Регулятор напряжения для сварочного полуавтомата

В регуляторе использованы распространенные и недорогие радиоэлементы. Многие из них, могут быть заменены российскими. Транзистор Q1 — любой маломощный n-p-n: кт315, кт3102, S8050, S9014. Транзисторы Q2, Q3 должны быть одинаковы, структуры p-n-p: кт361, кт3107 или другие, с допустимым обратным напряжением не менее 60В. Q2 и Q3 можно склеить корпусами для баланса температур (не обязательно). Стабилизатор IC2 заменим на отечественный КРЕН22. Обратный диод КД213 можно заменить на КД2997, или другой быстродействующий на ток, не менее рабочего тока мотора. Диод D1 — любой с обратным напряжением не менее питающего и током больше 0,5А, например 1N4002-1n4007, КД226 и др. Транзистор Q4 можно заменить транзисторами IRFZ34, IRF540, IRF640 или любым другим с подходящими параметрами. Переменный резистор любого удобного типа с номиналом 1-6,8кОм. Резистор шунта изготовлен из отрезка монтажного провода 0,35мм 2 длиной 3-10см.

Монтаж регулятора выполнен выводными элементами на печатной плате. Стабилизатор IC2, транзистор Q4 и обратный диод, необходимо установить на радиатор через изолирующие прокладки. Причем больше всего нагревается обратный диод.

У регулятора есть потенциал для улучшения характеристик и доработок:
1. Схема легко масштабируется в сторону увеличения мощности двигателя. При питании IC1 от отдельного источника, максимальное напряжение питания регулятора ограничено максимальным напряжением транзисторов Q2, Q3 (65В) и ключевого транзистора Q4 (60В). Выходной ток регулятора ограничен током ключевого транзистора Q4, током обратного диода и выходным током IC1 (1А) для управления затвором мощного транзистора с большой емкостью. К примеру, можно установить транзисторы Q2, Q3 — 2N5401, Q4 — IRFP2341, обратный диод 150EBU02 и стабилизировать скорость двигателя на пару киловатт напряжением до 150В, к примеру — питанием от солнечной батареи. Конечно, для работы с бОльшим током, следует уменьшить сопротивление токоограничительного резистора R11.
2. Рассчитав и установив на выходе подходящий дроссель со сглаживающим выходным конденсатором, получим импульсный понижающий DC/DC с общим плюсом. Стабилизировать напряжение на выходе, подключив цепь измерения (правый по схеме вывод R8), к выходному конденсатору.
3. Уменьшением частоты ШИМ можно понизить потери в силовом ключе и обратном диоде, правда работа станет слышна ухом.
4. Можно попробовать уменьшить скорость закрытия ключевого транзистора RD цепью, для облегчения токового режима обратного диода. Установить снабберные RC или RDC цепи параллельно силовому транзистору.

Источник

Как настроить сварочный полуавтомат?

При­вет­ствую Вас на бло­ге kuzov.info!

В этой ста­тье рас­смот­рим как настро­ить сва­роч­ный полу­ав­то­мат. Раз­бе­рём­ся в его регу­ли­ров­ках, настрой­ке пото­ка защит­но­го газа, а так­же посмот­рим какие сва­роч­ные швы фор­ми­ру­ют­ся при раз­ных настрой­ках напря­же­ния. Итак, нач­нём с крат­ко­го опре­де­ле­ния полу­ав­то­ма­ти­че­ской сварки.

