Простой сварочный полуавтомат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Сварочное оборудование

 Комментарии к статье

Сварочный полуавтомат (СПА), рассмотренный в [1], имеет следующие недостатки (исправленную схему см. на рис.1).

(нажмите для увеличения)

1. Наличие контактора К3. Контактор подобного типа является дефицитной деталью. Кроме того, он имеет свойство постоянно подгорать, что приводит к неудовлетворительным результатам работы СПА.

2. Наличие реостатов R2, R5. Так как реостаты выполнены на основе нихромовой проволоки и имеют большие габариты (особенно R2), а значит, открытые поверхности, то пользоваться СПА в бытовых (гаражах) условиях опасно, вследствие того что может поразить током (хотя и не высокого напряжения).

3. Зависимость подачи проволоки от устанавливаемого тока. Так как СПА используют в основном для сварки тонких соединений, например, металлических корпусов приборов, автомобильных кузовов, глушителей, тонкостенных металлических труб, то некоторые требования, предъявляемые к простому СПА, можно упростить.

Простота и надежность. Сохранение работоспособности при температуре окружающей среды от -30 до +30° С и питающем напряжении сети 190-280 В.

Подающий механизм можно поместить в одном корпусе со сварочным трансформатором и элементами управления. Обеспечивать хорошую сварку металлов толщиной 0,3-1,2 мм.

Работать по жесткой характеристике [2].

Учитывая вышеуказанные требования, основные элементы СПА можно выбрать из распространенных деталей. Например, автор не раз использовал двигатель 1 и редуктор 2 подающего механизма от стеклоочистителя автомобиля "Волга ГАЗ-24" (рис.2). Так как этот двигатель не имеет электротормоза и обмотки реверса, то автор установил электротормоз в виде Побразного сердечника соленоидной катушки 3 (рис.2,а), с зазором между сердечником и роликом 0,5 мм. Механизм стеклоочистителя можно позаимствовать от грузовых автомобилей, что благоприятно отразится на электронной схеме, так как бортовое питание у них 24 В.

Принципиальная схема СПА показана на рис.3. Напряжение 220 В через пакетный выключатель SА1 поступает на тороидальный трансформатор, имеющий две первичные обмотки для переключения и регулирования напряжения на вторичной обмотке при сварке толстых металлических конструкций. Для увеличения диапазона регулирования делают большее количество дополнительных отводов в первичной обмотке.

(нажмите для увеличения)

Для сваривания металлов толщиной 0,7-1 мм напряжение на вторичной обмотке должно быть минимум 40 В. Питание схемы управления осуществляется от вывода 27 В. Если использовать двигатель от легковых автомобилей, то питание дополнительного вывода вторичной обмотки должно быть не менее 14 В. Лампочка HL1 сигнализирует о включении питания. Конденсаторы C1 и C2 необходимы для подавления помех, создаваемых сварочным током. В исходном состоянии (SА2 - не нажата) на выходе силового выпрямителя VD1, VD2, VS1, VS2 и на конденсаторах С5-С10 напряжение 40 В отсутствует, т.е. на наконечнике рукава напряжения нет (этим фактором СПА отличается от некоторых заводских вариантов). Схема управления будет запитана, и напряжение 27/14 В присутствует на C4. При нажатии на микровыключатель SA2 (находящийся на держателе рукава рис.3) включается реле К1. Контакты K1.1 и К1.2 замыкаются, тиристоры VS1, VS2 отпираются по управляющим электродам (УЭ) по цепи: верхний вывод C2, VD1, L1, сварочный ток, K1.1, R4, VD4, УЭ VS2, KVS2, нижний вывод С2 при положительной полуволне во вторичной обмотке трансформатора питающего напряжения; нижний вывод C2, VD2, L1, сварочный ток, контакты К1.2, R3, VD3, УЭ VS1, KVS1, верхний вывод С2 при отрицательной полуволне напряжения.

При настройке вместо сварочного тока можно подсоединить нихромовую проволоку сопротивлением 1 Ом. Резисторы R1 и R2 необходимы для ограничения напряжения на управляющих электродах тиристоров VS1, VS2. Контакты К1.3 замыкаются, включаются подача проволоки и отсекатель газа К3 через диод VD12. Контакты К1.5 замкнуты, С11 заряжается до напряжения +27/14 В. По окончании процесса сварки (SA2 не нажата) контакты K1.1, К1.2, К1.3, К1.5 размыкаются, а К1.4 замыкаются, и С11 разряжается по цепи: +С11, К1.4, R6, К2, -С11. Реле К2 замыкает контакты К2.2, К2.1 (тиристоры VS1, VS2 включены), К2.4 (отсекатель газа К3 включен), К2.3 (электротормоз включен).

