При сооружении или ремонте техники или бытовых приборов достаточно часто возникает потребность в сварке каких-либо элементов. Чтобы соединить детали, понадобится использовать сварочный аппарат. Сегодня легко можно приобрести подобную конструкцию, однако следует знать, что можно изготовить и самодельные сварочные аппараты.
Сварочные аппараты бывают постоянного и переменного тока. Последние используются для того, чтобы сваривать на небольших токах заготовки из металла небольшой толщины. Дуга сварки на постоянном токе является более устойчивой, при этом возможно производить сварку на прямой и обратной полярности. В данном случае можно использовать электродную проволоку без обмазки или электроды. Чтобы придать стойкости горения дуги, на небольших токах рекомендуется делать завышенное напряжение холостого хода обмотки сварки.
Чтобы выпрямлять переменный ток, следует использовать обыкновенные мостиковые выпрямители на крупных полупроводниках с охладительными радиаторами. Для того чтобы сглаживать пульсации напряжения, один из выводов нужно подсоединить к держателю электродов через специальный дроссель, который являет собой катушку из нескольких десятков витков шины из меди сечением 35 мм. Подобная шина может наматываться на любой сердечник, лучше всего использовать сердечник от магнитного пускателя.
Чтобы выпрямлять и плавно регулировать сварочный ток, следует использовать более сложные схемы с применением крупных тиристоров для управления.
К достоинствам регуляторов неизменного тока можно отнести их универсальность. У них имеется большой спектр конфигурации напряжений, в связи с чем подобные элементы можно использовать не только для постепенной регулировки тока, но и для зарядки батарей аккумуляторов, питания электрических элементов для нагрева и других цепочек.
Сварочные аппараты переменного тока можно использовать для соединения заготовок электродами, поперечник которых более 1,6 мм. Толщина соединяемых заготовок может быть более 1,5 мм. В данном случае имеется большой ток сварки, а дуга пылает стабильно. Могут использоваться электроды, которые изготовлены для сварки исключительно на переменном токе.
Устойчивое горение дуги можно получить в случае, если приспособление для сварки будет иметь падающую наружную характеристику, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в цепочке сварки.
Что нужно учитывать в процессе изготовления сварочных аппаратов?
Для ступенчатого перекрытия спектра токов сварки необходима коммутация как первичных обмоток, так и вторичных. Для плавной конфигурации тока в рамках выбранного спектра следует употреблять механические свойства перемещения обмоток. Если удалять обмотку сварки по отношению к сетевой, будут увеличиваться магнитные потоки рассеивания. Следует понимать, что это может привести к снижению сварочного тока. В процессе изготовления самодельной конструкции для сварки не нужно стремиться к полному перекрытию спектра токов сварки. Рекомендуется первым делом собрать для работы с электродами 2-4 мм. Если понадобится в дальнейшем работать на небольших сварочных токах, конструкцию можно дополнить отдельным приспособлением для выпрямления с постепенной регулировкой тока сварки.
Самодельные конструкции должны удовлетворить некоторые требования, основными из которых являются следующие:
- Сравнительная компактность и небольшой вес. Подобные параметры можно снизить путем уменьшения мощности конструкции.
- Достаточная продолжительность работы от электросети 220 В. Повысить ее можно с помощью использования стали с высокой магнитной проницаемостью термостойкой изоляции проводов для обмотки.
Подобные требования можно с легкостью выполнить, если знать основы сооружения сварочных конструкций и придерживаться технологии их изготовления.
Вернуться к оглавлению
Как выбрать тип сердечника для изготавливаемой конструкции?
В процессе изготовления подобных конструкций используются стержневые магнитные проводы, они являются более технологичными. Сердечник набирается из пластин электротехнической стали любой конфигурации, толщина материала должна составлять 0,35-0,55 мм. Элементы понадобится стянуть шпильками, которые покрыты изоляционным материалом.
В процессе выбора сердечника следует учитывать размеры “окна”. В конструкцию должны помещаться обмотки элементов. Не рекомендуется использовать сердечники с поперечным сечением 25-35 мм, так как в таком случае изготавливаемая конструкция не будет обладать необходимым припасом мощности, в результате чего качественную сварку будет произвести достаточно сложно. В данном случае также нельзя исключать перегрев устройства. Сердечник должен быть сечением 45-55 мм.
В некоторых случаях производятся сварочные конструкции с тороидальными сердечниками. Данные устройства имеют более высокие электротехнические показатели и низкие электропотери. Изготавливать подобные приспособления гораздо сложнее, так как обмотки нужно будет размещать на торе. Следует знать, что намотку в данном случае выполнять достаточно сложно.
Сердечники изготавливаются из ленточного трансформаторного железа, которое сворачивается в рулон в форме тора.
Чтобы увеличить внутренний диаметр тора, с внутренней стороны нужно отмотать часть ленты из металла, после чего намотать ее на наружную сторону сердечника.
