Как сделать электросварочный аппарат из латра. Простой самодельный сварочный аппарат из латра. Цепь управления – из чего состоит и как работает

Сварка своими руками в данном случае значит не технология производства сварочных работ, а самодельное оборудование для электросварки. Рабочие навыки приобретаются производственной практикой. Безусловно, прежде чем идти в мастерскую, нужно усвоить теоретический курс. Но претворять его в практику можно только, имея на чем работать. Это первый довод в пользу того, чтобы, самостоятельно осваивая сварочное дело, позаботиться вначале о наличии соответствующего оборудования.

Второй – покупной сварочный аппарат стоит дорого. Аренда тоже недешева, т.к. вероятность выхода его из строя при неквалифицированном пользовании велика. Наконец, в глубинке добраться до ближайшего пункта, где можно взять сварочник напрокат, может быть просто долго и трудно. В общем, первые шаги в сварке металлов лучше начинать с изготовления сварочной установки своими руками. А потом – пусть себе стоит в сарае или гараже до случая. Потратиться на фирменную сварку, буде дело пойдет, никогда не поздно.

О чем будем

В настоящей статье рассматривается, как в домашних условиях сделать оборудование для:

• Электродуговой сварки переменным током промышленной частоты 50/60 Гц и постоянным током до 200 А. Этого хватит, чтобы варить металлоконструкции примерно до забора из профнастила на каркасе из профтрубы или сварного гаража.
• Микродуговой сварки скруток проводов – очень просто, и полезно при прокладке или ремонте электропроводки.
• Точечной импульсной контактной сварки – может хорошо пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа.

О чем не будем

Первое, пропустим газовую сварку. Оборудование для нее стоит гроши по сравнению с расходными материалами, баллоны с газом дома не сделаешь, а самодельный газогенератор – серьезный риск для жизни, плюс карбид сейчас, где он еще поступает в продажу, дорог.

Второе – инверторную электродуговую сварку. Действительно, сварочный инвертор-полуавтомат позволяет начинающему дилетанту варить довольно ответственные конструкции. Он легок и компактен, носить его можно рукой. Но покупка в розницу компонентов инвертора, позволяющего стабильно вести качественный шов, обойдется дороже готового аппарата. А с упрощенными самоделками опытный сварщик работать попробует, и откажется – «Дайте нормальный аппарат!» Плюс, точнее минус – чтобы сделать более-менее приличный сварочный инвертор, нужно обладать довольно солидным опытом и познаниями в электротехнике и электронике.

Третье – аргонно-дуговую сварку. С чьей легкой руки пошло гулять в рунете утверждение, что она гибрид газовой и дуговой, неведомо. На самом деле это разновидность дуговой сварки: инертный газ аргон в сварочном процессе не участвует, но создает вокруг рабочей зоны кокон, изолирующий ее от воздуха. В результате сварочный шов получается химические чистым, свободным от примесей соединений металлов с кислородом и азотом. Поэтому варить под аргоном можно цветные металлы, в т.ч. разнородные. Кроме того, возможно уменьшить ток сварки и температуру дуги без ущерба для ее стабильности и варить неплавящимся электродом.

Оборудование для аргонно-дуговой сварки вполне возможно изготовить в домашних условиях, но – газ очень дорогой. Варить же в порядке рутинной хозяйственной деятельности алюминий, нержавейку или бронзу вряд ли понадобится. А если уж надо, то проще взять аргонную сварку в аренду – по сравнению с тем, на сколько (в деньгах) газа уйдет обратно в атмосферу, это копейки.

Трансформатор

Основа всех «наших» видов сварки – сварочный трансформатор. Порядок его расчета и конструктивные особенности существенно отличаются от таковых трансформаторов электропитания (силовых) и сигнальных (звуковых). Сварочный трансформатор работает в прерывистом режиме. Если конструировать его на максимальный ток как трансформаторы непрерывного действия, он получится непомерно большим, тяжелым и дорогим. Незнание особенностей электрических трансформаторов для дуговой сварки – основная причина неудач конструкторов-любителей. Поэтому прогуляемся по сварочным трансформаторам в следующем порядке:

1. немного теории – на пальцах, без формул и зауми;
2. особенности магнитопроводов сварочных трансформаторов с рекомендациями по выбору из случайно подвернувшихся;
3. испытания имеющегося в наличии б/у;
4. расчет трансформатора для сварочного аппарата;
5. подготовка компонент и намотка обмоток;
6. пробная сборка и доводка;
7. ввод в эксплуатацию.

Теория

Электрический трансформатор можно уподобить накопительному резервуару водоснабжения. Это довольно глубокая аналогия: трансформатор действует за счет запаса энергии магнитного поля в его магнитопроводе (сердечнике), который может многократно превышать мгновенно передаваемую от сети электропитания потребителю. А формальное описание потерь на вихревые токи в стали похоже на него же для водопотерь на инфильрацию. Потери электроэнергии в меди обмоток формально схожи с потерями напора в трубах за счет вязкого трения в жидкости.

Примечание: различие – в потерях на испарение и, соотв., рассеяние магнитного поля. Последние в трансформаторе частично обратимы, но сглаживают пики энергопотребления во вторичной цепи.

Важный в нашем случае фактор – внешняя вольт-амперная характеристика (ВВАХ) трансформатора, или просто его внешняя характеристика (ВХ) – зависимость напряжения на вторичной обмотке (вторичке) от тока нагрузки, при неизменном напряжении на первичной обмотке (первичке). У силовых трансформаторов ВХ жесткая (кривая 1 на рис.); они подобны мелководному обширному бассейну. Если его как следует изолировать и накрыть крышей, то водопотери минимальны и напор довольно стабилен, как бы там потребители краны ни крутили. Но если в стоке булькнуло – суши весла, вода слита. Применительно к трансформаторам – силовик должен как можно более стабильно держать выходное напряжение до некоторого порога, меньшего, чем максимальная мгновенная мощность потребления, быть экономичным, небольшим и легким. Для этого:

• Марку стали для сердечника выбирают с более прямоугольной петлей гистерезиса.
• Конструктивными мерами (конфигурацией сердечника, способом расчета, конфигурацией и расположением обмоток) всячески уменьшают потери на рассеивание, потери в стали и меди.
• Индукцию магнитного поля в сердечнике берут меньше максимально допустимой для передачи формы тока, т.к. ее искажение снижает КПД.

Примечание: трансформаторную сталь с «угловатым» гистерезисом часто называют магнитожесткой. Это неверно. Магнитожесткие материалы сохраняют сильную остаточную намагниченность, их них делают постоянные магниты. А любое трансформаторное железо – магнитомягкое.

