Доводим до ума бюджетный полуавтомат. В.Я. Володин. Современные сварочные аппараты своими руками (2008) PDF, DjVu

Появившись более ста лет назад, электродуговая сварка произвела технологическую революцию. К настоящему времени она практически вытеснила все остальные технологии сварки металла. В книге приводятся необходимые сведения по ручной и полуавтоматической электродуговой сварке, а также, в порядке усложнения, - описания различных сварочных источников, пригодных для повторения.

Повествование сопровождается необходимыми методиками расчета, схемами и чертежами. Большое внимание уделяется моделированию с помощью популярной программы SwCAD 111.Следуя авторским рекомендациям, читатели смогут самостоятельно рассчитать и изготовить источники для ручной и полуавтоматической сварки, а желающие приобрести готовое устройство - сделать правильный выбор. Книга предназначена для широкого круга домашних мастеров, радиолюбителей, интересующихся вопросами электросварки.

Глава 1. Немного истории
1.1. Изобретение электросварки
1.2. Развитие электросварки в 20 веке

Глава 2. Основы дуговой сварки
2.1. Электрическая дуга
Физическая сущность
Вольтамперная характеристика
Ручная сварка на постоянном токе
Полуавтоматическая сварка на постоянном токе
Сварка на переменном токе
2.2. Процесс сварки
Сварка неплавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом
Перенос металла
2.3. Основные характеристики источников питания сварочной дуги

Глава 3. Симулятор SwCAD III
3.1. Моделирование работы источника питания
Возможности моделирования
Программы моделирования электронных схем
Возможности программы LTspice/SwitcherCAD III
3.2. Работа программы SwCAD III
Запуск программы
Рисуем на ПК схему простейшего мультивибратора
Определение числовых параметров и типов компонентов схемы
Моделирование работы мультивибратора
3.3. Моделирование простейшего источника питания
Низковольтный источник постоянного тока
Тестовый узел

Глава 4. Сварочный источник переменного тока
4.1. Ручная сварка штучными электродами
Условия для обеспечения высокого качества сварки
Модель электрической дуги переменного тока
Сварочный источник с балластным реостатом (активным сопротивлением)
Сварочный источник с линейным дросселем (индуктивным сопротивлением)
Сварочный источник с дросселем и конденсатором
4.2. Сварочный трансформатор
Особенности специализированных сварочных трансформаторов
Как рассчитать индуктивность рассеяния?
Требования к сварочному трансформатору
Расчет сварочного трансформатора
Уточнение конфигурации окна сердечника трансформатора
Конструкция сварочного источника переменного тока

Глава 5. Сварочный источник для полуавтоматической сварки
5.1. Основы полуавтоматической сварки
5.2. Расчеты элементов схемы
Определение параметров и расчет силового трансформатора источника
Процедура настройки модели
Расчет омического сопротивления обмоток
Расчет индуктивности и сопротивления обмоток трансформатора
Расчет габаритных размеров трансформатора
Завершение расчета трансформатора
Расчет дросселя источника подпиточного тока
5.3. Описание конструкции простого источникадля полуавтоматической сварки
Схема простого источника для полуавтоматической сварки
Детали для сварочного полуавтомата
Конструкция и изготовление сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 6. Сварочный источник для полуавтоматической сварки с тиристорным регулятором
6.1. Регулировка сварочного тока
6.2. Обеспечение непрерывности сварочного тока
6.3. Расчет сварочного трансформатора
6.4. Блок управления
6.5. Описание конструкции сварочного источника с тиристорным регулятором
Принципиальная электрическая схема
Детали
Конструкция сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 7. Электронный регулятор сварочного тока
7.1. Многопостовая сварка
Многопостовая сварка с подключением через индивидуальный балластный реостат
Электронный аналог балластного реостата ЭРСТ
7.2. Расчет основных узлов ЭРСТ
7.3.Описание ЭРСТ
Основные варианты защиты
Назначение основных узлов ЭРСТ
Принцип действия
Принцип работы и настройка блока А1
Принцип работы и настройка блока А2
Принцип действия стабилизатора
Настройка
Формирование внешних характеристик ЭРСТ
Принцип работы блока управления ЭРСТ
Принцип работы блока драйвера ключевого транзистора
Завершающая настройка ЭРСТ