Вернуться к оглавлению
Как правильно выбрать обмотку конструкции?
Для первичной обмотки рекомендуется использовать провод из меди, который покрыт изоляционным материалом из стеклоткани. Можно использовать и провода, которые покрыты резиной. Не допускается использовать шнуры, которые покрыты полихлорвиниловой изоляцией.
Большое количество отводов сетевой обмотки не рекомендуется делать. За счет снижения количества витков первичной обмотки будет возрастать мощность аппарата для сварки. Это приведет к увеличению напряжения горения дуги и ухудшению качества соединения заготовок. Путем изменения количества витков первичной обмотки достигнуть перекрытия спектра токов сварки без ухудшения свойств сварки не получится. Для этого надо будет предусмотреть переключение витков вторичной обмотки сварки.
Вторичная обмотка должна содержать 67-70 витков шины из меди сечением 35 мм. Можно использовать многожильный сетевой кабель или гибкий многожильный шнур. Изоляционный материал обязательно должен быть теплостойким и надежным.
Вернуться к оглавлению
Самодельный аппарат для сварки из автотрансформатора
Сварочное устройство работает от электросети 220 В. Конструкция обладает отличными электротехническими показателями. Благодаря использованию новой формы магнитного провода вес приспособления составляет порядка 9 кг при размерах 150х125 мм. Это достигается применением ленточного железа, которое сворачивается в рулон в форме тора. В большинстве случаев используется стандартный пакет пластинок Ш-образной формы. Электротехнические показатели трансформаторной конструкции на магнитном проводе приблизительно в 5 раз выше, чем у подобных пластинок. Электропотери будут минимальными.
Элементы, которые будут нужны для того, чтобы изготовить сварочный аппарат своими руками:
- магнитный провод;
- автотрансформатор;
- электрокартон или лаковая ткань;
- провода;
- деревянная рейка;
- изоляционный материал;
- трансформатор;
- кабель;
- кожух;
- выключатель.
От компактного и вместе с тем достаточно надежного, дешёвого и простого в изготовлении «сварочника» ни один мастеровой, домовитый хозяин не откажется. Особенно если узнает, что в основе этого аппарата — легко поддающийся модернизации 9-амперный (знакомый практически каждому со школьных уроков физики) лабораторный автотрансформатор ЛАТР2 да самодельный тиристорный мини-регулятор с выпрямительным мостом. Они позволяют не только безопасно подключаться к бытовой осветительной сети переменного тока с напряжением 220В, но и изменять Uсв на электроде, а значит, выбирать нужную величину тока сварки. Режимы работы задают с помощью потенциометра. Совместное конденсаторами C2 и C3 он образует фазосдвигающие цепочки, каждая из которых, срабатывая во время своего полупериода, открывает соответствующий тиристор на некоторый промежуток времени. В результате на первичной обмотке сварочного Т1 оказываются регулируемые 20-215 В. Трансформируясь во вторичной обмотке, требуемые -Uсв позволяют легко зажечь дугу для сварки на переменном (клеммы Х2, Х3) или выпрямленном (Х4, Х5) токе. Рис.1.
Самодельный сварочный аппарат на основе ЛАТРа. Сварочный трансформатор на бaзe широко распространённого ЛАТР2 (а), его подключение к принципиальной электрической схеме самодельного регулируемого аппарата для сварки на переменном или постоянном токе (б) и эпюра напряжении поясняющая работу транзисторного регулятора режима горения злектродуги. Резисторы R2 и R3 шунтируют цепи управления тиристоров VS1 и VS2. Конденсаторы C1, C2 снижают до допустимого уровень радиопомех, сопровождающих дуговой разряд. В роли светового индикатора HL1, сигнализирующего о включении аппарата в бытовую электросеть, используется неоновая лампочка с токоограничительным резистором R1.
