Иванов Сергей Александрович 1934
После покупки и собственноручной сборки полуавтоматического сварочного аппарата нужно провести предварительную подготовку, а уже потом начинать с ним работать. Ведь неправильное подключение проводов или ошибки в эксплуатации инвертора могут привести к его возгоранию, а также можно получить электроудар.
Перед началом работы нужно убедиться в том, что место для сварочного аппарата выбрано правильно. Нельзя ставить агрегат там, где воздух не сможет поступать у вентиляционные отверстия. Также нужно свести к минимуму наличие влаги, пыли и различных паров.
Дальше необходимо узнать соответствие частоты и напряжения на приборе с реальными показателями в электросети. Если в модели сварочного аппарата предусмотрен переключатель входящего напряжения на 220 или 380 В, нужно зафиксировать переключатель в нужном положении. Также обязательно стоит проверить кабельную изоляцию на предмет целостности. Трещины или скрутки кабеля могут спровоцировать сильное нагревание и перегорание кабеля.
В розетке, к которой будет подключаться аппарат, должен быть встроенный тугоплавкий предохранитель или автовыключатель.
При работе с инверторными аппаратами применяют провода типа «фаза», а также допускается использование «двух фаз» с «нулем». Заземляют полуавтоматы зелеными или желтыми проводниками. В розетку подключают штепсельную вилку с подходящей термопропускной способностью. Обратный кабель выходит на заземлительную клемму с припаянными для лучшего контакта специальными наконечниками.
В сварочных аппаратах, рассчитанных на трехфазную сеть, один провод подается к нейтральному выходу, второй – на «фазу» агрегата, третий – на его «ноль». Перед подключением аппарата к такой сети нужно правильно определить, которые из концов проводов входные, а какие – выходные. Это сделать довольно просто: входные провода тоньше выходных. Дальше два провода подключаются к «фазам», а третий «зануляют» на защитный провод.
 |
allgenerator.ru | 21 500 Р | |
 |
Megastore101 | 8 460 Р | |
 |
compyou.ru | 5 670 Р | |
 |
ГдеМатериал | 6 778 Р | |
 |
|||
 |
РЕСАНТА | 8 270 Р | |
| Еще предложения | |||
Эффективность работы сварочного аппарата напрямую зависит от подбора кабелей с оптимальными параметрами сечения и длины. Они должны быть подобраны так, чтобы спад напряжения аппарата в рабочем режиме не превышал 2 В. Для этого лучше всего подойдет медный многожильный кабель с круглым сечением.
Делая выбор между проводами разных сечений, нужно учитывать мощность инверторного полуавтомата и величину сварочного тока. Если для тока величиной в 190 А хватит провода сечением в 16 мм2, то для 522 А нужен провод с диаметром сечения 35 мм2.
Обычно вместе с инвертором в комплекте идет провод, длина которого не превышает 2,5 м. Как показывает практика, его практически во всех случаях недостаточно, поэтому приходится делать удлинитель. Здесь также важен правильный подбор материала провода и его диаметра сечения. Например, если провод сечением 1,5 мм2 выдержит ток максимум на 16 А, то для 25 А надо сечение 2,5 мм2.
Вредное влияние скачков напряжения в электросети на полуинверторные автоматы можно полностью устранить, если питать аппараты от бензогенераторов. Но здесь также есть свой минус – недостаточная мощность. Поэтому оптимальным вариантом является подключение сварочного аппарата с помощью сетевого фильтра, которому не страшны импульсные помехи или короткие замыкания. Также можно использовать стабилизатор напряжения, только в этом случае необходимо учитывать количество фаз на электрощите, не забывая при этом о выходной мощности инвертора.
Сегодня трудно себе представить возведение и создание различных металлических конструкций без применения сварочных трансформаторов. Высокая надежность соединений конструкций и простота выполнения работ позволила сварочному аппарату прочно занять свое место в арсенале любого строителя. Приобрести такой трансформатор можно в любом строительном магазине. Но не всегда заводская модель может соответствовать определенным запросам и требованиям. Поэтому многие стараются сделать трансформатор для сварки самостоятельно. Изготовление самодельного сварочного трансформатора проходит в несколько этапов, начиная с расчетов и заканчивая монтажом.
Для понимания всего процесса изготовления трансформатора для сварки своими руками необходимо разобраться в принципе его работы, который заключается в преобразовании напряжения 220 Вольт в более низкое напряжение до 80 Вольт. При этом сила тока возрастает с 1,5 Ампер до 160 - 200 Ампер, а в промышленных до 1000 Ампер. Эта зависимость для сварочного трансформатора еще называется понижающей вольтамперной характеристикой и является одной из основополагающих характеристик аппарата. Именно на основании этой зависимости построена вся конструкция сварочного трансформатора и выполняются все необходимые расчеты, а также созданы различные модели сварочных аппаратов.
Виды самодельных трансформаторов для сварки
С момента открытия явления электрической дуги и создания первого сварочного аппарата прошло более двухсот лет. В течение всего этого времени сварочный трансформатор и способы сварки совершенствовались. На сегодняшний день можно увидеть несколько различных конструкций сварочных аппаратов, различной сложности и принципа действия. Среди них наиболее популярными для изготовления своими руками являются сварочный трансформатор для контактной сварки и для дуговой.