Так как процесс механически инерционен, проволока останавливается не сразу, поэтому необходимо поддерживать горение дуги и обдувание ее углекислотой, чтобы обгорела проволока и шов имел нормальный вид. Как только конденсатор С11 разрядится, К2 размыкает свои контакты и отключает тиристоры и отсекатель газа.

Как известно [2], для загорания дуги на электродах необходимо иметь большую разность потенциалов, и только после загорания большой ток поддерживает дугу. При отпирании тиристоров VS1, VS2 напряжение на наконечнике держателя рукава нарастает не сразу (этому препятствует дроссель L1 и емкости конденсаторов С5-С10. Для увеличения начальной амплитуды напряжения последовательно с каждым конденсатором включены резисторы R7-R12 сопротивлением 0,1 Ом, а параллельно L1 подключен конденсатор C12, который необходимо подбирать опытным путем, чтобы нормально загоралась дуга и нормально (при выключенном SA2) запирались тиристоры. Если тиристоры будут запираться не сразу или в процессе сварки будут возникать нежелательные колебания напряжения (тиристоры могут самопроизвольно запираться или отпираться по окончании сварки), то емкость конденсатора С12 необходимо уменьшить или совсем убрать.

Конструкция. СПА собран в одном корпусе: схема управления и подающий механизм. На задней стенке корпуса 14 (рис.4) находится вентилятор 1 (М1 рис.3), который обдувает тороидальный трансформатор 5 и силовой выпрямитель 9. Сверху корпуса находится пакетный выключатель сети 13 и предохранитель 12 (их также часто устанавливают на передней панели СПА). На передней панели собрана схема логики управления 11 (она прикреплена к самой панели), на лицевой стороне - лампа HL1 10 и регулятор подачи проволоки 7. Механизм подачи проволоки и барабан с проволокой 8 установлены над дросселем 6. Углекислота подается от баллона 2 через редуктор 3 по шлангу 15 к отсекателю газа, находящемуся рядом с механизмом подачи проволоки. После отсекателя газ подается в рукав 4, в котором также проходят провода от микровыключателя 16 и к которому подведен силовой провод от дросселя L1. Корпус СПА желательно оборудовать поворачивающимися колесиками 17 для удобства передвижения, сетевой шнур 18 необходимо взять от силовых агрегатов с током не менее 10 А.

На рис.2 показан сборочный чертеж подающего механизма. Так как механизмы можно применять разные, то размеры не указаны. Двигатель 1 (рис.2,а, подключают, как указано на рис.3) приводит в движение редуктор 2 и ролик 3, закрепленный на валу редуктора (редуктор понижающий). С барабана 10 (на рис.2,а показан схематично, может устанавливаться как вертикально, так и горизонтально) проволока 18 через квадратик войлока 11 (необходим для снятия грязи), пружину 6 (позаимствована от автомобильных сальников) и направляющую втулку 19 попадает на подшипник 9. Подшипник с помощью подшипникодержателя 5 прижимается к ролику 3, благодаря закручиванию винта 20. Далее проволока идет по направляющей 7 в рукав 8. Рукав 8 вставляется штуцером 17 в зажим 16. К наконечнику рукава ток подается от дросселя L1 по кабелю через шайбу 12, штуцер рукава и внутреннюю оплетку. Для торможения проволоки перед роликом 3 установлен П-образный электромагнит 4 (сердечник выполнен из статора электродвигателя), который закреплен с помощью винтов 15 к корпусу держателя подающего механизма 13. Корпус держателя 13 зажимом 14 крепится к двигателю подающего механизма.

Весь подающий механизм необходимо установить на диэлектрическую поверхность (гетинакс толщиной 10 мм). На рис.5 показан сборочный чертеж начальной части рукава.

Проволока пропускается через направляющую втулку 2 в рабочую спираль 13. Рукав с помощью штуцера 1 вставляется в зажим подающего механизма. Штуцер 1 наворачивается на полый винт 3 (внутри которого находится рабочая спираль), к штуцеру 1 с помощью шайбы 14 и контргайки 15 подводится кабель от дросселя L1. Полый винт 3 упирается в спираль кожуха 10, внутри которой проходит рабочая спираль 13. Использование двух спиралей необходимо для жесткости рукава. Следует заметить, что внутренний диаметр рабочей спирали должен быть не менее 0,9 мм, чтобы проволока 4 диаметром 0,8 мм свободно проходила. К полому винту поверх спирали кожуха припаиваем медную оплетку 9 для проводки больших токов к наконечнику рукава. Поверх оплетки проходит трубка, проводящая углекислоту от расстыковывающей трубки 5 к держателю рукава, а также провода от микровыключателя. Поверх всего этого натягиваем кожух рукава 11. С помощью специальной втулки 8 провода 12 и трубку 5 фиксируем хомутом 7, который также принимает кожух рукава. Кожух можно использовать от велосипедной камеры. На рис.6 показаны ответная часть рукава и держатель.