Для подсоединения «сварочника» к квартирной электропроводке применима обычная штепсельная вилка Х1. Но лучше использовать более мощный электроразъём, который в обиходе называют «евровилка-евророзетка». А в качестве выключателя SB1 подойдёт «пакетник» ВП25, рассчитанный на ток 25 А и позволяющий размыкать оба провода сразу. Как показывает практика, устанавливать на сварочном аппарате какие бы то ни было предохранители (противоперегрузочные автоматы) не имеет смысла. Здесь приходится иметь дело с такими токами, при превышении которых обязательно сработает защита на вводе сети в квартиру. Для изготовления вторичной обмотки с базового ЛАТР2 снимают кожух-ограждение, токосъёмный ползунок и крепежную арматуру. Затем на имеющуюся обмотку 250 В (отводы 127 и 220 В остаются невостребованными) накладывают надёжную изоляцию (например, из лакоткани), поверх которой размещают вторичную (понижающую) обмотку. А это 70 витков изолированной медной или алюминиевой шины, имеющей в поперечнике 25 мм2. Приемлемо выполнение вторичной обмотки из нескольких параллельных проводов с таким же общим сечением. Намотку удобнее осуществлять вдвоём. В то время как один, стараясь не повредить изоляцию соседних витков, осторожно протягивает и укладывает провод, другой удерживает свободный конец будущей обмотки, предохраняя её от скручивания. Модернизированный ЛАТР2 помещают в защитный металлический кожух с вентиляционными отверстиями, на котором располагают монтажную плату из 10-мм гетинакса или стеклотекстолита с пакетным выключателем SB1, тиристорным регулятором напряжения (с резистором R6), светоиндикатором HL1 включения аппарата в сеть и выходными клеммами для сварки на переменном (Х2, Х3) или постоянном (Х4, Х5) токе. При отсутствии базового ЛАТР2 его можно заменить самодельным «сварочником» с магнитопроводом из трансформаторной стали (сечение сердечника 45-50 см2). Его первичная обмотка должна содержать 250 витков провода ПЭВ2 диаметром 1,5 мм. Вторичная же ничем не отличается от той, что используется в модернизированном ЛАТР2. На выходе низковольтной обмотки устанавливают блок выпрямителей с силовыми диодами VD3-VD10 для сварки на постоянном токе. Помимо указанных вентилей вполне приемлемы и более мощные аналоги, например, Д122-32-1 (выпрямленный ток — до 32 А). Силовые диоды и тиристоры устанавливают на радиаторах-теплоотводах, площадь каждого из которых не менее 25 см2 . Наружу из кожуха выводят ось регулировочного резистора R6. Под рукояткой размещают шкалу с делениями, соответствующими конкретным величинам постоянного и переменного напряжения. А рядом — таблицу зависимости сварочного тока от напряжения на вторичной обмотке трансформатора и от диаметра сварочного электрода (0,8-1,5 мм). Разумеется, приемлемы и самодельные электроды, изготовленные из углеродистой стальной «катанки» диаметром 0,5-1,2 мм. Заготовки длиной 250-350 мм покрывают жидким стеклом — смесью силикатного клея и измельченного мела, оставив незащищенными 40-мм концы, необходимые для подключения к сварочному аппарату. Обмазку тщательно высушивают, иначе при сварке она начнёт «постреливать». Хотя для сварки можно использовать как переменный (клеммы Х2, Х3), так и постоянный (Х4, Х5) ток, второй вариант, по отзывам сварщиков, предпочтительнее первого. Причем полярность играет далеко немаловажную роль. В частности, при подаче «плюса» на «массу» (свариваемый предмет) и, соответственно, подключении электрода к клемме со знаком «минус» имеет место так называемая прямая полярность. Для неё характерно выделение большего количества тепла, чем при обратной полярности, когда электрод подсоединен к положительному выводу выпрямителя, а «масса» — к отрицательному. Обратная полярность применяется, если нужно уменьшить выделение тепла, например, при сварке тонких листов металла. Почти вся выделяемая злектродугой энергия идет на образование сварного шва, а потому глубина провара на 40-50 процентов больше, чем при токе той же величины, но прямой полярности. И еще несколько весьма существенных особенностей. Увеличение тока дуги при неизменной скорости сварки приводит к росту глубины провара. Причем если работа ведется на переменном токе, то последний из названных параметров становится на 15-20 процентов меньше, чем при использовании постоянного тока обратной полярности. Напряжение же сварки мало влияет на глубину провара. Зато от Uсв зависит ширина шва: с ростом напряжения она увеличивается. Отсюда важный вывод для занимающихся, скажем, сварочными работами при ремонте кузова легкового автомобиля из тонколистовой стали: наилучшие результаты даст сварка постоянным током обратной полярности при минимальном (но достаточном для устойчивого горения дуги) напряжении. Дугу необходимо поддерживать минимально короткой, электрод тогда расходуется равномерно, а глубина проплавления свариваемого металла — максимальна. Сам же шов получается чистым и прочным, практически лишенным шлаковых включений. А от редких брызг расплава, трудно удаляемых после остывания изделия, можно защититься, натерев мелом околошовную поверхность (капли будут скатываться, не приставая к металлу). Возбуждение дуги производят (предварительно подав на электрод и «массу» соответствующее -Uсв) двумя способами. Суть первого в лёгком прикосновении электрода к свариваемым деталям с последующим отводом его на 2-4 мм в сторону. Второй способ напоминает чиркание спичкой по коробку: скользнув электродом по свариваемой поверхности, его тут же отводят на небольшое расстояние. В любом случае нужно уловить момент возникновения дуги и уже потом, плавно перемещая электрод над образующимся тут же швом, поддерживать ее спокойное горение. В зависимости от типа и толщины свариваемого