Глава 8. Инверторный сварочный источник
8.1. Предистория
8.2. Общее описание источника
8.3. Рекомендации для самостоятельного изготовления ИСИ
8.4. Расчет трансформатора прямоходового преобразователя
8.5. Изготовление трансформатора
8.6. Расчет мощности потерь на транзисторах преобразователя
8.7. Расчет дросселя фильтра сварочного тока
8.8. Моделирование работы преобразователя
8.9. Расчет трансформатора тока
8.10. Расчет трансформатора гальванической развязки
8.11. ШИМ-контроллер TDA4718A
Блок управления(БУ)
Генератор, управляемый напряжением (ГУН)
Генератор пилообразного напряжения (ГПН)
Фазовый компаратор (ФК)
Счетный триггер
Компаратор К2
Отключающий триггер
Компаратор КЗ
Компаратор К4
Мягкий старт
Триггер ошибки
Компараторы К5, К6, К8 и перегрузка по току VRF
Компаратор К7
Выходы
Опорное напряжение
8.12. Блок управления инверторного сварочного источника «RytmArc»
Принципиальная схема
Узлы блока управления
8.13. Формирование нагрузочной характеристики источника
Основные участки ВАХ
Средства формирования ВАХ
Методика настройки БУ
8.14. Использование альтернативного ШИМ-контроллера
Замены устаревшего ШИМ-контроллера TDA4718A
Особенности микросхемы TDA4718A
8.15. Трансформаторный драйвер

Глава 9. Полезная информация
9.1. Как испытать неизвестное железо?
9.2. Как рассчитать трансформатор?
9.3. Как рассчитать дроссель с сердечником?
Особенности расчета
Пример расчета № 1
Пример расчета № 2
Пример расчета № 3
9.4. Как рассчитать радиатор?
9.5. Как изготовить сварочные электроды?