Варить от трансформатора с жесткой ВХ нельзя: шов идет рваный, пережженный, металл разбрызгивается. Дуга неэластичная: чуть не так двинул электродом, гаснет. Поэтому сварочный трансформатор делают похожим уже на обычный водонапорный бак. Его ВХ мягкая (нормального рассеяния, кривая 2): при возрастании тока нагрузки вторичное напряжение плавно падает. Кривая нормального рассеяния аппроксимируется прямой, падающей по углом 45 градусов. Это позволяет за счет снижения КПД кратковременно снимать с того же железа в несколько раз большую мощность, или соотв. уменьшить массогабариты и стоимость трансформатора. Индукция в сердечнике при этом может достигать величины насыщения, а кратковременно даже превосходить ее: трансформатор не уйдет в КЗ с нулевой передачей мощности, как «силовик», но станет нагреваться. Довольно долго: тепловая постоянная времени сварочных трансформаторов 20-40 мин. Если потом дать ему остыть и недопустимого перегрева не было, можно продолжать работу. Относительное падение вторичного напряжения ΔU2 (ему соотв. размах стрелок на рис.) нормального рассеивания плавно растет при увеличении размаха колебаний сварочного тока Iсв, что позволяет легко держать дугу при любых видах работ. Обеспечиваются такие свойства следующим:

1. Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
2. Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогии: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
3. Индукцию выбирают близкой к предельной по перегреву, это позволяет за счет снижения cosφ (параметра, равнозначного КПД) при токе, существенно отличном от синусоидального, взять с той же стали большую мощность.

Примечание: обратимые потери рассеяния значит, что часть силовых линий пронизывает вторичку через воздух минуя магнитопровод. Название не вполне удачное, также как и «полезное рассеяние», т.к. «обратимые» потери для КПД трансформатора ничуть не полезнее необратимых, но они смягчают ВХ.

Как видим, условия совершенно различны. Так что, же непременно искать железо от сварочника? Необязательно, для токов до 200 А и пиковой мощности до 7 кВА, а на хозяйстве этого хватит. Мы расчетно-конструктивным мерами, а также при помощи несложных дополнительных устройств (см. далее) получим на любом железе ВХ, несколько более жесткую, чем нормальная, кривая 2а. КПД энергопотребления сварки при этом вряд ли превысит 60%, но для эпизодических работ для себя это не страшно. Зато на тонких работах и малых токах держать дугу и ток сварки будет несложно, не имея большого опыта (ΔU2.2 и Iсв1), на больших токах Iсв2 получим приемлемое качество шва, и можно будет резать металл до 3-4 мм.

Магнитопроводы

Типы магнитопроводов, пригодных для изготовления сварочных трансформаторов, показаны на рис. Наименования их начинаются с буквосочетания соотв. типоразмера. Л значит ленточный. Для сварочного трансформатора Л или без Л – существенной разницы нет. Если в префиксе есть М (ШЛМ, ПЛМ, ШМ, ПМ) – в игнор без обсуждения. Это железо уменьшенной высоты, для сварочника непригодное при всех прочих выдающихся достоинствах.

После букв типономинала следуют цифры, обозначающие a, b и h на рис. Напр., у Ш20х40х90 размеры поперечного сечения керна (центрального стержня) 20х40 мм (a*b), а высота окна h – 90 мм. Площадь сечения сердечника Sс = a*b; площадь окна Sок = c*h нужна для точного расчета трансформаторов. Мы ею пользоваться не будем: для точного расчета нужно знать зависимости потерь в стали и меди от величины индукции в сердечнике данного типоразмера, а для них – марку стали. Где мы ее возьмем, если мотать будем на случайном железе? Мы посчитаем по упрощенной методике (см. далее), а потом доведем в ходе испытаний. Труда уйдет больше, но зато получим сварку, на которой можно реально работать.

Примечание: если железо ржавое с поверхности, то ничего, свойства трансформатора от этого не пострадают. А вот если на нем есть пятна цветов побежалости – это брак. Когда-то этот трансформатор очень сильно перегрелся и магнитные свойства его железа необратимо испортились.

Еще один важный параметр магнитопровода – его масса, вес. Поскольку удельная плотность стали неизменна, он определяет объем сердечника, и, соотв., мощность, которую с нее можно взять. Для изготовления сварочных трансформаторов пригодны магнитопроводы массой:

• О, ОЛ – от 10 кг.
• П, ПЛ – от 12 кг.
• Ш, ШЛ – от 16 кг.

Почему Ш и ШЛ нужны тяжелее, понятно: у них есть «лишний» боковой стержень с «плечиками». ОЛ может быть легче, потому что в нем нет углов, на которые нужен излишек железа, а изгибы силовых магнитных линий плавнее и по некоторым другим причинам, о которых – уже в след. разделе.

О, ОЛ

Себестоимость трансформаторов на торах высока вследствие сложности их намотки. Поэтому использование тороидальных сердечников ограничено. Подходящий для сварки тор можно, во-первых, извлечь из ЛАТРа – лабораторного автотрансформатора. Лабораторный, значит не должен бояться перегрузок, и железо ЛАТРов обеспечивает ВХ, близкую к нормальной. Но…

ЛАТР – штука очень полезная, первое. Если сердечник еще жив, лучше ЛАТР восстановить. Вдруг не нужен, можно продать, и вырученного хватит на пригодную для своих нужд сварку. Поэтому «голые» сердечники ЛАТРов найти сложно.

Второе – ЛАТРы мощностью до 500 ВА для сварки слабы. От железа ЛАТР-500 можно добиться сварки электродом 2,5 в режиме: 5 мин варим – 20 мин он остывает, а мы накаляемся. Как в сатире Аркадия Райкина: раствор бар, кирпич йок. Кирпич бар, раствор йок. ЛАТРы же 750 и 1000 – большая редкость и годные.

Еще подходящий по всем свойствам тор – статор электромотора; сварка из него получится хоть на выставку. Но найти его не легче, чем железо ЛАТРа, а мотать на него много сложнее. Вообще, сварочный трансформатор из статора электродвигателя – отдельная тема, столько там сложностей и нюансов. Прежде всего – с навивкой толстого провода на «бублик». Не имея опыта намотки тороидальных трансформаторов, вероятность испортить дорогой провод, а сварки не получить, близка к 100%. Поэтому, увы, со с варочным аппаратом на троидальн6ом трансформаторе придется повременить.