металла выбирают тот или иной электрод. При наличии, например, стандартного сортамента для листа Ст3 толщиной 1 мм подойдут электроды диаметром 0,8-1 мм (на это в основном и рассчитана рассматриваемая конструкция). Для сварочных работ на 2-мм стальном прокате желательно иметь и «сварочник» помощнее, и электрод потолще (2-3 мм). Для сварки ювелирных изделий из золота, серебра, мельхиора лучше использовать тугоплавкий электрод (например, вольфрамовый). Можно сваривать и менее стойкие к окислению металлы, используя защиту углекислым газом. В любом случае работу можно выполнять как вертикально расположенным электродом, так и наклонённым вперед или назад. Но искушенные профессионалы утверждают: при сварке углом вперед (имеется в виду острый угол между электродом и готовым швом) обеспечиваются более полный провар и меньшая ширина самого шва. Сварка же углом назад рекомендуется лишь для соединения внахлестку, особенно когда приходится иметь дело с профильным прокатом (уголком, двутавром и швеллером). Немаловажная вещь — сварочный кабель. Для рассматриваемого аппарата как нельзя лучше подойдет медный многожильный (общее сечение около 20 мм2) в резиновой изоляции. Потребное количество — два полутораметровых отрезка, каждый из которых следует оборудовать тщательно обжатым и пропаянным клеммным наконечником для подключения к «сварочнику». Для непосредственного же соединения с «массой» используют мощный зажим типа «крокодил», а с электродом — держатель, напоминающий трехзубую вилку. Можно воспользоваться и автомобильным «прикуривателем». Необходимо позаботиться также о личной безопасности. При электродуговой сварке постараться уберечься от искр, а тем более — от брызг расплавленного металла. Рекомендуется надевать брезентовую одежду свободного покроя, защитные рукавицы и использовать маску, предохраняющую глаза от жёсткого излучения электрической дуги (солнцезащитные очки здесь непригодны). Разумеется, нельзя забывать и о «Правилах техники безопасности при выполнении работ на электрооборудовании в сетях с напряжением до 1 кВ». Электричество беспечности не прощает!
Контактная сварка, помимо технологических достоинств применения, обладает еще одним важным преимуществом – несложное оборудование для нее можно изготовить самостоятельно, а его эксплуатация не потребует специфических навыков и первоначального опыта.
1 Принципы конструирования и сборки контактной сварки
Контактная сварка, своими руками собранная, может быть использована для решения довольно широкого спектра задач несерийного и непромышленного характера по ремонту и изготовлению изделий, механизмов, оборудования из различных металлов как в домашних условиях, так и в небольших мастерских.
Контактная сварка обеспечивает создание сварного соединения деталей за счет нагрева области их соприкосновения проходящим через них электрическим током при одновременном приложении сжимающего усилия к зоне соединения. В зависимости от материала (его теплопроводности) и геометрических размеров деталей, а также мощности используемого для их сваривания оборудования процесс контактной сварки должен протекать при следующих параметрах:
- низкое напряжение в силовой сварочной цепи – 1–10 В;
- за малое время – от 0,01 секунды до нескольких;
- большой ток сварочного импульса – чаще всего от 1000 А либо выше;
- маленькая зона расплавления;
- сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки, должно быть значительным – десятки–сотни килограмм.
Соблюдение всех этих характеристик напрямую влияет на качество получаемого сварного соединения. Самостоятельно можно изготовить только устройства для , как на видео. Проще всего собрать аппарат переменного сварочного тока с нерегулируемой силой. В нем управление процессом соединения деталей осуществляется за счет изменения продолжительности подаваемого электрического импульса. Для этого используют реле времени либо справляются с этой задачей вручную "на глазок" с помощью выключателя.
Самодельная точечная контактная сварка не очень сложна в изготовлении, а для выполнения ее основного узла – сварочного трансформатора – можно подобрать трансформаторы от старых микроволновок, телевизоров, ЛАТРов, инверторов и тому подобного. Обмотки подходящего трансформатора надо будет перемотать в соответствии с необходимым напряжением и сварочным током на его выходе.
Схему управления подбирают готовую или разрабатывают, а все остальные комплектующие и, в частности, для контактно-сварочного механизма берут, исходя из мощности и параметров сварочного трансформатора. Контактно-сварочный механизм изготавливают в соответствии с характером предстоящих сварочных работ по какой-либо из известных схем. Обычно делают сварочные клещи.
Все электрические соединения должны быть выполнены качественно и иметь хороший контакт. А соединения с использованием проводов – из проводников с сечением, соответствующим протекающему по ним току (как показано на видео). Особенно это касается силовой части – между трансформатором и электродами клещей. При плохих контактах цепи последних в местах соединений будут большие потери энергии, возможно возникновение искрения, а сваривание может стать невозможным.
2 Схема устройства для сварки металла толщиной до 1 мм
Для соединения деталей контактным способом можно собрать по ниже приведенным схемам. Предлагаемый аппарат рассчитан на сварку металлов:
- листовых, толщина которых до 1 мм;
- проволоки и прутков, диаметр которых до 4 мм.
Основные технические характеристики устройства:
- напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
- выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 4–7 В (холостого хода);
- сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1500 А.
