Схема полуавтоматической сварки. Сварочный полуавтомат бытового назначения своими руками. Изменение ВАХ инвертора

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.

Список радиоэлементов

Стоимость агрегатов для полуавтоматической сварки в настоящее время немаленькая. Не всякий частный мастер, владелец автомобиля либо частного дома сможет позволить себе его приобрести. Но большинству домашних умельцев под силу собрать такой сварочный полуавтомат своими руками из вполне доступных и сравнительно недорогих комплектующих. При соблюдении нижеследующих рекомендаций можно добиться отличного результата - собрать самодельный сварочный, подходящий практически для всех бытовых нужд.

Сегодня в интернете имеется несколько вариаций схем сварочного полуавтомата, отличающихся незначительно. Существует множество видео, чертежей, позволяющих собрать полуавтомат на основе обычного инвертора бытового назначения. Как основа для изготовления полуавтоматического сварочника подойдет любая недорогая заводская модель инвертора сварочного, способная продуцировать постоянный ток значением от 150А. Кроме этого для сборки работоспособной схемы устройства потребуется следующее оборудование, узлы и материалы:

• подающий механизм для полуавтомата;
• элемент, характерный для конструкции полуавтоматического агрегата - газовый пистолет-горелка;
• баллон с инертным газом (углекислотой);
• модифицированная катушка с расходным материалом - проволокой;
• два рукава - для подачи сварочной проволоки и защитного газа к горелке;
• электронный модуль управления.

Последовательность сборки самодельного полуавтомата

Подающий механизм

Согласно информации от мастеров-умельцев, одной из самых сложных задач при самостоятельном изготовлении сварочного аппарата полуавтоматического принципа действия является создание надежного и эффективного механизма подачи проволоки. В общем случае он представляет собой катушку, соединенную с валом маломощного электропривода посредством прижимного роликового устройства. Бывает достаточным применение электродвигателя, устанавливаемого на дворники ветрового стекла автомобиля. При выборе привода следует отдавать предпочтение двигателям одностороннего вращения.

Все элементы подающего механизма монтируются на толстостенной текстолитовой пластине (толщиной не менее 8-10 мм). Катушка фиксируется посредством одного-двух шарикоподшипников на валу соответствующего диаметра, закрепленного в корпусе. На вал электродвигателя насаживается ролик, который с двух сторон фиксируется шариковыми подшипниками. На выходе узла необходимо установить направляющую с диаметром отверстия чуть большим, нежели размер используемой проволоки.

Функционирование регулятора подачи проволоки осуществляется следующим образом:

Проволока со свободно закрепленной катушки протягивается через направляющий элемент и прижимается с оптимальным усилием одним из роликов. Усилие должно быть таковым, чтобы обеспечивалось протягивание сварочной проволоки без проскальзывания, но не чрезмерным, способным привести к увеличению механической нагрузки на электропривод, что может легко вывести его из строя. Для такого эффекта следует использовать пружину на регулируемом резьбовом соединении.

Схему управления подачей проволоки лучше всего реализовать посредством классического тиристорного блока с диодным мостом, рассчитанным на ток, превышающий значение в 10А. При прочих выполненных условиях данный узел способен подавать сварочную проволоку большинства типоразмеров, используемых при бытовой сварке (от 0.8 до 1.6 мм), причем скорость протяжки можно регулировать самому (в зависимости от диаметра расходного материала).

Доработка заводского инвертора

Переделка схемы сварочного полуавтомата из агрегата инверторного типа заключается в доработке его трансформатора. Для этого необходимо обмотать его первичную катушку полосой из тонкой меди в термоизоляционной обмотке. Обычный медный провод нельзя использовать в этих целях ввиду высоких температур, способных привести к повреждению ПВХ-изоляции.

Катушку вторичной цепи трансформатора также следует адаптировать под новые задачи, намотав для этого поверх существующей обмотки три слоя такой же проволоки, изолируемых между собой фторопластовой лентой. Для увеличения проводимости токов необходимо спаять между собой стандартные выводы катушки с дополнительными обмотками.

Горелка

Этот элемент для полуавтоматической сварки можно сделать самостоятельно. Но лучше воспользоваться готовыми заводскими решениями производителей данного оборудования, установив в самодельный сварочный аппарат стандартную горелку, оснащенную сварочными рукавами (для инертного газа и проволоки), поскольку этот узел является одним из самых ответственных за качество осуществляемых сварочных процессов.

