Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik CD-Spot-Welder mit etwa 200V


von Mark K. (markkruetzmann)


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Hallo!

Ich möchte mir irgendwann dieses Jahr ein Punktschweißgerät für Akkus 
etc. bauen und habe noch einen 4700µF 450V Elko liegen. Bei 0,3mm Nickel 
werden etwa 100J für eine Schweißung empfohlen, die würde ich mit gut 
200V erreichen. Die CD-Schweißgeräte, die man so findet, nutzen 
allerdings alle eine deutlich geringere Spannung und dementsprechend 
höhere Kapazitäten. Warum ist das so?

Mein Plan ist jedenfalls, die positive Leitung über einen fetten 
Thyristor über einen Zündtrafo zu zünden, die negative Seite liegt auf 
Erdpotential. Damit sollte ein Berühren der Kontakte halbwegs 
ungefährlich bleiben, solange man nicht währenddessen auslöst.

Die Pulsenergie wäre steuerbar über Spannung am Kondensator, wie gesagt 
reichen gut 200V für 100J.

Jedenfalls frage ich mich, was dagegen spricht, bei (verhältnismäßig) 
hoher Spannung seine Energie bereit zu stellen. Was hab ich übersehen?

von Thomas (kosmos)


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Ich vermute der ESR einen einzelnen Elkos wird zu gering sein um 
ausreichend Strom zu liefern. Deswegen mehr Kondensatoren parallel 
schalten.

von Jens M. (schuchkleisser)


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War's nicht so das "Strom glüht, Spannung spritzt"?
Außerdem tun weniger Volt weniger weh, wenn man aus Versehen mal 
festhalten muss.

von Maik .. (basteling)


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Ich könnte mir auch ein deutlich_ _erhöhtes_ _Todesrisiko bei 200V und 
100J Energie vorstellen.*  Das ist eine Selbstmordwaffe.

Ich würde da deutlich! unter 48V bleiben. Die Gefahr, dass der 
Schweißstrom durch Dich, über beide die Metalteile berührenden Arme und 
Dein Herz getrieben wird wäre mir zu hoch.

Nicht vergessen - Deine Stromquelle ist sehr niederohmig und hätte eine 
hohe Spannung. Die tötet ohne zu diskutieren. Als Bonbon gibt es bei 
Gleichstrom auch noch Elektrolyse des Blutes mit Vergiftung und innere 
Verbrennungen. Selbst ein Kondensator der so hohe Spannungen kann - wäre 
mir da schon ein Dorn im Auge. Da muß nur mal das Ladenetzteil zuviel 
Spannung liefern.

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Aus diesem Grund habe ich mein Projekt aus Studienzeiten " 
Übertragerloser Röhrenverstärker mit 2 x 6C33 Großtrioden" aufgrund zu 
hoher Gefahren ad Acta gelegt. Die 4 Stück 470uF /400V stehen immernoch 
als Mahnmal oben auf dem Regal.
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Ich hatte mal so ein defektes Schweißgerät für Stehbolzen (für 
Heizungsablesegeräte) vor dem Entsorgen seziert. Da war eine große 
Anzahl von Becherelkos auf ca 15x15cm Fläche und 6 cm höhe parallel 
geschaltet.
Die wurden über einen kleinen niedlichen Trafo geladen.

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* Da sind wir in einem Bereich des Lasernetzteils meines alten Impuls 
Schweißlasers. (ok - der macht bestimmt nochmal das zehfache an Energie 
um 60J laserpuls zu erzeugen) Der besteht nur aus Warn- und 
Gebotsschildern. dazu optische Lichteitasern zu den Signaleingängen um 
das einigermaßen funktional Sicher zu kriegen... (masse / 
Bezugspontentialverschiebung)

vg

maik

von ryven (Gast)


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Ganz ehrlich, das wird nix.
Ich habe mit einem ähnlichen Setup vor Jahren Federstahlblech 
geschweißt.
250 V, 1 mF.
Aber der Thyristor mit 3,5 kA aus dem Bahn war nach dem ersten Schuss 
durch.
Stromsteilheit viel zu hoch...
Obwohl der Strom nur auf 2,5 kA hoch war.
Nimm einen "1 F" Hifi Elko der das auch bringt und du wirst glücklich.

von Mark K. (markkruetzmann)


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Na gut, dann doch eher die 1F/16V-Geschichten. Dass man bei einem 
solchen Puls vorsichtig sein muss, ist klar. Vielleicht wird es ein 
Bolzenschweißgerät, bei dem man nur mit geschlossener Klappe schweißen 
kann oder so. Man spart sich zumindest den Thyristor, der anscheinend 
bei solchen Anwendungen öfter als gut ist stirbt.
Die 1F-Variante hätte darüber hinaus den Vorteil, dass ich ein 
vorhandenes 20v/20A-Netzteil verwenden kann. Würde bloß noch eine Bank 
MOSFETs fehlen, aber das kommt dann später.