На Рис.1 приведена принципиальная электрическая схема всего устройства. Предлагаемая контактная сварка состоит из силовой части, цепи управления и автоматического выключателя АВ1, который служит для включения питания устройства и защиты в случае возникновения аварийных ситуаций. Первый узел включает сварочный трансформатор Т2 и бесконтактный тиристорный однофазный пускатель типа МТТ4К, который осуществляет подключение первичной обмотки Т2 к питающей сети.
На Рис.2 представлена схема обмоток сварочного трансформатора с указанием количества витков. Первичная обмотка имеет 6 выводов, переключением которых можно осуществлять ступенчатую грубую регулировку выходного сварочного тока вторичной обмотки. При этом постоянно подсоединенным к сетевой цепи остается вывод №1, а остальные 5 служат для регулировки, и для работы подключают к питанию только один из них.
Схема пускателя МТТ4К, выпускаемого серийно, на Рис.3. Этот модуль представляет собой тиристорный ключ, который при замыкании его контактов 5 и 4 коммутирует нагрузку через контакты 1 и 3, подключенные в разрыв цепи первичной обмотки Тр2. МТТ4К рассчитан на нагрузку с максимальными напряжением до 800 В и током до 80 А. Производят такие модули в г. Запорожье на ООО "Элемент-Преобразователь".
Схема управления состоит из:
- блока питания;
- непосредственно цепи управления;
- реле K1.
В блоке питания может быть использован любой трансформатор мощностью не более 20 Вт, предназначенный для работы от сети 220 В и выдающий на вторичной обмотке напряжение 20–25 В. В качестве выпрямителя предлагается установить диодный мост типа КЦ402, но может быть применен любой другой с аналогичными параметрами либо собран из отдельных диодов.
Реле K1 служит для замыкания контактов 4 и 5 ключа МТТ4К. Это происходит при подаче напряжения от цепи управления на обмотку его катушки. Так как коммутируемый ток, протекающий через замкнутые контакты 4 и 5 тиристорного ключа, не превышает 100 мА, то в качестве K1 подойдет практически любое слаботочное электромагнитное реле с напряжением срабатывания в пределах 15–20 В, например, РЭС55, РЭС43, РЭС32 и подобные.
3 Цепь управления – из чего состоит и как работает?
Цепь управления выполняет функции реле времени. Включая K1 на заданный промежуток времени, она задает продолжительность воздействия электрического импульса на свариваемые детали. Состоит цепь управления из конденсаторов С1–С6, которые должны быть электролитическими с напряжением зарядки 50 В или выше, переключателей типа П2К, имеющих независимую фиксацию, кнопки КН1 и двух резисторов – R1 и R2.
Емкость конденсаторов может быть: 47 мкФ для C1 и C2, 100 мкФ – C3 и C4, 470 мкФ – C5 и C6. КН1 должна быть с одним нормально-замкнутым, а другим нормально-разомкнутым контактами. При включении АВ1 начинают заряжаться конденсаторы, подключенные с помощью П2К к цепи управления и блоку питания (на Рис.1 – это только C1), R1 ограничивает начальный зарядный ток, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации емкостей. Зарядка происходит через скоммутированную на тот момент нормально-замкнутую контактную группу кнопки КН1.
При нажатии на КН1 нормально-замкнутая контактная группа размыкается, отключая цепь управления от блока питания, а нормально-разомкнутая – замыкается, подсоединяя заряженные емкости к реле K1. Конденсаторы при этом разряжаются, и ток разрядки приводит к срабатыванию K1.
Разомкнутая нормально-замкнутая контактная группа КН1 препятствует запитыванию реле непосредственно от блока питания. Чем больше суммарная емкость разряжающихся конденсаторов, тем дольше они разряжаются, и, соответственно, K1 дольше замыкает контакты 4 и 5 ключа МТТ4К, и продолжительнее сварочный импульс. Когда конденсаторы полностью разрядятся, K1 отключится, и контактная сварка прекратит свою работу. Чтобы ее подготовить к следующему импульсу, КН1 надо отпустить. Разрядка конденсаторов происходит через резистор R2, который должен быть переменным и служит для более точного регулирования продолжительности сварочного импульса.
4 Силовая часть – трансформатор
Предлагаемая контактная сварка может быть собрана, как показано по видео, на основе сварочного трансформатора, изготовленного с использованием магнитопровода от трансформатора на 2,5 А. Такие встречаются в ЛАТРах, лабораторных приборах и ряде других устройств. Старую обмотку необходимо удалить. На торцах магнитопровода надо установить кольца, изготовленные из тонкого электрокартона.
Их подгибают по внутренней и внешней кромке. Затем магнитопровод надо обмотать поверх колец 3-мя или большим количеством слоев лакоткани. Для выполнения обмоток используют провода:
- Для первичной 1,5 мм в диаметре, лучше в тканевой изоляции – это будет способствовать хорошему пропитыванию обмотки лаком;
- Для вторичной диаметром 20 мм многожильный в кремнийорганической изоляции с площадью сечения не меньше 300 мм 2 .
