zařízení může také dojít ke skutečné poruše některé z komponent. V časovém relé je zcela jistě nějaký step-down konvertor, mechanické relé, procesor – to vše může selhat. U stykače se může například spálit ovládací cívka. V takovém případě po zapnutí svářečky nedojde po nastaveném čase k překlenutí softstartových rezistorů stykačem a při pokusu o svařování by rezistory zcela jistě „shořely“ a tento stav by byl potenciálně nebezpečný! Nehledě na to, by mohlo dojít vlivem úbytků napětí na rezistorech k poškození něčeho dalšího ve svářečce!
Z toho důvodu mi přišlo vhodné pokusit se vytvořit nějaký ochranný obvod, který v případě poruchy softstartéru nedovolí obsluze svařovat a zabrání jakýmkoli škodám na softstartéru a na svářečce.
Ochranný obvod softstartéru
Po chvilce studování schématu zapojení WTU 315 mi došlo, že bez zásahu do řízení svářečky tato ochrana asi vyřešit nepůjde. Nejbezpečnější a nejjednodušší mi vyšel zásah do obvodu pro přepínání na dálkové ovládání. Při přepnutém přepínači na dálkové ovládání s tím, že dálkové ovládání není zapojeno, svářečka nesvařuje.
A je to! Ochranný obvod tedy přeruší cestu napájení k potenciometru na regulaci svařovacího proudu a svařovat nepůjde. Přes pomocný spínací kontakt stykače je napájen malý transformátor, z jehož sekundáru je napájeno malé relé, které svým spínacím kontaktem, v případě poruchy softstartéru nepřipojí napájení potenciometru regulace svařovacího proudu a zamezí možnosti svařování. V tomto stavu půjde přes rezistory pouze klidový proud svářečky, který jak jsem bohužel následně zjistil je i tak dostatečně velký, aby 120 W rezistory do 1 minutu shořely (změřená napětí a odpovídající výkony na rezistorech jsou na jednom z obrázků níže). Nicméně svařovat nepůjde, což svářeč pozná a s velkou pravděpodobností svářečku vypne. Pozn. zcela jistě by bylo možné použít i relé s cívkou přímo na 230 V a vynechat pomocný transformátor. Já jsem toto řešení zvolil pouze proto, že jsem relé na 230 V doma neměl 🙂 Využít přímo kontakt stykače mi přišlo nevhodné, poněvadž by pak bylo nutné táhnout cestu od regulátoru svařovacího proudu přes celou svářečku a zde už bych měl malou obavu o bezpečnost regulátoru svářečky.
I přes to, že v tomto konkrétním kuse ochranný obvod nefunguje zcela dle původních představ, principiálně funkční je a univerzální do značné míry také (dálkové ovládání má většina starších svářeček). Zde by rezistory musely být lépe dimenzovány, což by z druhé strany způsobilo „zbytečné“ prodražení celého softstartéru. Takže jsem to takto nechal. Z toho důvodu nechám závěr ohledně popsaného ochranného obvodu softstartéru na každém z Vás… 😉
DPS pro ochranný obvod jsem použil z jiného projektu.