Полу­ав­то­ма­ти­че­ская свар­ка – это элек­тро­ду­го­вая свар­ка, в кото­рой элек­тро­дом явля­ет­ся сва­роч­ная про­во­ло­ка, пода­ва­е­мая к месту свар­ки авто­ма­ти­че­ски через горел­ку. Газ защи­ща­ет сва­роч­ную зону от кис­ло­ро­да и азо­та воз­ду­ха, кото­рые дела­ют шов пори­стым и хруп­ким. Он так­же пода­ёт­ся через горел­ку одно­вре­мен­но с про­во­ло­кой после нажа­тия триг­ге­ра на горел­ке. Этот вид свар­ки часто назы­ва­ют свар­ка MIG / MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas – свар­ка в сре­де инерт­но­го газа/ свар­ка в сре­де актив­но­го газа). Более пра­виль­ное, тех­ни­че­ское назва­ние это­го вида свар­ки – GMAW (Gas Metal Arc Welding – элек­тро­ду­го­вая свар­ка в сре­де защит­но­го газа), а слен­го­вое – «свар­ка про­во­ло­кой», «свар­ка полуавтоматом».

Свар­ка полу­ав­то­ма­том, при всей сво­ей про­сто­те, тре­бу­ет мно­го прак­ти­ки и изу­че­ния основ. Важ­но пра­виль­но настро­ить сва­роч­ный аппа­рат и пра­виль­но под­го­то­вить металл для сварки.

Здесь мы рас­смот­рим настрой­ку наи­бо­лее доступ­но­го и рас­про­стра­нён­но­го сва­роч­но­го полу­ав­то­ма­та транс­фор­ма­тор­но­го типа.

Какие регулировки имеет сварочный полуавтомат?

На полу­ав­то­ма­те три настройки:

• Напря­же­ние (несколь­ко режимов)
• Ско­рость пода­чи проволоки
• Ско­рость пото­ка газа (коли­че­ство рас­хо­ду­е­мо­го газа)

Настройка потока защитного газа

• Сва­роч­ный аппа­рат име­ет выход для соеди­не­ния с бал­ло­ном. Защит­ный газ в бал­лоне нахо­дит­ся под дав­ле­ни­ем. На бал­лоне уста­нов­лен газо­вый редук­тор. Здесь сто­ит уточ­нить, что редук­то­ры быва­ют раз­ные, в том чис­ле и такие, кото­рые не пред­на­зна­че­ны для при­ме­не­ния в свар­ке, так как не име­ют нуж­ной шка­лы на инди­ка­то­ре, пока­зы­ва­ю­щем зна­че­ние для газа, посту­па­ю­ще­го в сва­роч­ный полу­ав­то­мат. На пра­виль­ном редук­то­ре инди­ка­тор, кото­рый при уста­нов­ке рас­по­ла­га­ет­ся даль­ше от бал­ло­на дол­жен иметь шка­лу, пока­зы­ва­ю­щую рас­ход газа (л/мин для CO2 и отдель­ную шка­лу для Ar). Так­же, быва­ют редук­то­ры с рота­мет­ром, кото­рый пока­зы­ва­ет рас­ход газа в еди­ни­цу вре­ме­ни под­ня­ти­ем поплав­ка по кони­че­ской труб­ке со шко­лой. Инди­ка­тор (мано­метр) , кото­рый бли­же к бал­ло­ну, пока­зы­ва­ет дав­ле­ние в бал­лоне (MPa или Bar). Так как в бал­лоне нахо­дит­ся сжи­жен­ный газ, то дав­ле­ние газа в бал­лоне не все­гда может дать чёт­кое пред­став­ле­ние, о его точ­ном коли­че­стве. При раз­ной тем­пе­ра­ту­ре дав­ле­ние может быть раз­ное. Более точ­но коли­че­ство газа в бал­лоне мож­но опре­де­лить по весу.

Редук­тор с инди­ка­то­ра­ми: А — мано­метр дав­ле­ния газа в бал­лоне, B — рас­хо­до­мер пото­ка газа к сва­роч­но­му аппарату.

