Как изготовить сварочный аппарат в домашних условиях. Конструирование самодельных сварочных аппаратов постоянного тока

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

• Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
• Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения - 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора - сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

• сила тока на вторичке 100–150 А;
• напряжение холостого хода 60–65 вольт;
• рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
• сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом - можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым - это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Оптимальный материал для корпуса - текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники - обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант - микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически - это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка - 500 витков 0.15 проволоки.

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

• Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
• Потребляемая мощность от сети 220 вольт - не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
• Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

1. Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
2. Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт - холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
3. Трансформатор тока - самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы - все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Итог

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.

Видео по теме

Из статьи вы узнаете, какими бывают Своими руками изготовить их довольно просто, если имеются элементарные познания в электротехнике и необходимые инструменты. В качестве основы для сварочного автомата может быть взят как готовый трансформатор, так и самодельный.

Конечно, такие конструкции потребляют большую мощность, следовательно, в сети будет наблюдаться сильное падение напряжения. Это может сказаться на функционировании бытовых электроприборов. Именно по этой причине намного эффективнее оказываются конструкции, в основе которых находятся полупроводниковые элементы. Если сказать проще, то это аппараты.

Простейший сварочный аппарат

Так, первым делом стоит рассмотреть самые простые конструкции, которые может повторить любой. Конечно, это те устройства, в основе которых находятся трансформаторы. Конструкция, рассмотренная ниже, позволяет работать от напряжения 220 и 380 Вольт. Максимальный диаметр электрода, используемый при сварке, - 4 миллиметра. Толщина свариваемых металлических элементов колеблется в интервале от 1 до 20 миллиметров. О том, вы сейчас узнаете в полной мере. Причем продвигаться сможете от простого к сложному.

Несмотря на такие прекрасные характеристики, изготовление сварочного аппарата производится из легкодоступных материалов. Вам потребуется для сборки трансформатор понижающий, работающий от трехфазного напряжения. При этом его мощность должна составлять порядка 2 киловатт. Также стоит отметить, что вам необходимы будут не все обмотки. Поэтому в том случае, если одна из них вышла из строя, проблем с дальнейшим конструированием не возникнет.

Переделка трансформатора

Суть в том, что вам необходимо внести изменения лишь во вторичной обмотке. Для облегчения задачи ниже в статье приведена схема сварочного аппарата, подключение его к сети также описано.

Итак, первичную обмотку трогать не нужно, она имеет все характеристики, необходимые для работы от сети переменного тока 220 Вольт. Разбирать сердечник нет необходимости, достаточно непосредственно на нём разобрать вторичную обмотку, а вместо нее намотать новую.

На трансформаторе, который вы должны выбрать, присутствует несколько обмоток. Три первичных, столько же вторичных. Но имеются еще и средние обмотки. Их тоже три. Именно вместо средней необходимо намотать такой же провод, какой был использован для изготовления первичной. Причем необходимо от каждого тридцатого витка делать отводы. Около 300 витков в общей сложности должна иметь каждая обмотка. Благодаря правильной намотке провода можно увеличить мощность сварочного аппарата.

На обеих крайних катушках наматывается вторичная обмотка. Точное количество витков указать сложно, так как чем их больше, тем лучше. Провод используется сечением 6-8 квадратных миллиметров. Вместе с ним наматывается одновременно тонкий провод. В качестве силового кабеля нужно использовать многожильный в надежной изоляции. Именно так делаются своими руками.

Если проанализировать все конструкции, изготовленные по данной технологии, то оказывается, что примерное количество провода — около 25 метров. Если нет провода с большим сечением, можно использовать кабель с площадью 3-4 квадратных миллиметра. Но в этом случае его необходимо складывать вдвое при намотке.

Подключение трансформатора

Конструкцию имеет простую сварочный аппарат. Полуавтомат можно изготовить на его основе, если сделать еще одну обмотку для питания электропривода подачи электродов. Обратите внимание на то, что на выходе трансформатора будет очень большой ток. Поэтому все коммутационные разъемы необходимо выполнять максимально прочными.

Чтобы сделать клеммы для подключения к выводам вторичной обмотки, вам потребуется медная трубка. У нее должен быть диаметр 10 миллиметров, а длина 3-4 см. С одного конца ее нужно расклепать. Получиться должна пластина, в которой необходимо проделать отверстие. Диаметр его должен составлять около одного сантиметра. С другого конца вставляются провода. Независимо от того, сварочный аппарат постоянного тока или переменного, коммутация делается максимально жесткой и надежной.

Желательно их идеально зачистить, при необходимости обработать в кислоте и нейтрализовать ее. Для улучшения контакта второй край трубки должен быть слегка сплюснут при помощи молотка. Выводы первичной обмотки лучше всего крепить к текстолитовой плате. Толщина ее должна быть около трех миллиметров, можно больше. Она жестко крепится к трансформатору. Кроме того, в этой плате нужно сделать 10 отверстий, диаметр каждого около 6 миллиметров. Посмотрите, какая схема сварочного аппарата, как он включается в сеть 220 и 380 Вольт.

