Самодельный сварочный бензогенератор своими руками

Забегая вперед, фото того о чем пойдет речь.


Полностью автономное устройство, не требующее дополнительных аккумуляторов, позволяющее производить уверенно сварку электродом 3мм, электродом 4мм сварка тоже производилась, но при этом весьма напряженный тепловой режим генератора - необходимо ставить термостат на корпус генератора для отключения обмотки возбуждения в случае перегрева. Так же производилась резка полосы толщиной в 6мм электродом 3мм - это конечно не резка инвертором при МАХ положении регулятора, но тем не менее режет. Да, электроды 3мм были ОК46, а 4-ка не знаю какие - горят одинаково прекрасно что на переменке, что на постоянке.
РС. Чуть не забыл: Вес около 30кг.

Некоторые фотки получились не очень качественно, не знаю почему - то ли виной низкая температура была, то ли мерцание ламп сказалось. Но, что есть - то есть.

Лирическое отступление:
Появился в хозяйстве культиватор Крот с отсутствующей компрессией на родном двигателе. Был поставлен на электротягу, но в следствии того, что запитывался от бензогенератора, в виду отсутствия в то время света на участке, пришла светлая мысль подарить этому металлическому помощнику новое сердце - бензодвигатель. Сказано - сделано. Затем беспокойный рассудок подкинул новую мысль - а не попробовать ли сделать из этого двигателя бензогенератор?
Вот тут то все и началось.
Всевозможные проверки, переделки и настройки заняли около полугода свободного времени.
Тем не менее хочу сказать, что получилось.
Краткое ТЗ:
Создать устройство, способное работать автономно, транспортируемое в одну харя, то есть мою.
Время восхождения по лестнице с кислородным баллоном на плече в прошлом (по крайней мере очень на это надеюсь) поэтому здоровый минимализм - наше фсё. Чем в общем то и был обусловлен как выбор двигателя, так и выбор генератора.

Итак,
Двигатель:
Во время когда встал насущий вопрос о приобретении двигателя оказалось, что дешевле приобрести мотопомпу в сборе чем двигатель отдельно. Вот и она:

Двигатель:

с валом диаметром 19,05мм и дюймовой резьбой на конце - данных сейчас не помню, но такая же как и у ВАЗовского масленного фильтра, по которому собственно знакомый токарь и выточил гайку. В качестве шкива был использован шкив с насоса ГУР Соболя (на счет Соболя не уверен, но вроде как так). Центральное отверстие было проточено под вал 19,05мм как и выточена дистанционная втулка тем же самым знакомым токарем.

В последующем двигатель был заменен на аналогичный, но уже мощностью 7л.с. - такая уж попалась вторая помпа.
Разницу между ними видно по ребрам головки:


Просадку оборотов под нагрузкой компенсирует встроенное в двигатель устройство поддержания оборотов.
По двигателю все.

Схема устройства:
В качестве исходного прототипа послужила схема сварочной установки заводского исполнения, найденная на просторах интернета, адаптированная под используемый генератор.
Не получилось вставить файл - пишет слишком большой. Поэтому ссылка:
Ссылка тоже не удалась - пишет загрузите файл на форум. Ничего не пойму.
Ищите тогда в поисковике агрегат add_3124

Схема использована с последней страницы документа, с трехфазным трансформатором тока.
Из нее исключен переключатель обмоток, в виду отсутствия этих самых дополнительных обмоток, а так же свои намоточные данные и элементная база. В общем использована только схема и понимание того что и для чего делать, почерпнутое из сего документа.

РС. Прошу, по возможности, воздержаться от вопросов и дождаться окончания повествования - возможно многие вопросы отпадут сами собой.

Продолжение следует.

 

Схема, взятая за основу:

Дополнения по двигателю.
Считаю выбранный двигатель оптимальным по мощности/весу, так как более мощные, т. е. от 8л.с. идут уже за 20кг весом, а этот имеет около 14-15кг сухого веса. Что немаловажно для конечной конструкции.
То есть вся конструкция/концепция обкатывалась и испытывалась на двигателе Крота в 6,5л.с. и по результатам уже и было принято решение о приобретении второго двигателя для получения отдельных и независимых устройств - культиватора и генератора.