• Вто­рой инди­ка­тор (рас­хо­до­мер) исполь­зу­ет­ся для настрой­ки пото­ка воз­ду­ха (пока­зы­ва­ет рабо­чее дав­ле­ние, кото­рое пода­ёт­ся в полуавтомат).
• Так­же, на бал­лоне есть два вен­ти­ля. Один – закры­ва­ет бал­лон, а вто­рой, рас­по­ло­жен­ный на редук­то­ре – регу­ли­ру­ет поток газа, посту­па­ю­ще­го к горел­ке при откры­том бал­лоне. Вен­тиль на бал­лоне откру­чи­ва­ет­ся про­тив часо­вой стрел­ке и закру­чи­ва­ет­ся по часо­вой стрел­ки, как обыч­но. Вен­тиль регу­ли­ров­ки пото­ка газа к аппа­ра­ту, наобо­рот, при закру­чи­ва­нии уве­ли­чи­ва­ет поток защит­но­го газа, а при откру­чи­ва­нии уменьшает.
• Когда вы откро­е­те глав­ный вен­тиль, то уви­ди­те, что дав­ле­ние изме­нит­ся от 0 до опре­де­лён­но­го зна­че­ния (дав­ле­ние в бал­лоне). Открой­те его пол­но­стью. Далее нуж­но поти­хонь­ку повер­нуть регу­ли­ро­воч­ный винт на редук­то­ре до момен­та, когда стрел­ка на шка­ле пока­жет 7–10 л/м. Если у вас не рас­хо­до­мер, а мано­метр, то долж­но быть 1–2 кг/см2. Это ста­ти­че­ское дав­ле­ние, кото­рое изме­нит­ся при нажа­тии на курок горелки.
• Что­бы настро­ить поток защит­но­го газа более точ­но, на рабо­чий режим, выклю­чи­те пода­чу про­во­ло­ки, что­бы при нажа­тии на курок горел­ки она не рас­хо­до­ва­лась. Мож­но не отклю­чать про­во­ло­ку, а нажать до момен­та, когда про­во­ло­ка начи­на­ет дви­гать­ся. В таком поло­же­нии настрой­те поток воз­ду­ха вен­ти­лем на редук­то­ре, гля­дя на индикатор.
• Вооб­ще, поток защит­но­го газа мож­но настро­ить и без инди­ка­то­ров. Начи­нать свар­ку нуж­но с мини­маль­ным рас­хо­дом защит­но­го газа. Далее нуж­но смот­реть на шов. Если будет пори­стость, то нуж­но доба­вить пода­чу газа пока поры не будут боль­ше появ­лять­ся. Так­же, если свар­ка про­ис­хо­дит на ули­це или в поме­ще­нии с вен­ти­ля­ци­ей, то нуж­но учи­ты­вать вли­я­ние вет­ра и сквоз­ня­ков и добав­лять пода­чу газа ещё. Мож­но на слух запом­нить звук воз­ду­ха из горел­ки при пра­виль­ных настрой­ках для кон­крет­ной тол­щи­ны метал­ла. При настрой­ке пото­ка защит­но­го газа нет жёст­ких пра­вил. Нуж­но настра­и­вать газ на эко­ном­ный рас­ход, при этом, что­бы каче­ство шва было хорошим.

Какой газ использовать?

Тип защит­но­го газа вли­я­ет на харак­те­ри­сти­ки свар­ки: на глу­би­ну про­ник­но­ве­ния, элек­три­че­скую дугу и меха­ни­че­ские свой­ства шва.

• 100%-ая угле­кис­ло­та (чаще все­го исполь­зу­ет­ся для свар­ки ста­лей) обес­пе­чи­ва­ет более глу­бо­кое про­ник­но­ве­ние при свар­ке, но уве­ли­чи­ва­ет­ся коли­че­ство брызг и шов более гру­бый, чем при сме­си арго­на с углекислотой.
• Смесь 75%-ного арго­на и 25% угле­кис­ло­ты (назы­ва­ет­ся 75/25 или С25) мож­но счи­тать луч­шей сме­сью для угле­ро­ди­стой ста­ли. При свар­ке с таким газом обра­зу­ет­ся мало брызг, полу­ча­ет­ся кра­си­вый шов и при свар­ке тон­кий металл не про­жи­га­ет­ся насквозь, так как нет силь­но­го проникновения.
• Для свар­ки нержа­вей­ки исполь­зу­ет­ся смесь 98% арго­на и 2% угле­кис­ло­ты. Для алю­ми­ния – 100% аргон.