Количество витков указано на Рис.2. От первичной обмотки делаются промежуточные выводы. После намотки ее пропитывают лаком ЭП370, КС521 либо подобным. Поверх первичной катушки наматывают хлопчатобумажную ленту (1 слой), которую тоже пропитывают лаком. Затем укладывают вторичную обмотку и снова делают пропитку лаком.
5 Как сделать клещи?
Контактная сварка может быть оснащена клещами, которые монтируют непосредственно в сам корпус устройства, как на видео, либо выносными в виде ножниц. Первые, с точки зрения выполнения качественной, надежной изоляции между их узлами и обеспечения хорошего контакта в цепи от трансформатора до электродов, изготовить и подсоединить гораздо проще, чем выносные.
Однако прижимное усилие, развиваемое такой конструкцией, если не нарастить длину подвижного рычага клещей после электрода, будет равно усилию, создаваемому непосредственно сварщиком. Выносными клещами удобнее пользоваться – можно работать на некотором удалении от аппарата. А усилие, развиваемое ими, будет зависеть от длины ручек. Однако надо будет в месте их подвижного болтового соединения сделать достаточно хорошую изоляцию из текстолитовых втулок и шайб.
Изготавливая клещи, нужно заранее предусмотреть необходимый вылет их электродов – расстояние от корпуса аппарата или места подвижного соединения ручек до электродов. От этого параметра будет зависеть максимально возможное расстояние от кромки листовой детали до места, где выполняется сварка.
Электроды клещей делают из прутков меди либо бериллиевой бронзы. Можно использовать жала мощных паяльников. В любом случае диаметр электродов должен быть не меньше, чем у подводящих к ним ток проводов. Чтобы получать сварочные ядра нужного качества, у контактных площадок (кончиков электродов) размер должен быть как можно меньше.
Распространенным материалом для изготовления самодельных сварочных трансформаторов издавна являются сгоревшие ЛАТРы (лабораторные автотрансформаторы). Внутри корпуса ЛАТРа находится тороидальный автотрансформатор, выполненный на магнитопроводе значительного сечения. Именно этот магнитопровод понадобится от ЛАТРа для изготовления сварочного трансформатора. Для трансформатора обычно требуется два одинаковых кольца-магнитопровода от крупных ЛАТРов.
ЛАТРы выпускаются разных типов, с максимальными токами от 2 до 10А, не все из них годятся для изготовления трансформаторов для сварки, только те, размеры магнитопроводов которых позволяют уложить необходимое количество витков. Наиболее распространенным среди них, наверное, является автотрансформатор типа ЛАТР-1М. Он в зависимости от провода обмотки рассчитан на токи 6,7-9А, хотя размеры самого автотрансформатора от этого не меняются. Магнитопровод ЛАТР-1М имеет следующие размеры: внешний диаметр D=127 мм, внутренний диаметр d=70 мм, высота кольца h=95 мм, сечение S=27 см 2 , вес около 6 кг. Из двух колец от ЛАТР-1М можно изготовить хороший сварочный трансформатор, правда, из-за малого внутреннего объема окна, нельзя использовать слишком толстые провода и придется экономить каждый миллиметр пространства окна. Существенным недостатком трансформатора из ЛАТРов, по сравнению со схемой П-образного трансформатора, является также то, что нельзя изготовить катушки отдельно от магнитопровода. Это означает, что придется мотать, протягивая каждый виток через окно магнитопровода, что конечно же сильно усложняет процесс изготовления.
Существуют ЛАТРы и с более объемными кольцами-магнитопрводами. Они намного лучше подходят для изготовления сварочных трансформаторов, но менее распространены. У других автотрансформаторов, аналогичных по параметрам ЛАТР-1М, например АОСН-8-220, магнитопровод имеет другие размеры: внешний диаметр кольца больше, но зато меньше высота и диаметр окна d=65 мм. В этом случае диаметр окна необходимо расширить до 70 мм.
Кольцо магнитопровода состоит из намотанных друг на друга отрезков железной ленты, скрепленной по краям точечной сваркой. Для того чтобы увеличить внутренний диаметр окна, необходимо изнутри отсоединить конец ленты и отмотать ее необходимое количество. Но не пытайтесь отмотать за один раз все. Лучше отматывать по одному витку, каждый раз отрезая лишнее. Иногда таким образом расширяют и окна более крупных ЛАТРов, хотя при этом неизбежно уменьшается площадь сечения магнитопровода.
В принципе для сварочного трансформатора было бы достаточно площади сечения и одного кольца. Но проблема заключается в том, что магнитопроводы меньшей площади неизбежно требуют большего количества витков, что увеличивает объем катушек и требует большего пространства окон.