Баллон

Конечно, лучше использовать стандартный баллон с инертным газом, поскольку только такой продукт способен соответствовать всем требованиям безопасности. Однако подобные емкости чрезмерно громоздки и достаточно дороги, поэтому многие домашние умельцы нашли выход: для нечастой эксплуатации полуавтоматического сварочника в качестве баллона (только для углекислого газа) применяют огнетушитель, соединенный с редуктором с помощью специального резьбового переходника.

Как настраивать самодельный сварочный полуавтоматический агрегат

Для обеспечения безопасности и полнофункциональности схема сварочного полуавтомата должна предусматривать средства охлаждения - пассивные (радиаторы), устанавливаемые в зонах наибольшего нагрева (на силовых ключах и выпрямителях) и активные - один-два вентилятора, монтируемые в корпусе устройства. На случай перегрева в процессе эксплуатации следует в районе самого горячего радиатора установить термодатчик, настроенный на отключение питания при достижении температурного значения в 75 градусов. А для удобства использования можно вмонтировать в цепь питания индикаторную лампочку, сигнализирующую о наличии входящего напряжения.

Сделанный собственноручно полуавтоматический сварочный аппарат необходимо подвергнуть диагностике. Для этого применяется два вида электроизмерительных приборов. С помощью осциллографа и мультиметра контролируется форма, амплитуда импульсов, частота их следования и некоторые другие характеристики. В идеале приборы должны показывать следующие значения: частота - в пределах 40…50 кГц (с временным межимпульсным расстоянием в 1.5 мкс), величина тока - не ниже 120А (лучше - 150А). Сигнал, показанный на экране осциллографа, должен быть максимально приближенным к прямоугольной форме.

При включении в рабочем режиме (под нагрузкой с калиброванными параметрами - активным сопротивлением значением в 0.5 Ом) должна обеспечиваться сила тока не менее 60А, что можно проверить посредством мультиметра. Если же данное значение меньше, в этом случае необходимо самостоятельно подбирать сопротивление для нормальной работы агрегата опытным путем.

Как видно из вышеизложенного материала, самостоятельная переделка инверторного сварочника в полуавтоматический - задача, посильная любому человеку, обладающему определенным уровнем знаний, опыта в области механики и электротехники. Имея необходимые комплектующие, материалы и, главное, желание, можно просто и быстро собрать аппарат для полуавтоматической сварки в домашних условиях.

Любой сварщик знает о преимуществах полуавтомата перед ручной электросваркой. В силу своей большой распространенности и малой стоимости, MMA инверторы есть в арсенале многих мастеров. А вот с MIG сваркой дело другое – эти устройства дороже. Но, выход есть – можно сделать полуавтомат из инвертора своими руками. Если вникнуть в этот вопрос, дело окажется не таким уж и сложным.

Между MMA и MIG сварками есть кардинальные различия. Для работы полуавтомата, нужен углекислый газ (или смесь углекислоты с аргоном) и электродная проволока, которая подается к месту сварки через специальный шланг. Т.е. сам принцип сварки полуавтоматом – сложнее, но она универсальна и ее использование оправданно. Что нужно для работы полуавтомата:

• устройство для подачи проволоки;
• горелка;
• шланг для подачи проволоки и газа к грелке;
• источник тока с постоянным напряжением.
• А чтобы превратить сварочный инвертор в полуавтомат, понадобится инструмент, время и желание.

Подготовка

Изготовление сварочного полуавтомата в домашних условиях начинается с планирования работ. Есть два варианта для изготовления MIG сварки из инвертора:

1. Полностью сделать сварочный полуавтомат своими руками.
2. Переделать только инвертор – подающий механизм приобрести готовый.

В первом случае, стоимость деталей для подающего устройства выйдет около 1000 рублей, без учета работы, конечно. Если заводской полуавтомат включает все в одном корпусе, то самодельный будет состоять из двух частей:

1. Сварочный инвертор.
2. Ящик с подающим механизмом и проволочной бобиной.