Держатель 6 выполнен из латунной трубки с резьбой на выходе (резьбу можно нарезать на втулке и припаять латунью к трубке). На резьбу накручивается коническая втулка из диэлектрика (гетинакса). На втулку 5 устанавливаем сопло 3 (изготовленное из меди или старого твердого резинового шланга). Рабочая спираль 13 проходя по спирали кожуха 10, попадает в направляющую трубку 8 (из меди), к этой трубке припаяна медная оплетка 9. В свою очередь направляющая трубка 8 припаяна к держателю 6. Это необходимо для подведения тока к наконечнику 1. Для предотвращения поражением тока держатель изолирован резиновым слоем 15. Провода 12 и трубка углекислоты 16 (можно использовать полихлорвиниловую трубку или трубку от медицинских капельниц) проходят к держателю 6 под резиновым кожухом 11. Внутрь держателя 6 ввинчена втулка 2 (из латуни, по мере износа ее следует заменить) с отверстиями по бокам (ближе к держателю). Внутри втулки проходит рабочая спираль, которая жестко упирается в наконечник 1. Наконечник 1 (из меди) выполнен в виде цилиндра с просверленным до средины отверстием диаметром 0,85 мм. С помощью напильника под небольшим углом надо снять оставшуюся половину поверхности цилиндра так, чтобы достичь отверстие наконечника.

Сварочную проволоку продеваем через наконечник и на снятой поверхности цилиндра вдавливаем. В результате возникает канавка, направляющая из отверстия проволоку. По мере срабатывания канавки наконечник сгибается вверх, тем самым продлевается срок службы наконечника в 5-10 раз. Длина рукава может достигать 2,5 м, что пoзвoляeт сваривать автомобили под подъемником, но при этом двигатель подающего механизма должен иметь достаточную мощность для проталкивания проволоки в рукав, и при этом проволока должна свободно проходить внутри спирали и через наконечник, иначе она будет запутываться в подающем механизме.

Детали. В качестве сварочного трансформатора выбран тороидальный трансформатор. Его сердечник выполнен из тонкой пермаллоевой электротехнической стали с окисленной поверхностью (для исключения вихревых токов). Коэффициент намотки, как правило, 1, 2 В/виток. Габаритная мощность 2 кВт. Остальные расчетные характеристики зависят от качества сердечника, и их подбирают опытным путем. Автор выбрал именно тороидальный трансформатор, потому что он имеет высокий КПД, малые габариты и массу, отличные параметры при работе по жесткой характеристике. Эти достоинства крайне необходимы для рассмотренного СПА. Дроссель L1 аналогичен предыдущему варианту CПА [1]. Как правило, дроссель конструируют по показаниям переменной составляющей в момент сварки: 1, 2-3, 5 В, но при этом свариваемый металл должен расплавляться сразу в момент прикосновения проволоки. Если это условие не выполняется, то в дросселе уменьшают количество витков или увеличивают сопротивление резисторов R7-R12. Если металл не расплавляется, то необходимо провести испытания без конденсаторов С5-С10, в случае прежнего результата - без дросселя L1. Если и в этом случае металл не расплавляется, то необходимо увеличить мощность трансформатора (естественно, проверить силовой выпрямитель).

Ориентировочные данные дросселя: сердечник от трансформатора 1 кВт 50 Гц, количество витков 60, немагнитный зазор 2-5 мм (гетинакс), чем больше зазор, тем больше индуктивность (до определенных размеров).

Диоды VD1 и VD2 (рис.3) ВЛ-100-90 (или любые другие с прямым максимальным током 100 А, можно без радиатора), VD3-VD6, VD12 типа Д226 или другие с прямым током не менее 1 А. VD7-VD11 типа Д232, Д246 или любые другие с прямым током не менее 10 А на алюминиевом радиаторе с площадью рассеивания 60 см2 каждый. Вентилятор М1 от мини-ЭВМ на ?220 В, М2 - стеклоочиститель от автомобилей. Пакетный выключатель SA1 на 380 В, 15 А или два спаренных типа ВДС-632075 на 15 А. Предохранитель FU1 на 15 А, микровыключатель SA2 любого типа на ток 0,5 А. Конденсаторы: C1-C3 0,1 мк х 400 В; С4 - 1000 х 50 В типа К50-18; С5-С10 - 10000 х 100 В того же типа, С11 - 200 х 50 В типа К50-32; С12 - 0,1 х 700 В высоковольтный. Резисторы R1-R4 типа МЛТ-0,5; R5 - реостат переменный 47 Ом, R6 - 100 Ом ПЗ-75, HL1 - 40 В х 10 Вт. Сердечник К4 из эл. стали, количество витков ?200 ПЭВ-0,1, если будет нагреваться, увеличить количество витков.