Ш, ШЛ

Броневые сердечники конструктивно рассчитаны на минимальное рассеяние, и нормировать его практически невозможно. Сварка на обычном Ш или ШЛ получится слишком жесткой. Кроме того, условия охлаждения обмоток на Ш и ШЛ наихудшие. Единственно пригодные для сварочного трансформатора броневые сердечники – увеличенной высоты с разнесенными галетными обмотками (см. далее), слева на рис. Разделяются обмотки диэлектрическими немагнитными термостойкими и механически прочными прокладками (см. далее) толщиной в 1/6-1/8 высоты керна.

Шихтуется (собирается из пластин) сердечник Ш для сварки обязательно вперекрышку, т.е. пары ярмо-пластина поочередно ориентируются туда-обратно относительно друг друга. Способ нормирования рассеяния немагнитным зазором для сварочного трансформатора непригоден, т.к. потери дает необратимые.

Если подвернется шихтованный Ш без ярем, но с просечкой пластин между керном и перемычкой (в центре), вам повезло. Шихтуют пластины сигнальных трансформаторов, а сталь на них, для уменьшения искажений сигнала, идет дающая нормальную ВХ изначально. Но вероятность такого везения очень мала: сигнальные трансформаторы на киловаттные мощности – редчайшая диковина.

Примечание: не пытайтесь собрать высокий Ш или ШЛ из пары обычных, как справа на рис. Сплошной прямой зазор, хоть и очень тонкий – необратимое рассеяние и крутопадающая ВХ. Тут потери рассеивания почти аналогичны потерям воды на испарение.

ПЛ, ПЛМ

Наиболее пригодны для сварки сердечники стержневые. Из них – шихтуемые парами одинаковых Г-образных пластин, см. рис., их необратимое рассеяние наименьшее. Второе, обмотки П и ПЛов мотаются точно одинаковыми половинками, по половине витков на каждую. Малейшая магнитная или токовая асимметрия – трансформатор гудит, греется, а тока нет. Третье, что может показаться неочевидным не забывшим школьное правило буравчика – обмотки на стержни навиваются в одном направлении . Что-то не так кажется? Магнитный поток в сердечнике обязательно должен быть замкнут? А вы крутите буравчики по току, а не по виткам. Направления-то токов в полуобмотках противоположные, там и магнитные потоки показаны. Можно и проверить, если защита проводки надежная: подать сеть на 1 и 2’, а замкнуть 2 и 1’. Если автомат сразу не выбьет, то трансформатор взвоет и затрясется. Впрочем, кто там знает, что у вас с проводкой. Лучше не надо.

Примечание: можно еще встретить рекомендации – мотать обмотки сварочного П или ПЛ на разных стержнях. Мол, ВХ смягчается. Так-то оно так, но сердечник для этого нужен специальный, со стержнями разного сечения (вторичка на меньшем) и выемками, выпускающими силовые линии в воздух в нужном направлении, см. рис. справа. Без этого – получим крикливый, трясучий и прожорливый, но не варящий трансформатор.

Если есть трансформатор

Защитный автомат на 6,3 А и амперметр переменного тока помогут также определить пригодность старого сварочника, валявшегося бог знает где и черт знает как. Амперметр нужен или бесконтактный индукционный (токовые клещи), или стрелочный электромагнитный на 3 А. Мультиметр с пределами переменного тока будет недопустимо врать, т.к. форма тока в цепи окажется далека от синусоидальной. Еще – жидкостный бытовой термометр с длинной шейкой, или, лучше, цифровой мультиметр с возможностью измерения температуры и щупом для этого. Пошагово процедура испытаний и подготовки к дальнейшей эксплуатации старого сварочного трансформатора производится так:

Расчет сварочного трансформатора

В рунете можно найти разные методики расчета сварочных трансформаторов. При кажущемся разнобое большинство из них верны, но при полном знании свойств стали и/или для конкретного ряда типономиналов магнитопроводов. Предлагаемая методика сложилась в советские времена, когда вместо выбора был дефицит всего. У рассчитанного по ней трансформатора ВХ падает немного крутовато, где-то между кривыми 2 и 3 на рис. в начале. Для резки так годится, а для работ потоньше трансформатор дополняется внешними устройствами (см. далее), растягивающими ВХ по оси тока до кривой 2а.

Основа расчета обычна: дуга стабильно горит под напряжением Uд 18-24 В, а для ее зажигания требуется мгновенный ток в 4-5 раз больший номинального сварочного. Соотв., минимальное напряжение холостого хода Uхх вторички будет 55 В, но для резки, раз из сердечника выжимается все возможное, берем не стандартные 60 В, а 75 В. Больше никак: и по ТБ недопустимо, и железо не вытянет. Еще одна особенность, по тем же причинам – динамические свойства трансформатора, т.е. его способность быстро переходить из режима КЗ (скажем, при замыкании каплями металла) в рабочий, выдерживаются без дополнительных мер. Правда, такой трансформатор склонен к перегреву, но, раз он свой и на глазах, а не дальнем углу цеха или площадки, будем считать это допустимым. Итак:

• По формуле из п.2 пред. списка находим габаритную мощность;
• Находим максимально возможный сварочный ток Iсв = Pг/Uд. 200 А обеспечены, если с железа можно снять 3,6-4,8 кВт. Правда, в 1-м случае дуга будет вялой, и варить можно будет только двойкой или 2,5;
• Рассчитываем рабочий ток первички при максимально допустимом для сварки напряжении сети I1рmax = 1,1Pг(ВА)/235 В. Вообще-то норма на сеть 185-245 В, но для самодельного сварочника на пределе это слишком. Берем 195-235 В;
• По найденному значению определяем ток срабатывания защитного автомата как 1,2I1рmax;
• Принимаем плотность тока первички J1 = 5 А/кв. мм и, пользуясь I1рmax, находим диаметр ее провода по меди d = (4S/3,1415)^0,5. Полный его диаметр при самостоятельном изолировании D = 0,25+d, а если провод готовый – табличный. Для работы в режиме «кирпич бар, раствор йок» можно взять J1 = 6-7 А/кв. мм, но только, если нужного провода нет и не предвидится;
• Находим количество витков на вольт первички: w = k2/Sс, где k2 = 50 для Ш и П, k2 = 40 для ПЛ, ШЛ и k2 = 35 для О, ОЛ;
• Находим общее к-во ее витков W = 195k3w, где k3 = 1,03. k3 учитывает потери энергии обмоткой на рассеяние и в меди, что формально выражается несколько абстрактным параметром собственного падения напряжения обмотки;
• Задаемся коэффициентом укладки Kу = 0,8, добавляем по 3-5 мм к a и b магнитопровода, рассчитываем к-во слоев обмотки, среднюю длину витка и метраж провода
• Рассчитываем аналогично вторичку при J1 = 6 А/кв. мм, k3 = 1,05 и Kу = 0,85 на напряжения 50, 55, 60, 65, 70 и 75 В, в этих местах будут отводы для грубой подгонки режима сварки и компенсации колебаний питающего напряжения.