Трансформатор с разнесенными плечами
В начале изготовления трансформатора необходимо изолировать оба кольца. Особое внимание при этом следует обратить на углы краев колец - они острые, могут запросто разрезать наложенную изоляцию, а потом замкнуть собой провод обмотки. Углы лучше сначала несколько сгладить напильником, а потом вдоль наложить какую-нибудь крепкую и эластичную ленту, например, плотную киперную или разрезанную вдоль трубку кембрика. Сверху кольца, каждое отдельно, обматываются нетолстым слоем тканевой изоляции.Далее изолированные кольца соединяются вместе. Кольца плотно стягиваются крепкой лентой, а по бокам фиксируются деревянными колышками, также потом стянутыми лентой, - сердечник магнитопровод для трансформатора готов.
Следующий шаг самый ответственный - укладка первичной обмотки. Обмотки этого сварочного трансформатора мотаются по схеме: первичная посредине, две секции вторичной на боковых плечах.
На первичную обмотку уходит около 70-80 м провода, который придется с каждым витком протягивать через оба окна магнитопровода. При этом никак не обойтись без нехитрого приспособления.
Сначала провод наматывается на деревянное мотовило и в таком виде без проблем протягивается через окна колец.
Провод первичной обмотки может иметь диаметр 1,6-2,2 мм. Для магнитопроводов, составленных из колец с диаметром окна 70 мм, можно применять провод диаметром не более 2 мм, иначе останется мало места для вторичной обмотки. Первичная обмотка содержит, как правило, 180-200 витков при нормальном сетевом напряжении, что достаточно для эффективной работы 3-миллиметровым электродом.
На конец провода надевается кембрик, который притягивается ХБ изолентой к началу первого слоя. Поверхность магнитопровода имеет закругленную форму, поэтому первые слои будут содержать меньше витков, чем последующие - для выравнивания поверхности.
Провод ложится виток к витку, ни в коем случае не допуская захлестывания провода на провод. Слои провода обязательно изолируются друг от друга. Опять же, для экономии пространства обмотку следует класть как можно компактнее. На магнитопроводе из некрупных колец межслоевую изоляцию следует использовать потоньше. Не следует стремиться намотать первичную обмотку быстро. Процесс этот медленный, а после укладки жестких проводов начинают болеть пальцы. Лучше сделать это за 2-3 подхода - ведь качество важнее скорости.
Если первичная обмотка изготовлена, большая часть работы выполнена, остается вторичная. Но сначала нужно определить количество витков вторичной обмотки на заданное напряжение. Для начала включите уже готовую первичную в сеть. Ток холостого хода этого варианта трансформатора небольшой - всего 70-150 мА, гул трансформатора должен быть еле слышен. Наматываем на одно из боковых плеч 10 витков любого провода и измеряем выходное напряжение на них. На каждое из боковых плеч приходится по половине магнитного потока, создаваемого на центральном плече, поэтому здесь на каждый виток вторичной обмотки приходится 0,6-0,7В. Исходя из полученного результата, рассчитывается количество витков вторичной обмотки, ориентируясь на напряжение 50В (около 75-80 витков).
Выбор материала вторичной обмотки ограничен оставшимся пространством окон магнитопровода. Тем более что каждый виток толстого провода придется протягивать по всей длине в узкое окно. Проще всего намотать обычным многожильным проводом 16 мм 2 в синтетической изоляции - он мягкий, гибкий, хорошо изолирован, при работе будет лишь слегка греться. Можно изготовить вторичную обмотку и из нескольких жил медного провода.
Половина витков вторичной обмотки мотается на одно плечо, половина на другое. Если не окажется проводов достаточной длины, можно соединить из кусков - ничего страшного. Намотав обмотки на оба плеча, нужно измерить напряжение на каждой из них, оно может отличаться на 2-3В - сказываются несколько отличные свойства магнитопроводов разных ЛАТРов, что особо не влияет на свойства дуги при сварке. Потом обмотки на плечах последовательно соединяются, но надо следить, чтобы они не оказались в противофазе, иначе на выходе получится напряжение, близкое к нулю (см. статью Обмотка сварочного трансформатора). При напряжении сети 220-230В сварочный трансформатор данной конструкции должен развивать в дуговом режиме ток 100-130А. Ток при коротком замыкании вторичной цепи - до 180А.
Может оказаться, что в окна не удалось вместить все рассчитанные витки вторичной обмотки, и выходное напряжение оказалось ниже желаемого. Рабочий ток уменьшится от этого не сильно. В большей степени понижение напряжения холостого хода влияет на процесс зажигания дуги. Дуга зажигается легко при напряжениях, близких к 50В и выше. Хотя дугу можно без особых проблем зажигать и при более низких напряжениях. Так что если изготовленный транформатор имеет выход около 40В, то его вполне можно применять для работы. Другое дело, если попадутся электроды, рассчитанные на высокие напряжения, - некоторые марки электродов работают от 70-80В.
Тороидальный трансформатор
На кольцах от ЛАТРов можно также изготовить сварочный трансформатор по другой - тороидальной схеме. Для этого необходимы также два кольца, лучше от крупных ЛАТРов. Кольца соединяются и изолируются: получается одно кольцо-магнитопровод со значительной площадью сечения.
