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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Applicazioni E Realizzazioni Pratiche

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Upgrade per Saldatrice a Trasformatore!
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BellaEli

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Inviato il: 10/06/2022 19:38:48

Come molte persone di questo forum anch'io ho avuto a che fare con la necessità di dover saldare dei pezzi di ferro.

Sono molto bravo con il saldatore a stagno (praticamente lo uso da quando avevo 10 anni) di conseguenza non è stato difficile cambiare materiale e saldare, ad esempio, tubi di rame con le classiche bacchette che usano gli idraulici.

Ma quando sono passato a saldare il ferro le cose si sono rilevate un po' diverse: come molti ho iniziato con la vecchia saldatrice a trasformatore di mio padre e i primi risultati sono stati tutt'altro che incoraggianti...

Riuscivo sì a saldare quello che volevo ma non come volevo io: all'inizio, riuscire a ottenere un cordolo continuo e preciso era un'impresa praticamente irragiungibile!

Col tempo ho avuto modo di acquisire esperienza che mi ha permesso di migliorare tantissimo tuttavia quando per la prima volta ho utilizzato la saldatrice ad inverter mi son reso conto che il risultato non è solo dovuto all'operatore ma anche dal dispositivo utilizzato.

Allora sono iniziate le mie ricerche per capire il motivo per cui la saldatrice ad inverter permettesse di ottenere saldature migliori e ho scoperto che tutto dipende dal tipo di corrente utilizzata per saldare: corrente alternata o continua.

Per capire di cosa parlo facciamo un esempio, prendiamo una batteria a cui colleghiamo una lampadina:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/schema_4.png



come possiamo vedere dallo schema, per convenzione diciamo che la corrente scorrerà dal polo positivo a quello negativo (freccia rossa) ma in realtà succede esattamente il contrario, ovvero sono gli elettroni che dal polo negativo "-" della batteria si spostano verso il polo positivo "+".

Se abbiamo a che fare con corrente alternata, invece, gli elettroni fanno avanti e dietro, ovvero scorrono prima in una direzione e poi in quella opposta.

Ma quando saldiamo cosa succede??? Vediamo questa immagine:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/Arco_2.png



Come possiamo vedere nell'immagine, tra l'anima dell'elettrodo e le parti in ferro da saldare si crea un arco elettrico a temperatura talmente elevata che sarà in grado di fondere sia il metallo da saldare che l'anima dell'elettrodo.

In una buona saldatura il metallo dell'anima che fonde dovrà legarsi in modo omogeneo ed bilanciato tra le due parti di ferro da saldare.

Ed è proprio qui che la corrente continua fa la differenza: nelle saldatrici ad inverter, infatti, l'elettrodo è collegato al polo negativo della saldatrice e gli elettroni fluiranno in un solo verso, ovvero dall'elettrodo al metallo da saldare, trasportando e distribuendo correttamente il metallo fuso dell'elettrodo.

Quando si salda con corrente alternata, invece, gli elettroni fanno avanti e dietro tra elettrodo e ferro da saldare, creano campi magnetici che tendono a spostare il metallo fuso solo su un lato o dall'altro del ferro da saldare!

Quando ho scoperto questa grossa differenza mi son chiesto come si faceva a saldare prima delle saldatrici ad inverter e ho scoperto che le saldatrici professionali (380 Volt) montavano un grosso ponte di diodi (da oltre 200 Amper) per produrre corrente contiuna:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/ponte_1.png



A questo punto mi son chiesto: perchè non fare un bell'upgrade alla mia saldatrice a trasformatore?

Condivido con voi le mie modifiche...

Elix



Modificato da BellaEli - 12/06/2022, 10:23:51


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BellaEli

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Inviato il: 10/06/2022 20:21:46

Partiamo da quello che avevo:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/Saldatrice.png



Una saldatrice Maior 151 T, con corrente massima di 150 Amper, ventilata, alimentabile sia a 220 Volt che a 380 Volt.

Un'ottima e robusta macchina, sia per uso hobbistico che semiprofessionale, di circa 40 anni, con avvoglimento in rame per il primario, in alluminio per il secondario.

La prima modifica è stata quella di renderla più facilmente trasportabile e per farlo dovevo liberarmi dei fastidiosi, ingombranti e pesanti cavi.

Così, per potermi liberare del cavo di alimentazione, mi son messo alla ricerca di una presa da pannello, non troppo grande, che supportasse 16 Amper a 220 Volt.

La mia ricerca si è conclusa con l'acquisto di questi 2 prodotti su RS-Components:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/ordine1.png



Una presa da pannello poco ingombrante più relativa spina, da ben 20 Amper, proprio quello che cercavo.