Намотка и доводка

Диаметры проводов в расчете обмоток получаются как правило больше 3 мм, а лакированные обмоточные провода с d>2,4 мм в широкой продаже редки. Кроме того, обмотки сварочника испытывают сильные механические нагрузки от электромагнитных сил, поэтому готовые провода нужны с дополнительной текстильной обмоткой: ПЭЛШ, ПЭЛШО, ПБ, ПБД. Найти их еще труднее, и стоят они очень дорого. Метраж же провода на сварочник таков, что более дешевые голые провода возможно изолировать самостоятельно. Дополнительное преимущество – свив до нужного S несколько многожильных проводов, получим провод гибкий, мотать которым куда легче. Кто пробовал уложить на каркас вручную шину хотя бы в 10 квадратов, оценит.

Изолирование

Допустим, есть в наличии провод 2,5 кв. мм в ПВХ изоляции, а на вторичку надо 20 м на 25 квадратов. Готовим 10 катушек или бухт по 25 м. Отматываем с каждой примерно по 1 м провода и снимаем штатную изоляцию, она толстая и не термостойкая. Оголенные провода скручиваем парой пассатижей в ровную тугую косу, а ее обматываем, в порядке нарастания стоимости изоляции:

1. Малярным скотчем с нахлестом витков 75-80%, т.е. в 4-5 слоев.
2. Миткалевой тесьмой с нахлестом в 2/3-3/4 витка, т.е в 3-4 слоя.
3. Х/б изолентой с нахлестом в 50-67%, в 2-3 слоя.

Примечание: провод для вторичной обмотки готовится и мотается она после намотки и испытаний первичной, см. далее.

Намотка

Тонкостенный самодельный каркас не выдержит давления витков толстого провода, вибраций и рывков при работе. Поэтому обмотки сварочных трансформаторов делают бескаркасными галетными, а на сердечнике закрепляют клиньями из текстолита, стеклотекстолита или, в крайнем случае, пропитанной жидким лаком (см. выше) бакелитовой фанеры. Инструкция по намотке обмоток сварочного трансформатора такова:

• Готовим деревянную бобышку высотой по высоте обмотки и с размерами в поперечнике на 3-4 мм больше a и b магнитопровода;
• Прибиваем или прикручиваем к ней временные фанерные щеки;
• Временный каркас обматываем в 3-4 слоя тонкой полиэтиленовой пленкой с заходом на щеки и заворотом на их внешнюю сторону, чтобы провод не приклеился к дереву;
• Мотаем предварительно изолированную обмотку;
• По намотке дважды пропитываем до протекания насквозь жидким лаком;
• по высыхании пропитки аккуратно снимаем щеки, выдавливаем бобышку и отдираем пленку;
• обмотку в 8-10 местах равномерно по окружности туго обвязываем тонки шнуром или пропиленовым шпагатом – она готова к испытаниям.

Доводка и домотка

Шихтуем сердечник в галету и стягиваем его болтами, как положено. Испытания обмотки производятся полностью аналогично испытаниям сомнительного готового трансформатора, см. выше. Лучше воспользоваться ЛАТРом; Iхх при входном напряжении 235 В не должен превышать 0,45 А на 1 кВА габаритной мощности трансформатора. Если больше – первичку доматывают. Соединения провода обмотки делаются на болтах (!), изолируются термоусаживаемой трубкой (ТУТ) в 2 слоя или х/б изолентой в 4-5 слоев.

По результатам испытаний корректируется число витков вторички. Напр., расчет дал 210 витков, а реально Iхх влез в норму при 216. Тогда расчетные витки секций вторички умножаем на 216/210 = 1,03 прибл. Не пренебрегайте знаками после запятой, от них во многом зависит качество трансформатора!

После доводки сердечник разбираем; галету туго обматываем теми же малярным скотчем, миткалем или «тряпочной» изолентой в 5-6, 4-5 или 2-3 слоя соотв. Мотать поперек витков, а не по ним! Теперь еще раз пропитываем жидким лаком; когда просохнет – дважды неразбавленным. Эта галета готова, можно делать вторичную. Когда обе будут на сердечнике, еще раз испытываем теперь уже трансформатор на Iхх (вдруг где-то завитковало), закрепляем галеты и весь трансформатор пропитываем нормальным лаком. Уф-ф, самая муторная часть работы позади.

Тянем ВХ

Но он у нас пока слишком крут, не забыли? Нужно умягчить. Простейший способ – резистор во вторичной цепи – нам не подходит. Все очень просто: на сопротивлении всего лишь 0,1 Ом при токе 200 рассеется теплом 4 кВт. Если у нас сварочник на 10 и более кВА, а варить нужно тонкий металл, резистор нужен. Какой бы ни был ток выставлен регулятором, его выбросы при зажигании дуги неизбежны. Без активного балласта они местами пережгут шов, а резистор их погасит. Но нам, маломощным, он него толку не будет.

Реактивный балласт (катушка индуктивности, дроссель) лишней мощности не отберет: она поглотит выбросы тока, а потом плавно отдаст их дуге, это и растянет ВХ как надо. Но тогда нужен дроссель с регулировкой рассеяния. А для него – сердечник почти такой же, как и у трансформатора, и довольно сложная механика, см. рис.

Мы пойдем другим путем: применим активно-реактивный балласт, у старых сварщиков в просторечии именуемый кишкой, см. рис. справа. Материал – стальная проволока-катанка 6 мм. Диаметр витков – 15-20 см. Сколько их – на рис. видно, для мощности до 7 кВА эта кишка правильная. Воздушные промежутки между витками – 4-6 см. С трансформатором активно-реактивный дроссель соединяется дополнительным отрезком сварочного кабеля (шланга, попросту), а электрододержатель присоединяется к нему зажимом-прищепкой. Подбирая точку присоединения, можно, вкупе с переключением на отводы вторички, точно настроить рабочий режим дуги.

Примечание: активно-реактивный дроссель в работе может греться докрасна, поэтому ему необходима несгораемая термопрочная диэлектрическая немагнитная подкладка. По идее, специальный керамический ложемент. Допустима замена его сухой песчаной подушкой, или уже формально с нарушением, но не грубым, сварочную кишку укладывают на кирпичи.

А остальное?

