Регулятор скорости подачи проволоки сварочного полуавтомата

В продаже можно увидеть множество сварочных полуавтоматов отечественного и зарубежного производства используемые при ремонте кузовов автомобилей. При желании можно сэкономить на расходах, собрав сварочный полуавтомат в гаражных условиях.

В комплект сварочного аппарата входит корпус, в нижней части которого устанавливается силовой трансформатор однофазного или трёхфазного исполнения, выше располагается устройство протяжки сварочной проволоки.

В состав устройства входит электродвигатель постоянного тока с передаточным механизмом понижения оборотов, как правило здесь используется электродвигатель с редуктором от стеклоочистителя а/м УАЗ или «Жигули». Стальная проволока с медным покрытием с подающего барабана проходя через вращающиеся ролики поступает в шланг для подачи проволоки, на выходе проволока входит в контакт с заземлённым изделием, возникающая дуга сваривает металл. Для изоляции проволоки от кислорода воздуха сварка происходит в среде инертного газа. Для включения газа установлен электромагнитный клапан. При использовании прототипа заводского полуавтомата в них выявлены некоторые недостатки, препятствующие качественному проведению сварки: преждевременный выход от перегрузки из строя выходного транзистора схемы регулятора оборотов электродвигателя; отсутствие в бюджетной схеме автомата торможения двигателя по команде остановки — сварочный ток при отключении пропадает, а двигатель продолжает подавать проволоку некоторое время, это приводит к перерасходу проволоки, опасности травматизма, необходимости удаления лишней проволоки специальным инструментом.

В лаборатории «Автоматики и телемеханики» Иркутского областного Центра ДТТ разработана более современная схема регулятора подачи проволоки, принципиальное отличие которой от заводских — наличие схемы торможения и двукратный запас коммутационного транзистора по пусковому току с электронной защитой.

Характеристики устройства:
1. Напряжение питания 12-16 вольт.
2. Мощность электродвигателя — до 100 ватт.
3. Время торможения 0,2 сек.
4. Время пуска 0,6 сек.
5. Регулировка оборотов 80 %.
6. Ток пусковой до 20 ампер.

В состав принципиальной схемы регулятора подачи проволоки входит усилитель тока на мощном полевом транзисторе. Стабилизированная цепь установки оборотов позволяет поддерживать мощность в нагрузке независимо от напряжения питания электросети, защита от перегрузки снижает подгорание щёток электродвигателя при пуске или заедании в механизме подачи проволоки и выход из строя силового транзистора.

Схема торможения позволяет почти мгновенно остановить вращение двигателя.
Напряжение питания используется от силового или отдельного трансформатора с потребляемой мощностью не ниже максимальной мощности электродвигателя протяжки проволоки.
В схему введены светодиоды индикации напряжения питания и работы электродвигателя.

Напряжение с регулятора оборотов электродвигателя R3 через ограничительный резистор R6 поступает на затвор мощного полевого транзистора VT1. Питание регулятора оборотов выполнено от аналогового стабилизатора DA1, через токоограничительный резистор R2. Для устранения помех, возможных от поворота ползунка резистора R3, в схему введён конденсатор фильтра C1.

Светодиод HL1 указывает на включенное состояние схемы регулятора подачи сварочной проволоки.
Резистором R3 устанавливается скорость подачи сварочной проволоки в место дуговой сварки.

Подстроечный резистор R5 позволяет выбрать оптимальный вариант регулирования оборотов вращения двигателя в зависимости от его модификации мощности и напряжения источника питания.

Диод VD1 в цепи стабилизатора напряжения DA1 защищает микросхему от пробоя при неверной полярности питающего напряжения.

Полевой транзистор VT1 оснащён цепями защиты: в цепи истока установлен резистор R9, падение напряжения на котором используется для управления напряжением на затворе транзистора, с помощью компаратора DA2. При критическом токе в цепи истока напряжение через подстроечный резистор R8 поступает на управляющий электрод 1 компаратора DA2, цепь анод-катод микросхемы открывается и снижает напряжение на затворе транзистора VT1, обороты электродвигателя М1 автоматически снизятся.

Для устранения срабатывания защиты от импульсных токов, возникающих при искрении щёток электродвигателя, в схему введен конденсатор C2.
К стоковой цепи транзистора VT1 подключен электродвигатель подачи проволоки с цепями снижения искрения коллектора С3,С4, С5. Цепь состоящая из диода VD2 с нагрузочным резистором R7 устраняет импульсы обратного тока электродвигателя.

Двухцветный светодиод HL2 позволяет контролировать состояние электродвигателя, при зелёном свечении — вращение, при красном свечении — торможение.

Схема торможения выполнена на электромагнитном реле К1. Ёмкость конденсатора фильтра С6 выбрана небольшой величины — только для снижения вибраций якоря реле К1, большая величина будет создавать инерционность при торможении электродвигателя. Резистор R9 ограничивает ток через обмотку реле при повышенном напряжении источника питания.