В них необходимо установить винты, гайки и шайбы. К ним производится подключение выводов всех первичных обмоток. В том случае, если требуется, чтобы сварка работала от бытовой сети 220 Вольт, соединяются параллельно крайние обмотки трансформатора. Последовательно с ними включается средняя обмотка. Идеально будет работать сварка при питании от 380 Вольт.

Чтобы произвести подключение первичных обмоток к питающей сети, нужно использовать другую схему. Обе крайние обмотки соединяются последовательно. Лишь после этого последовательно с ними включается средняя обмотка. Причина для этого кроется в следующем: средняя обмотка является дополнительным с ее помощью происходит снижение напряжения и тока во вторичной цепи. Благодаря этому работают в нормальном режиме сварочные аппараты, своими руками изготовленные по приведенной технологии.

Изготовление электрододержателя

Конечно, неотъемлемая часть любого сварочного аппарата — это электрододержатель. Нет необходимости покупать готовый, если сделать его можно из подручных материалов. Вам необходима трехчетвертная труба, ее суммарная длина должна быть около 25 сантиметров. С обоих концов необходимо сделать небольшие выемки, примерно на 1/2 диаметра. С таким держателем будет нормально работать сварочный аппарат. Для пластиковых элементов конструкции отдельное требование - они должны быть расположены как можно дальше от трансформатора и держателя.

Делать их нужно в трех-четырех сантиметрах от края. Затем возьмите кусок стальной проволоки, диаметр которой 6 миллиметров, приварите его к трубе напротив большей выемки. С другой стороны необходимо просверлить дырку, к ней прикрепите провод, который будет соединяться со вторичной обмоткой.

Подключение к сети

Стоит отметить, что нужно подключать сварочный аппарат по всем правилам. Во-первых, нужно использовать рубильник, с помощью которого можно без труда произвести отключение устройства от сети. Обратите внимание на то, что сварочные аппараты, своими руками изготовленные, по безопасности не должны уступать аналогам, выпускаемым промышленностью. Во-вторых, сечение проводов для подключения к сети должно быть не меньше полутора квадратных миллиметров. Ток потребления первичной обмотки составляет максимум 25 ампер. При этом во ток можно изменить в диапазоне 60..120 ампер. Обратите внимание на то, что данная конструкция сравнительно простая, поэтому подходит она лишь для применения в быту.

Аппарат для точечной сварки

Полезным окажется и сварочный аппарат точечного типа. Конструкции таких устройств не менее простые, нежели предыдущих. Правда, величина тока на выходе очень большая. Зато имеется возможность производить контактную сварку металлов до трех миллиметров толщиной. В большинстве конструкций нет регулировки выходного тока. Но при желании это можно сделать. Правда, усложняется вся самоделка. Необходимость в регулировании выходного тока отпадает, так как можно контролировать процесс сварки визуально. Конечно, сварочные инверторные аппараты окажутся намного эффективнее. Но точечные могут выполнять то, чего не позволяет сделать любая другая конструкция.

Для изготовления вам потребуется трансформатор с мощностью около 1 киловатта. Первичная обмотка остается без изменений. Переделать потребуется только вторичную. И если используется трансформатор от бытовой микроволновки, то нужно выбить вторичную обмотку, вместо нее произвести намотку нескольких витков провода большого сечения. Если имеется возможность, лучше использовать медную шину. На выходе должно получиться около пяти вольт, но этого окажется достаточно для полноценной работы устройства.

Конструкция электрододержателя

Здесь она немножко отличается от той, которая была рассмотрена выше. Для изготовления вам потребуются небольшие дюралевые заготовки. Подойдут прутки с диаметром 3 сантиметра. Нижний должен быть неподвижен, полностью изолирован от контактов. В качестве изоляционного материала можно использовать шайбы из текстолита, а также лакоткань. Любой, даже простейший точечный сварочный аппарат нуждается в надежном электрододержателе, поэтому его конструированию уделите максимум внимания.

Электроды изготавливаются из меди, их диаметр - 10-12 миллиметров. Они прочно закрепляются в держателе с помощью прямоугольных латунных вставок. Исходное положение электрода держателя - его половины разведены. Для придания упругости можно использовать пружины. Идеально подходят от старых раскладушек.

Работа контактной сварки

Необходимо подключать такую сварку к электрической сети при помощи автоматического выключателя. Он должен иметь номинальный ток 20 ампер. Обратите внимание на то, что на входе (там, где у вас находится счетчик) автомат должен быть либо таким же по параметрам, либо большим. Чтобы произвести включение трансформатора, применяется простой магнитный пускатель. Несколько отличается работа сварочным аппаратом контактного типа от той, которая была рассмотрена выше. И эти особенности вы сейчас узнаете.