Это значит прежде всего – электрододержатель и присоединительное устройство обратного шланга (зажим, прищепка). Их, раз у нас трансформатор на пределе, нужно купить готовые, а таких, как на рис. справа, не надо. Для сварочного аппарата на 400-600 А качество контакта в держателе мало ощутимо, и просто приматывание обратного шланга он тоже выдержит. А наш самодельный, работающий с натугой, может забарахлить вроде бы непонятно отчего.

Далее, корпус аппарата. Его нужно делать из фанеры; желательно бакелитовой пропитанной, как описано выше. Днище – толщиной от 16 мм, панель с клеммником – от 12 мм, а стенки и крышку – от 6 мм, чтобы при переноске не оторвались. Почему не листовая сталь? Она ферромагнетик и в поле рассеяния трансформатора может нарушить его работу, т.к. мы вытягиваем из него все, что возможно.

Что до клеммных колодок, то самые клеммы делаются из болтов от М10. Основа – те же текстолит или стеклотекстолит. Гетинакс, бакелит и карболит не годятся, довольно скоро пойдут крошиться, трескаться и расслаиваться.

Пробуем постоянку

Сварка постоянным током имеет ряд преимуществ, но ВХ любого сварочного трансформатора на постоянке ужесточается. А у нашего, рассчитанного на минимально возможный запас по мощности, станет недопустимо жесткой. Дроссель-кишка тут уже не поможет, даже если бы он работал на постоянном токе. Кроме того, надо защитить дорогущие выпрямительные диоды на 200 А от бросков тока и напряжения. Нужен возвратно-поглощающий фильтр инфранизких частот, ФИНЧ. Хотя на вид он отражающий, но нужно учесть сильную магнитную связь между половинами катушки.

Известная много лет схема такого фильтра дана на рис. Но сразу же по ее внедрении любителями выяснилось, что рабочее напряжение конденсатора С мало: выбросы напряжения при зажигании дуги могут достигать 6-7 значений ее Uхх, т.е.450-500 В. Далее, конденсаторы нужны выдерживающие циркуляцию большой реактивной мощности, только и только масляно-бумажные (МБГЧ, МБГО, КБГ-МН). О массогабаритах одинарных «банок» этих типов (кстати, и не дешевых) дает представление след. рис., а на батарею их понадобится 100-200.

С магнитопроводом катушки проще, хотя и не совсем. Для него подойдут 2 ПЛа силового трансформатора ТС-270 от старых ламповых телевизоров-«гробов» (данные есть в справочниках и в рунете), или аналогичные, или ШЛ с похожими либо большими a, b, c и h. Из 2-х ПЛов собирают ШЛ с зазором, см. рис., в 15-20 мм. Фиксируют его текстолитовыми или фанерными прокладками. Обмотка – изолированный провод от 20 кв. мм, сколько влезет в окно; 16-20 витков. Мотают ее в 2 провода. Конец одного соединяют с началом другого, это будет средняя точка.

Настройка фильтра производится по дуге на минимальном и макисмальном значениях Uхх. Если дуга на минимале вялая, электрод липнет, зазор уменьшают. Если на максимале жжет металл – увеличивают или, что будет эффективнее, срезают симметрично часть боковых стержней. Чтобы сердечник от этого не рассыпался, его пропитывают жидким, а потом нормальным лаком. Найти оптимум индуктивности довольно трудно, но зато потом сварка работает безукоризненно и на переменном токе.

Микродуга

О назначении микродуговой сварки сказано вначале. «Аппаратура» для нее предельно проста: понижающий трансформатор 220/6,3 В 3-5 А. В ламповые времена радиолюбители подключались к накальной обмотке штатного силового трансформатора. Один электрод – сама скрутка проводов (можно медь-алюминий, медь-сталь); другой – графитовый стерженек вроде грифеля от карандаша 2М.

Сейчас для микродуговой сварки используют более компьютерные блоки питания, или, для импульсной микродуговой сварки, батареи конденсаторов, см. видео ниже. На постоянном токе качество, работы, разумеется, улучшается.

Видео: самодельный аппарат для сварки скруток

Видео: сварочный аппарат своими руками из конденсаторов

Контакт! Есть контакт!

Контактная сварка в промышленности используется преимущественно точечная, шовная и стыковая. В домашних условиях, прежде всего по энергопотреблению, осуществима импульсная точечная. Пригодна она для сваривания и приваривания тонких, от 0,1 до 3-4 мм, стальных листовых деталей. Дуговая сварка тонкостенку прожжет, а если деталь с монетку и менее, то самая мягкая дуга сожжет ее целиком.

Принцип действия точечной контактной сварки иллюстрирует рис: медные электроды с силой сжимают детали, импульс тока в зоне омического сопротивления сталь-сталь нагревает металл до того, что происходит электродиффузия; металл не плавится. Ток для этого нужен ок. 1000 А на 1 мм толщины свариваемых деталей. Да, ток в 800 А прихватит листы по 1 и даже 1,5 мм. Но если это не поделка для забавы, а, допустим, оцинкованный профнастил забора, то первый же сильный порыв ветра напомнит: «Мужик, а ток-то слабоват был!»

Тем не менее, контактная точечная сварка намного экономичнее дуговой: напряжение холостого хода сварочного трансформатора для нее – 2 В. Оно складывается 2-х контактных разностей потенциалов сталь-медь и омического сопротивления зоны провара. Рассчитывается трансформатор для контактной сварки аналогично ему же для дуговой, но плотность тока во вторичной обмотке берут 30-50 и более А/кв. мм. Вторичка контактно-сварочного трансформатора содержит 2-4 витка, хорошо охлаждается, а его коэффициент использования (отношение времени сварки к времени работы на холостом ходу и остывания) многократно ниже.

В рунете немало описаний самодельных импульсно-точечных сварочников из негодных микроволновок. Они, в общем-то, правильные, а в повторении, как написано в «1001 ночи», пользы нет. И старые микроволновки на помойках кучами не валяются. Поэтому займемся конструкциями менее известными, но, между прочим, более практичными.

На рис. – устройство простейшего аппарата для импульсной точечной сварки. Им можно сваривать листы до 0,5 мм; для мелких поделок он подходит отлично, а магнитопроводы такого и большего типоразмера относительно доступны. Его достоинство, помимо простоты – прижим ходовой штанги сварочных клещей грузом. Для работы с контактно-сварочным импульсником не помешала бы и третья рука, а если одной приходится с силой сжимать клещи, то вообще неудобно. Недостатки – повышенная аварийно- и травмоопасность. Если случайно дать импульс, когда электроды сведены без свариваемых деталей, то из клещей ударит плазма, полетят брызги металла, защиту проводки вышибет, а электроды сплавятся намертво.

