Плазморез CUT-50 с плазмотроном PT31

Сегодня у нас на обзоре товар, нужный не только лишь всем. Кому он нужен — найдут сюрприз в конце обзора. А кому не нужен — могут просто почитать, как плазморез устроен и работает: высочайшие достижения нейтронной мегалоплазмы! ©
Принцип простой: ротор поля наподобие дивергенции градуирует себя вдоль спина и там, внутре… ©
А что там внутре — читаем ниже.

Грешен, при покупке этого плазмореза я немного схалявничал — при цене с доставкой на момент покупки чуть более 160 евро (сейчас 152,59€), заплатил около 135 (большое спасибо одному из местных авторов — слишком хорошо известному, но не буду палить контору :) ).

Минимальная цена с доставкой на ebay сейчас в районе 140...150 евро, но там кот в мешке — описание лота никакое, а на Banggood есть хоть какое-то описание и отзывы покупателей. Поэтому я купил на Banggood.
Полученная скидка, по мнению администрации, на пункт 18 не тянет, но тем не менее я предупредил и можете подозревать меня в предвзятости, хотя я обычный любитель халявы.
Доставка в магазине заявлена, как из Чехии, реально посылка шла из Германии в Финляндию, заказано в пятницу 9 апреля, доехало до почтового отделения 19 апреля.
Почтовое отделение — громко сказано, почта в Финляндии экономит на всем, кроме зарплаты главного почтальона. Вместо почтового отделения во многих местах просто уголок в магазине, где продавцы заодно и роль почтальона выполняют, и чуть ли не в каждом магазине стоит почтомат. Доставка почты до почтового ящика 3 раза в неделю (3 раза в неделю, Карл!), эти счастливые дни — понедельник, среда и четверг. В пятницу еще есть какая-то доставка, но только писем. Может, в столичном регионе немного лучше, но у нас — так.

«Сбылась мечта идиота» © Остап-Сулейман-Берта-Мария Бендер-бей Задунайский.

Посылка, наконец, у меня. Упаковано в два картонных ящика по типу матрешки, но тем не менее один бок умудрились слегка помять — на фотографии видно не очень хорошо.


Сверху какая-то угрожающая надпись, которая, в том числе, предлагает перед употреблением прочитать руководство.

Но во-первых, руководство — это для слабаков, а во-вторых, в прилагаемом руководстве вы не найдете абсолютно ничего полезного — только таблицы параметров многих видов сварочных аппаратов и плазморезов этого производителя.
Не забудьте подключить аппарат к планете :).

Для начала, что нам обещает продавец:

Voltage: 220V
Duty Cycle: Cycle 60% at 50 Amps and 100% at 30 Amps
Max Cutting Thickness: 1-12mm
Rated Output Current: 50 Amps
Frequency: 50 and 60 Hz with operating air pressure as 75 psi @ 5 cfm
Rated Input Power: 5.5 KW
Buyer must provide:
Air supply — 4.5 CFM @ 75 PSI
220V AC power source & plug
Dimensions:
Box size: 48cm L x 26cm W x 37cm H
Unit Weight: 9 KGS.
Shipping Weight: 10 KGS.

Package Included:

1 x 220V 50A Plasma Cutter
1 x Ground clamp
1 x Plasma Cutting Torch(PT31) with 2.5-meter cable
3 x Electrodes
3 x Tips
3 x Ceramic Shield Cups
3 x Swirl Rings
1 x Regulator

Обычно в спецификации указывают толщину «грязного реза» — то, что можно прорезать, но линия отреза будет рваной. Когда указана толщина реза 12 мм — ровный рез будет на металле толщиной 6...10мм.