Наибольшего распространения среди народных умельцев получили трансформаторы дуговой сварки. Причин такой популярности несколько. Во-первых, простая и надежная конструкция аппарата. Во-вторых, широкий диапазон применения. В-третьих, простота и мобильность. Но кроме описанных выше преимуществ, ручная дуговая сварка имеет ряд недостатков, среди которых основными являются низкий КПД и зависимость качества сварочного шва от навыка сварщика.
Ручная дуговая сварка чаще всего широко применяется для различных ремонтно-строительных работ, изготовления металлических конструкций и частей конструкций, сварки труб. С помощью дуговой сварки возможна как резка, так и сварка металла различной толщины.
Конструкция таких трансформаторов довольно проста. Аппарат состоит из самого трансформатора, регулятора силы тока, держателя для электродов и зажима массы. Отдельно стоит выделить центральный элемент - трансформатор. Его конструкция может быть нескольких видов, но наиболее популярными являются самодельные сварочные трансформаторы с тороидальным и П-образным магнитопроводом. Вокруг магнитопровода расположены две обмотки медного или алюминиевого провода - первичная и вторичная. В зависимости от рабочих характеристик изменяется толщина провода на обмотках, а также количество витков.
Этот вид сварки еще называют контактной, и сварочные трансформаторы контактной сварки несколько отличается от аппаратов дуговой сварки. Ключевое отличие заключается в способе сварки. Так если при дуговой сварке плавление происходит при помощи электрической дуги, возникающей между электродом и свариваемой поверхностью, то в контактной сварке выполняется точечный нагрев места сварки электричеством при помощи двух заточенных медных электродов и воздействием высокого давления для соединения. В результате металл заготовок в точке воздействия расплавляется и сливается.
Точечная сварка нашла широкое применение в автомобильной промышленности, в строительстве при создании каркаса из арматуры для ЖБ конструкций, сварки тонких листов из алюминия, нержавейки, меди и прочих металлов, требующих специальных условий для сварки.
Конструкция трансформаторов для точечной сварки также имеет определенные отличия. Во-первых, это касается отсутствия наплавляемых электродов. Вместо этого используются заостренные медные контакты, между которыми располагаются свариваемые элементы. Во-вторых, трансформаторы в таких аппаратах менее мощные и выполнены с П-образным сердечником. В-третьих, контактные сварочные аппараты имеют в своей конструкции набор конденсаторов, что для дуговой сварки совсем необязательно.
Но в независимости от того, планируете Вы делать трансформатор дуговой сварки или контактной, необходимо знать их рабочие характеристики. И понимать, за что отвечает каждая из них и как можно изменить ту или иную характеристику.
Работу сварочного трансформатора определяют его рабочие характеристики. Зная и понимая, за что отвечает та или иная характеристика, можно без особых проблем выполнить расчет сварочного трансформатора и собрать аппарат своими руками.
Напряжение сети и количество фаз
Эта характеристика указывает на напряжение сети, от которой будет запитан сварочный трансформатор. Чаще всего самодельные сварочные трансформаторы рассчитаны на напряжение в 220 В, но иногда это может быть и 380 В. При выполнении расчетов и создании схемы этот параметр является одним из основных.
Номинальный сварочный ток трансформатора
Эта характеристика является основной для любого сварочного трансформатора. От величины номинального сварочного тока зависит возможность сварки и резки металлической заготовки. В самодельных и бытовых сварочных трансформаторах значение номинального тока не превышает 200 А. Но этого более чем достаточно, тем более что чем выше этот показатель, тем выше вес самого трансформатора. К примеру в промышленных сварочных трансформаторах сварочный ток может достигать 1000 А, а вес у таких аппаратов будет более 300 кг.
Пределы регулирования сварочного тока
При сварке металла различной толщины необходима определенная сила тока иначе металл не расплавится. Для этого в конструкции сварочных трансформаторов предусмотрен регулятор. Чаще всего пределы регулировки устанавливаются исходя из потребности использования электродов определенного диаметра. Для самодельных сварочных аппаратов дуговой сварки пределы регулировки колеблются от 50 А до 200 А. Для сварочных трансформаторов контактной сварки пределы регулирования начинаются от 800 А до 1000 А и более.
Диаметр электрода
Чтобы сварить металл различной толщины, используя один и тот же аппарат дуговой сварки, приходится регулировать номинальный сварочный ток, а также использовать электроды различного диаметра. Необходимо четко понимать, что для сварки тонкими электродами требуется низкая сила тока, а для более толстых - наоборот, большая. Тоже самое касается и толщины металла. В приведенной ниже таблице указаны сводные данные по диаметрам используемых электродов в зависимости от толщины металла и силы тока трансформатора.
Важно! Для трансформаторов контактной сварки диаметр электродов также важен. Но при этом используются два параметра - диаметр самого электрода и диаметр его конусовидной части.
Номинальное рабочее напряжение
Как мы уже знаем, сварочный трансформатор работает на понижение входящего напряжения до более низкого значения. Напряжения на выходе называется номинальным и не превышает 80 Вольт. Для сварочных трансформаторов дуговой сварки диапазон номинального напряжения находится в пределах 30 - 70 Вольт. Причем эта характеристика не регулируема и задается изначально. Трансформаторы для точечной сварки, в отличие от дуговых, имеют еще более низкое номинальное напряжение порядка 1,5 - 2 Вольта. Такие показатели вполне закономерны, учитывая связь между напряжением и силой тока. Чем выше должна быть сила тока, тем меньше напряжение.