Список использованной литературы и ресурсов Интернет

Глава 1. Немного истории
1.1. Изобретение электросварки
1.2. Развитие электросварки в 20 веке
Глава 2. Основы дуговой сварки
2.1. Электрическая дуга
Физическая сущность
Вольтамперная характеристика
Ручная сварка на постоянном токе
Полуавтоматическая сварка на постоянном токе
Сварка на переменном токе
2.2. Процесс сварки
Сварка неплавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом
Перенос металла
2.3. Основные характеристики источников питания сварочной дуги
Глава 3. Симулятор SwCAD III
3.1. Моделирование работы источника питания
Возможности моделирования
Программы моделирования электронных схем
Возможности программы LTspice/SwitcherCAD III
3.2. Работа программы SwCAD III
Запуск программы
Рисуем на ПК схему простейшего мультивибратора
Определение числовых параметров и типов компонентов схемы
Моделирование работы мультивибратора
3.3. Моделирование простейшего источника питания
Низковольтный источник постоянного тока
Тестовый узел
Глава 4. Сварочный источник переменного тока
4.1. Ручная сварка штучными электродами
Условия для обеспечения высокого качества сварки
Модель электрической дуги переменного тока
Сварочный источник с балластным реостатом (активным сопротивлением)
Сварочный источник с линейным дросселем (индуктивным сопротивлением)
Сварочный источник с дросселем и конденсатором
4.2. Сварочный трансформатор
Особенности специализированных сварочных трансформаторов
Как рассчитать индуктивность рассеяния?
Требования к сварочному трансформатору
Расчет сварочного трансформатора
Уточнение конфигурации окна сердечника трансформатора
Конструкция сварочного источника переменного тока
Глава 5. Сварочный источник для полуавтоматической сварки
5.1. Основы полуавтоматической сварки
5.2. Расчеты элементов схемы
Определение параметров и расчет силового трансформатора источника
Процедура настройки модели
Расчет омического сопротивления обмоток
Расчет индуктивности и сопротивления обмоток трансформатора
Расчет габаритных размеров трансформатора
Завершение расчета трансформатора
Расчет дросселя источника подпиточного тока
5.3. Описание конструкции простого источника для полуавтоматической сварки
Схема простого источника для полуавтоматической сварки
Детали для сварочного полуавтомата
Конструкция и изготовление сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника
Глава 6. Сварочный источник для полуавтоматической сварки с тиристорным регулятором
6.1. Регулировка сварочного тока
6.2. Обеспечение непрерывности сварочного тока
6.3. Расчет сварочного трансформатора
6.4. Блок управления
6.5. Описание конструкции сварочного источника с тиристорным регулятором
Принципиальная электрическая схема
Детали
Конструкция сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника
Глава 7. Электронный регулятор сварочного тока
7.1. Многопостовая сварка
Многопостовая сварка с подключением через индивидуальный балластный реостат
Электронный аналог балластного реостата ЭРСТ
7.2. Расчет основных узлов ЭРСТ
7.3. Описание ЭРСТ
Основные варианты защиты.
Назначение основных узлов ЭРСТ
Принцип действия
Принцип работы и настройка блока А1
Принцип работы и настройка блока А2
Принцип действия стабилизатора
Настройка
Формирование внешних характеристик ЭРСТ
Принцип работы блока управления ЭРСТ
Принцип работы блока драйвера ключевого транзистора
Завершающая настройка ЭРСТ
Глава 8. Инверторный сварочный источник
8.1. Предистория
8.2. Общее описание источника
8.3. Рекомендации для самостоятельного изготовления ИСИ
8.4. Расчет трансформатора прямоходового преобразователя
8.5. Изготовление трансформатора
8.6. Расчет мощности потерь на транзисторах преобразователя
8.7. Расчет дросселя фильтра сварочного тока
8.8. Моделирование работы преобразователя
8.9. Расчет трансформатора тока
8.10. Расчет трансформатора гальванической развязки
8.11. ШИМ-контроллер TDA4718A
Блок управления (БУ)
Генератор, управляемый напряжением (ГУН)
Генератор пилообразного напряжения (ГПН)
Фазовый компаратор (ФК)
Счетный триггер
Компаратор К2
Отключающий триггер
Компаратор К3
Компаратор К4
Мягкий старт
Тригер ошибки
Компараторы К5, К6, К8 и перегрузка по току VRF
Компаратор К7
Выходы
Опорное напряжение
8.12. Блок управления инверторного сварочного источника «RytmArc»
Принципиальная схема
Узлы блока управления
8.13. Формирование нагрузочной характеристики источника
Основные участки ВАХ
Средства формирования ВАХ
8.14. Методика настройки БУ
8.15. Использование альтернативного ШИМ-контроллера
Замены устаревшего ШИМ-контроллера TDA4718A
Особенности микросхемы TDA4718A
8.16. Трансформаторный драйвер
Глава 9. Полезная информация
9.1. Как испытать неизвестное железо?
9.2. Как рассчитать трансформатор?
9.3. Как рассчитать дроссель с сердечником?
Особенности расчета
Пример расчета №1
Пример расчета №2
Пример расчета №3
9.4. Как рассчитать радиатор?
9.5. Как изготовить сварочные электроды?
Список использованной литературы и ресурсов Интернет

Глава 1
Немного истории
1.1. Изобретение электросварки
1.2. Развитие электросварки в 20 веке

Глава 2
Основы дуговой сварки
2.1. Электрическая дуга
Физическая сущность
Вольтамперная характеристика
Ручная сварка на постоянном токе
Полуавтоматическая сварка на постоянном токе
Сварка на переменном токе
2.2. Процесс сварки
Сварка неплавящимся электродом
Сварка плавящимся электродом
Перенос металла
2.3. Основные характеристики источников питания сварочной дуги

Глава 3
Симулятор LTspice IV
3.1. Моделирование работы источника питания
Возможности моделирования
Программы моделирования электронных схем
Возможности программы LTspice IV
3.2. Работа программы LTspice IV
Запуск программы
Рисуем на ПК схему простейшего мультивибратора
Определение числовых параметров и типов компонентов схемы
Моделирование работы мультивибратора
3.3. Моделирование простейшего источника питания
Низковольтный источник постоянного тока
Тестовый узел

Глава 4
Сварочные источники переменного тока
4.1. Особенности терминологии
4.2. Основные требования к сварочному источнику
4.3. Модель электрической дуги переменного тока
4.4. Сварочный источник с балластным реостатом (активным сопротивлением)
4.5. Сварочный источник с линейным дросселем (индуктивным сопротивлением)
4.6. Сварочный трансформатор
4.7. Как рассчитать индуктивность рассеяния?
Индуктивность рассеяния трансформатора с цилиндрическими обмотками
Индуктивность рассеяния трансформатора с разнесенными обмотками
Индуктивность рассеяния трансформатора с дисковыми обмотками
4.8. Требования к сварочному трансформатору
4.9. Классический источник переменного тока
Расчет сварочного трансформатора с развитым магнитным рассеянием