Для включения магнитного пускателя необходимо предусмотреть специальную педаль, которую вы будете нажимать ногой для выработки тока во вторичной цепи. Обратите внимание на то, что включается и выключается контактная сварка только в том случае, если электроды полностью сведены. Если пренебрегать этим правилом, то будет появляться очень много искр, как следствие, это приведет к пригоранию электродов, выходу их из строя. Старайтесь как можно чаще обращать внимание на температуру сварочного аппарата. Время от времени делайте небольшие перерывы. Не допускайте перегрева агрегата.

Инверторный сварочный аппарат

Он является наиболее современным, но сложнее в конструировании. В нем используется и полупроводниковые транзисторы с высокой мощностью. Пожалуй, это наиболее дорогие и дефицитные детали. В первую очередь делается блок питания. Он импульсный, поэтому необходимо изготовить специальный трансформатор. А теперь более подробно о том, из чего состоит такой сварочный аппарат. Характеристики его компонентов смотрите далее.

Конечно, трансформатор, используемый в инверторе, намного меньше по габаритам, нежели рассмотренные выше. Также потребуется сделать дроссель. Итак, вам следует обзавестись сердечником из феррита, каркасом для изготовления трансформатора, медными шинами, специальными скобами, чтобы произвести фиксацию двух половин ферритового сердечника, изолентой. Последнюю необходимо выбирать, исходя из данных ее термической стойкости. Придерживайтесь этих советов, когда делаете сварочные инверторные аппараты.

Намотка трансформатора

Наматывается трансформатор на всю ширину каркаса. Только при таком условии он способен будет выдержать любые падения напряжения. Для намотки используется либо медная шина, либо провода, собранные в пучок. Обратите внимание на то, что провод из алюминия использовать нельзя! Он не может выдерживать такую большую плотность электрического тока, которая имеется в инверторе. Такой сварочный аппарат для дачи способен выручить вас, причем его вес крайне мал. Витки наматываются максимально плотно. Вторичная обмотка - это два провода с толщиной порядка двух миллиметров, скрученных вместе.

Друг от друга они должны быть максимально изолированы. Если у вас большие запасы от старых телевизоров, можно их применить в конструкции. Требуется 5 штук, причем сделать из них нужно один общий магнитопровод. Чтобы устройство работало с максимальной эффективностью, нужно уделять внимание каждой мелочи. В частности, толщина провода выходной обмотки трансформатора влияет на его бесперебойность.

Конструкция инвертора

Чтобы изготовить сварочный аппарат 200, необходимо уделить максимальное внимание всем мелочам. В частности, силовые транзисторы необходимо закрепить на радиаторе. Причем использование термопасты приветствуется для передачи тепла от транзистора к радиатору. И рекомендуется ее время от времени менять, так как она имеет свойство высыхать. Передача тепла при этом ухудшается, есть вероятность, что полупроводники выйдут из строя. Кроме того, нужно сделать принудительное охлаждение. Для этой цели используются вытяжные кулеры. Диоды, служащие для выпрямления переменного тока, необходимо закрепить на алюминиевой пластине. Ее толщина должна быть 6 миллиметров.

Соединение выводов осуществляется при помощи неизолированного провода. Его сечение должно составлять 4 миллиметра. Обратите внимание на то, чтобы между проводами соединения было максимальное расстояние. Они не должны прикасаться друг другу, независимо от того, какое воздействие испытывает корпус сварочного аппарата. Дроссель необходимо закрепить на основании сварочного аппарата при помощи металлической пластины.

Причем последняя должна полностью повторять форму непосредственно дросселя. Чтобы уменьшить вибрацию, необходимо установить уплотнитель из резины между корпусом и дросселем. Силовые провода внутри устройства разводятся в разные стороны. В противном случае имеется вероятность того, что произойдет короткое замыкание. Необходимо установить вентилятор таким образом, чтобы он осуществлял обдув всех радиаторов единовременно. В противном случае, если не получается использовать один вентилятор, придется ставить несколько.

Но лучше заранее полностью рассчитать место установки всех элементов системы. Обратите внимание на то, что вторичная обмотка должна охлаждаться максимально эффективно. Как видите, не только радиаторы нуждаются в эффективном обдуве. На этой основе можно без затрат сделать аргонный сварочный аппарат. Но его конструкция потребует использования иных материалов.

Заключение

Теперь вы знаете о том, как сделать несколько типов сварочных аппаратов. Если у вас имеются навыки в конструировании радиоэлектронных средств, то лучше, конечно же, остановиться на инверторном сварочном аппарате. Вы потратите время, зато на выходе получите прекрасное устройство, которое не уступает даже дорогим японским аналогам. Причем обойдется его изготовление в сущие копейки.

Но если имеется необходимость сделать сварочный аппарат, что называется, на скорую руку, то окажется проще соединить два трансформатора от микроволновых печей с измененными вторичными обмотками. Впоследствии весь агрегат можно усовершенствовать, добавив к нему электрический привод для подачи электродов. Также можно установить баллон, наполненный углекислым газом, чтобы в его среде осуществлять сварку металлов.