Номинальный режим работы
Эта рабочая характеристика является одной из ключевых. Номинальный режим работы указывает на то, сколько времени можно работать беспрерывно и сколько необходимо давать ему остыть. У самодельных сварочных трансформаторов номинальный режим находится в переделах 30 %. То есть из 10 минут 3 можно варить беспрерывно и 7 минут оставлять на отдых.
Мощность потребляемая и выходная
По сути эти два показателя мало на что влияют. Но зная оба этих показателя, можно рассчитать КПД сварочного трансформатора. Чем меньше разница между потребляемой и выходной мощностью, тем лучше. Необходимо отметить, что при выполнении расчетов значение потребляемой мощности необходимо знать и учитывать.
Напряжение холостого хода
Этот показатель важен для дуговых сварочных трансформаторов. Он отвечает за появление дуги. Чем выше этот показатель, тем легче можно вызвать сварочную дугу. Но напряжение холостого хода ограничено правилами безопасности и не должно превышать 80 Вольт.
Схема сварочного трансформатора
Создавая трансформатор для сварки своими руками, не обойтись без его принципиальной схемы. По сути особых сложностей в этом нет, тем более что устройство самого трансформатора довольно простое. На приведенной ниже схеме изображен самый простой дуговой сварочный трансформатор.
Важно! Тем, кто плохо разбирается или совсем не разбирается в электрических схемах, следует вначале ознакомиться с ГОСТ 21.614 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок в оригинале». И лишь затем переходить к созданию схемы для сварочного трансформатора.
С развитием электротехники и технологий схема сварочного трансформатора совершенствовалась. Сегодня в самодельных аппаратах для сварки можно увидеть диодные мосты и различные регуляторы силы сварочного тока. На приведенной ниже схеме дугового сварочного трансформатора видно, как интегрирован в неё диодный мост.
Важно! Наибольшую популярность среди самодельных дуговых сварочных трансформаторов имеет тороидальный. Такой аппарат обладает прекрасными рабочими характеристиками, которые на порядок выше, чем у трансформаторов с П-образным сердечником. Это касается в первую очередь высокого КПД и номинальной силы тока, что выгодно сказывается на общем весе аппарата.
В отличие от описанных выше, схема трансформатора для точечной сварки более сложная и может включать в себя конденсаторы, тиристоры и диоды. Такое наполнение позволяет более тонко регулировать силу тока, а также время контактной сварки. Примерную схему трансформатора для контактной сварки можно увидеть ниже.
Помимо приведенных схем сварочных аппаратов существуют и другие. Найти их не составит особого труда. Они размещены как в сети интернет, так и в различных журналах и книгах об электротехнике. Обзаведясь наиболее понравившейся схемой, можно приступать к расчетам и сборке сварочного трансформатора.
Как уже было описано, трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Именно эти элементы конструкции отвечают за основные рабочие характеристики трансформатора для сварки. Зная заранее, какими должны быть номинальная сила тока, напряжение на первичной и вторичной обмотках, а также другие параметры, выполняется расчет для обмоток, сердечника и сечения провода.
При выполнении расчетов трансформатора для сварки за основу берутся следующие данные:
- напряжение первичной обмотки U1. По сути, это напряжение сети, от которой будет работать трансформатор. Может быть 220 В или 380 В;
- номинальное напряжение вторичной обмотки U2. Напряжение электричества, которое должно быть после понижения входящего и не превышающее 80 В. Требуется для возбуждения дуги;
- номинальная сила тока вторичной обмотки I. Этот параметр выбирается из расчета, какими электродами будет вестись сварка и какой максимальной толщины металл можно будет сварить;
- площадь сечения сердечника Sс. От площади сердечника зависит надежность работы аппарата. Оптимальной считается площадь сечения от 45 до 55 см2;
- площадь окна So. Площадь окна сердечника выбирается из расчета хорошего магнитного рассеяния, отвода избытка тепла и удобства намотки провода. Оптимальными считаются параметры от 80 до 110 см2;
- плотность тока в обмотке (A/мм2). Это довольно важный параметр, отвечающий за электропотери в обмотках трансформатора. Для самодельных сварочных трансформаторов этот показатель составляет 2,5 - 3 А.
В качестве примера расчетов возьмем следующие параметры для сварочного трансформатора: напряжение сети U1=220 В, напряжение вторичной обмотки U2=60 В, номинальная сила тока 180 А, площадь сечения сердечника Sс=45 см2, площадь окна So=100 см2, плотность тока в обмотке 3 А.
P = 1,5*Sс*So = 1,5*45*100 = 6750 Вт или 6,75 кВт.
Важно! В данной формуле коэффициент 1,5 применим для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов этот коэффициент равен 1,9, а для сердечников типа ПЛ, ШЛ 1,7.
Важно! Также как и в первой формуле, коэффициент 50 использован для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов он будет равен 35, а для сердечников типа ПЛ, ШЛ 40.
Теперь выполняем расчет максимальной силы тока на первичной обмотке по формуле: Imax = P/U = 6750/220 = 30,7 А. Осталось на основании полученных данных выполнить расчет витков.
Для расчета витков используем формулу Wх =Uх*K. Для вторичной обмотки это будет W2 = U2*K = 60*1,11 = 67 витков. Для первичной расчет выполним чуть позже, так как там применяется другая формула. Довольно часто, особенно для тороидальных трансформаторов, выполняется расчет ступеней регулирования силы тока. Это делается для вывода провода на определенном витке. Выполняется расчет по следующей формуле: W1ст = (220*W2)/Uст.
Uст - выходное напряжение вторичной обмотки.