Вторичная обмотка – из медной шины 16х2. Ее можно набрать из полосок тонкой листовой меди (получится гибкая) или сделать из отрезка сплющенной трубки подачи хладоагента бытового кондиционера. Изолируется шина вручную, как описано выше.

Здесь на рис. – чертежи аппарата импульсной точечной сварки помощнее, на сварку листа до 3 мм, и понадежнее. Благодаря довольно мощной возвратной пружине (от панцирной сетки кровати) случайное схождение клещей исключено, а эксцентриковый прижим обеспечивает сильное стабильное сжатие клещей, от чего существенно зависит качество сварного стыка. В случае чего прижим можно мгновенно сбросить одним ударом по рычагу эксцентрика. Недостаток – изолирующие узлы клещей, их слишком много и они сложные. Еще один – алюминиевые штанги клещей. Они, во-первых, не столь прочны, как стальные, во-вторых, это 2 ненужных контактных разности. Хотя теплоотвод по алюминию, безусловно, отличный.

Об электродах

В любительских условиях целесообразнее изолировать электроды в месте установки, как показано на рис. справа. Дома не конвейер, аппарату всегда можно дать остыть, чтобы изолирующие втулки не перегрелись. Такая конструкция позволит сделать штанги из прочной и дешевой стальной профтрубы, а еще удлинить провода (до 2,5 м это допустимо) и пользоваться контактно-сварочным пистолетом или выносными клещами, см. рис. ниже.

На рис. справа видна еще одна особенность электродов для точечной контактной сварки: сферическая контактная поверхность (пятка). Плоские пятки долговечнее, поэтому электроды с ними широко используются в промышленности. Но диаметр плоской пятки электрода должен быть равен 3-м толщинам прилегающего свариваемого материала, иначе пятно провара пережжется или в центре (широкая пятка), или по краям (узкая пятка), и от сварного стыка пойдет коррозия даже по нержавейке.

Последний момент об электродах – их материал и размеры. Красная медь быстро выгорает, поэтому покупные электроды для контактной сварки делают из меди с присадкой хрома. Такими следует пользоваться, при нынешних ценах на медь это более чем оправдано. Диаметр электрода берут в зависимости от режима его использования в расчете на плотность тока 100-200 А/кв. мм. Длина электрода по условиям теплопередачи не менее 3-х его диаметров от пятки до корня (начала хвостовика).

Как давать импульс

В простейших самодельных аппаратах импульсно-контактной сварки импульс тока дают вручную: просто включают сварочный трансформатор. Это ему, конечно, на пользу не идет, а сварка – то непровар, то пережог. Однако автоматизировать подачу и нормировать сварочные импульсы не так уж сложно.

Схема простого, но надежного и проверенного долгой практикой формирователя сварочных импульсов дана на рис. Вспомогательный трансформатор Т1 – обычный силовой на 25-40 Вт. Напряжение обмотки II – по лампочке подсветки. Можно вместо нее поставить 2 включенных встречно-параллельно светодиода с гасящим резистором (обычным, на 0,5 Вт) 120-150 Ом, тогда напряжение II будет 6 В.

Напряжение III – 12-15 В. Можно 24, тогда конденсатор С1 (обычный электролитический) нужен на напряжение 40 В. Диоды V1-V4 и V5-V8 – любые выпрямительные мосты на 1 и от 12 А соотв. Тиристор V9 – на 12 и более А 400 В. подойдут оптотиристоры из компьютерных блоков питания или ТО-12,5, ТО-25. Резистор R1 – проволочный, им регулируют длительность импульса. Трансформатор Т2 – сварочный.

При конструировании, сборке или ремонте чего-либо часто приходится соединять детали. Типы и методы соединений различны. Например, при соединении изделий из металла используют соединение на резьбе (винт или болт с гайкой), клепку, склеивание, спаивание и сварку.

И если для первых трех нужны только механические инструменты, то для спаивания необходимы паяльники, а для сварки некоторые умельцы делают самодельные сварочные аппараты постоянного и переменного тока. Многие из этих агрегатов работают без сбоев не один десяток лет.

Самодельные аппараты переменного тока

При сборке, ремонте или конструировании бытовой техники или какого-либо оборудования возникает необходимость сварить несколько деталей вместе. Сварочные аппараты переменного тока стоят дорого, купить их не так просто. Но вполне допустимо сделать их самому. Схемы таких устройств очень разные.

Одна из оригинальных конструкций выполнена на основе трансформатора ЛАТР (автотрансформатора лабораторного). Этот аппарат работает от обычной сети, используя в работе переменный ток. Электротехнические характеристики его очень высоки из-за магнитопровода специального исполнения.

Он выполнен из трансформаторного ленточного железа (свит в рулон) и имеет форму кольца или тора, хотя обычный сварочный аппарат переменного тока собран из пластин, похожих на букву «Ш». Характеристики тороидального изделия выше в 4,7 раз, а потери почти минимальны по сравнению с Ш-образным сердечником.

Но такое трансформаторное ленточное железо сейчас в дефиците, поэтому легче достать готовый 9-амперный автотрансформатор лабораторный (ЛАТР) или тороидальный магнитопровод от сгоревшего изделия. Его необходимо перемотать — убрать обмотку вторичную старую или сгоревшую и намотать новую, более толстым проводом. Используя все это, вы соберете аппарат переменного тока 75-155 А примерно за 1-2 часа.

Вернуться к оглавлению

Перемотка ЛАТР

Для замены обмоток поступают следующим способом:

1. Снимают кожух (если он есть).
2. Удаляют арматуру из немагнитного материала (пластмасса, алюминий) вместе с механической частью.
3. Избавляются от старых или сгоревших обмоток:

• если обмотки не повреждены, то вторичную просто сматывают на специальный челнок для использования в других разработках и конструкциях. Челнок размером 4-5х10-20 см можно вырезать из фанеры;
• если обмотки сгорели, то провод удаляют любым методом: срезают, обрывают.

1. Производят электроизоляцию сердечника от будущей обмотки, обмотав железо лакотканью в два слоя или сделав накладки из специального электрокартона.
2. Наматывают новые обмотки, изолировав их друг от друга;.
3. Производят сборку.

На аппараты, выполненные на основе трансформатора ЛАТР, наматывают всего две обмотки.

Если трансформатор сгорел полностью, приходится мотать обе обмотки.

Первичную выполняют 1,2-миллиметровым проводом типа ПЭВ-2. Ориентировочная длина этого куска — 170 м. Для намотки пользуются челноком. Провод наматывают на него полностью.