Работа по хозяйству всегда требует наличия определенного набора инструментов, приспособлений, а также разнообразного оборудования. Особенно остро это ощущают владельцы частных домов и занимающиеся различными видами ремонта в собственных мастерских и гаражах. Приобретение дорогостоящего оборудования не всегда оправдано, так как его использование не будет постоянным, а вот собрать сварочный аппарат своими руками вполне по силам каждому умельцу.

Перед началом процесса необходимо определиться с мощностью устройства, ведь от этого будут зависеть его габариты и возможности. Для ознакомления с процедурой сборки можно просмотреть соответствующее видео, где показано, как можно сделать своими руками практичный сварочный аппарат. Его изготовление потребует некоторой теоретической подготовки, а также опыта электромеханических работ. Сборка электроаппарата в домашних условиях производится по предварительным расчетам, учитывающим как входные, так и выходные параметры устройства.

Этот электрический аппарат пригодится не только сварщикам, выполняющим в домашних условиях или в гараже некоторые работы, но и обычным умельцам, использующим сварочный прибор для сооружения разнообразных приспособлений.

Особенности самодельных трансформаторов

Самостоятельно собранные устройства отличаются от заводской техники техническим исполнением. Сварка своими руками изготавливается из доступных элементов и узлов, для чего используется схема сварочного трансформатора. При точном соблюдении параметров комплектующих деталей электроаппарат прослужит надежно на протяжении многих лет. Перед тем как делать сварочное трансформаторное устройство своими руками, необходимо определиться с имеющимися в наличии комплектующими узлами. Основой служит трансформатор, состоящий из магнитопровода, а также первичной и вторичной обмоток. Его можно приобрести отдельно, приспособить уже имеющийся или же изготовить самостоятельно. Чтобы сделать своими руками сварной электроаппарат, к разнообразию средств из подручных материалов прибавится трансформаторное железо и провод для обмоток. Изготовленный трансформатор должен иметь возможность подключения к бытовой электросети 220 В и иметь на выходе напряжение порядка 60-65 В для сваривания толстых металлов.

Особенности самодельных выпрямителей

Собственноручно изготовленные выпрямители позволяют выполнять сварку тонколистового металла с высоким качеством шовных соединений.

Схема сварочного аппарата, использующего выпрямление электрического тока весьма проста. Она содержит трансформатор, к которому подключен выпрямительный блок, а также дроссель. Данная простейшая конструкция обеспечивает устойчивое горение сварной электродуги. В качестве дросселя применяется катушка из намотанных на сердечник медных проводов. Выпрямляющее устройство подключается непосредственно к выводам понижающей трансформаторной обмотки.

В зависимости от целей, самостоятельно можно соорудить мини сварной электроаппарат. Он прекрасно справится с металлами небольшой толщины, не требующих использования больших токов при соединении. Из сварного электроаппарата можно сделать споттер, что значительно расширит возможности его применения.

Как сделать сварочный аппарат

Устройство для электросварки, изготовленное собственноручно, предназначено для выполнения мелких работ по дому, хозяйству или же в гараже. На первом этапе выполняются необходимые расчеты и подготавливаются сборочные детали и узлы. Чтобы собрать сварочный трансформатор своими руками желательно заранее определиться с местом сборки устройства. Это позволит упорядочить процесс изготовления. Рядом с ним складываются компоновочные узлы, позволяющие собрать своими руками простейший электросварочный аппарат. Помимо основного преобразователя напряжения, понадобится дроссель, который можно использовать от элементов люминесцентного светильника. При отсутствии готового элемента он изготавливается самостоятельно из магнитопровода от мощного пускателя и провода из медных жил сечением порядка 1 мм кв. Собственноручно сделанный сварочный электроаппарат будет отличаться от своих собратьев не только видом, но и характеристиками. Чтобы определиться, как его сделать, ознакомьтесь с похожими приспособлениями на фото или же видео.

Расчет сварочного трансформатора

Электросварочные самодельные приспособления выполнены по простейшей схеме, которая не предусматривает использование дополнительных узлов. От необходимого значения сварного электротока будет зависеть мощность собираемого электроаппарата. Сварка на даче электрическим устройством, собранным своими руками, будет напрямую зависеть от технических характеристик собственного изделия.

Делая расчет мощности на сварку, берут силу требуемого сварного тока и умножают это значение на 25. Полученная величина при умножении на 0,015 покажет необходимый диаметр сечения магнитопровода под сварку. Перед тем как делать расчеты для обмоток придется вспомнить и другие математические действия. Чтобы получить сечение обмотки высшего напряжения величина мощности делится на две тысячи, после чего умножается на 1,13. Методика расчетов для первичной и вторичной обмоток отличается.

Для получения обмоточных значений низшего напряжения трансформатора придется потратить немного больше времени. Величина сечения вторичной обмотки зависит от плотности сварного электротока. Для значений 200 А это будет 6 А/мм кв., при цифрах 110-150 А – до 8, а до 100 А – 10. При определении сечения низшей обмотки сила сварного электротока делится на плотность, после чего умножается на 1,13.