W2 - витки вторичной обмотки.
W1ст - витки первичной обмотки определенной ступени.
Но прежде необходимо рассчитать напряжение каждой ступени Uст. Для этого воспользуемся формулой U=P/I. К примеру нам необходимо сделать четыре ступени с регулировкой на 90 А, 100 А, 130 А и 160 А для нашего трансформатора мощностью 6750 Вт. Подставив данные в формулу, получим U1ст1=75 В, U1ст2=67,5 В, U1ст3=52 В, U1ст4=42,2 В.
Полученные значения подставляем в форму расчета витков для ступеней регулировки и получаем W1ст1=197 витков, W1ст2=219 витков, W1ст3=284 витка, W1ст4=350 витков. Добавив к максимальному значению полученных витков для 4-й ступени еще 5 %, получим реальное количество витков - 385 витков.
Напоследок рассчитываем сечение провода на первичной и вторичной обмотках. Для этого делим максимальный ток для каждой обмотки на плотность тока. В результате получим Sперв = 11 мм2 и Sвтор = 60 мм2.
Важно! Расчет трансформатора контактной сварки выполняется аналогичным образом. Но есть ряд существенных отличий. Дело в том, что номинальная сила тока вторичной обмотки для таких трансформаторов порядка 2000 - 5000 А для маломощных и до 150000 А для мощных. В дополнение для таких трансформаторов регулировка делается до 8 ступеней с использованием конденсаторов и диодного моста.
Монтаж сварочного трансформатора
Имея на руках все расчеты и схему, можно приступать к сборке трансформатора. Все работы будут не столько сложными, сколько кропотливыми, так как придется считать количество витков и не сбиваться со счета. Несмотря на то, что наибольшей популярностью среди самодельных аппаратов пользуется тороидальный трансформатор для сварки, рассмотрим монтаж на примере трансформатора с П-образным сердечником. Этот тип трансформаторов несколько проще в сборке в отличие от тороидального и второй по популярности среди самоделок.
Работы начинаем с создания каркасов для обмоток . Для этого используем текстолитовые пластины. Этот материал применяется для создания штампованных плат. Из пластин вырезаем детали для двух коробов. Каждый короб будет состоять из двух верхних крышек с прорезями для четырех стенок. Площадь внутренних прорезей будет соответствовать площади сечения сердечника с небольшим увеличением для стенок короба. Пример того, как должны выглядеть части короба, можно увидеть на фото.
Собрав каркасы для обмоток, изолируем их термостойкой изоляцией . После чего начинаем мотать обмотки.
Провода для обмоток желательно брать с термостойкой стеклянной изоляцией. Это, конечно, будет несколько дороже в сравнении с обычной проводкой, но в результате не будет головной боли относительно возможного перегрева и пробоя в обмотках. После того как намотали один слой проводки, изолируем его и только после этого начинаем мотать следующий. Не забываем делать отводы на определенном числе мотков. В завершение создания обмоток наматываем слой верхней изоляции. На концах отводов закрепляем медные болты.
Важно! Прежде чем установить и закрепить болты на концах проводов, протягиваем последние сквозь дополнительные отверстия, прорезанные в верхней пластине каркаса из текстолита.
Теперь приступаем к сборке и шихтованию магнитопровода сварочного трансформатора . Для него используется железо, созданное специально для этого. Металл имеет определенные показатели магнитной индукции, и не подходящая марка может все испортить. Металлические пластины для сердечника можно снять со старых трансформаторов или купить по отдельности. Сами пластины имеют толщину около 1 мм, и сборка всего сердечника потребует лишь терпеливого соединения всех пластин в единое целое. По завершению следует проверить все обмотки тестером на предмет ошибок.
По завершению сборки трансформатора делаем диодный мост и устанавливаем регулятор силы тока. Для диодного моста используем диоды типа В200 или KBPC5010. Каждый диод рассчитан на 50 А, поэтому для сварочного трансформатора с номинальной силой тока в 180 А потребуется 4 таких диода. Все диоды закрепляются к алюминиевому радиатору и подключаются параллельно с дросселем отводам из обмоток. Осталось лишь собрать корпус и поместить туда сварочный трансформатор.
Хороший сварочный трансформатор своими руками может не получиться с первого раза. Причин тому множество, начиная с ошибок в расчетах и заканчивая отсутствием опыта сборки и монтажа электрооборудования. Но все приходит с опытом, и один-два раза перемотав обмотки трансформатора, можно получить желаемый результат.
Схема сварочного трансформатора должна быть знакома тем, кто планирует воспользоваться электрической сваркой. Благодаря этому аппарату, можно производить ручную дуговую падающую сварку. Обсудим его устройство.
Схема сварочного трансформатора: зачем ее рассчитывать?
Любой трансформатор для контактной точечной сварки характеризуется двумя главными параметрами – выходным напряжением и током. А в основные функции этого аппарата входит регулирование сварочного тока и ограничение тока короткого замыкания . Стоит знать, что для того чтобы получить падающую характеристику, а также ограничение тока короткого замыкания, необходимо во время сварки последовательно с дугой включить большое сопротивление.
Оптимальным вариантом является индуктивное сопротивление. Это самый экономичный способ в данном случае. Именно такое сопротивление можно создать при помощи отдельной дроссельной катушки, если ее включить последовательно с дугой, или несколькими дроссельными катушками, если их объединить в одно целое с самим трансформатором, который необходимо также последовательно включить с дугой. Еще один вариант – увеличить внутреннее магнитное рассеяние самого трансформатора (здесь катушки не используют).