В обзоре мы будем рассматривать только наш простейший плазморез — промышленные могут быть намного сложнее, иметь охлаждение головки, использовать различные газы вместо сжатого воздуха ну и так далее. Но нам не шашечки — нам ехать. Поэтому ограничимся тем простейшим вариантом, который заполучили.
Сначала определимся с терминами — сама коробка с электроникой или аппарат в целом — это у нас будет плазморез. Горелку обычно величают плазмотроном. Звучит несколько угрожающе и в голову стразу приходит что-то типа этого:

Для работы плазмореза нужен воздух под давлением, чаще всего это внешний компрессор. Устройства со встроенным компрессором бюджетными никак не назовешь. Крайне желательно воздух осушить, иначе плазма будет плеваться, что в лучшую сторону на резе никак не скажется. И обычно рекомендуют компрессор с ресивером на 50 литров — у меня всего 24-литровый и места в гараже под большой компрессор просто нет. Это, кстати, одна из причин, почему я выбрал плазморез с горелкой PT-31 — у него потребление воздуха самое маленькое (первая причина — он самый дешевый, вторая — он не особо нужен, но очень хочется :) ).
Часть текста с картинками для общего представления принципа работы скопировано с других ресурсов.
В плазменном резаке первичная дуга, возбуждаемая между электродом и соплом, используется для ионизации газа и генерирования плазмы в самом плазмотроне, до того, как происходит перенос дуги на обрабатываемый металл.

Горелка плазмотрона включает в себя две концентрично расположенные трубки. Во внутренней движется плазменный поток, а во внешней – газ, разогретый до менее высоких температур. Этот внешний поток ограждает периметр зоны резания, обеспечивая точность реза, и защищает прилегающие зоны от окисления.

В плазморезе используется горелка PT-31, расходники на Али для нее дешевые, тут можно заказать 10 комплектов за чуть больше 10 евро.

На горелку неплохо установить упор для обеспечения оптимального расстояния между резаком и поверхностью заготовки. Упоры для PT-31 почему-то дорогие — в районе 10 евро с доставкой, для других горелок цены в 2-3 раза ниже. Когда китайские продавцы приучили к низким ценам за технологичные вещи, такая цена за примитивную железяку несколько удивляет.

Продаются приспособления для прорезания отверстий больших диаметром, с их же помощью можно вырезать круг. Можно купить или изготовить самому шаблоны разнообразной формы. Для изготовления шаблонов используют сталь толщиной в районе 3 мм. На Али шаблонов я почему-то не нашел — может, плохо искал.

Блок схема плазмореза выглядит примерно так:

Основные блоки: выпрямитель сетевого напряжение, мостовой преобразователь, выпрямитель преобразованного напряжения и высоковольтный осциллятор.
Открываем наш плазморез — после сварочников выглядит несколько монстрообразно.
Деталей явно намного больше.
Не забываем, что несмотря на вроде как небольшой по сравнению со сварочниками ток, напряжение дуги здесь намного выше, и мощность тоже, соответственно, больше. Напряжение холостого хода может быть до 200 вольт, напряжение горения зависит от расстояния от плазмотрона до заготовки.

Так что заявленная мощность 5.5 киловатт — это вполне серьезно, до покупки такой игрушки убедитесь, что ваша проводка выдержит около 20 ампер. Кроме того, понадобится компрессор, который при работе тоже пару-тройку киловатт кушает. Я запитал их от разных фаз. С одной линии, скорее всего, или вырубится предохранитель, или вообще попрощаетесь в лучшем случае с проводкой.
Я несколько раз видел на немецком eBay в продаже плазморезы по чуть более дешевой цене, чем обычно — покупательский возврат, немцы жаловались, что 16-амперная проводка не держит и возвращали аппарат, подозревая, что он дефектный.

Итак, содержимое ящичка с боков:


Три больших платы, на нижней — выпрямитель сетевого напряжения с немалых размеров конденсаторами.

К диодному мостику прикручен относительно небольшой радиатор.

Реле — скорее всего, ограничение тока заряда конденсаторов.

На этой же плате собран и осциллятор, принцип работы которого довольно прост — конденсаторы заряжаются до напряжения пробоя воздушного зазора разрядника. Соответственно, разряжаются и процесс повторяется.
Примерная схема осциллятора

и его исполнение


Между средней и верхней платой установлены радиаторы ребрами вовнутрь, вентилятор просасывает воздух через получившуюся трубу. Между радиаторами виден бок силового трансформатора

Вентилятор

Вверху на радиаторе установлены MOSFET мостового преобразователя, по 3 штуки в параллель.