Вначале, нужно определиться с корпусом для второй части полуавтомата. Желательно, чтобы он был легким и вместительным. Подающий механизм нужно держать в чистоте, иначе проволока будет подаваться рывками, кроме того, периодически нужно менять бобины и подстраивать механизм. Поэтому ящик должен легко закрываться и открываться.

Идеальный вариант – применить старый системный блок:

1. опрятный внешний вид – особого значения не имеет, но гораздо приятнее, когда внутренности самоделки не торчат наружу и полуавтомат из MMA инвертора хорошо выглядит;
2. легкий, закрывается;
3. корпус тонкий – легко сделать нужные вырезы;
4. клапан газа и привод подачи проволоки работают от 12 Вольт. Поэтому подойдет блок питания от компьютера, а он уже встроен в корпус.

Теперь нужно прикинуть размеры и расположение будущих деталей в корпусе. Можно вырезать из картона примерные макеты и проверить их взаимное расположение. После этого, можно приступать к работам.

Оптимальный вариант для электродной проволоки – катушка весом 5 кг. Ее внешний диаметр 200 мм, внутренний – 50 мм. Для оси вращения можно использовать канализационную ПВХ трубу. Ее внешний диаметр – 50 мм.

Горелка

Самодельный полуавтомат нужно оснастить горелкой. Ее можно сделать самостоятельно, но лучше купить готовый комплект, в который входит:

1. Горелка с набором наконечников разных диаметров.
2. Подающий шланг.
3. Евро разъем.

Нормальную горелку можно приобрести за 2-3 тысячи рублей. Тем более, аппарат самодельный, поэтому можно не гнаться за дорогими брендами.

На что обратить внимание при выборе комплекта:

• на какой сварочный ток рассчитана горелка;
• длина и жесткость шланга – главная задача шланга, обеспечить свободную подачу проволоки к горелке. Если он будет мягкий – любой перегиб затормозит движение;
• пружины возле разъема и горелки – они не дают шлангу переламываться.

Подающий механизм

Электродная проволока должна подаваться непрерывно и равномерно – тогда сварка получится качественной. Скорость подачи должна регулироваться. Есть три варианта как сделать устройство:

1. Купить полностью готовый механизм в сборе. Дорого, зато быстро.
2. Купить только подающие катушки.
3. Сделать все своими руками.

Если выбран третий вариант, понадобится:

• два подшипника, направляющий ролик, пружина натяжения;
• двигатель для подачи проволоки – подойдет мотор от дворников;
• металлическая пластина для крепления механизма.

Один подшипник прижимной – он должен быть регулируемый, второй служит опорой для ролика. Принцип изготовления:

• на пластине делаются отверстия для вала двигателя и для крепления подшипников;
• мотор закрепляется сзади пластины;
• на вал надевается направляющий ролик;
• сверху и снизу закрепляются подшипники;

Подшипники лучше всего ставить на металлические полоски – один край прикрепляется болтом к основной пластине, а к другому подсоединяется пружина с регулировочным болтом.

Сделанный механизм, размещается в корпусе так, чтобы ролики располагались на одной линии с разъемом для горелки, т.е., чтобы проволока не переламывалась. Перед роликами нужно установить жесткую трубку для выравнивания проволоки.

Реализация электрической части

Для этого понадобится:

• два автомобильных реле;
• диод;
• шим регулятор для двигателя;
• конденсатор с транзистором;
• электромагнитный клапан холостого хода – для подачи газа в горелку. Подойдет любая ВАЗовкая модель, например от восьмерки;
• провода.

Схема управления подачей проволоки и газа довольно проста и реализуется следующим образом:

• при нажатии кнопки на горелке срабатывает реле №1 и реле №2;
• реле №1 включает клапан подачи газа;
• реле №2 работает в паре с конденсатором и включает подачу проволоки с задержкой;
• протяжка проволоки делается дополнительной кнопкой в обход реле подачи газа;
• для снятия самоиндукции с электромагнитного клапана, к нему подключается диод.
• Нужно предусмотреть подключение горелки к силовому кабелю от инвертора. Для этого рядом с евро разъемом, можно установить быстросъемный разъем и подключить его к горелке.

Полуавтоматический аппарат имеет такую последовательность работы:

1. Включается подача газа.
2. С небольшой задержкой включается подача проволоки.