При планировании работы хорошим тоном считается производить расчет прибора. По входным значениям напряжения и силы тока вычисляют минимальную мощность, так можно узнать, чего ждать от вашего помощника. Как рассчитать сварочный трансформатор, знают инженеры, а если вы не планируете самостоятельно изготавливать эти механизмы, то можно воспользоваться калькуляторами в интернете, или готовыми данными в инструкции к каждому прибору.
Принцип работы сварочного трансформатора – функции дросселя
Устройство сварочного трансформатора зависит от главной детали – дросселя . Он позволяет регулировать и работает так: когда дуга при коротком замыкании возбуждается, ток, пройдя через обмотку из медного дросселя, создает мощнейший магнитный поток, который наводит в дросселе электродвижущую (ЭДС) силу самоиндукции. Именно эта сила направлена против напряжения сварочного трансформатора.
Стоит учитывать, что при вторичном напряжении трансформатора оно полностью поглощается падением напряжения в дросселе. Таким образом, этот процесс позволяет достигнуть почти нулевого значения в напряжении сварочной цепи. Благодаря тому, что возникает дуга, величина сварочного тока становится меньше. Этот процесс позволяет уменьшить ЭДС дросселя, который направлен против напряжения трансформатора. Таким образом устанавливается рабочее напряжение. Оно меньше, чем напряжение холостого хода, но его достаточно для постоянного горения дуги.
Принцип работы сварочного трансформатора позволяет увеличить силу сварочного тока: просто нужно увеличить зазор между подвижной и неподвижной частью магнитного провода дросселя. Этот процесс происходит так: когда увеличивается зазор, то сопротивление магнитного провода также увеличивается. Это ведет к уменьшению магнитного потока, соответственно, ЭДС самоиндукции катушки дросселя и индуктивное сопротивление уменьшаются. Все это приводит к тому, что сварочный ток увеличивается.
Виды сварочных трансформаторов – постараемся не запутаться
Разделяют виды сварочных трансформаторов по типам сварки, а также по фазовому регулированию. По первому признаку можно выделить трансформаторы для ручной дуговой сварки и для автоматической сварки под флюсом. По второму признаку классификация шире. Они разделяются на:
- сварочные трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием амплитудного регулирования (в нем есть либо дроссель с воздушным зазором, либо дроссель насыщения);
- с увеличенным магнитным рассеянием амплитудного регулирования (в нем есть подвижные, разнесенные, реактивные обмотки, подвижные магнитные или подмагниченные при помощи шунта, конденсатор или импульсивный стабилизатор);
- тиристорные сварочные трансформаторы (они могут быть с импульсивной стабилизацией или подпиткой).
Это общая классификация. Но стоит разобраться в видах сварочных трансформаторов, основным различием которых является фазовое регулирование. Сварочные трансформаторы переменного тока с амплитудным регулированием режима сварки делают это при помощи изменения сопротивления или перемены напряжения холостого хода. При этом синусоидальная форма переменного тока передается без искажения.
Трансформаторы с тиристорным регулированием состоят из двух частей: силового трансформатора и тиристорного регулятора фаз. Они размещены или в первичной, или во вторичной цепи вместе со встречными и параллельными тиристорами, а также с системой управления. Основной принцип регулирования фаз заключается в преобразовании тока, из синусоидального в знакопеременные импульсы. Их длительность определяется при помощи того самого тиристора. При регулировании дуга начинает неустойчиво гореть. Для того чтобы ее горение было устойчивым, используют импульсивную стабилизацию или дополнительную подпитку.
Также среди видов аппаратов можно выделить интересные модели, например, тороидальный сварочный трансформатор. Если большинство схем собирают в виде букв «Ш» или «П», то этот агрегат будет в виде бублика. Считается, что возможность получить высокую мощность при относительно небольшом размере – основное достоинство такой модели. А вот еще одну находку – сварочный трехфазный трансформатор, удобно использовать в тех случаях, когда требуется многоступенчатое понижение тремя однофазными приборами, только он намного компактнее и удобнее в управлении.
Мы много говорим о переменном токе, а вот сварочный трансформатор постоянного тока удобнее и стабильнее, хоть и требует некоторых знаний от сварщика в плане эксплуатации. Такие аппараты довольно дорогие, сложное устройство повышает массу агрегата. Но принцип работы расширяет область применения, например, можно работать с нержавейкой или цветметом. Однако для этого приспособления нужны особые электроды. И понятно, что не стоит приобретать такие устройства как бытовые сварочные трансформаторы, уж очень денежно и замысловато.
Для постоянного тока устройство трансформатора намного сложнее, больше и дороже, но это компенсируется его удобством и функциональностью.
Трансформатор для контактной сварки – техника безопасности
Опасен может быть даже трансформатор для сварки проводов, который не отличается большими значениями токов. При работе необходимо соблюдать максимальную осторожность и не забывать о технике безопасности. Сначала следует убедиться, что помех для сварки нет, то есть отсутствует оргтехника, телевизор, другие кабели, и даже наличие слуховых устройств может стать помехой для безопасной эксплуатации сварочного трансформатора.
Далее следует обезопасить себя и других людей, которые будут работать с трансформатором, от поражения током. Не редки случаи смертельного исхода от травм, полученных разрядом тока. Соответственно, в работе необходимо использовать резиновые коврики, само изделие и прочие предметы, которые могут находиться под напряжением, брать в руки не стоит. Также нужно следить за тем, чтобы одежда всегда оставалась сухой. Помимо этого, работать во влажном помещении или при влажной погоде запрещено!