Внизу — выпрямительные диоды.

Клапан воздуха

Подключение плазмотрона — подается отрицательное напряжение и сжатый воздух


На средней плате установлен выходной трансформатор, диоды выпрямителя на радиаторе, дросселя и высоковольтный трансформатор осциллятора.



На верхней плате собран мостовой преобразователь — как уже сказано, по 3 штуки MOSFET параллельно.

Источник дежурного напряжения

Разделительный трансформатор с цепями затвора

Управляющая плата — вид с двух сторон


Небольшая платка с фильтрами гашетки


Манометр — от него трубка идет к задней стенке и на регулятор давления.


Избыточное давление должно быть около 0.5 атмосферы.

Содержимое желтого конвертика — 3 комплекта расходников и редуктор с влагоотделителем. Это, конечно, не полноценная осушка воздуха, но лучше, чем вообще ничего.

Штуцеры — в комплекте бы неплохо иметь стандартный штуцер для подключения компрессора. Но его тут нет — бежим в магазин и покупаем. Заодно и PTFE ленту купить не помешает.

Теперь собираем регулятор.


Несем все в гараж, подключаем компрессор и провода.



Берем первую подвернувшуюся под руку железяку и начинаем ее портить.
Сказать, что режет, как нож масло — это ничего не сказать. Там хоть какое-то усилие надо приложить.
Как выглядит рез


Куски вконец испорченной за несколько секунд рамы детского велосипеда


Заранее извиняюсь перед критиками — прекрасно понимаю, что резка такого тонкого металла — это не показатель и болгаркой все можно распустить аккуратнее, дешевле и быстрее. Но ничего более подходящего и ненужного в гараже не нашлось.
В комментариях tuz_83 любезно предоставил фотографии реза толстого металла, очевидно, сделано далеко не ручным резаком:


Естественно, отсутствие пилотной дуги дает о себе знать. Чтобы дуга надежно загорелась — нужно бы заготовку очистить от краски хотя бы с месте старта реза. Когда дуга уже загорелась — краска ей не помеха — будет ее жечь со страшной вонью, нанося непоправимый вред оставшемуся здоровью.
Аппарату с пилотной дугой такие проблемы неведомы — дуга зажжется не взирая на изоляцию на металле.

В простейшем случае для реализации пилотной (бесконтактной) дуги достаточно заземлить наконечник плазмотрона, в нормальном случае должен быть реализован следующий алгоритм включения напряжений и переключений заземляющего электрода:

Здесь народ вроде успешно модернизировал простейший аппарат, но что-то реализации мне не очень нравится. Но, как говорится — не нравится — не ешь. Делай сам, как тебе нравится.

В интернете можно найти множество примером использования плазмореза в станках с числовым программным управлением.
Задача не совсем тривиальная.

Во-первых, нужно, чтобы у плазмореза была пилотная дуга — если использовать контактный поджиг и по ходу резки дуга погаснет — нужно будет как-то ее поджигать снова. Во-вторых — высота горелки. По-хорошему, ее стабилизируют, используя напряжение дуги, как сигнал обратной связи.
Горелку тоже лучше поменять на прямую — на Али они есть.
Ну и венчают все это дикие помехи, которые создает плазморез — в таких условиях заставить систему управления станка работать стабильно — задача не их легких.

На youtube есть видеобзор — автор рассказывает об устройстве плазмореза почти час, путаясь в показаниях и повторяясь — у кого есть бесконечный запас терпения и кое-какое знание английского — можете посмотреть. Лучше я не ничего нашел. Нормальное описание с картинками без дурацких видосиков гугл для меня не нашел.

Еще раз для потенциальных критиков — я ни разу ни сварщик, просто развлекаюсь, как умею.

Купоны от магазина:
BG8a6182 — цена $214.99 действителен до 31 мая для доставки из Китая
BG6fd8a0 — цена $170 действителен до 31 мая для доставки из Чехии