Вычисление количества витков производится делением площади сечения трансформаторного магнитопровода на 50. Помимо этого, на конечный результат сварки будет влиять величина выходного напряжения. Он влияет на характеристику процесса и может быть возрастающей по току, полого- или крутопадающей. Это влияет на колебания электродуги во время работы, при которых важным значением являются минимальные токовые изменения при работе в домашних условиях.

Схема сварочного трансформатора

На приведенном ниже рисунке показана схема сварочного трансформатора простейшего вида.

Можно найти электросхемы, которые будут дополнены устройствами для выпрямления и прочими элементами для усовершенствования сварного электроаппарата. Однако основным компонентом все же является обычный трансформатор. Схема включения подсоединения его проводов довольно проста. Подключение сварного устройства выполняется через коммутационный электроаппарат и предохранители к бытовой электросети 220 В. Использование электрозащитных аппаратов обязательно, так как это защитит сеть от перегрузок при аварийных режимах.

а – сетевая обмотка на двух сторонах сердечника;
б – соответствующая ей вторичная (сварочная) обмотка, включённая встречно-параллельно;
в – сетевая обмотка на одной стороне сердечника;
г – соответствующая ей вторичная обмотка, включенная последовательно.

Определение параметров

Чтобы изготовить электрический сварочный аппарат, необходимо понимать принцип действия. Он преобразует величину входного напряжения (220 В) в пониженное (до 60-80 В). При этом процессе невысокая сила электротока в первичной обмотке (около 1,5 А) возрастает во вторичной (до 200 А). Данная прямая зависимость работы трансформаторов именуется вольтамперной характеристикой понижающего типа. От этих показателей зависит работа устройства. На ее основании проводятся вычисления, и определяется конструкция будущего аппарата.

Номинальный режим работы

Перед тем как сделать сварку, необходимо определить ее будущий номинальный режим использования. Он показывает, которое время приспособления для сварочных работ, изготовленные своими руками, могут непрерывно варить и сколько должны остывать. Этот показатель именуется еще продолжительностью включения. Для самодельных электроаппаратов он расположен в районе 30 %. Это значит, что из 10 минут он способен непрерывно работать 3, а отдыхать 7 минут.

Номинальное рабочее напряжение

Работа трансформаторного сварного устройства основана на понижении входной величины напряжения до рабочей номинальной. При изготовлении сварочного аппарата можно сделать любое значение выходных параметров (30-80 В), что прямо влияет на диапазон рабочих электротоков. В отличие от электросети питания напряжением 220 В, выходное значение может составлять и порядка 1,5-2 Вольта в изделиях для точечной электросварки. Это обусловлено необходимостью получения высокого уровня тока.

Напряжение сети и количество фаз

Действующая схема подключения сварочного трансформатора самодельного типа рассчитывается на подключение к бытовой однофазной электросети. Для мощных сварных устройств используется промышленная сеть с тремя фазами на 380 В. От величины этого входного параметра и выполняются остальные вычисления. Изготовленная своими руками мини сварка использует включение в домашнюю электросеть и не требует больших питающих величин напряжения.

Напряжение холостого хода

Бытовой сварочник, собранный своими руками, должен иметь величину напряжения х/х, достаточную для розжига электродуги. Чем больше это значение, тем легче она будет появляться. Изготовление аппарата должно соответствовать действующим нормам безопасности, которые ограничивают выходное напряжение до максимальных 80 В.

Номинальный сварочный ток трансформатора

Перед тем как самому сделать электросварочный аппарат, необходимо определиться с размером номинального тока. От него будет зависеть возможность выполнения самих работ на металлах разнообразной толщины. При бытовой электросварке вполне достаточно значения в 200 А, что позволяет сделать вполне работоспособный аппарат . Превышение данного показателя потребует увеличения мощности электротрансформатора, что сказывается как на росте его габаритов, так и весе.

Процесс сборки

Изготовление самодельного сварочного электроаппарата начинается с выполнения необходимых расчетов. Во внимание принимаются величины входного и выходного напряжения, а также требуемая величина электротока. От этого напрямую зависит размер устройства и количество необходимых материалов. Электросварочный аппарат, как и другое оборудование сделать своими руками не очень сложно. При правильном расчете и использовании качественных комплектующих он сможет надежно прослужить десятки лет. Для основы используется провод с медными жилами, а также сердечник из магнитопроницаемого железа. Остальные компоненты не столь существенны и могут подбираться из тех, что возможно легко достать.

С чего начать подготовительный этап

После выполнения расчетной части заготавливаются материалы, и оснащается рабочее место под сборку конструкции. Чтобы соорудить самодельный сварочный аппарат потребуются провода на первичную, а также вторичную обмотку, для сердечника – подходящее трансформаторное железо, изолирующие материалы (лакоткань, текстолит, стеклолента, электрокартон) . Кроме того, следует заранее позаботиться о намоточном станке для изготовления обмоток, металлических элементах для каркаса и коммутационном электроаппарате. В процессе сборки понадобится комплект обычного слесарного инструмента. Рабочее место выбирайте попросторнее, чтобы свободно наматывать катушки и заниматься сборочным процессом.

