Svářečka z dynama.

Tzv. rotační svářečky jsou stále velmi populární. I přes některé prokazatelné nevýhody, mají stále řadu příznivců, kteří na ně nedají dopustit a vyzdvihují jejich svářecí vlastnosti. Jednou z oblíbených amatérských konstrukcí je elektrodová svářečka z dynama poháněného asynchronním elektromotorem. A právě na takovou svářečku vám nyní přinášíme návod.

Co jsou rotační svářečky?

Rotační svářečka se skládá z motoru pohánějícího dynamo. Motor může být buď elektrický (zpravidla třífázový asynchronní) nebo spalovací. Svářečky se spalovacím motorem jsou pak nezávislé na přívodu elektrické energie a lze je použít kdekoliv v terénu. Zdrojem svařovacího proudu je motorem poháněné dynamo (jak je uvedeno níže, je možné použít i alternátor). Dynamo je zpravidla speciální konstrukce odpovídající potřebám svařování obalenou elektrodou. Z továrně vyráběných strojů si řada lidí z praxe stále pamatuje tuzemské "Triodýnky", které jsou stále velmi vyhledávaným artiklem a řada lidí na ně dodnes nedá (a oprávněně) dopustit.

Jako výhody rotačních svářeček se obvykle uvádí:

• jednoduchá a snadná údržba daná jednoduchou konstrukcí - to je ovšem sporadické, neboť údržba rotačního stroje může být složitější než údržba běžné elektronické svářečky.
• nízká pořizovací cena - ale to už díky poklesu cen elektronických invertorů neplatí
• nejsou citlivé na kolísání sítě - nedochází ke kolísání svářecího proudu při krátkodobých změnách napětí v síti. Toto platí stále, ačkoliv se moderní invertory snaží o totéž.

Teď nevýhody - ty na rozdíl od výhod platí stále a jsou stále markantnější:

• velké rozměry a hmotnost
• hlučnost
• velká spotřeba proudu (příkon) i při běhu naprázdno

Návod na amatérskou rotační svářečku.

Přes výše uvedené nevýhody jsou rotační svářečky oblíbenou amatérskou konstrukcí. Jako dynamo se s oblibou využívají dynama z bojové techniky z II. světové války (hlavně z tanků) a dále dynama ze starých autobusů a nákladních vozů. A právě popis jedné takové konstrukce nám zaslal pan V.Salzmann. Pan Salzmann prostřednictvím inzerátu sehnal za 1000,- kč dynamo z tanku s těmito parametry:

typ dynama: Q-74
napětí / výkon: 28V / 3kW

Detail dynama Q-74 z tanku.

Toto jsou bohužel jediné parametry na dynamu uvedené. Klasický výkonnostní štítek chybí. Podle uváděného výkonu se tedy maximální dodávaný proud bude pohybovat okolo 105 A, což s rezervou stačí na svařování elektrodou o průměru 2,5 mm a bude možné i okrajově svařovat elektrodou 3,2 mm. Pokud budete kupovat nějaké dynamo, je vhodné zkontrolovat jestli nějaký štítek s parametry má. Důležitá je totiž i znalost optimálních otáček dynama. Pan Salzmann otáčky neznal a proto musel trochu experimentovat. Při výběru dynama je dále potřeba zkontrolovat především stav komutátoru (uhlíky), ložisek a funkčnost budícího vinutí (jestli není přepálené).

Jak bylo uvedeno výše bylo nejprve třeba najít optimální otáčky a vybrat vhodný pohonný motor:

Když jsem to zkoušel s motorem 1450ot/min dávalo to naprázdno jenom něco kolem 30V ( i při buzení 50V!). Zřejmě to bude chtít zvýšit otáčky, ale nevím na kolik. Dále jsem to zkoušel s motorem z pračky, který by měl mít zhruba 2800ot/min. Je dost slabý, ale jiný nebyl. Rozbíhalo se to pomalu asi 20 vteřin a nejsem si jistý, jestli to vůbec k těm 2800 došlo. Každopádně to dávalo o něco víc (40-45V). Ono se to dost špatně měřilo, musel jsem to nechat nejdříve rozběhnout a po připojení buzení to hned začalo ztrácet otáčky. A než měřák něco ukázal otáčky poklesly. V každém případě asi seženu motor 4 nebo 5,5kW s 2800ot/min...

Nakonec byl zvolen tento motor:

typ motoru: typ AP112m 2s
napětí / výkon: 380V / 4kW
otáčky: 2900ot/min

A tento motor se ukázal jako optimální, a proto byl nakonec k pohonu dynama Q-74 použit. Motor pohání dynamo pomocí dvou řemenů velikosti 17 a vše je umístěno na jednoduchém svařeném vozíku, viz fotografie:

Celkové provedení popisované rotační svářečky.