Danke für die Hinweise, und angenehmen Donnerstag noch!

von hara kiri (Gast)


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Mich stört weniger, daß man mittels genug Dummheit und/oder Unvorsicht 
den Entladestrom auch übers Herz führen könnte. Auch nicht (erst recht 
nicht), daß die Energiemenge (mit 2 sich recht nahe stehenden 
"Elektroden" (als solche bezeichne ich mal mögliche "Berührpunkte") 
Haut/ Fleisch berührend) Verbrennungen verursachen könnte. Sondern 
speziell:


Je höher die Spannung, desto genauer muß die Pulsenergie zur 
Schweißstelle passen. (Außer, man wollte den Strom (evtl. schon weit) 
vor der völligen Entladung abschalten... der Schalter müßte aber auf 
max. Strom + max. Spannung ausgelegt sein, unschön --> ungern.) 
Unterschiedliche Materialien und Dicken, also andere Schweißparameter, 
sind dann kaum drin, das müßte schon ziemlich exakt zueinander passen.

Im kurzen Zeitraum eines steilen Strompulses kann nämlich keine 
relevante Energiemenge vom Schweißpunkt entweichen (via Wärmeleitung 
/-strahlung). Etwas zu viel Energie hieße sehr schnell durchgebrannt 
/-geschmolzen, etwas zu wenig gleich hält_nicht - schmales Fenster.

(Auch der Elko selbst kann sich via relativ hohem ESR - sehr hoch vs. 
Supercap-Bank - recht stark erhitzen. Wäre zu berechnen, ob von 
Einfluß.)

Besserung brächte z.B. eine serielle Stromquelle (/-senke).

Leider in der linearen Version mit deutlich höheren Verlusten (wegen des 
Kondensatorparadoxons). Und als Schaltversion (Buck) dank hohem 
Stromwert relativ anspruchsvoll beim Aufbau - insgesamt ähnlich witzig, 
wie den Strom vor Entladeende abschalten zu wollen.


Also ehrlich: HV-Schweißen? Nein. (Und nicht wegen Lebensgefahr.)


Mark K. schrieb:
> Na gut, dann doch eher die 1F/16V-Geschichten.

Erfreulich. Dabei sinken Spannung und Strom nur langsam. Du kannst über 
die Schweißzeit an diverse Parameter anpassen. In der C verbleibt nach 
dem Schweißvorgang vielleicht mehr oder weniger Energie, doch stört das 
nicht. Ein- und ausgeschaltet wird immer nur eine sehr niedrige Spannung 
- hoher Strom ist ja ein lösbares Problem (Sub-mOhm-FETs für sehr 
niedrige U).

> Die 1F-Variante hätte darüber hinaus den Vorteil, dass ich ein
> vorhandenes 20v/20A-Netzteil verwenden kann. Würde bloß noch eine
> Bank MOSFETs fehlen, aber das kommt dann später.

Du mußt diese FETs nicht unbedingt im ns Bereich schalten (wozu auch, 
das schadet eher), kräftige Treiber braucht man für viele Fets aber doch 
- ZU langsam schalten führt zu hoher P_tot.


Und kümmere Dich hierfür um eine wirklich gleichmäßige Stromaufteilung. 
Sowohl durch einzelne (identische) Gatewiderstände (dynamisch parallel, 
gleichzeitig aufgesteuert), als auch identische Leitungslängen (statisch 
parallel, Stromaufteilung DC-Bereich). Auch, wenn das evtl. den Aufwand 
stark erhöht: Das ist "ein Muss".


Willst Du dann praktisch im Dauerbetrieb arbeiten können, oder 1 x im 
Jahr 4 Punkte setzen? Für letzteres wäre egal, ob der Ladevorgang etwas 
dauerte - für ersteres müßte auch bei Supercaps die Erwärmung im Auge 
behalten, und mittels etwas stärkerer Quelle ständig nachgeladen werden. 
Wäre wohl auch schwieriger zu dimensionieren, da gleich mehrere 
Parameter stimmen sollen.


(Außer natürlich, man baut / besorgt gleich eine Quelle, die den 
Schweißstrom dauerhaft liefert... das aber dann klüger als AC Version, 
also einen Trafo mit Hochstromwicklung.)

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