Такая последовательность нужна, чтобы проволока сразу попадала в защитную среду. Если сделать полуавтомат без задержки – проволока будет залипать. Для ее реализации, понадобится конденсатор и транзистор, через которые подключается реле управления двигателем. Принцип действия:

• напряжение подается на конденсатор;
• он заряжается;
• ток подается на транзистор;
• включается реле.

Емкость конденсатора нужно подбирать так, чтобы задержка равнялось примерно 0,5 секунды – этого достаточно для заполнения сварочной ванны.

После сборки механизм нужно протестировать, а процесс изготовления можно увидеть на видео.

Переделка инвертора

Чтобы изготовить полуавтомат из обычного инвертора своими руками, придется немного переделать его электрическую часть. Если подключить MMA инвертор к собранному корпусу – варить получится. Но при этом качество сварки будет далеким от заводского полуавтомата. Все дело в ВАХ – вольт-амперных характеристиках. Электродуговой инвертор выдает падающую характеристику – напряжение на выходе плавает. А для корректной работы полуавтомата требуется жесткая характеристика – аппарат поддерживает на выходе постоянное напряжение.

Поэтому, чтобы использовать свой инвертор как источник тока, нужно изменить его ВАХ (Вольт амперную характеристику). Для этого понадобится:

• тумблер, провода;
• переменный резистор и два постоянных;

Получить жесткую характеристику на инверторе довольно просто. Для этого нужно поставить делитель напряжения перед шунтом, управляющим сварочным током. Для делителя используются постоянные резисторы. Теперь можно получать необходимые милливольты, которые будут пропорциональны напряжению на выходе, а не силе тока. Минус в такой схеме один – дуга получается слишком жесткая. Чтобы ее смягчить, можно использовать переменный резистор, который подключается к делителю и выходу из шунта.

Плюс такого подхода в том, что появляется регулировка жесткости дуги – такая настройка есть только в профессиональных полуавтоматах. А тумблер переключает инвертор между режимами MMA и MIG.

Таким образом, переделка MMA инвертора в полуавтомат, задача хоть и не простая, но вполне реализуемая. На выходе, получается аппарат, не уступающий заводским по своим характеристикам. Но при этом значительно дешевле. Стоимость такой переделки – 4-5 тысяч рублей.

visibility 893 просмотра

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

Регулятор скорости подачи проволоки сварочного полуавтомата

В комплект сварочного аппарата входит корпус, в нижней части которого устанавливается силовой трансформатор однофазного или трехфазного 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 заземленным 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. Это преждевременный выход от перегрузки из строя выходного транзистора схемы регулятора оборотов электродвигателя и отсутствие в бюджетной схеме автомата торможения двигателя по команде остановки. Сварочный ток при отключении пропадает, а двигатель продолжает подавать проволоку некоторое время, что приводит к перерасходу проволоки, опасности травматизма, необходимости удаления лишней проволоки специальным инструментом.

В лаборатории «Автоматика и телемеханика» Иркутского областного ЦДТТ 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.

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 щеток 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.

Характеристика устройства:

• напряжение питания, В — 12…16;
• мощность электродвигателя, Вт — до 100;
• время торможения, сек — 0,2;
• время пуска, сек — 0,6;
• регулировка
• оборотов, % — 80;
• ток пусковой, А — до 20.

Шаг 1. Описание схемы регулятора сварочного полуавтомата

Схема электрическая принципиальная устройства приведена на рис. 1. 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 введен конденсатор фильтра С1.
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 оснащен 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 щеток электродвигателя, в схему введен конденсатор С2.
К стоковой цепи транзистора VT1 подключен электродвигатель подачи проволоки с цепями снижения искрения коллектора СЗ, С4, С5. Цепь, состоящая из диода VD2 с нагрузочным резистором R7, устраняет импульсы обратного тока электродвигателя.

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

Схема торможения выполнена на электромагнитном реле К1. Емкость 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 R11. 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 С5. Второе назначение конденсатора С5 — устранение подгорания контактов К1.1 реле К1. После подачи сетевого напряжения на схему управления регулятора, реле К1 замкнет цепь К1.1 питания электродвигателя, протяжка сварочной проволоки возобновится.

Источник питания состоит из сетевого трансформатора Т1 напряжением 12…15 В и ток 8…12 А, ди­одный мост VD4 выбран на двухкратный ток. При наличии на сварочном трансформаторе полуавтомата вторичной обмотки соответствующего напряжения, питание выполняется от нее.