Затем стоит позаботиться о том, чтобы помещение, где происходит сварка, хорошо проветривалось. Это необходимо для того, чтобы защитить органы дыхания. Ведь во время сварки образуется едкий дым и пыль. Это основные правила, которые необходимо учитывать при работе со сварочным транзистором. Помимо этого, специалист по сварочным работам должен хорошо ориентироваться в конструкции своих агрегатов, чтобы в случае неисправности можно было оперативно осуществить ремонт сварочных трансформаторов.
Ремонт сварочных трансформаторов – что мы сможем сами?
Основной проблемой, как правило, бывает самопроизвольное отключение аппарата, причиной которого может быть замыкание в цепи или между винтиками катушек. Починить довольно просто – отключить от сети, найти неисправность и заменить нужный элемент (конденсат, изоляцию или прочие детали). Если трансформатор сильно гудит, то это может стать причиной перегрева в дальнейшем. Причиной такого громкого шума могут стать слабые болты, стянутые листовые элементы. Исправить эту проблему довольно просто – необходимо подтянуть все виды болтов
Еще один недуг – чрезмерный нагрев. Причиной может быть неверная установка значений сварочного тока. Если вовремя не устранить эту проблему, то может сгореть вся изоляция, и аппарат придет в негодность, а также потребуется его достаточно продолжительный ремонт. Лучше всего соблюдать оптимальные значения сварочного тока, тогда перегрев не страшен. Произошел обрыв сварочной дуги и не получается зажечь ее снова – эта проблема известна большинству тех, кто занимается сваркой. В этот момент дуга представляет собой лишь искорки. Скорей всего, произошел пробой обмотки высокого напряжения.
Сварочный аппарат является необходимым инструментом для строительства и выполнения ряда работ, но представить данный агрегат без сварочного трансформатора трудно. Однако давно был найден выход из этой ситуации – создание самодельного сварочного трансформатора.
Что нужно знать перед работой?
На работу влияет ряд характеристик, поэтому необходимо ознакомиться с ними поподробнее, чтобы создать свой трансформатор . Следует начать с количества фаз и напряжения сети. Данные параметры указывают на то напряжение, в котором осуществляется работа. Что касается самодельных вариантов устройств, то для них часто используется 220 В, хотя на некоторых может использоваться и 380 В. Это важно при выполнении расчетов.
Еще одним важным показателем является номинальный сварочный ток. От данной величины зависит возможность использования средства для резки и сварки. В устройствах, изготовленных своими руками, данный параметр не превышает значения в 200 А. Этого вполне хватит, да и от увеличения этого показателя происходит увеличение веса агрегата, что в данном случае неуместно.
При работе аппарата должны существовать пределы регулировки тока. Для работы с металлом, имеющим определенную толщину, необходима и определенная сила тока, иначе он просто расплавится. Чтобы этого избежать, присутствует регулятор. Часто пределы зависят от необходимости применения электродов определенного диаметра.
Рисунок 1. Схема простого сварочного трансформатора.
В самодельных конструкциях они колеблются в пределах 50-200 А. Что касается аппаратов точечной сварки, то здесь значение выше, 800-1000 А.
Определенную значимость имеет и диаметр применяемого электрода. От него зависит и номинальный ток. Так, например, во время применения толстых электродов сила тока должна быть большой, а во время использования тонких – маленькая. Это касается и толщины обрабатываемого металла.
Для аппарата контактной, то есть точечной сварки значение диаметра важно. Необходимо обратить внимание, что в этом случае присутствуют два значения: диаметр электрода и его части в виде конуса.
Следующий показатель называется номинальное рабочее напряжение, которое представляет собой напряжение на выходе после понижения входящего. Данное значение не больше 80 В. Трансформаторы для дуговых агрегатов обладают номинальным напряжением от 30 до 70 В. Данное значение для точечной сварки равно 1,5-2 В. Необходимо обратить внимание, что указанный параметр – величина неизменяемая, а задается с самого начала.
Ключевой характеристикой является номинальный режим работы. Данный показатель указывает на время, в течение которого трансформатор может использоваться без перерыва и за которое он способен остыть. Для самодельных устройств это значение равно 30%. То есть при эксплуатации агрегата в течение 10 минут 7 из них уйдет на остывание аппарата, а 3 минуты будет составлять весь процесс работы.
Рисунок 2. Схема сварочного трансформатора с регуляторами.
Следующие показатели являются второстепенными, так как они практически ни на что не влияют. Но зная их, можно определить КПД устройства. Речь идет о выходной и потребляемой мощности. Во время проведения вычислений нужно знать значение используемой мощности. Кроме того, чем меньше показатель разности между вторым и первым показателями, тем лучше аппарат.
Для дуговых агрегатов необходимо еще учитывать напряжение при холостом ходе. Если этот параметр высокий, то вызвать дугу будет легче. Однако нужно учитывать, что указанное значение имеет свое ограничение, равное 80 В, что связано с безопасностью рабочего, использующего агрегат.
Схема устройства
Создание схемы является важной частью, особенно если нужно сделать трансформатор своими руками. Схема не является сложной, но при возникновении трудностей рекомендуется ознакомиться с ГОСТ 21.614, где указаны графические обозначения электрического оборудования. Самой простой схемой является представленная на рис. 1. Но развитие данного направления претерпевает изменения, в результате чего в самодельных механизмах можно увидеть более сложные детали, как, например, регуляторы и диодные мосты. Подобная схема указана на рис. 2.