Конструкция сварочного источника переменного тока
4.10. Сварочный источник Буденного
Пути уменьшения величины потребляемого тока
Конструктивно-электрическая схема сварочного источника Буденного
Общие принципы проектирования сварочного источника
Модель сварочного источника Буденного
Преодоление конструктивных ограничений сварочного источника Буденного
Определение габаритной мощности трансформатора
Выбор сердечника
Расчет обмоток
Расчет магнитного шунта
Расчет индуктивности рассеяния
Моделирование результатов расчета
Конструкция сварочного источника с альтернативной конструкцией трансформатора
4.11. Сварочный источник с резонансным конденсатором
Расчет сварочного источника с резонансным конденсатором
Расчет сварочного трансформатора
Проверка размещения обмоток в окне сварочного трансформатора
Расчет индуктивности рассеяния
Моделирование сварочного источника
4.12. Стабилизаторы дуги переменного тока
Особенности сварочной дуги переменного тока
Принцип действия стабилизатора дуги
Первая версия стабилизатора дуги
Детали
Вторая версия стабилизатора дуги
Детали

Глава 5
Сварочный источник для полуавтоматической сварки
5.1. Основы полуавтоматической сварки
5.2. Расчеты элементов схемы
Определение параметров и расчет силового трансформатора источника
Процедура настройки модели
Расчет омического сопротивления обмоток
Расчет индуктивности и сопротивления обмоток трансформатора
Расчет габаритных размеров трансформатора
Завершение расчета трансформатора
Расчет дросселя источника подпиточного тока
5.3. Описание конструкции простого источника для полуавтоматической сварки
Схема простого источника для полуавтоматической сварки
Детали для сварочного полуавтомата
Конструкция и изготовление сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 6
Сварочный источник для полуавтоматической сварки с тиристорным регулятором
6.1. Регулировка сварочного тока
6.2. Обеспечение непрерывности сварочного тока
6.3. Расчет сварочного трансформатора
6.4. Блок управления
6.5. Описание конструкции сварочного источника с тиристорным регулятором
Принципиальная электрическая схема
Детали
Конструкция сварочного трансформатора
Конструкция дросселя
Подключение источника

Глава 7
Электронный регулятор сварочного тока
7.1. Многопостовая сварка
Многопостовая сварка с подключением
через индивидуальный балластный реостат
Электронный аналог балластного реостата ЭРСТ
7.2. Расчет основных узлов ЭРСТ
7.3. Описание ЭРСТ
Основные варианты защиты
Назначение основных узлов ЭРСТ
Принцип действия
Принцип работы и настройка блока А1
Детали
Принцип работы и настройка блока А2
Принцип действия стабилизатора
Детали
Настройка
Формирование внешних характеристик ЭРСТ
Принцип работы блока управления ЭРСТ
Принцип работы блока драйвера ключевого транзистора
Завершающая настройка ЭРСТ

Глава 8
Инверторный сварочный источник
8.1. Немного истории
8.2. Общее описание источника
8.3. Рекомендации для самостоятельного изготовления ИСИ
8.4. Расчет трансформатора прямоходового преобразователя
8.5. Изготовление трансформатора
8.6. Расчет мощности потерь на транзисторах преобразователя
8.7. Расчет дросселя фильтра сварочного тока
8.8. Моделирование работы преобразователя
8.9. Расчет трансформатора тока
8.10. Расчет трансформатора гальванической развязки
8.11. ШИМ-контроллер TDA4718A
8.12. Принципиальная схема блока управления инверторного сварочного источника «RytmArc»
8.13. Формирование нагрузочной характеристики источника
8.14. Методика настройки БУ
8.15. Выносной пульт управления (модулятор)
8.16. Использование альтернативного ШИМ-контроллера
8.17. Трансформаторный драйвер
8.18. Демпфирующая цепь, не рассеивающая энергию