Выбор генератора.
Были рассмотрены в качестве кандидатов несколько генераторов начиная от КЗАТЭ 80А и заканчивая Г-290. В итоге выбор пал на КЗАТЭ как наиболее распространенный и что немаловажно наилегчайший.
К слову сказать прекрасный генератор Г-290 имеет вес более 20кг и довольно таки высокую стоимость - тот же КЗАТЭ по объявлениям можно взять начиная от 1000 р, что весьма привлекательно в случаях возможного ремонта.
Итак, долго ли коротко ли появились в наличии генераторы КЗАТЭ 80А и БОШ 80 А старого образца с внешней крыльчаткой охлаждения. С них и начнем.
Вот они, Бош слева- трудяга погорелец посредине - к нему еще вернусь.


В выпрямителе генератора КЗАТЭ используются стабилитроны (ограничительные диоды), в отличии от генератора БОШ, где использованы диоды. Поэтому в ходе первоначальных испытаний на КЗАТЭ стоял внешний трехфазный выпрямитель, а БОШ испытывался со штатным выпрямителем.
Обмотка возбуждения запитывалась от отдельного источника постоянного тока.
В ходе предварительных испытаний генератор КЗАТЭ показал явное преимущество по отдаваемому току перед БОШем даже при штатном включении обмоток звездой. Здесь наверняка сыграл свою роль меньший в два раза воздушный зазор между ротором и статором у генератора КЗАТЭ.
Ток, отдаваемый при этом позволял бы производить сварку лишь тонкого железа, т. е. был мал, но благодаря напряжению ХХ в 90 с небольшим Вольт дуга зажигалась превосходно.

Для увеличения сварочного тока переделал включение обмотки статора со звезды на треугольник.
Для этого распаял соединение центра звезды, благо доступ хороший, и соединил обмотки треугольником.

У неисправного РН удален собственно сам регулятор, а два провода запаяны непосредственно к щеткам.
У неисправной подковы выпрямителя выкушены все диоды - она служит лишь для крепления клемм выводов статора и для крепления задней защитной пластмассовой крышки.
Переделанный генератор стал выдавать на холостом ходу порядка 50Вольт и начал проявлять наклонности к резке металла.

Всего было проверено и испытано несколько схем включения генераторов:
1. КЗАТЭ звезда
2. КЗАТЭ звезда с выводом средней точки звезды на дополнительные диоды (гармоники в дело пускать)
3. КЗАТЭ треугольник
4. Стартвольт 120А звезда
5. Стартвольт 120А звездас выводом средней точки звезды на дополнительные диоды (гармоники в дело пускать)
6. Стартвольт 120А треугольник.
Практически каждое новое включение обмоток требовало заново настройки схемы, что на самом деле занимало уйму времени. Сейчас стоит генератор Старвольт 120А - да, он чуть - чуть мощнее, но переделка со звезды в треугольник у него сложнее в следствии иного расположения обмоток. Со звездой и допдиодами он показал напряжение ХХ в районе 100В, но дуга при сварке вертикального внутреннего угла жила СВОЕЙ жизнью. Так же было заметно снижение тока при нагреве в следствии увеличенного внутреннего сопротивления, по сравнению с треугольником разумеется. И еще - начинает уже бить током в полевых условиях - все таки напряжение ХХ высоковато.

Поэтому резюмируя и подЪитаживая скажу:

КЗАТЭ 80А в треугольнике и не усложняйте себе жизнь.

Компоновка и рама:
В результате долгих размышлений родилась вот такая удачная компоновка:

Кроме собственно самой удачной компоновки особо выделю и неудачные моменты.
1. Направление вращения генератора изменилось на противоположное, что потребовало доработки ротора, шкива и шайбы для установки шпонки в виде штифта для предотвращения самопроизвольного отворачивания гайки шкива.
2. Из-за изменения вращения ухудшилось охлаждение генератора в следствии неправильной работы лопастей вентилятора.
Вот тут и хочу вспомнить трудягу погорельца, о котором обещал упомянуть.
Изначально генератор достался БУ с отсутствующей задней крыльчаткой генератора.
Вот он поближе:

Контактные кольца обрели другую, здесь язык не поворачивается сказать вторую - скорее пятую, жизнь.
Тем не менее, даже с отсутствующей задней крыльчаткой, с неправильным вращением, а как помним эффективность охлаждения с этим неразрывно связана, этот трудяга сжег за свою недолгую, но яркую жизнь в моих руках около 4кг тройки ОК46 и лишь когда тройка закончилась и в дело пошла четверка этот бедолага испустил дух на исходе 4-го или 5-го электрода.
Причина: перегрев задней крышки генератора - расплавление пластиковой обоймы заднего подшипника - ротор коснулся статора - разрушение изоляции обмоток статора из-за перегрева - КЗ. Усе приехали. Но работа в таком состоянии и в таком режиме вызывает поистине уважение. Без всяких шуток. КЗАТЭ
Вернемся к недостаткам компоновки.
3. Обдув горячим воздухом с двигателя непосредственно на генератор - пришлось поставить отсекающий щиток.
4. Вокруг вертикальных стоек, приваренных к трубе 40х40 очень скоро пошли трещины - неучтенное изначально влияние вибрации от одноцилиндрогого 4-х тактного двигателя.
5. Площади охлаждения лицевой панели управления, по совместительству исполняющей функции радиатора для 3-х фазного выпрямителя, оказалось недостаточно. Выпрямитель, собранный из шести мостов КВРС5010, показал снижение сварочного тока при нагреве и впоследствии был заменен. К слову три штуки КВРС5010, собранные в трехфазный мост, приказали долго жить на первых же секундах испытания на своей шкуре сварочного тока - пробой одной из сборок с вырывом части компаунда.
Поэтому была доработана рама с вариванием одной продольной и одной поперечной квадратной трубы40х40. Фотографий голой рамы нет.
Вот фото сбоку еще первого образца.

Труба основания нарезана по 40см, трубки крепления двигателя где то по 25см. Для возможности регулировки натяжения ремня в трубах под двигателем сделаны продольные пазы. Ремень использован самый короткий из ВАЗовских от инжекторной самары (2113,2114,2115).

Блок управления переделан и расположен теперь горизонтально.

На фото видна небольшая не соосность шкивов, при регулировке натяжения не ровно выставил двигатель, но не страшно - еще не один ремень не порвал.
По компоновке вроде все.

Продолжение следует.

 

Проделанная работа и достигнутый результат внушают уважение. Других разумных альтернатив просто нет. Купить готовый генератор и инвертор - по деньгам и по весу будет гораздо больше, и не каждый инвертор к каждому генератору можно подключить. Перемотать генератор с 220 на более низкое напряжение и ток повыше- в принципе возможно, но нужен (точнее - желателен) трехфазный генератор

 

@Borys78rus,
Генератор - синхронная машина, поэтому просто перемотать генератор 220В в сварочный можно, но все упрется в габарит и массу из-за работы на частоте 50Гц. Данный генератор КЗАТЭ работает на частоте 0,6 - 1,0 кГц - отсюда и великолепные характеристике при малом весе.

Нашел несколько фото в дополнение к переделке включения обмоток статора

 

Фото доработки ротора при неправильном включении генератора, не рекомендую так делать - только для ознакомления.

 

Выбор и изготовление трехфазного силового выпрямителя.

Как уже говорил ранее, первоначально в качестве 3ф выпрямителя использовал сборку из шести однофазных мостов КВРС 5010. В числе плюсов - изолированный корпус, позволяющий привернуть его к чему угодно, в числе минусов - ощутимое снижение отдаваемого тока при нагреве.
Поэтому встала необходимость искать ему замену.
Поиск по инету показал наличие в продаже импортных промышленных 3ф-ных сборок по совсем негуманной цене - около 3тысяч рублей. Самой собой такой вариант был отвергнут сразу же.
Следующим встал вариант использования диодов EBU150 - стоимость сборки оказалась бы в районе 1,5 тысяч рублей - был оставлен в качестве резервного на крайний случай.
Здесь в руки попали, совершенно бесплатно, то есть даром, два выпрямителя (подковы) с генератора АТЭ 75А с диодами в металлических корпусах, именно диодами, а не стабилитронами.
Вот из них и был изготовлен силовой выпрямитель.
Диоды, по два в параллель, были установлены (впрессованы) в алюминиевые пластины толщиной около 7мм. Сами пластины, с установленными диодами, закреплены через тепло проводящую пасту КПТ-8 четырьмя винтами М4 к охладителям (радиаторам) от мощных диодов, которые уже имелись в наличии.

Да, диоды собраны по типу в группы, т. е. один из радиаторов стал минусом, а другой плюсом.