Что касается дуговых аппаратов, изготовляемых собственноручно, то чаще всего используется тороидальный трансформатор. Он имеет высокое значение номинальный силы тока и КПД, а вес агрегата невелик. Остальные характеристики тоже выше, чем при использовании сердечника в виде буквы П.
Более сложную схему имеет трансформатор для точечной сварки. В нее включаются тиристоры, конденсаторы и диоды. Это позволяет лучше настроить время рабочего процесса и силу тока. Для агрегата данного типа сварки схема представлена на рис. 3.
Выполнение расчетов
Рисунок 3. Схема трансформатора для точечной сварки.
Трансформатор представлен сердечником и двумя обмотками, которые отвечают за технические параметры изделия. Поэтому для вычислений следует знать параметры первичной и вторичной обмотки, их напряжение, номинальную силу тока и ряд других характеристик.
Для расчетов нужно знать следующие параметры. Сначала потребуется узнать напряжение первичной обмотки, что является напряжением, в котором осуществляется работа агрегата от сети. Данное значение равняется 220 или 380 В.
Необходимо узнать и номинальное напряжение вторичной обмотки, которое направлено на понижение входящего. Данное значение не должно быть больше 80 В, оно нужно для возбуждения сварочной дуги. Следует учесть и диаметр электродов, и толщину металла, с которыми будет вестись работа. В этом случае речь идет о номинальной силе тока вторичной обмотки.
Надежность использования сварочного агрегата зависит от площади сечения сердечника. Для эксплуатации рекомендуется значения от 45 до 55 кв. см. За электропотери отвечает плотность тока в обмотке. Что касается собственноручных вариантов изделий, то для них этот показатель равен 2,5-3 А.
Чтобы наглядно показать, как проводятся расчеты, возьмем свои значения и используем их для формулы. Так, например, напряжение сети будет равно значению U1=220 В, а напряжение для вторичной обмотки составляет U2=60 В. Что касается остальных значений, то номинальная сила тока 180 А, площадь окна So=100 см², площадь сечения сердечника Sс=45 см², плотность тока в обмотке 3 А. Исходя из представленных данных можно вычислить мощность устройства, которая будет равна P = 1,5*Sс*So = 1,5*45*100 = 6750 Вт.
Необходимо обратить внимание, что в данном случае значение 1,5 использовано для трансформаторов, у которых сердечник Ш и П. Что касается сердечников ШЛ и ПЛ, то у них это значение равно 1,7, а для тороидальных – 1,9.
После этого нужно определить количество витков в каждой обмотке. В итоге выходит K = 50/Sс = 50/45 = 1,11. Последнее значение – это количество витков на 1 вольт. В этом случае тоже надо заметить, что цифра 50 подходит для сердечников Ш и П. Для ШЛ и ПЛ значение равно 40, а для тороидальных – 35. После проведенных ранее расчетов можно узнать максимальное значение силы тока на первичной обмотке. Для этого есть формула, куда нужно вставить полученные значения: Imax = P/U = 6750/220 = 30,7 А.
Далее необходимо провести вычисление витков по формуле Wх =Uх*K. Например, для вторичной обмотки подобная формула и результат будут выглядеть следующим образом: W2 = U2*K = 60*1,11 = 67. Последнее значение показывает количество необходимых витков.
Сборка конструкции
В качестве примера показан трансформатор, имеющий сердечник П-образный. Процесс создания конструкции начинается с изготовления каркаса для обмоток. Для этого потребуются пластины из текстолита. Из них вырезаются детали, необходимые для коробок.
Что касается самих коробов, то они будут иметь две крышечки, расположенные в верхней части, на каждой их них нужно сделать прорези, необходимые для стенок в количестве четырех штук. Площадь сечения сердечника будет равна внутренней площади указанных прорезей. Однако нужно заметить, что надо сделать небольшое увеличение, которое потребуется для стен коробов.
После завершения сборки каркаса его изолируют, затем можно приступать к созданию обмотки. В качестве проводов рекомендуется брать те, которые имеют термостойкую изоляцию. После намотки одного слоя его изолируют, затем начинается намотка следующего слоя. Следует не забывать, что после определенного количества мотков надо сделать отводы. После завершения обмотки нужно установить верхнюю изоляцию. Медные болты закрепляются на концах отводов.
Затем приступают к собиранию и шихтованию магнитопровода. С этой целью применяется специальное железо. Для сердечника подойдут старые пластины из металла, или можно приобрести новые. После завершения сборки нужно проверить устройство тестером.
На последнем этапе необходимо сделать диодный мост, затем установить регулятор. Для моста подойдут диоды KBPC5010 и В200. Их количество зависит от номинальной силы тока. Если агрегат имеет подобный параметр в 180 А, то для устройства нужно взять 4 диода, так как один рассчитан на 50 А. К радиатору из алюминия прикрепляются диоды, затем осуществляется подключение одновременно с дросселем отводов. Затем собирается корпус, в который будет помещен трансформатор.
Изготовление тороидального трансформатора
Указанные самодельные сварочные конструкции имеют больше преимуществ, чем трансформатор Ш или П-образный. В итоге такой агрегат сделать выгоднее. Чтобы сделать конструкцию самому, нужно воспользоваться частями от старых аппаратов.