А затем, закрепив конец, начинают выполнять поступательные движения рукой внутрь тороида, обматывая проводом изолированный сердечник. Намотка производится виток к витку. После намотки первичную обмотку покрывают изоляцией (той же лакотканью).

Для более надежной изоляции и эффективного охлаждения аппарата можно применить метод воздушного зазора между обмотками. В этом случае первичную обмотку можно не изолировать сверху — хватит и ее собственного покрытия.

Метод таков:

• изготавливаются два кольца из толстого (3-5 мм) текстолита с внешним калибром на 3-5 мм (с каждой стороны) больше диаметра сердечника с намотанной «первичкой»;
• c краев снимается фаска (они скругляются) во избежание порчи изоляции;
• кольца закрепляются сверху и снизу сердечника двусторонним скотчем;
• наматывается вторичная обмотка.

Вторичную — 45 витков — выполняют несколькими проводами, скрученными вместе, или шиной, которые должны быть в стекловидной или ХБ-изоляции. Сечение рассчитывается в зависимости от необходимого сварочного тока и составляет 5-7 А на 1 кв.мм. На ток 170 А вам понадобится шина или скрутка сечением 35 мм или больше. Обмотку вторичную (для охлаждения) распределяют по тороиду с зазором, стараясь распределять ее равномерно.

Если у вас имеется рабочий автотрансформатор или вы приобрели новый, то работа сводится только к перемотке одной (вторичной) обмотки, так как первичная уже намотана проводом необходимого сечения и длины.

Он перебирается в такой последовательности:

• вначале отвинчивают металлический или пластмассовый кожух (если он есть);
• снимают ползунок с графитовым токосъемником;
• удаляют арматуру из немагнитного материала (пластмасса, алюминий);
• определяют (прозванивают тестером) и маркируют все сетевые выводы;
• остальные провода обматывают изоляцией или надевают на них ПВХ-трубки и укладывают на боковой части ЛАТР перпендикулярно обмоткам;
• далее монтируется вторичная обмотка; витки, диаметр и марка проводов из меди аналогична варианту, описанному выше (полностью сгоревшему).

Сварочные аппараты, точнее, их трансформаторы, рекомендуется монтировать вдвоем. Первый человек протягивает провод и укладывает его, стараясь не испортить изоляцию и соблюсти дистанцию между витками. Второй придерживает конец провода, не позволяя ему скручиваться.

Если изоляция нарушится и концы хотя бы одного витка соприкоснутся, произойдет межвитковое замыкание, трансформатор перегреется и аппарат выйдет из строя.

Сварочные аппараты с таким трансформатором работают на токах 55-180 А.

Вернуться к оглавлению

Электромонтажная схема

У любой конструкции, работающей от сети, есть своя схема. Имеет ее и вышеописанный сварочный аппарат.

Перемотанный трансформатор закрывают его старым кожухом (если он подходит), готовят новый или обходятся без ограждения. Это не так опасно. Ведь аппарат имеет потенциал на выходе не более 50 В. Да и охлаждать трансформатор без кожуха намного легче.

Выводы обмоток трансформатора на ваш аппарат подсоединяются так:

1. Первичная (I) — подсоединяется к 220 В 2-4-миллиметровым медным гибким проводом (ВРП или ШРПС). Обязателен автомат (Q1) — выключатель автоматический наподобие тех, что стоят в домах.
2. К вторичной (многоамперной) прикрепляют тщательно изолированные, но к тому же гибкие провода ПРГ соответствующего сечения.

Один конец крепится к обрабатываемой детали и заземляется (для электробезопасности). На другом укрепляется резистор балластный (для регулирования выходного тока) и самодельный или стандартный электрододержатель на аппарат.

Вернуться к оглавлению

Регуляторы тока

Регулятор представляет свитый спиралью провод 3-миллиметрового калибра из констатановой или нихромовой проволоки длиной примерно около 5 м. Это своеобразный балластник, включенный в цепь электродержателя последовательно.

Спираль укрепляется отдельно на листе асбестоцемента. Ток сварки аппарата можно изменять тремя способами:

1. Метод подбора. На регулирующем конце укрепляют зажим-крокодил большого размера. Изменение тока производят путем перемещения зажима по спирали. Если укрепить спираль только на концах (или распрямить), то регулировка будет плавной.
2. Метод переключения. Берут переключатель. Его общий вывод подключают на регулирующий провод. Остальные выводы подключают на витки спирали. Ток регулируют дискретным перемещением ползунка.
3. Метод замены. Ток изменяют путем подбора электродов (толстые и тонкие, длинные и короткие). Регулирование происходит в небольших пределах. Этот метод почти не применяется.

Эти аппараты изменяют сварочный ток путем регулировки вторичной обмотки. С нее снимается большой ток, поэтому изменять ток электронным методом нерентабельно. Надо устанавливать мощные детали, огромные радиаторы и соответствующее охлаждение.

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

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

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.

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:

1. Сравнительная компактность и небольшой вес. Подобные параметры можно снизить путем уменьшения мощности конструкции.
2. 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.

Отличный сварочный аппарат можно сделать на основе лабораторного автотрансформатора ЛАТР и самодельного тиристорного минирегулятора с выпрямительным мостом. Они дают возможность не только безопасно подключаться к стандартной сети напряжением 220 В, но и изменять напряжение на электроде, а значит, выбирать требуемую величину сварочного тока.

Внутри корпуса размещается тороидальный автотрансформатор (АТР), выполненный на магнитопроводе большого сечения. Именно этот сердечник-магнитопровод понадобится от ЛАТРа для изготовления нового сварочного трансформатора (СТ).

Нам потребуется два одинаковых кольца-магнитопровода от крупных ЛАТРов. ЛАТРы выпускались в СССР разных видов с максимальным током от 2 до 10 А. Сварочный трансформатор для его изготовления подойдут те, размеры магнитопроводов которых дадут возможность разместить необходимое количество витков. Наиболее часто встречающимся среди них, является АТР типа ЛАТР 1М.

Магнитопровод от ЛАТР 1М обладает следующими габаритами: внешний диаметр 127 мм; внутренний 70 мм; высота кольца 95 мм; сечение 27 см2 и массу 6 кг. Из двух колец от этого ЛАТР можно сделать отличный сварочный трансформатор.

У многих АТР магнитопровод имеет внешний диаметр кольца больше, но зато меньшие высота и диаметр окна. В этом случае его необходимо увеличить до 70 мм. Кольцо магнитопровода сделано из намотанных друг на друга кусков железной ленты, сваренной по краям.