Реле К1, К2 любого типа на ток между контактами не менее 2 А (контакты включать спарено) типа ТКЕ-54 ПД1. Разъем X1 любой на ток меду контактами не менее 5 А (контакты спаривать). Провода, указанные на схеме утолщенной линией, должны иметь площадь сечения не менее 10 мм2. Наладка СПА. Сварочный трансформатор наматывают по методике [3], после чего проверяют с помощью обычных электродов диаметром 2 мм. Затем собирают схему управления и подающий механизм. С силового выпрямителя можно сразу подать по кабелям ток на подающий механизм (внимание! Механизм следует хорошо изолировать от корпуса). По мере движения проволока должна расплавляться, при этом будет возникать большое количество окалины (для этого необходимо иметь костюм, закрывающий все части тела). Если проволока не расплавляется, необходимо перемотать трансформатор, увеличить сердечник и толщину витков вторичной обмотки. Коэффициент намотки уменьшить до 0,9-1 В/виток. Эту операцию проделывают при отключенных конденсаторах С5-С10, иначе электролиты могут разорваться. В случае положительного результата подключают С5-С10 и дроссель L1. Если на выходе силового выпрямителя нет напряжения, подбирают R3 и R4, для некоторых тиристоров параллельно R3, R4 подсоединяют конденсаторы по 0,22 х 100 В любого типа. Силовой выпрямитель проверяют в момент сварки или включенной нагрузки сопротивлением 1-10 Ом из нихромовой проволоки диаметром 3 мм.

Лучших результатов можно добиться путем подбора С12 и R7-R12, а также изменяя зазор в дросселе. С помощью R5 добиваются подачи проволоки так, чтобы она успевала расплавить свариваемый металл и при этом не запутывалась у ролика подающего механизма. R6 регулируют таким образом, чтобы проволока успевала остановиться и выглядывала из наконечника не более чем на 5 мм. При использовании конических мундштуков 3 (рис.6) давление на выходе редуктора углекислоты можно отрегулировать на 0,3 атм. Если мундштук цилиндрический, то на 0,5 атм., на открытой ветреной площадке - до 1 атм. Мундштук должен выглядывать за наконечник не более 2-3 мм. Внимание! Все детали высокого напряжения (220 В) должны быть тщательно изолированы. Не пользоваться аппаратом в сыром месте! Для безопасности автор рекомендует все операции настройки проводить в резиновых перчатках на резиновом коврике вдали от огнеопасных веществ. Ни в коем случае нельзя сваривать бензобаки, канистры (эксплуатируемые) или вблизи них. При работе образуется большое количество окалины (брызг раскаленного металла).

Литература:

1. Пронский И.Н. Простой сварочный полуавтомат // Радiоаматор.-1998.-№10.- С.38.
2. Пронский И.Н. Секреты сварочного трансформатора // Радiоаматор.-1998. -№3.
3. Пронский И.Н. Сварочный трансформатор // Радiоаматор.-1999.-№7.

Автор: И.Н. Пронский

Смотрите другие статьи раздела Сварочное оборудование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Микросхема SAA7133 - стереовидеодекодер 18.01.2003 Компанией PHILIPS SEMICONDUCTOR объявлено о выпуске микросхем стереовидеодекодеров, предназначенных для того, чтобы дать возможность пользователям персональных компьютеров принимать телевизионные программы. Микросхема SAA7133 выполняет функции многостандартного видеодекодирования и малошумного стереодекодирования в соответствии с американскими и японскими стандартами. Для применения в Европе предназначена микросхема SAA7134. Имеются также другие микросхемы этого семейства с функциями монодекодера, декодера Долби и др.

Другие интересные новости:

▪ С сенсорным экраном - в перчатках

▪ Газ и нефть из старых шин

▪ Рентгеновский лазер на столе

▪ Голографический дисплей для мобильных устройств

▪ Эта опасная ветроэнергетика

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Применение микросхем. Подборка статей

▪ статья Из ничего и выйдет ничего. Крылатое выражение

▪ статья Что на языке аборигенов значит слово кенгуру? Подробный ответ

▪ статья Хозяйственные санки. Личный транспорт

▪ статья Компактные люминесцентные лампы. Классификация. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Быстродействующая защита от перенапряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025