Настройка напряжения сварочного полуавтомата

Настройка скорости подачи проволоки

• Настрой­ка ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки долж­на про­из­во­дить­ся каж­дый раз при смене напря­же­ния или смене про­во­ло­ки на про­во­ло­ку с дру­гим диа­мет­ром. Доро­гие сва­роч­ные аппа­ра­ты могут иметь авто­ма­ти­че­скую настрой­ку ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки. В них ско­рость уве­ли­чи­ва­ет­ся авто­ма­ти­че­ски при уве­ли­че­нии напряжения.
• Сна­ча­ла настра­и­вай­те напря­же­ние, а потом под него под­стра­и­вай­те ско­рость пода­чи про­во­ло­ки. То есть, ско­рость пода­чи про­во­ло­ки долж­на быть настро­е­на под ско­рость, с кото­рой она будет плавиться.

• Регу­ля­тор ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки так­же слу­жит дру­гой цели – регу­ли­ру­ет силу тока. Напря­же­ние и сила тока вза­и­мо­свя­за­ны и, в неко­то­рой сте­пе­ни, бази­ру­ют­ся на раз­ме­ре про­во­ло­ки и её ско­ро­сти. В полу­ав­то­ма­те уста­нов­лен­ное напря­же­ние оста­ёт­ся неиз­мен­ным, но сила тока немно­го меня­ет­ся в зави­си­мо­сти от ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки и выле­та элек­тро­да (про­во­ло­ки). Таким обра­зом, чем быст­рее пода­ча про­во­ло­ки к месту свар­ки, тем боль­ше силы тока и выше тем­пе­ра­ту­ра свар­ки, но для кон­крет­но­го, уста­нов­лен­но­го типа напря­же­ния это лишь неболь­шой диа­па­зон изме­не­ния силы тока.
• Про­во­ло­ка вне про­цес­са свар­ки (без элек­три­че­ской дуги) дви­жет­ся быст­рее. Когда обра­зу­ет­ся дуга, ско­рость про­во­ло­ки снижается.
• Как узнать, что настрой­ки пода­чи про­во­ло­ки пра­виль­ные? Для это­го нуж­но попро­бо­вать сва­ри­вать. Если ско­рость слиш­ком высо­кая для вашей настрой­ки напря­же­ния, то про­во­ло­ка будет сги­бать­ся, при каса­нии с метал­лом, не успе­вая рас­пла­вить­ся, и будет мно­го брызг. Если ско­рость слиш­ком мед­лен­ная для вашей настрой­ки напря­же­ния, то про­во­ло­ка будет сго­рать до того, как кос­нёт­ся метал­ла, и будет заби­вать­ся нако­неч­ник. Таким обра­зом, при непра­виль­ной настрой­ке ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки, свар­ка вооб­ще не полу­чит­ся. Этот пара­метр нуж­но настра­и­вать экс­пе­ри­мен­таль­ным путём. Важ­но выста­вить пра­виль­ное напря­же­ние для кон­крет­ной тол­щи­ны сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла и про­бо­вать варить, а ско­рость пода­чи про­во­ло­ки регу­ли­ро­вать в процессе.

Полярность при сварке полуавтоматом

Перед свар­кой нуж­но опре­де­лить­ся, какую поляр­ность Вы буде­те использовать.