Для того чтобы подогнать внутренний диаметр окна, необходимо изнутри отсоединить конец ленты и отмотать нужное количество. Не пытайтесь сделать это за один раз.

Сварочный трансформатор начало операции изготовления, во первых требуется изолировать оба кольца. Обращая внимание на углы краев колец, если они острые, то могут запросто повредить наложенную изоляцию, а затем замкнуть провод обмотки. На углы лучше приклеить какую-нибудь эластичную ленту или разрезанный вдоль кембрик. Сверху кольцо обматывают небольшим слоем изоляции. Далее изолированные кольца скрепляют вместе.

Кольца плотно скручивают плотной лентой, а по бокам фиксируют колышками, стянутыми изолентой. Теперь сердечник для СТ готов.

Переходим к следующему пункту изготовления сварочного трансформатора, а именно укладка первичной обмотки .

Сварочный трансформатор обмотки - наматывают как показано на рисунке три - первичная обмотка посредине, обе секции вторичной размещены на боковых плечах. На первичную обмотку требуется около 70-80 метров провода, который придется каждым витком тянуть через оба окна магнитопровода. При этом могу порекомендовать использовать приспособление показанное на рисунке 4. Сначала провод наматывают на нем и в таком виде легко протягивают через окна колец. Провод обмотки может быть кусковый, метров по десять, но лучше все же использовать целый.

В данном случае его наматывают частями, а концы скрепляют не скручивая и пропаивают между собой, а затем изолируют. Диаметр провода используемого в первичной обмотки 1,6-2,2 мм. в колличестве 180-200 витков.

Приступаем к намотке СТ. На конец провода крепим кембрик с помощью изоленты к началу первого слоя. Поверхность магнитопровода закругленной форму, поэтому первые слои будут иметь меньше витков, чем каждый последующие для выравнивания поверхности смотри рисунок 5. Провод необходимо укладывать виток к витку, ни в коем случаи не захлестывть провод на проводе.

Слои провода требуется изолировать друг от друга. Для экономии места обмотку следует укладывать как можно компактнее. На магнитопроводе из небольших колец межслоевую изоляцию необходимо применять потоньше, например с помощью обычного скотча. Не спешите намотать первичную обмоткуза один раз. Проще сделать это в 2-3 подхода.

Определим количество витков вторичной обмотки СТ на требуемое напряжение. Для начала подсоединим уже намотанную первичную обмотку к переменному напряжению на 220 вольт. Ток холостого хода этого варианта СТ низкий - всего 70-150 мА, гул СТ должен быть тихим. Намотайте на одно из боковых плеч 10 витков провода и померьте вольтметром выходное напряжение на нем. На каждое из боковых плеч поступает только половина магнитного потока, генерируемого на центральном плече, поэтому здесь на каждый виток вторичной обмотки придется 0,6-0,7 В. Исходя из полученного результата, рассчитываем требуемое количество витков во вторичной обмотки, ориентируясь на уровень напряжения в 50 вольт, обычно это около 75 витков. Проще всего намотать многожильным проводом 10 мм2 в синтетической изоляции. Можно собрать вторичную обмотку и из нескольких жил медного провода. Половину витков следует наматывать на одно плечо, половину на другое.

Намотав обмотки на оба плеча СТ, нужно проверить напряжение на каждом из них, допускается разница в 2-3 вольта, но не более. Затем обмотки на плечах соединаяют последовательно, но так, чтобы они небыли в противофазе, иначе на выходе будет около нуля.

При стандартном сетовом напряжение сварочный трансформатор на магнитопроводе из ЛАТР может выдавать ток в дуговом режиме до 100-130 А, при КЗ ток вторичной цепи достигает 180 А.

Дуга зажигается очень легко при напряжении ХХ, около 50 В или выше, хотя дугу можно без особых проблем зажигать и при более низких напряжениях. На кольцах от ЛАТРов можно также собрать СТ по тороидальной схеме.

Для этого потребуются тоже два кольца, лучше от больших ЛАТРов. Кольца соединяют и изолируют: получается одно большое кольцо-магнитопровод. Первичная обмотка содержит столько же витков как и описано выше, но ее наматывают уже по всему кольцу и обычно в два слоя. Изолировать слои нужно как можно более тонкими материалами. Нельзя использовать и толстые обмоточные провода.

Плюсом тороидальной схемы СТ является высокий КПД. На каждый виток вторичной обмотки приходится 1 В напряжения, поэтому, вторичная обмотка будет содержать меньше витков, а выходная мощность выше, чем в предыдущей сслучае.

К очевидным минусам можно отнести проблему с намоткой, ограниченный объем окна и невозможность использования провода большого диаметра.

Использовать для вторички жесткие провода проблемотично. Лучше применить мягкие многожильные

Характеристика горения дуги у тороидального СТ на порядок выше, чем у предыдущего варианта.

Режимы работы выставляют потенциометрам. Совместно с емкостями C2 и C3 он образует классические фазосдвигающие цепочки, каждая из которых, сработает в свой полупериод и откроет свой тиристор на заданный промежуток времени. В результате на первичной обмотке СТ окажутся регулируемые 20 - 215 В. Трансформируясь во вторичной обмотке, в нужное напряжение они легко зажигают дугу для сварки на переменном или выпрямленном токе.

Для изготовления сварочного трансформатора можно использовать статор от асинхронного двигателя. Размер сердечника определяется в данном случае площадью поперечного сечения статора, которая должна быть не меньше 20 см 2 .

В отечественных цветных телевизорах применялись крупные, тяжелые сетевые трансформаторы, например, ТС-270, ТС-310, СТ- 270. Они имеют U- образные магнитопроводы, их легко разобрать, отвинтив всего-то две гайки на стягивающих шпильках, и магнитопровод распадается на две половинки. У более старых трансформаторов ТС-270, ТС- 310 сечение магнитопровода имеет размеры 2х5 см, S=10 см2, а у более новых - ТС-270, сечение магнитопропода S=11,25 см2 при размерах 2,5х4,5 см. При этом ширина окна у старых трансформаторов на несколько миллиметров больше. Более старые трансформаторы намотаны медным проводом, из их первичных обмоток может пригодиться провод.

СТ кроме специального изготовления можно получить, переоборудовав готовые трансформаторы различного назначения. Мощные трансформаторы подходящего типа применяют для создания сетей с напряжением 36, 40 В, обычно в местах с повышенной пожароопасностью, влажностью и для других нужд. Для этих целей используют разные типы трансформаторов: разных мощностей, включаемых в 220, 380 В по одно или трехфазной схеме.