Принцип действия сил торможения, без применения реверса вращения, заключается в нагрузке обратного тока электродвигателя при вращении по инерции, при отключении напряжения питания, на постоянный резистор R8. Режим рекуперации — передачи энергии обратно в сеть позволяет в короткое время остановить мотор. При полной остановке скорость и обратный ток установятся в ноль, это происходит почти мгновенно и зависит от значения резистора R11 и конденсатора C5. Второе назначение конденсатора С5 — устранение подгорания контактов К1.1 реле К1. После подачи сетевого напряжения на схему управления регулятора, реле К1 замкнёт цепь К1.1 питания электродвигателя, протяжка сварочной проволоки возобновится.

Источник питания состоит из сетевого трансформатора T1 напряжением 12-15 вольт и ток 8-12 ампер, диодный мост VD4 выбран на 2х-кратный ток. При наличии на сварочном трансформаторе полуавтомата вторичной обмотки соответствующего напряжения, питание выполняется от неё.

Схема регулятора подачи проволоки выполнена на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размером 136*40 мм, кроме трансформатора и мотора все детали установлены с рекомендациями по возможной замене. Полевой транзистор установлен на радиатор размерами 100*50 *20.

Полевой транзистор аналог IRFP250 с током 20-30 Ампер и напряжением выше 200 Вольт. Резисторы типа МЛТ 0,125, R9,R11,R12 — проволочные. Резистор R3,R5 установить типа СП-3 Б. Тип реле К1 указан на схеме или №711.3747-02 на ток 70 Ампер и напряжение 12 Вольт, габариты у них одинаковые и применяются в автомобилях «ВАЗ».

Компаратор DA2, при снижении стабилизации оборотов и защиты транзистора, из схемы можно удалить или заменить на стабилитрон КС156А. Диодный мост VD3 можно собрать на российских диодах типа Д243-246, без радиаторов.

Компаратор DA2 имеет полный аналог TL431 CLP иностранного производства.
Электромагнитный клапан подачи инертного газа Em.1 — штатный, на напряжение питания 12 вольт.

Наладку схемы регулятора подачи проволоки сварочного полуавтомата начинают с проверки питающего напряжения. Реле К1 при появлении напряжения должно срабатывать, обладая характерным пощелкиванием якоря.

Повышая регулятором оборотов R3 напряжение на затворе полевого транзистора VT1 проконтролировать, чтобы обороты начинали расти при минимальном положении движка резистора R3, если этого не происходит минимальные обороты откорректировать резистором R5 — предварительно движок резистора R3 установить в нижнее положение, при плавном увеличении номинала резистора К5, двигатель должен набрать минимальные обороты.

Защита от перегрузки устанавливается резистором R8 при принудительном торможении электродвигателя. При закрытии полевого транзистора компаратором DA2 при перегрузке светодиод HL2 потухнет. Резистор R12 при напряжении источника питания 12-13 Вольт из схемы можно исключить.

Схема опробована на разных типах электродвигателей, с близкой мощностью, время торможения в основном зависит от массы якоря, ввиду инерции массы. Нагрев транзистора и диодного моста не превышает 60 градусов Цельсия.

Печатная плата закрепляется внутри корпуса сварочного полуавтомата, ручка регулятора оборотов двигателя — R3 выводится на панель управления вместе с индикаторами : включения HL1 и двуцветного индикатора работы двигателя HL2. Питание на диодный мост подается с отдельной обмотки сварочного трансформатора напряжением 12-16 вольт. Клапан подачи инертного газа можно подключить к конденсатору C6, он также будет включаться после подачи сетевого напряжения. Питание силовых сетей и цепей электродвигателя выполнить многожильным проводом в виниловой изоляции сечением 2,5-4 мм.кв.

Сварочный полуавтомат 30А — 160А своими руками

Технические данные нашего сварочного аппарата — полуавтомата:
Напряжение питающей сети: 220 В
Потребляемая мощность: не более 3 кВа
Режим работы: повторно-кратковременный
Регулирование рабочего напряжения: ступенчатое от 19 В до 26 В
Скорость подачи сварочной проволоки: 0-7 м/мин
Диаметр проволоки: 0.8 мм
Величина сварочного тока: ПВ 40% — 160 А, ПВ 100% — 80 А
Предел регулирования сварочного тока: 30 А — 160 А

Всего с 2003 года было сделано шесть подобных аппаратов. Аппарат, представленный далее на фото, работает с 2003 года в автосервисе и ни разу не подвергался ремонту.

Содержание / Contents

↑ Внешний вид сварочного полуавтомата

Вид спереди

Вид сзади

Вид слева

↑ Схема и детали сварочника

В качестве выключателя питания и защиты применен однофазный автомат типа АЕ на 16А. SA1 — переключатель режимов сварки типа ПКУ-3-12-2037 на 5 положений.