Про­стая обмед­нён­ная про­во­ло­ка, кото­рая исполь­зу­ет­ся с защит­ным газом долж­на исполь­зо­вать­ся с обрат­ной поляр­но­стью, когда на про­во­ло­ку пода­ёт­ся плюс. Пря­мая поляр­ность исполь­зу­ет­ся, когда в полу­ав­то­ма­те уста­нов­ле­на про­во­ло­ка с флю­сом, кото­рая при­ме­ня­ет­ся без газа. В этом слу­чае на про­во­ло­ку пода­ёт­ся минус, а на сва­ри­ва­е­мый металл, через клем­му плюс. Таким обра­зом, мак­си­маль­ное теп­ло­вы­де­ле­ние обра­зу­ет­ся на про­во­ло­ке. Это нуж­но для того, что­бы флюс в ней смог подей­ство­вать долж­ным образом.

Если исполь­зо­вать непра­виль­ную поляр­ность для опре­де­лён­но­го элек­тро­да (в слу­чае с полу­ав­то­ма­том, про­во­ло­ки), то проч­ность сва­роч­но­го шва будет пло­хой. При исполь­зо­ва­нии непра­виль­ной поляр­но­сти появит­ся мно­го брызг, будет пло­хое про­ник­но­ве­ние при свар­ке и сва­роч­ную дугу будет слож­но контролировать.

Для сме­ны поляр­но­сти, нуж­но открыть крыш­ку полу­ав­то­ма­та и поме­нять места­ми клем­мы. Рядом с клем­ма­ми нахо­дит­ся таб­ли­ца, уточ­ня­ю­щая поря­док рас­по­ло­же­ния клемм.

Про­во­ло­ка для сварки

В полу­ав­то­ма­те может исполь­зо­вать­ся два вида про­во­лок: про­стая про­во­ло­ка, покры­тая медью и про­во­ло­ка с флюсом.

• Про­стая про­во­ло­ка для полу­ав­то­ма­ти­че­ской свар­ки при­ме­ня­ет­ся с защит­ным газом, не име­ет ника­ких доба­вок, кото­рые могут «про­ти­во­сто­ять» кор­ро­зии и загряз­не­ни­ям. Поэто­му поверх­ность нуж­но под­го­тав­ли­вать тщательно.
• У вто­ро­го вида про­во­ло­ки в цен­тре рас­по­ло­жен флюс, кото­рый при сго­ра­нии обра­зу­ет защит­ный газ. Таким обра­зом, мож­но обой­тись без бал­ло­на с газом. Такая про­во­ло­ка созда­ёт более глу­бо­кое про­ник­но­ве­ние при свар­ке, чем обыч­ная с газом. Про­во­ло­ка с флю­сом созда­ёт мно­го брызг и шла­ка в зоне свар­ки, кото­рые после завер­ше­ния свар­ки нуж­но счи­стить. При свар­ке такой про­во­ло­кой тре­бу­ет­ся мини­маль­ная под­го­тов­ка поверх­но­сти, про­ща­ют­ся незна­чи­тель­ные загряз­не­ния. Так­же эта про­во­ло­ка хоро­шо рабо­та­ет при вет­ре на ули­це. Для свар­ки про­во­ло­кой с флю­сом тре­бу­ет­ся, что­бы на аппа­ра­те была уста­нов­ле­на пря­мая поляр­ность (см. выше).
• Чем боль­ше тол­щи­на сва­ри­ва­е­мо­го метал­ла, тем боль­ше­го диа­мет­ра про­во­ло­ку нуж­но исполь­зо­вать, так как про­во­ло­ка боль­ше­го диа­мет­ра про­во­дит боль­ше элек­три­че­ства и даёт боль­ший нагрев и луч­шее проникновение.