Сборка конструкции

Выполнив подготовительные мероприятия, приступают непосредственно к изготовлению электроаппарата. Самодельная электросварка требует при сборке достаточно много времени. Она не столь тяжелая, сколько длительная и кропотливая, требующая точного соблюдения расчетных значений. Процедура начинается с изготовления каркаса для обмоток. Для этого используются текстолитовые пластины небольшой толщины. Внутренняя часть коробов должна подходить для трансформаторного сердечника с небольшим зазором.

После сборки двух каркасов необходимо выполнить их изолировку для защиты электропровода. Это делают с помощью любого электроизоляционного материала термостойкого типа (лакоткань, стеклолента или же электрокартон).

На полученные каркасы наматывается провод, имеющий термостойкую изоляцию. Это защитит изделие от возможного пробоя при перегреве в работе. Необходимо точно считать количество витков, чтобы не получилась разница с расчетными значениями. Каждый намотанный слой обязательно изолируется от последующего. Между первичной, а также слоем вторичной обмотки укладывается усиленная изоляция. Не забывайте выполнять необходимые отводы на необходимых количествах витках. После окончания намотки выполняется наружная изолировка.

На следующем этапе намотанные обмотки насаживаются на трансформаторный сердечник, выполняется его шихтовка (сборка единой конструкции). При этом нежелательно при монтаже сверлить листы трансформаторного железа. Металлические пластины соединяются в шахматном порядке и хорошо стягиваются. Собрать простой сварной аппарат П-образного типа своими руками не составляет особой сложности. По окончании сборочной процедуры проверяется целостность обмоток на предмет их возможного повреждения. Финишным этапом является сборка корпуса и подсоединение коммутационного электроаппарата. К дополнительному оснащению относится выпрямительный блок, а также регулятор электротока.

Внимательно относитесь ко всем процессам, начиная от расчетов и заканчивая сборкой самодельной сварки. От этого будут зависеть конечные параметры изготовленного устройства.

В настоящий момент существует несколько модификаций разнообразных сварочных аппаратов. Сварочные трансформаторы своими руками можно изготовить достаточно легко при наличии определенных навыков.

Наиболее популярными являются сварки трансформаторные, предназначенные для проведения контактного и дугового сваривания металлических конструкций. Популярность этого типа трансформаторов для сварки обусловлена несколькими причинами:

• простота и надежность устройства;
• наличие широкого диапазона использования этого типа аппаратуры;
• наличие высокой мобильности.

Помимо перечисленных преимуществ, использование этого типа аппаратов имеет целый ряд недостатков, основными среди них считаются следующие:

• низкий КПД трансформаторного аппарата;
• высокая зависимость качества шва от наличия навыков работы сварщиком.

Для установки можно изготовить трансформатор собственными руками. Устройство представляет собой агрегат, повышающий силу тока с одновременным понижением его напряжения.

Технология изготовления трансформатора для сварочного аппарата

Разработаны разнообразные схемы сварочного трансформатора. Наибольшую популярность приобрел агрегат, оснащенный П-образной конфигурацией магнитного сердечника. При наличии П-образного магнитного сердечника намотка проволоки первичной и вторичной обмоток осуществляется достаточно просто. П-образные устройства легко подвергаются разборке при необходимости проведения ремонта. Для создания сварочного аппарата требуется знать принцип работы сварочного трансформатора.

Для того чтобы эксплуатировать аппарат в бытовых нуждах, требуется поставить такие катушки на сердечник, которые бы позволили сваривать металлические заготовки электродами, имеющими диаметр 3-4 мм. При создании агрегата требуется провести расчет сварочного трансформатора. При изготовлении агрегата для сварочного устройства нужно набрать магнитный сердечник. При сборке сердечника следует помнить, что поперечное сечение должно составлять минимум 25-35 см². Расчет сварочного трансформатора, в частности, необходимой площади поперечного сечения, проводят по формуле S=a*b, см².

После проведения расчета и изготовления сердечника выбирается провод для изготовления обмоток. При выборе электропроводника особое внимание уделяется его сечению и общей длине. Для изготовления катушки первичной обмотки лучше всего применять специальный обмоточный термостойкий провод, изготовленный из меди, покрытый х/б или стеклотканевым изоляционным материалом. Желательно, чтобы медный провод имел квадратное или прямоугольное сечение.

При наличии провода требуемого сечения и отсутствии требуемого изоляционного материала его можно изготовить собственными руками. Для этой цели готовится несколько узких полосок из х/б материала или стеклотканевых. Ширина полоски должна составлять 2 см. После изготовления полосок изоляционного материала им осуществляется обмотка медного провода. Обмотанный провод пропитывается электротехническим лаком.

Для того чтобы сварочный аппарат мог хорошо осуществлять сваривание металлических заготовок, нужно обеспечить нормальный уровень напряжения переменного тока без нагрузки. На холостом ходу этот параметр должен быть равен 60-65 В. При проведении сварочных работ напряжение должно быть в пределах 18-24 В в зависимости от диаметра электрода.