Шаг 2. Детали схемы регулятора сварочного полуавтомата

Схема регулятора подачи про­волоки выполнена на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размером 136*40 мм (рис. 2), кроме трансформатора и мотора все детали установлены с рекомендациями по возможной замене. Полевой транзистор установлен на радиатор размерами 100*50*20 мм.

Полевой транзистор аналог IRFP250 с током 20…30 А и напряжением выше 200 В. Резисторы типа МЛТ 0,125; резисторы R9, R11, R12 — проволочные. Резисторы R3, R5 установить типа СП-ЗБ. Тип реле К1 указан на схеме или №711.3747-02 на ток 70 А и напряжение 12 В, 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 TL431CLP иностранного производства.

Электромагнитный клапан подачи инертного газа Em.1 — штатный, на напряжение питания 12 В.

Шаг 3. Наладка схемы регулятора сварочного полуавтомата

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 R5, 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 В 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°С.

Печатная плата закрепляется внутри корпуса сварочного полуавтомата, ручка регулятора оборотов двигателя — R3 выводится на па­нель управления вместе с индикаторами: включения HL1 и двухцвет­ного индикатора работы двигателя HL2. Питание на диодный мост по­дается с отдельной обмотки свароч­ного трансформатора напряжением 12… 16 В. Клапан подачи инертного газа можно подключить к конденсатору С6, он также будет включаться после подачи сетевого напряжения. Питание силовых сетей и цепей электродвигателя выполнить многожильным проводом в винило­вой изоляции сечением 2,5…4 мм2.

Пусковая схема сварочного полуавтомата

Характеристики сварочного полуавтомата:

• напряжение питания, В — 3 фазы * 380;
• первичный ток фазы, А — 8…12;
• вторичное напряжение холостого хода, В — 36…42;
• ток холостого хода, А — 2…3;
• напряжение холостого хода дуги, В — 56;
• ток сварки, А — 40…120;
• регулирование напряжения, % — ±20;
• продолжительность включения, % — 0.

Подача проволоки в зону сварки в сварочном полуавтомате происходит с помощью механизма, состоящего из двух вращающихся в противоположных направлениях электродвигателем стальных роликов. Для снижения оборотов электродвигатель оснащен редуктором. Из условий плавной регулировки скорости подачи проволоки, скорость вращения электродвигателя постоянного тока дополнительно изменяется полупроводниковым регулятором скорости подачи проволоки сварочного полуавтомата . В зону сварки также подается инертный газ — аргон, для устранения воздействия на процесс сварки кислорода воздуха. Сетевое питание сварочного полуавтомата выполнено от однофазной или трехфазной электросети, в данной конструкции применен трехфазный трансформатор, рекомендации по питанию от однофазной сети указаны в статье.

Трехфазное питание позволяет использовать намоточный провод меньшего сечения, чем при использовании однофазного трансформатора. При эксплуатации трансформатор меньше нагревается, снижаются пульсации напряжения на выходе выпрямительного моста, не перегружается силовая линия.

Шаг 1. Работа схемы пуска сварочного полуавтомата

Коммутация подключения сило­вого трансформатора Т2 к электросети происходит симисторными ключами VS1 …VS3 (рис. 3). Выбор симисторов вместо механического пускателя позволяет устранить аварийные ситуации при поломке контактов и устраняет звук от «хлопаний» магнитной системы.
Выключатель SA1 позволяет отключить сварочный трансформатор от сети во время профилактических работ.

Использование симисторов без радиаторов приводит к их перегреву и произвольному включению сварочного полуавтомата, поэтому симисторы необходимо снабдить бюджетными радиаторами 50*50 мм.

Рекомендуется сварочный полуавтомат оснастить вентилятором с питанием 220 В, подключение его — параллельно сетевой обмотке трансформатора Т1.
Трехфазный трансформатор Т2 можно использовать готовый, на мощность 2…2,5 кВт или купить три трансформатора 220*36 В 600 ВА, используемые для освещения подвалов и металлорежущих станков, соединить их по схеме «звезда-звезда». При изготовлении самодельного трансформатора первичные обмотки должны иметь 240 витков провода ПЭВ диаметром 1,5… 1,8 мм, с тремя отводами через 20 витков от конца обмотки. Вторичные обмотки наматываются медной или алюминиевой шиной сечением 8…10 мм2, количество провода ПВЗ — 30 витков.