Motor je trvale zapojený do trojúhelníka a dynamo dává napětí naprázdno cca 55 V a při zatížení pak kolem 30 V. Pokud by byly problémy s rozběhem motoru (velký rozběhový proud), bylo by asi vhodné použít přepínač hvězda-trojúhelník (pokud to motor umožňuje). Přepnutím do hvězdy by tak bylo možné v době kdy svářečka běží, ale momentálně nesvařujeme (při přípravě a manipulaci se svařencem), snížit příkon svářečky. Jednalo by se tedy o jakýsi "úsporný režim".

Nyní zbývalo vyřešit regulaci svářecího proudu. Schéma regulačního obvodu je na následujícím obrázku:

(kliknutím na obrázek otevřete okno s velkým obrázkem)

Schéma zapojení regulace dynama.

Usměrněné a vyfiltrované napětí z transformátoru vede na dělič vytvořený z odporu a třech diod. Potenciometrem se řídí otevření tranzistoru T1 (KU612). Ten dále ovládá výkonový tranzistor T2 (KD617). Funkce zpětné vazby spočívá v tom, že po chycení oblouku vznikne úbytek na bočníku a ten vlastně přivírá tranzistor T1. Tím lze docílit celkem konstantního svářecího proudu. Naprázdno je dynamo nabuzeno na maximum, protože na bočníku není žádný úbytek a tranzistor je otevřený. Tím je docíleno snadné zapalování oblouku (velké napětí naprázdno). Usměrňovací můstek i oba tranzistory musí být umístěny na dostatečně dimenzovaném chladiči.

Bočník se při provozu může dost zahřívat, takže by se neměl dotýkat žádných ostatních vodičů. Při prvotních pokusech při nejvyšším proudu se bužírka na bočníku během minuty úplně roztekla. Je potřeba si pohrát s nastavením bočníku (taky jsem měl elektrody rozžhavené do červena).

Regulace byla vestavěna do plechové krabice od nějaké automatiky pro plynové hořáky. Samozřejmě je možno použít i jinou skříňku.

Detail provedení regulace.

Konstrukce vozíku a motor jsou uzemněné. V mém případě je uzemnění brané z třífázové vidlice a napájení regulace samotné je přivedeno zvláštním kabelem (stačí dvoužilový). Pokud je k dispozici 5-pólová třífázová zásuvka, stačí pouze jeden přívodní kabel. Nelze spojit uzemnění vozíku s "nulákem" pro transformátor. Z důvodu větší bezpečnosti je dynamo izolované (upevňovací šrouby jsou opatřené silikonovou trubkou a plastovými podložkami).

Je potřeba vyzkoušet směr otáčení dynama. V mém případě je zvolen tak, aby na kostře dynama byl + pól uhlíků a zároveň – pól buzení. To je důležité pro správnou funkci zpětnovazební regulace. Obě budící vinutí jsou spojeny paralelně.

A jaké jsou vlastnosti této svářečky? Nechme promluvit autora:
Při porovnání s usměrněnou trafosvářečkou (usměrňovač+malá tlumivka) je poznat zásadní rozdíl. Elektroda se téměř vůbec nelepí, hoření je stabilnější a krásně to chytá oblouk.

Kompletní dokumentaci si můžete stáhnout v jediném ZIP souboru dynamosvarecka.zip (velikost 1,5 MB). ZIP archiv obsahuje schéma zapojení, popis konstrukce a fotografie hotového zařízení. Soubor naleznete v sekci ke stažení.

Konstrukce: V. Salzmann, V. Schreier

Další návody a zdroje inspirace.

Pokud by vám uvedený návod nestačil přinášíme i další návody na rotační svářečky:

dynamosvar1.pdf - svářečka z dynama. Schéma zapojení elektrické obloukové svářečky vyrobené z dynama + schéma regulace proudu + princip regulace derivačního dynama. Návod vyšel ve sborníku USS č. 61.

dynamosvar2.zip - svářečka z dynama. Schéma zapojení elektrické obloukové svářečky vyrobené z dynama + schéma regulace proudu.

alternatorsvar.pdf - popis amatérsky zhotovené elektrické svářečky z autobusového alternátoru. Jediný list obsahuje popis i schéma zapojení řídící části.

Nové: dynamosvar3.zip - schéma zapojení elektrické obloukové svářečky vyrobené z dynama z autobusu + schéma regulace proudu. Rozsah proudu svářečky je do 120A.

Všechny uvedené soubory naleznete v sekci ke stažení. A snad již ani nemusíme dodávat výzvu: pokud něco zbastlíte pochlubte se a zašlete nám vaši konstrukci!