Сами радиаторы через изолирующие шайбы, пластины и втулки были собраны в единый блок.


Токоведущие от генератора - три штуки- идут вдоль сборки, и распаяны на четыре диода каждая.

Выводы сварочных проводов сделаны путем засверливания и нарезания резьбы М8 через пластины в радиатор одновременно. Фото к сожалению не нашел, то ли не делал, то ли лежат где.

Для крепления к тонкостенным трубам рамы делал вот что:
В предполагаемых местах крепления к раме приваривались пластины толщиной 6мм затем производилось сверление нужным диаметром и нарезание а них резьбы. Таким же способом закреплен и блок управления в последней версии.
Блок выпрямителя закреплен к раме болтами М8, а блок управления М6.

Собранный из автотракторных диодов выпрямитель показал себя хорошо:
снижения тока с ним отмечено не было, а нагрев был допустим - плевал, не шипело-думаю, что на авто нагрев диодов куда как выше чем на этой самодельной сборке.

А с учетом того, что потратить на него ни рубля не пришлось - так и совсем хорошо.

Очередной этап испытаний. И генератор еще живой.

 

В принципе для тех, кого не тяготит перевозка и регулярная зарядка автомобильного аккумулятора можно дальше и не читать:

Для питания обмотки возбуждения достаточно автомобильного аккумулятора, реле и кнопки управления реле на держаке. Регулирование тока в сторону снижения - оборотами двигателя.
.

P. S. При запитывании ОВ от аккумулятора возможно некоторое снижение сварочного тока, по сравнению с полноценной схемой, в следствии ограничения тока ОВ напряжением на батареи - 12,7В исходно.

 

Фото результатов этапов настройки схемы. Уголок 40-й с наваренной пластиной толщиной 6мм.
Вверху справа снимка угол пластины обрезан.

 

Продолжим.
Приведу во вложении еще раз схему, взятую за основу. Собственно схема находится на последней странице документа.
Фото одного из этапов настройки.


Теперь фото панели первого действующего образца:


Возле руки расположен трансформатор тока, над ним диоды схемы, справа на снимке трансформатор напряжения, над ним резистор настройки токов ХХ и сварочного тока, в центре панели чуть выше середины резистор регулировки сварочного тока выведенный на переднюю панель, над ним кнопка глушения двигателя и коммутаторная лампа наличия выходного напряжения - сдохла от вибрации практически сразу и больше не использовалась. Внизу на панели 3ф-ый выпрямитель первого действующего образца - в дальнейшем не используется.

В качестве диодов схемы применены Д245 как имеющиеся в наличии и обладающие малым падением напряжения на переходе в открытом (из тех что имелись в наличии). Здесь было бы лучше применить диоды Шоттки (5-10А 100В) с еще более малым падением напряжения на переходе, обусловлено это малым выходным напряжением на обмотках статора при малом остаточном магнетизме ротора - намерял1,5 - 2В. Поэтому трансформатор напряжения и сделан повышающим, но об этом позже.
К слову, когда (на этой панели) от вибрации отвалился от основания трансформатор напряжения с обрывом выводов, то сварка на остаточном магнетизме ротора была возможна путем замыкания электродом цепи. Сварочный ток был снижен по сравнению с исходным, но тем не менее небольшой участок бака под воду доварил.

Подстроечный резистор в правом верхнем углу панели:
Служит для настройки, а если быть точнее, ограничении тока ОВ на режиме ХХ и КЗ. При первоначальной версии панели удачно так совпали настройки, что позволило применить малогабаритный резистор, сопротивлением 10Ом как для ХХ (за это отвечает трансформатор напряжения) так и для режима КЗ (за это отвечает трансформатор тока, в большей мере. от трансформатора напряжения это зависит гораздо меньше).

Продолжение следует.

 

Немного дополню про подстроечный резистор.

При замене генератора на Старт вольт, при данном резисторе, в режиме настройки амперметр в цепи ОВ зашкалил, т. е. ток в цепи ОВ превысил 10А, что конечно недопустимо для постоянной работы. Поэтому указанный на панели подстроечный резистор был заменен на большей мощности и сопротивления (порядка 20Ом), наподобие тому что находятся на фото в предыдущем сообщении в середине. Резистор установлен отдельно на раме под двигателем с противоположной от силового выпрямителя стороне.
Резистор регулятор сварочного тока 4,7Ом в середине панели в последствии был заменен на проволочный резистор 10 или 15Ом 50Вт.