Отводы на первичной обмотке позволяют регулировать сварочный ток в зависимости от напряжения электросети от 160 до 230 В.
Использование в схеме однофазного сварочного трансформатора позволяет применять внутреннюю электросеть, используемую для питания домашних электропечей с установочной мощностью до 4,5 кВт — подходящий к розетке провод выдерживает ток до 25 А, имеется заземление. Сечение первичной и вторичной обмотки однофазного сварочного трансформатора в сравнении с трехфазным исполнением следует увеличить в 2…2,5 раза. Наличие отдельного провода заземления обязательно.

Дополнительное регулирование тока сварки производится изменением угла задержки включения симисторов. Использование сварочного полуавтомата в гаражах и дачных участках не требует особых сетевых фильтров для снижения импульсных помех. При использовании сварочного полуавтомата в бытовых условиях его следует оснастить выносным фильтром помех.

Плавное регулирование сварочного тока выполняется с помощью электронного блока на кремневом транзисторе VT1 при нажатой кнопке SA2 «Пуск» — регулировкой резистора R5 «Ток».

Подключение сварочного трансформатора Т2 к электросети выполняется кнопкой SA2 «Пуск», на­ходящейся на шланге подачи сва­рочной проволоки. Электронная схема через оптопары открывает силовые симисторы, и напряжение электросети поступает на сетевые обмотки сварочного трансформатора. После появления напряжения на сварочном трансформаторе включается отдельный блок подачи проволоки, открывается клапан подачи инертного газа и при касании выходящей из шланга проволокой свариваемой детали образуется электрическая дуга, начинается процесс сварки.

Трансформатор Т1 используется для питания электронной схемы пуска сварочного трансформатора.

При подаче сетевого напряжения на аноды симисторов через автоматический трехфазный автомат SA1 к линии подключается транс­форматор Т1 питания электронной схемы пуска, симисторы в это время находятся в закрытом состоянии. Выпрямленное диодным мостом VD1 напряжение вторичной обмотки трансформатора Т1 стабилизируется аналоговым стабилиза­тором DA1, для устойчивой работы схемы управления.

Конденсаторы С2, СЗ сглаживают пульсации выпрямленного напряжения питания пусковой схемы. Включение симисторов выполняется с помощью ключевого транзистора VT1 и симисторных оптопар U1.1 … U1.3.

Транзистор открывается напряжением положительной полярности с аналогового стабилизатора DA1 через кнопку «Пуск». Использование на кнопке низкого напряжения снижает вероятность поражения оператора высоким напряжением электросети, в случае нарушения изоляции проводов. Регулятором тока R5 регулируется сварочный ток в пределах 20 В. Резистор R6 не позволяет снижать напряжение на сетевых обмотках сварочного трансформатора более 20 В, при котором резко повышается уровень помех в электросети из-за искажения синусоиды напряжения симисторами.

Симисторные оптопары U1.1…U1.3 выполняют гальваническую развязку электросети от электронной схемы управления, позволяют простым методом регулировать угол открытия симистора: чем больше ток в цепи светодиода оптопары, тем меньше угол отсечки и больше ток сварочной цепи.
Напряжение на управляющие электроды симисторов поступает с анодной цепи через симистор оптопары, ограничительный резистор и диодный мост, синхронно с напряжением фазы сети. Резисторы в цепях светодиодов оптопар защищают их от перегрузки при максимальном токе. Измерения показали, что при пуске при максимальном сварочном токе падение напряжения на симисторах не превышало 2,5 В.

При большом разбросе крутизны включения симисторов их цепи управления полезно зашунтиро-вать на катод через сопротивление 3…5 кОм.
На один из стержней силового трансформатора намотана дополнительная обмотка для питания блока подачи проволоки напряжением переменного тока 12 В, напряжение на который должно поступать после включения сварочного трансформатора.