Первичная обмотка содержит столько же витков, как и в предыдущей схеме, но мотается по длине всего кольца и, как правило, ложится в два слоя. Проблема дефицита внутреннего пространства окна магнитопровода такой схемы трансформатора стоит еще более остро, чем для предыдущей конструкции. Поэтому изолировать здесь нужно как можно более тонкими слоями и материалами. Нельзя здесь применять и толстые обмоточные провода. Хотя в некоторых установках применяются ЛАТРы особенно больших размеров, только на одном кольце такого можно изготовить тороидальный сварочный трансформатор.
Выгодное отличие тороидальной схемы для сварочного транформатора - более высокий КПД. На каждый виток вторичной обмотки теперь будет приходиться более одного вольта напряжения, следовательно, "вторичка" будет иметь меньше витков, а выходная мощность будет выше чем, в предыдущей схеме. Однако длина витка на тороидальном магнитопроводе будет больше, и сэкономить на проводе здесь вряд ли удастся. К недостаткам данной схемы следует отнести: сложность намотки, ограниченный объем окна, невозможность использования провода большого сечения, а также большую интенсивность нагрева. Если в предыдущем варианте все обмотки находились раздельно и хоть частично имели контакт с воздухом, то теперь первичная обмотка находится полностью под вторичной, и их нагрев взаимоусиливается.
Использовать для вторичной обмотки жесткие провода сложно. Ее легче намотать мягким многожильным или изготовленным из нескольких жил проводом. Если правильно подобрать все провода и аккуратно их уложить, то в пространство окна магнитопровода вместится необходимое количество витков вторичной обмотки и на выходе трансформатора получится нужное напряжение.
Иногда из нескольких колец ЛАТРов делают тороидальный сварочный трансформатор по-другому, ставят их не друг на друга торцами, а перематывают железные полосы ленты из одного на другой. Для этого сначала из одного кольца выбираются внутренние витки полос, чтобы расширить окно. Кольца других ЛАТРов распускаются полностью на полосы ленты, которые потом как можно плотнее наматываются на наружный диаметр первого кольца. После этого собранный единый магнитопровод очень плотно обматывается изолирующей лентой. Таким образом, получается кольцо-магнитопровод с более объемным внутренним пространством, чем у всех предыдущих. В такой можно будет вместить провод значительного сечения. Необходимое количество витков рассчитывается по площади сечения собранного кольца.
К недостаткам этой конструкции следует отнести трудоемкость изготовления магнитопровода. Тем более что как ни старайся, а вручную намотать железные полосы друг на друга так же плотно, как раньше, все равно не удастся. В результате магнитопровод получается хлипким. При работе в режиме сварки железо в нем сильно вибрирует, издавая мощный гул.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
Самодельная схема сварочного аппарата собрана на основе девяти амперного лабораторного регулируемого автотрансформатора. В его конструкции имеется возможность регулировки сварочного тока. Наличие в схеме данного сварочного аппарата диодного моста позволяет осуществлять сварку постоянным током.
Режим работы сварочного устройства устанавливается переменным сопротивлением R5. Тиристоры VS1 и VS2 открываются только в свой полупериод попеременно благодаря фазовому сдвигу, на радиокомпонентах R5, С1 и С2.
Благодаря этому, имеется возможность менять на первичной обмотке входное напряжение в диапазоне от 20 до 215 вольт. В результате преобразования на вторичной обмотке будет пониженное напряжение, позволяющее с легкостью зажечь сварочную дугу на контактах X1 и X2 при сварке переменным током и на контактах X3 и X4 при сварке в режиме постоянного тока. Подсоединение сварочного аппарата к переменной сети осуществляется стандартной штепсельной вилкой. В роли тумблера SA1 можно применить спаренный автомат на 25А.
Для начала с автотрансформатора осторожно снимают защитный кожух, электросъемный контакт и отвинчивают крепление. Далее на имеющуюся обмотку 250 вольт накручивают хорошую изоляцию, на которую наматывают 70 витков вторичной обмотки медным проводом с площадью сечения 20 мм 2 .
Если такого провода под рукой нет можно осуществить намотку из нескольких проводов с меньшего сечения. Модернизированный автотрансформатор размещают в самодельном корпусе с вентиляционными отверстиями. Там же необходимо уместить схему регулятора, пакетник, а так же контакты для сварки постоянным и переменным током.
В случае отсутствия автотрансформатора, его можно сделать своими руками, намотав обе обмотки на сердечник из трансформаторной стали.
На выходе вторичной обмотки в соответствии со схемой сварочного устройства подключают диодный мост состоящий из мощных выпрямительных диодов. Диоды обязательно должны быть установлены на самодельные радиаторы.
Для данной схемы сварочника желательно использовать медный многожильный провод в резиновой изоляции с сечением не менее 20 мм 2 .