Работа включает в себя следующие положения. Сначала нужно пластины из металла обкатать округлым предметом, например бутылкой. После этого одна из пластин скручивается в кольцо, элемент необходимо закрепить саморезами. Получается оправка для пластин.
Затем происходит укладка пластин, работу следует начинать от края, постепенно двигаясь вовнутрь. Необходимо уложить те пластины, которые еще не были обкатаны, что связано со значительным внутренним диаметром. После того как было набрано необходимое количество данных элементов, пластины поджимаются. Постепенно внутренний диаметр будет уменьшаться, поэтому можно начать использовать обкатанные элементы.
Получается первое кольцо для магнитопровода изделия. Нужно произвести подготовку второй оправки, необходимой для следующего кольца магнитопровода. В этом случае действия схожи, укладка осуществляется, как и в случае с первым кольцом. Важно обратить внимание, что не должно оставаться зазоров между пластинами. Нужно уделять время и прижиманию пластин.
После выполненных действий нужно использовать молоток, которым следует обстучать торцевую часть колец. Затем потребуется эпоксидный клей, которым пропитываются оба кольца. Клей предварительно нужно развести с растворителем. Оба кольца склеиваются между собой.
Теперь необходимо определить высоту сердечника. Нужно заметить, что она может варьироваться, что зависит от толщины используемых пластин. В данном случае используется сердечник, имеющий высоту 14 см. В итоге его площадь будет составлять 56 кв. см, что с поправкой на зазоры, в конечном счете, составит 50 кв.см.
Далее необходимо провести изоляцию элемента. Для этого вырезаются из картона круги, которые накладываются на сердечник. Готовую деталь обматывают черной изолентой, имеющей тряпичную основу, а после – малярным скотчем.
Трансформатор готов к следующему этапу. На челнок, изготовленный из ДСП, нужно намотать провод первичной обмотки, а конец провода № 1 обматывается филенкой. Затем через отверстие в торе просовываются челнок, каждый виток прижимается. Нужно каждый виток распределить по сердечнику.
После намотки первый ряд обматывается изолентой, далее наматывается второй ряд, не забывая сделать отводы. После этого нужно проверить ток на холостом ходу. Амперметр должен показать значение в диапазоне 0,2-1,2 А. В этом случае действия были выполнены правильно.
Конец № 2 тоже обматывается с помощью филенки. Далее происходит изоляция первичной обмотки. Затем наматывается вторичная обмотка, только в этом случае челнок не будет принимать участия. По завершении работы данная часть изолируется, из текстолита необходимо вырезать два круга, а для крепления обмоток сверлятся два отверстия.
Стоит обратить внимание, что изготовить и собрать конструкцию с первого раза не получится.
Но внимательно выполняя расчеты и монтаж, конечный результат вас порадует.
Типовая конструкция сварочного аппарата для электродуговой сварки включает в себя две основные части: источник питания, куда поступает напряжение от сети и сварочный узел. сварочный узел, в свою очередь, состоит из держателя, самого электрода и нулевого провода.
Когда электрод кратковременно касается места будущего соединения, в этом месте проскакивает искра (возникает пробой) в зазоре из воздуха. С этого и начинается, непосредственно, сварка. Сварщик должен успеть убрать разогретый конец, чтобы тот не прилип к металлической поверхности. Одновременно, нужно удерживать такое минимальное расстояние между электродом и металлом, которое позволяет сохранить электрическую дугу.
Электрическая дуга - это достаточно длительный электрический разряд, возникающий между областью будущего сварного шва и концом электрода. Область сварки еще называют дуговой зоной. На катодной области образуется температура свыше 30000С. При этом разность потенциалов остается сравнительно небольшой, всего 20 - 25 В.
Во время образования дуги вначале происходит пробой воздушного зазора электронами. После, в доли секунды, происходит стабилизация процесса в промежутке дуги. Далее наступает ионизация электронами молекул газа, в результате чего появляется ионная проводимость. Горение дуги стабилизируется при помощи плавящейся и испаряющейся обмазки электродов.
Во время сварки, под влиянием высокой температуры, электрод начинает плавиться. На его конце появляется капля из расплавленного металла: она отрывается и падает на металлическую поверхность детали. На металл переносится в пределах 95% общей массы электрода, остальная часть обращается в пар и брызги. , диаметр электрода, длина дуги и другие факторы - влияют на скорость образования капель и их размер. Оболочка, которой покрыты электроды, образует шлак для скрытия капель металла. В результате, капли металла, проходя через дугу, не замыкают дуговой промежуток.
Порядок работы типового сварочного трансформатора и схема его подключения
Главный источник питания всей системы сварки. С его помощью понижается сетевое однофазное напряжение с 220В до рабочего значения для сварки порядка 50 - 80В. Нестандартные условия работы требуют от трансформатора наибольшей отдачи мощности во время сварочных работ. Конструкция сварочного трансформатора предполагает прохождение по нему больших токов.
Для улучшения технических характеристик сварочного аппарата используют дополнительные устройства:
- Для улучшения устойчивости дуги применяют балластное сопротивление. Оно изготавливается из нихромовой проволоки, обладающей хорошим удельным сопротивлением. Допускается расположение электрода с меньшей точностью по отношению к металлу;
- Для стабильной работы аппарата от переменного напряжения применяют дроссель. При этом значительно увеличивается вес сварочного аппарата и применение возможно, в основном, лишь в стационарных условиях;
- Выпрямление с помощью диодных мостов. Сварочная дуга при постоянном токе горит более стабильно, качество швов более высокое.