Вылет проволоки

Вылет про­во­ло­ки – это рас­сто­я­ние меж­ду кон­цом нако­неч­ни­ка и кон­цом про­во­ло­ки. При исполь­зо­ва­нии угле­кис­ло­ты или сме­сей, сохра­няй­те вылет от 0.6 мм до 1 см. Слиш­ком длин­ный вылет осла­бит арку. Чем мень­ше вылет про­во­ло­ки, тем ста­биль­нее элек­три­че­ская дуга и тем луч­шее про­ник­но­ве­ние будет полу­чать­ся даже с низ­ким напря­же­ни­ем. Таким обра­зом, луч­ший вылет про­во­ло­ки – как мож­но более корот­кий. Одна­ко, вылет про­во­ло­ки может зави­сеть от того, насколь­ко нако­неч­ник горел­ки углуб­лен внутрь газо­во­го соп­ла. Чем боль­ше нако­неч­ник углуб­лён в сопло, тем длин­нее дол­жен быть вылет проволоки.

Положение наконечника горелки относительно сопла

Начало работы сварочным полуавтоматом

Что­бы начать рабо­ту, сва­роч­ный полу­ав­то­мат дол­жен быть пол­но­стью готов к про­цес­су свар­ки. Про­во­ло­ка долж­на быть уста­нов­ле­на и газо­вый бал­лон под­клю­чен. Нуж­но уста­но­вить зажим зазем­ле­ния на сва­ри­ва­е­мый металл. Его нуж­но уста­нав­ли­вать на рас­сто­я­ние от 15 до 50 см от зоны свар­ки. Металл дол­жен быть очи­щен от ржав­чи­ны, крас­ки, масел и гря­зи. Любое незна­чи­тель­ное сопро­тив­ле­ние будет вли­ять на про­цесс свар­ки. Гряз­ный металл при свар­ке ста­нет при­чи­ной брызг и про­жи­га насквозь, а так­же возгорания.

В резуль­та­те пра­виль­но настро­ен­но­го напря­же­ния и ско­ро­сти пода­чи про­во­ло­ки дол­жен полу­чить­ся хоро­ший сва­роч­ный поток. Пра­виль­ные настрой­ки будут давать харак­тер­ный шипя­ще-жуж­жа­щий звук, кото­рый хоро­шо зна­ют все свар­щи­ки. Более подроб­но о про­цес­се свар­ки мож­но про­чи­тать в ста­тье “Тех­но­ло­гия свар­ки полу­ав­то­ма­том MIG / MAG ”.

Примеры сварочных швов с разными настройками напряжения

Напря­же­ние опре­де­ля­ет высо­ту и шири­ну сва­роч­но­го шва.

На фото­гра­фии пока­за­ны швы на листо­вом метал­ле тол­щи­ной 1.2 мм, сде­лан­ные с воз­рас­та­ни­ем напря­же­ния (сле­ва напра­во). Швы, сде­лан­ные на низ­ких настрой­ках, полу­чи­лись узки­ми и высо­ки­ми, а на высо­ких настрой­ках – широ­ки­ми и плоскими.

На фото сле­ва пока­за­ны швы на листо­вом метал­ле, сде­лан­ные с уве­ли­че­ни­ем напря­же­ния. Сле­ва на пра­во от мень­ше­го напря­же­ния к боль­ше­му. На вто­ром фото обрат­ная сто­ро­на листа пока­зы­ва­ет про­ник­но­ве­ние (про­вар).

Если посмот­реть с обрат­ной сто­ро­ны, то два шва сле­ва полу­чи­лись без хоро­ше­го про­ник­но­ве­ния (про­ва­ра) по всей длине. Три шва спра­ва – име­ют хоро­шее про­ник­но­ве­ние по всей длине.

Сва­роч­ные швы в разрезе

Эти швы в раз­ре­зе пока­зы­ва­ют эффект воз­рас­та­ния напря­же­ния более ясно. На пер­вых двух – шов навер­ху, но совсем не про­ник сквозь металл. Тре­тий име­ет как шов свер­ху, так и хоро­шее про­ник­но­ве­ние и явля­ет­ся луч­шим швом из всех. Два шва спра­ва име­ют боль­шее про­ник­но­ве­ние под листом, чем свер­ху, так как настрой­ки напря­же­ния слиш­ком высокие.

Источник