Резисторы R3, R4 — ПЭВ-25, но их можно не ставить (у меня не стоят). Они предназначены для быстрой разрядки конденсаторов дросселя.

Теперь по конденсатору С7. В паре с дросселем он обеспечивает стабилизацию горения и поддержания дуги. Минимальная емкость его должна быть не менее 20000 мкф, оптимальная 30000 мкф. Были испробованы несколько типов конденсаторов с меньшими габаритами и большей емкостью, например CapXon, Misuda, но они себя проявили не надежно, выгорали.

Силовые тиристоры на 200А взяты с хорошим запасом. Можно поставить и на 160 А, но они будут работать на пределе, потребуется применение хороших радиаторов и вентиляторов. Примененные В200 стоят на не большой алюминиевой пластине.

Реле К1 типа РП21 на 24В, переменный резистор R10 проволочный типа ППБ.

При нажатии на горелке кнопки SB1 подается напряжение на схему управления. Срабатывает реле К1, тем самым через контакты К1-1 подается напряжение на электромагнитный клапан ЭМ1 подачи кислоты, и К1-2 — на схему питания двигателя протяжки проволоки, и К1-3 — на открытие силовых тиристоров.

Переключателем SA1 выставляют рабочее напряжение в диапазоне от 19 до 26 Вольт (с учетом добавки 3 витков на плечо до 30 Вольт). Резистором R10 регулируют подачу сварочной проволоки, меняют ток сварки от 30А до 160 А.

При настройке резистор R12 подбирают таким образом, чтобы при выкрученном R10 на минимум скорости двигатель все же продолжал вращаться, а не стоял.

При отпускании кнопки SB1 на горелке — реле отпускает, останавливается мотор и закрываются тиристоры, электромагнитный клапан за счет заряда конденсатора С2 еще продолжает оставаться открытым подавая кислоту в зону сварки.

При закрытии тиристоров исчезает напряжение дуги, но за счет дросселя и конденсаторов С7 напряжение снимается плавно, не давая сварочной проволоке прилипнуть в зоне сварки.

↑ Мотаем сварочный трансформатор

Начинаем намотку — первичка. Первичка содержит 164 + 15 + 15 + 15 + 15 витков. Между слоями делаем изоляцию из тонкой стеклоткани. Провод укладывать как можно плотнее, иначе не влезет, но у меня обычно с этим проблем не было. Я брал стеклоткань с останков всё того же дизель-генератора. Все, первичка готова.

Продолжаем мотать — вторичка. Берем алюминиевую шину в стеклянной изоляции размером 2,8×4,75 мм, (можно купить у обмотчиков). Нужно примерно 8 м, но лучше иметь небольшой запас. Начинаем мотать, укладывая как можно плотнее, мотаем 19 витков, далее делаем петлю под болт М6, и снова 19 витков, Начала и концы делаем по 30 см, для дальнейшего монтажа.
Тут небольшое отступление, лично мне для сварки крупных деталей при таком напряжении было маловато току, в процессе эксплуатации я перемотал вторичную обмотку, прибавив по 3 витка на плечо, итого у меня получилось 22+22.
Обмотка влезает впритык, поэтому если мотать аккуратно, все должно получиться.
Если на первичку брать эмальпровод, то потом обязательно пропитка лаком, я держал катушку в лаке 6 часов.

Собираем трансформатор, включаем в розетку и замеряем ток холостого хода около 0,5 А, напряжение на вторичке от 19 до 26 Вольт . Если все так, то трансформатор можно отложить в сторону, он пока нам больше не нужен.

Вместо ОСМ-1 для силового трансформатора можно взять 4шт ТС-270, правда там немного другие размеры, и я делал на нем только 1 сварочный аппарат, то данные для намотки уже не помню, но это можно посчитать.

↑ Будем мотать дроссель

Берем трансформатор ОСМ-0,4 (400Вт), берем эмальпровод диаметром не менее 1,5 мм (у меня 1,8). Мотаем 2 слоя с изоляцией между слоями, укладываем плотненько. Дальше берем алюминиевую шину 2,8×4,75 мм. и мотаем 24 витка, свободные концы шины делаем по 30 см. Собираем сердечник с зазором 1 мм (проложить кусочки текстолита).
Дроссель также можно намотать на железе от цветного лампового телевизора типа ТС-270. На него ставится только одна катушка.

У нас остался еще один трансформатор для питания схемы управления (я брал готовый). Он должен выдавать 24 вольта при токе около 6А.

↑ Корпус и механика

В подкатушечнике для создания тормозного усилия применена пружина, первая попавшаяся под руку. Тормозной эффект увеличивается сжиманием пружины (т. е. закручиванием гайки).

↑ Файлы

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.