Вторичная цепь сварочного трансформатора подключена к трехфазному выпрямителю постоянного тока на диодах VD3…VD8. Установка мощных радиаторов не требуется. Цепи соединения диодного моста с конденсатором С5 выполнить медной шиной сечением 7*3 мм. Дроссель L1 выполнен на железе от силового трансформатора ламповых телевизоров типа ТС-270, обмотки предварительно удаляются, а на их место наматывается обмотка сечением не ниже 2-х кратной вторичной, до заполнения. Между половинками трансформаторного железа дросселя проложить прокладку из электрокартона.

Шаг 2. Монтаж схемы пуска сварочного полуавтомата

Пусковая схема (рис. 3) смонтирована на монтажной плате (рис. 4) размером 156*55 мм, кроме элементов: VD3…VD8, Т2, С5, SA1, R5, SA2 и L1. Эти элементы закреплены на корпусе сварочного полуавтомата. Схема не содержит элементов индикации, они входят в блок подачи проволоки: индикатор включения и индикатор подачи проволоки.

Силовые цепи выполнены изо­лированным проводом сечением 4…6 мм2, сварочные — медной или алюминиевой шиной, остальное — проводом в виниловой изоляции диаметром 2 мм.

Полярность подключения держака следует выбрать, исходя из условий сварки или наплавки при работе с металлом толщиной 0,3…0,8 мм.

Шаг 3. Наладка схемы пуска сварочного полуавтомата

Наладку пусковой схемы сварочного полуавтомата начинают с проверки напряжения 5,5 В. При нажатии кнопки «Пуск» на конденсаторе С5 напряжение холостого хода должно превышать 50 В постоянного тока, под нагрузкой — не менее 34 В.

На катодах симисторов относительно нуля сети напряжения не должно отличаться более чем на 2…5 В от напряжения на аноде, в ином случае заменить симистор или оптопару цепи управления.

При низком напряжении питающей сети переключить трансформатор на отводы низкого напряжения.

При наладке следует соблюдать технику безопасности.

Скачать печатные платы:

Сварочный полуавтомат является довольно востребованным устройством среди профессиональных и домашних мастеров, особенно тех, кто занимается кузовным ремонтом. Данный агрегат можно приобрести уже в готовом исполнении. Но многие владельцы сварочных инверторных аппаратов задаются вопросом: а можно ли переделать инвертор в полуавтомат, чтобы не покупать еще один сварочник? Сделать полуавтомат из инвертора своими руками — задача довольно сложная, но при сильном желании вполне осуществимая.

Для сборки агрегата понадобятся следующие элементы:

• инверторный сварочный аппарат;
• горелка, а также специальный гибкий шланг, внутри которого проходят газопровод, направляющая для проволоки, силовой кабель и электрический управляющий кабель;
• механизм для равномерной автоматической подачи проволоки;
• модуль управления, а также контролер скорости двигателя (ШИМ-контроллер);
• баллон с защитным газом (углекислотой);
• электромагнитный клапан для отсекания газа;
• катушка с электродной проволокой.

Чтобы собрать самодельный полуавтомат из сварочного инвертора, последний должен вырабатывать сварочный ток не менее 150 А. Но его придется немного модернизировать, поскольку вольтамперные характеристики (ВАХ) инвертора не подходят для сварки электродной проволокой в среде защитного газа.

Но об этом позже. Сначала нужно сделать механическую часть полуавтомата, а именно механизм подачи проволоки.

Механизм подачи электродной проволоки

Поскольку подающий механизм будет размещаться в отдельном коробе, то для этой цели идеально подойдет корпус от системника компьютера . К тому же, не нужно выбрасывать блок питания. Его можно приспособить под работу механизма протяжки.

Для начала, нужно измерить диаметр катушки с проволокой или, обрисовав ее на бумаге, вырезать окружность и вставить ее в корпус. Вокруг бобины должно быть достаточно места для размещения других узлов (блока питания, шлангов и механизма протяжки проволоки).

Устройство протяжки проволоки изготавливается из механизма стеклоочистителя от автомобиля. Под него необходимо спроектировать раму, которая также будет удерживать прижимные ролики. Макет необходимо нарисовать на плотной бумаге в реальном масштабе.

Совет! Разъем для подключения шланга горелки и сам шланг с горелкой можно изготовить своими руками. Но правильнее будет купить готовый комплект, который имеет доступную цену.

Устройство подачи должно быть установлено в корпусе так, чтобы разъем располагался в удобном месте.