Вернуться к оглавлению

Особенности проведения расчета параметров трансформатора для сварочного устройства

Изготовление самодельного сварочного трансформатора требуется начинать с проведения расчета всех технических параметров.

При подготовке к изготовлению трансформатора требуется рассчитать несколько технических параметров оборудования, от которых полностью зависит нормальная работа сварочной установки. Основными параметрами, требующими проведения расчетов, являются следующие:

• площадь поперечного сечения сердечника;
• площадь сечения провода первичной обмотки;
• площадь поперечного сечения провода вторичной обмотки.

При осуществлении расчетов в обязательном порядке требуется учитывать максимальную мощность, которую будет иметь сварочный агрегат. Например, при потребляемой мощности в 5 кВТ площадь поперечного сечения провода первичной обмотки должна составлять около 5 мм². При изготовлении обмотки лучшим вариантом будет, если площадь поперечного сечения составит 6-7 мм². При указанных параметрах потребляемой мощности первичной обмотки и поперечном ее сечении вторичная обмотка должна иметь поперечное сечение в 30 мм² (без учета изоляционного материала).

Перед проведением намотки катушек на сердечник требуется рассчитать не только количество витков, но и длину провода. Первичная обмотка должна иметь напряжение, которое является более низким, нежели в бытовой сети. Для того чтобы понизить напряжение на соответствующее значение, требуется рассчитать количество витков на 1 вольт напряжения для этой цели. Используется формула n=48/Sм, где Sм – площадь сечения сердечника, выраженная в квадратных сантиметрах.

При хорошем, качественном магнитопроводе n=0,9-1. Исходя из этого, общее количество витков катушки определяется в соответствии с формулой W1=U1/n, следовательно, при оптимальных показателях магнитопровода получается около 200-300 витков, в зависимости от поперечного сечения магнитопровода. В зависимости от количества витков выбирается длина медного провода. Показатели вторичной обмотки рассчитываются аналогичным образом.

1.1. Общие сведения.

В зависимости от используемого для сварки типа тока, различают сварочные аппараты постоянного и переменного тока. Сварочные аппараты с использованием малых постоянных токов применяют при сварке тонколистового металла, в частности, кровельной и автомобильной стали. Сварочная дуга в этом случае более устойчива и при этом сварка может происходить как на прямой, так и на обратной полярности, подаваемого постоянного напряжения.

На постоянном токе можно варить электродной проволокой без обмазки и электродами, которые предназначены для сваривания металлов при постоянном или переменном токе. Для придания горения дуги на малых токах желательно иметь на сварочной обмотке повышенное напряжение холостого хода U хх до 70...75 В. Для выпрямления переменного тока, как правило, используют мостовые выпрямители на мощных диодах с радиаторами охлаждения (Рис. 1).

Рис.1 Принципиальная электрическая схема мостового выпрямителя сварочного аппарата, с указанием полярности при сварке тонколистового металла

Для сглаживания пульсаций напряжения один из выводов СА подсоединяют к держателю электродов через Т-образный фильтр, состоящего из дросселя L1 и конденсатора С1. Дроссель L1 представляет собой катушку из 50...70 витков медной шины с отводом от середины сечением S=50 мм 2 намотанную на сердечнике, например, от понижающего трансформатора ОСО-12, или более мощного. Чем больше сечение железа сглаживающего дросселя, тем менее вероятность того, что его магнитная система войдет в насыщение. При вхождении магнитной системы в насыщение при больших токах (например при резке) индуктивность дросселя скачкообразно уменьшается и соответственно сглаживание тока происходить не будет. Дуга при этом будет гореть неустойчиво. Конденсатор С1 представляет собой батарею конденсаторов типа МБМ, МБГ или им подобных емкостью 350-400 мкФ на напряжение не ниже 200 В

Характеристики мощных диодов и их импортных аналогов можно . Или по ссылке можно скачать справочник по диодам из серии «В помощь радиолюбителю № 110»

Для выпрямления и плавного регулирования сварочного тока используют схемы на мощных управляемых тиристорах, которые позволяют изменять напряжение от 0,1 хх до 0,9U хх. Помимо сварки эти регуляторы могут быть использованы для зарядки аккумуляторных батарей, питания электронагревательных элементов и других целей.

В сварочных аппаратах переменного тока используют электроды диаметром более 2 мм, что позволяет сваривать изделия толщиной более 1,5 мм. В процессе сварки ток достигает десятки ампер и дуга горит достаточно устойчиво. В таких сварочных аппаратах используют специальные электроды, которые предназначены только для сварки на переменном токе..

Для нормальной работы сварочного аппарата необходимо выполнить ряд условий. Величина выходного напряжения должна быть достаточной для надежного зажигания дуги. Для любительского сварочного аппарата U хх =60...65В. Для безопасности проведения работ более высокое выходное напряжение холостого хода не рекомендуется, у промышленных сварочных аппаратов для сравнения U хх может составлять 70..75 В..

Величина напряжения сварки I св должна обеспечивать устойчивое горение дуги, в зависимости от диаметра электрода. Величина напряжения сварки U св может составлять 18...24 В.