A ciò ho aggiunto 3 metri di robusto e flessibile cavo al Neoprene da 2,5 mmq:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/cavo.png



e una spina Gewiss da 16 Amper, acquistata al rivenditore di zona a 2 euro:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/spina.png



Così con i primi 21,87 euro mi sono liberato del cavo di alimentazione, ecco il risultato:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/cavo220.png



Elix



Modificato da BellaEli - 13/06/2022, 18:29:27


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BellaEli

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Inviato il: 10/06/2022 20:53:42

Bene, il primo passo era fatto, ora occorreva trovare una soluzione per rendere più agevole il collegamento dei cavi delle pinze.

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/boccole.png



La soluzione adottata di fabbrica (vedi immagine qui sopra) aveva 2 grossi problemi:
1) Era scomodissima, montare e smontare i cavi era così scomodo che li lasciavo praticamente sempre collegati;
2) Con il passaggio di correnti elevate i morsetti tendevano a scaldare e allentarsi tanto che spesso diventavano roventi al punto di annerirsi.

Così, copiando l'idea delle moderne saldatrici, ho acquistato i connettori TEXAS Maschio/Femmina, eccoli:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/connettori.png



Che poi qualcuno deve spiegarmi perchè quelli rossi costano di più... bah...

Comunque, visto che volevo migliorare l'utensile ho deciso di sostituire anche i corti (2 m) e sottodimensionati (16 mmq) cavi delle pinze con due cavi da 25 mmq lunghi 3 metri per la pinza di massa e 4 metri per la pinza con l'elettrodo:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/Cavo25.png



A lavoro finito, con 47,22 euro, la saldatrice era finalmente trasportabile senza gli scomodi cavi (riposti in apposita cassettina con elettrodi, spazzola e martelletto), ecco qualche foto:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/caviP.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/Saldatrice1.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/cavis.png



Elix



Modificato da BellaEli - 12/06/2022, 10:33:50


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BellaEli

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Inviato il: 10/06/2022 21:56:29

Sì, direte voi, ma la storia della corrente alternata e contiunua com'è andata a finire?

Adesso ci arriviamo... Del resto in un primo momento non ne sapevo nulla, le prime modifiche sono state solo quelle del miglioramento dell'utensile, le modifiche elettriche sono arrivate in un secondo momento...

Ad ogni miglioria che pensavo di apportare c'era sempre una domanda che mi ponevo: ne vale la pena?
Voglio dire, ha senso investire del denaro in una saldatrice che ha 40 anni?
Non è meglio acquistare direttamente una saldatrice ad inverter?

In realtà tutte le spese affrontate fin'ora sarebbero state utilizzabili anche per un eventuale nuovo acquisto, visto che le saldatrici ad inverter che vendono utilizzano cavi davvero ridicoli per lunghezza e sezione... quindi nulla da rimpiangere.

Ma alla scoperta della modifica con la corrente continua si poneva una questione ancora più difficile da sbrogliare: funzionerà? E se spendo 50 euro o più per un ponte di diodi da 200 Amper e poi non funziona che me ne faccio???

Così, pensa e ripensa, guardando anche oltre oceano, trovo una soluzione che con un costo contenuto mi avesse permesso di testare la modifica e recuperare l'investimento in caso di mancato funzionamento, eccola:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/diodi.png



E mica dovevo per forza prendere 1 unico ponte da 200 Amper? Potevo anche utilizzare dei ponti più piccoli da montare in parallelo... e visto che si trattava di prodotti cinesi era meglio abbondare!!!

Così con appena 8,20 euro (conversione dollaro/euro) ho acquistato ben 10 ponti da 50 Amper l'uno!

Appena arrivati gli ho subito messi alla prova: ne ho parallelati 8 (50 A x 8 = 400 Amper nominali, 3.200 Amper di picco, mi sembravano più che sufficienti!) e testato la modifica che ha superato ogni mia più rosea aspettativa!!!

Ho effettuato vari test: corto diretto delle uscite dei ponti, fusione di un intero elettrodo da 3,2 mmq, saldatura con lunghi cordoni in orizzontale, verticale, a testa in giù, etc.

Risultati eccezionali: ponti appena tiepidi, saldature semplici e precise come con le saldatrici ad inverter!!!

L'unica mancanza, rispetto queste ultime, è l'anti-attaccamento dell'elettrodo, ovvero quella tecnologia che azzera la corrente nel caso in cui l'elettrodo si incolla al pezzo da saldare (mancanza tutto sommato accettabile).

Così, senza pensarci più di tanto, mi metto all'opera ed effettuo un nuovo ordine:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/morsetti.png



Questa volta ho aggiunto anche dei morsetti per i collegamenti interni.