 

Изготовление трансформаторов тока и напряжения

Фото трансформатора напряжения

Первичная обмотка содержит 60витков, а вторичная 90 витков проводом диаметром 0,8мм.
Рекомендую на вторичной обмотке делать отводы начиная с 60-го витка и через 10 витков, т. е.
должны получиться отводы на 60,70,80 и 90-м витке. Это желательно для того, чтобы получить самовозбуждение генератора - легко определяется по изменению оборотов двигателя, и в тоже время ограничить размеры и мощность подстроечного резистора - мощность выделяемоя на этом резисторе - потерянная мощность - минус к сварочному току.
Сразу замечу что габариты трансформатора избыточны по мощности на частоте работы генератора (6000-10000об/мин, соответственно 0,6-1,0кГц частота тока) и выбран был из наличия и удобства изготовления. К слову тр-р на 200Гц и 56Вт, попавшийся под руку имел в два раза меньшую высоту и в два раза меньшую ширину.

При настройке тока ХХ ОВ необходимо в цепь ОВ включить амперметр на 10А и настроить ток ОВ в пределах 3-4А. Для удобства сварки тонкого железа желательно включить последовательно к трансформатору напряжения и подстроечному резистору еще один резистор, выведенный на лицевую панель, сопротивлением около3-4 Ом, чтобы иметь возможность менять ток возбуждения на ХХ в пределах 1-4А - позволит производить работы в бОльшем диапазоне токов.

Трансформатор тока
Выполнен на обычном однофазном Ш-образном сердечнике, Злые языки скажут про потери, неоптимальности и т. п. - главное что работает.



Вторичная обмотка (намотана первой) содержит 60 (вроде бы так - память уже подводит, но помнится что так) витков проводом диаметром около 1мм. Рекомендую так же сделать отводы на 40-ом, 50-ом и 60-ом витке для удобства настройки. Настройка сводится к установлению (ограничения) подстроечным резистором, при замкнутом накоротко регулировочном резисторе тока на передней панели - т. е. в положении мах тока, тока ОВ при КЗ (зажимы массы и держака должны быть закорочены) на ток в цепи ОВ на уровне 4А.
Окончательно ток ОВ контролируется в процессе сварки по амперметру в цепи ОВ и не должен превышать 5-6А.
Первичная обмотка представляет из себя по два витка толстого многожильного провода сечением 4 или 6 кв. мм (сейчас уже не помню) на каждом из сердечников ш-образного магнитопровода. При включении трансформатора тока важно соблюдать фазировку обмоток - из заводской схемы на агрегат смотрите как отмечены точками начала обмоток.

 

Респект.

 

В цепь питания ОВ в последней версии аппарата встроен термостат, если память не подводит то на 140 оС, обведен кружком.


Фото нового блока управления то ли не делал, то ли где то на картах памяти затерялось - если найду загружу.

Вот в общем то и все.
В конечном аппарате покупалось:
Двигатель + генератор Стартвольт (как писал ранее вполне можно и даже нужно обойтись бу-шным КЗАТЭ 80А)+ 3метра трубы 40х40мм.
Покупку мостов КВРС5010 можно не учитывать - в будущем пойдут в дело, остальное делалось из того, что было в наличии.
Как спросите варит? Ну как может варить трехфазный аппарат - только хорошо - пищит, дуга то высокочастотная. Фубаг ти2600 в связке с элиттеч200 просто стоят в сторонке.

 

Если надумаете приобретать двигатель и выбор будет между 6.5 и 7.0 л. с., то двигатель в 7.0 л. с. предпочтительней - момент у него побольше будет.

При покупке бу генератора смотрите состояние контактных колец. При сильно изношенных стоит отказаться от такого варианта. Хотя контактные кольца меняются, но это это немного добавит трудозатрат при изготовлении.

 

Вроде бы видел в продаже подковы (выпрямители) для генератора КЗАТЭ80А и аналогичных белорусских генераторов на металлических диодах, таких что я использовал для изготовления.
Думаю что такая подкова способна выдержать сварочный ток электрода 3мм.
Тогда изготовление генератора моет упроститься.

РС. Что то никто не пишет ничего - то ли тема неинтересная, то ли я древний баян запостил.