Глава 9
Инверторный сварочный источник COLT-1300
9.1. Общее описание
О чем эта глава
Назначение
Основные характеристики
9.2. Силовая часть
Данные моточных узлов
9.3. Блок управления
Функциональная схема
Принцип действия
Принципиальная схема
Реализация функции Anty-Stick
Реализация функции Arc Force
9.4. Настройка

Глава 10
Полезная информация
10.1. Как испытать неизвестное железо?
10.2. Как рассчитать трансформатор?
10.3. Как рассчитать дроссель с сердечником?
Особенности расчета
Пример расчета дросселя № 1
Пример расчета дросселя № 2
Пример расчета дросселя № 3
10.4. Расчет дросселей с порошковым сердечником
Преимущества порошковых сердечников
Адрес программы Inductor Design Software и ее установка
Функции автоматического расчета программы Inductor Design Software
Дополнительные функции программы Inductor Design Software
Панель меню программы Inductor Design Software
Пример расчета дросселя в программе Inductor Design Software
Программа Magnetics Inductor Design Using Powder Cores
Пример расчета дросселя в программе Magnetics Inductor Design Using Powder Cores
10.5. Как рассчитать радиатор?
10.6. Гистерезисная модель нелинейной индуктивности симулятора LTspice
Краткое описание гистерезисной модели нелинейной индуктивности
Подбор параметров гистерезисной модели нелинейной индуктивности
10.7. Моделирование сложных электромагнитных компонентов при помощи LTspice
Проблема моделирования
Принцип подобия электрических и магнитных цепей
Двойственность физических цепей
Модель неразветвленной магнитной цепи
Моделирование разветвленной магнитной цепи
Моделирование сложной магнитной цепи
Адаптация модели для магнитных цепей, работающих с частичным или полным подмагничиванием
Создание модели интегрированного магнитного компонента
10.8. Как изготовить сварочные электроды?

На рынке очень много недорогих сварочных полуавтоматов, которые никогда не будут работать нормально, потому что сделаны изначально неправильно. Попробуем это исправить на уже пришедшим в негодность сварочном аппарате.

Попал мне в руки китайский сварочный полуавтомат Vita (в дальнейшем буду называть просто ПА), в котором сгорел силовой трансформатор, просто знакомые попросили отремонтировать.

Жаловались на то, что когда ещё работал, то им невозможно было что-то сварить, сильные брызги, треск и т.д. Вот решил я его довести до толку, и заодно поделится опытом, может, кому то пригодится. При первом осмотре я понял, что трансформатор для ПА был намотан не правильно, поскольку первичная и вторичная обмотки были намотаны отдельно, на фото видно, что осталась только вторичка, а первичка была намотана рядом, (так мне трансформатор принесли).

А это значит, что такой трансформатор имеет круто падающую ВАХ (вольт амперная характеристика) и подходит для дуговой сварки, но не для ПА. Для Па нужен трансформатор с жёсткой ВАХ, а для этого вторичная обмотка трансформатора должна быть намотана поверх первичной обмотки.

Для того чтобы начать перемотку трансформатора нужно аккуратно отмотать вторичную обмотку, не повредив изоляцию, и спилить перегородку разделяющую две обмотки.

Для первичной обмотки я буду использовать медный эмалевый провод толщиной 2 мм, для полной перемотки нам хватит 3,1 кг медного провода, или 115 метров. Мотаем виток к витку от одной стороны к другой и обратно. Нам нужно намотать 234 витка - это 7 слоёв, после намотки делаем отвод.

Первичную обмотку и отводы изолируем матерчатой изолентой. Дальше мотаем вторичную обмотку тем проводом, что мы отмотали раньше. Наматываем плотно 36 витков, шинкой 20 мм2, приблизительно 17 метров.

Трансформатор готов, теперь займемся дросселем. Дроссель не менее важная часть в ПА без которой он не будет нормально работать. Сделан он неправильно, потому что не имеет зазора между двумя частями магнитопровода. Дроссель я намотаю на железе от трансформатора ТС-270. Трансформатор разбираем и берём с него только магнитопровод. Провод того же сечения, что и на вторичной обмотке трансформатора мотаем на один крен магнитопровода, или на два последовательно соединив концы, как вам нравится. Самое главное в дросселе это немагнитный зазор, который должен быть между двух половинок магнитопровода, достигается это вставками из текстолита. Толщина прокладки колеблется от 1,5 до 2 мм, и определяется экспериментальным путём для каждого случая отдельно.