Successivamente mi sono procurato una piastra di alluminio larga circa 20 x 20 cm per 1 mm di spessore, che ho utilizzato per dissipare l'eventuale calore dei ponti di diodi.

Poi circa 12 metri di cavo da 2,5 mmq: 3 metri blu per la "-", 3 metri neri per la "+" 3 metri grigi e 3 marroni per l'alternata, per collegare i ponti con i morsetti.

Infine dei faston (rigorosamente saldati!), un po' di guaina termorestringente, della pasta termoconduttiva per migliorare il contatto termico, delle fascette e dei bulloncini (autobloccanti) per fissare ponti e piastra di alluminio.

Ecco qualche foto del lavoro realizzato:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/lato.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/ponti.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/morsetti1.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/morsetti2.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/superiore.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/retro.png



http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/frontale.png



Sul pannello frontale ho preferito lasciare sia i morsetti Texas per l'alternata che per la continua (non si sa mai... in caso di guasto almeno non resto a piedi!!!)

Da notare che la piastra di alluminio per la dissipazione del calore è investita dal vento della ventola ed è collegata meccanicamente allo chassis della saldatrice in modo da scongiurare qualiasi problema termico.

C'è un piccolo aspetto che vorrei sottolineare: il ponte di diodi da me realizzato è formato da 32 Diodi messi in serie/parallelo.
Per normali tolleranze costruttive la corrente potrebbe sbilanciarsi verso un ponte rispetto ad un altro.
Per mitigare questo problema e bilanciare le correnti ho scelto una sezione dei cavi adeguatamente calcolata, infatti ipotizzando una corrente di lavoro di 120 Amper, divisa per 8 cavi (8 ponti) sono circa 15 Amper su ogni cavo.

I cavi sono tutti rigorosamente della stessa lunghezza (circa 40 cm) e poichè la corrente di saldatura dovrà attraversarne 4 pezzi vorrà dire che ogni tratta, attraversata dalla stessa corrente, sarà lunga circa 160 cm.

Ora, considerando una resistività del rame di 1,68 x 10^−8 Ω per metro a 20°C, ipotizzando una temperatura di lavoro di almeno 30°C (interno saldatrice) su un cavo lungo 160 cm di 2,5 mmq di sezione avremo una resistenza complessiva di circa 0,011 Ω.

Tale resistenza, attraversata da una corrente di 15 Amper provoca una caduta di tensione di circa 0,17 Volt, valore adeguato per bilanciare correttamente la corrente tra gli 8 ponti montati.

Ogni tratta di 160 cm, attraversata da 15 Amper, dissiperà una potenza di circa 2,5 Watt, quindi non dovrebbero esserci problemi di surriscaldamento del cavo.

Forse avrei potuto utilizzare del cavo da 1,5 mmq (resistenza complessiva tratta: 0,019 Ω, caduta tensione complessiva: 0,28 Volt) ma il dubbio che il calore generato dal trasformatore, dai ponti e dalla corrente nel cavo (4,19 Watt) avesse provocato dei problemi al rivestimento mi ha fatto desistere...

Per concludere, quest'ultima modifica è costata complessivamente 30,62 euro.

A questo punto mancava solo una cosa: un bel casco autoscurante, quindi per non farmi mancare nulla ho acquistato questo:

http://www.energialternativa.info/public/newforum/ForumEA/U/casco.png.



Riepilogando, in tutto ho speso:

Cavo alimentazione, spina e presa da pannello: 21,87 euro
Cavo per pinze e morsetti Texas: 47,22 euro
Ponti di diodi e morsetti Texas: 30,32 euro
Casco autoscurante: 21,89 euro
------------------------------
Totale: 121,30 euro

So già che qualcuno si chiederà: ma non facevi prima a comprare una saldatrice ad inverter?
Certo, potevo farlo, ma tutti gli acquisti fatti non sarebbero stati inclusi, quindi avrei dovuto comunque comprare a parte cavi lunghi e abbondanti, casco e accessori vari!
Mi sarei risparmiato solo le 30 euro della modifica dei ponti i diodi.

Quindi sono davvero soddisfatto!!!

Elix



Modificato da BellaEli - 13/06/2022, 19:28:48


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OrsoMario

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Inviato il: 10/06/2022 22:00:24

Bel lavoro Elix,
complimenti!

il mio sogno è una saldatrice a filo continuo MIG con gas, si fanno delle saldature da urlo ed è un piacere usarla, è semplicissimo saldare, si può dire che salda dasola,
unico problema il costo $$$$....



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Inverter PWM Edison 3024, fotovoltaico 7500Wp,
6000Wp sotto MPPT Tracer 10420, 1500Wp sotto inverter PWM,
banco batterie FAAM TTM Tubular Traction Maxi 12 celle 4PZS 460 Ah C5.

 
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