Чтобы проволока подавалась равномерно, все составляющие должны закрепляться точно друг напротив друга. Ролики необходимо отцентрировать относительно отверстия для входного штуцера, который находится в разъеме для подключения шланга.

В качестве роликовых направляющих можно использовать подходящего диаметра подшипники. На них с помощью токарного станка протачивается небольшая канавка, по которой будет двигаться электродная проволока. Для корпуса механизма можно использовать фанеру толщиной 6 мм, текстолит или прочный листовой пластик. Все элементы закрепляются на основе, как показано на следующем фото.

В качестве первичной направляющей для проволоки используется просверленный вдоль оси болт . В результате получится подобие экструдера для проволоки. На входе штуцера одевается кембрик, усиленный пружиной (для жесткости).

Штанги, на которых закреплены ролики, также подпружиниваются. Сила прижима устанавливается с помощью болта, расположенного снизу, к которому крепится пружина.

Совет! Если у вас по каким-либо причинам нет возможности изготовить механизм для протяжки проволоки своими руками, то его можно купить в Китае. В продаже имеются механизмы на 12 В и на 24 В. Данном случае, поскольку используется БП от компьютера, потребуется устройство с питанием от 12 В.

Основу для закрепления бобины можно изготовить из небольшого куска фанеры или текстолита и обрезка пластиковой трубы подходящего диаметра.

Схема управления механикой

Чтобы добиться хорошего качества шва при сварке, необходимо обеспечить подачу проволоки с определенной и постоянной скоростью. Поскольку за скорость подачи оснастки отвечает двигатель от стеклоочистителя, то необходимо устройство, способное изменять скорость вращения его якоря. Для этого подойдет уже готовое решение, которое также можно приобрести в Китае, и называется оно

Ниже приведена схема, из которой становится понятно, как подсоединяется контроллер оборотов к двигателю. Регулятор контроллера с цифровым табло выводится на переднюю панель корпуса.

Далее, нужно установить реле, управляющее газовым клапаном . Оно же будет управлять и запуском двигателя. Все данные элементы должны активироваться при нажатии кнопки пуска, расположенной на рукоятке горелки. При этом подача газа в место сварки должна быть с опережением (примерно на 2-3 сек) начала подачи проволоки. В противном случае дуга зажжется в окружении атмосферного воздуха, а не в среде защитного газа, в результате чего электродная проволока расплавится.

Реле задержки для самодельного полуавтомата можно собрать на основе 815-го транзистора и конденсатора . Чтобы получить паузу в 2 секунды, будет достаточно конденсатора на 200-2500 мкФ.

Совет! Поскольку питание идет от компьютерного БП, который выдает напряжение 12 В, вместо самостоятельного изготовления модуля можно использовать автомобильное реле.

Размещается в любом месте, где он не будет мешать работе подвижных узлов, и подсоединяется к цепи согласно схеме. Можно использовать воздушный клапан от ГАЗ 24 или купить специальный, предназначенный для полуавтоматов. Клапан отвечает за автоматическую подачу защитного газа на горелку. Включается он после нажатия на кнопку пуска, расположенную на горелке полуавтомата. Наличие этого элемента значительно экономит расход газа.

Но как уже было отмечено, для полноценной работы полуавтомата вольтамперные характеристики (ВАХ) инвертора не подходят. Поэтому, чтобы приставка полуавтомат работала в паре с инвертором, в его электрическую схему требуется внести небольшие изменения.

Изменение ВАХ инвертора

Чтобы изменить ВАХ инвертора, существует множество схем, но самый простой способ сделать это заключается в следующем:

• соберите устройство с использованием дросселя от лампы дневного света по схеме, приведенной ниже;

• для подключения собранного устройства потребуется собрать еще один блок по следующей схеме;

• чтобы на инверторе не срабатывал датчик перегрева, к нему необходимо припаять (параллельно) оптрон, как показано на следующей схеме.

Но если управление сварочным током в инверторе происходит с помощью шунта , то можно собрать простую схему из трех резисторов и переключателя режимов, как показано ниже.

В итоге, переделка сварочного инвертора в полуавтомат обойдется в 3 раза дешевле уже готового агрегата. Но конечно же, для самостоятельной сборки аппарата потребуется иметь определенные знания в радиоделе.