Номинальный сварочный ток должен составлять:

I св =KK 1 *d э , где

I св - величина сварочного тока, А;

K 1 =30...40 - коэффициент, зависящий от типа и размера электрода d э , мм.

Ток короткого замыкания не должен превышать номинальный сварочный ток более чем на 30...35%.

Замечено, что устойчивое горение дуги возможно в том случае, если сварочный аппарат имеет падающую внешнюю характеристику, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в сварочной цепи. (рис.2)

Рис.2 Падающая внешняя характеристика сварочного аппарата:

В домашних условиях, как показывает практика, собрать универсальный сварочный аппарат на токи то 15...20 до 150...180 А достаточно сложно. В связи с этим, конструируя сварочный аппарат, не следует стремится к полному перекрытию диапазона сварочных токов. Целесообразно на первом этапе собрать сварочный аппарат для работы с электродами диаметром 2...4 мм, а на втором этапе, в случае необходимости работы на малых токах сварки, дополнить его отдельным выпрямительным устройством с плавным регулированием сварочного тока.

Анализ конструкций любительских сварочных аппаратов в домашних условиях позволяет сформулировать ряд требований, которые должны быть выполнены при их изготовлении:

• Небольшие габариты и вес
• Питание от сети 220 В
• Длительность работы должна составлять не менее 5...7 электродов d э =3...4 мм

Вес и габариты аппарата напрямую зависят от мощности аппарата и могут быть снижены, благодаря уменьшению его мощности. Продолжительность работы сварочного аппарата зависит от материала сердечника и теплостойкости изоляции обмоточных проводов. Для увеличения времени сварочных работ необходимо использовать для сердечника сталь с высокой магнитной проницаемостью.

1. 2. Выбор типа сердечника.

Для изготовления сварочных аппаратов используют в основном магнитопроводы стержневого типа, поскольку в исполнении они более технологичны. Сердечник сварочного аппарата можно набрать из пластин электротехнической стали любой конфигурации толщиной 0,35...0,55 мм и стянуть шпильками, изолированными от сердечника (Рис. 3).

Рис.3 Магнитопровод стержневого типа:

При подборе сердечника необходимо учитывать размеры "окна", чтобы поместились обмотки сварочного аппарата, и площадь поперечного сердечника (ярма) S=a*b , см 2 .

Как показывает практика, не следует выбирать минимальные значения S=25..35 см 2 , поскольку сварочный аппарат не будет иметь требуемый запас мощности и будет трудно получить качественную сварку. А отсюда, как следствие, возможность перегрева аппарата после непродолжительной работы. Чтобы этого не было, сечение сердечника сварочного аппарата должно составлять S=45..55 см 2 . Хотя при этом сварочный аппарат будет несколько тяжелее, но будет работать надежно!

Следует заметить, что любительские сварочные аппараты на сердечниках тороидального типа имеют электротехнические характеристики в 4...5 раз выше, чем у стержневого, а отсюда и небольшие электропотери. Изготовить сварочный аппарат с использованием сердечника тороидального типа сложнее, чем с сердечником стержневого типа. Это связано, в основном, с размещением обмоток на торе и сложностью самой намотки. Однако, при правильном подходе они дают хорошие результаты. Сердечники изготавливают из ленточного трансформаторного железа, свернутого в рулон в форме тора.

Рис. 4 Магнитопровод тороидального типа:

Для увеличения внутреннего диаметра тора ("окна") с внутренней стороны отматывают часть стальной ленты и наматывают на внешнюю сторону сердечника (Рис. 4). После перемотки тора эффективное сечение магнитопровода уменьшиться, поэтому частично придется подмотать тор железом с другого автотрансформатора до тех пор, пока сечение S не будет равно как минимум 55 см 2 .

Электромагнитные параметры такого железа чаще всего неизвестны, поэтому их с достаточной точностью можно определить экспериментально .

1. 3. Выбор провода обмоток.

Для первичных (сетевых) обмоток сварочного аппарата лучше использовать специальный термостойкий медный обмоточный провод в хлопчатобумажной или стеклотканевой изоляции. Удовлетворительной теплостойкостью обладают также провода в резиновой или резинотканевой изоляции. Не рекомендуется использовать для работы при повышенной температуре провода в полихлорвиниловой изоляции (ПХВ) изоляции из-за возможного её плавления, вытекания из обмоток и короткого замыкания витков. Поэтому полихлорвиниловую изоляцию с проводов необходимо либо снять и обмотать провода по всей длине хлопчатобумажной изоляционной лентой, либо вообще не снимать, а обмотать провод поверх изоляции.

При подборе сечения обмоточных проводов с учетом периодической работы сварочного аппарата допускается плотность тока 5 А/мм2. Мощность вторичной обмотки можно рассчитать по формуле P 2 =I св *U св . Если сварка ведется электродом dэ=4 мм, при токе 130...160 А, то мощность вторичной обмотки составит: Р 2 =160*24=3,5...4 кВт , а мощность первичной обмотки с учетом потерь составит порядка 5...5,5 кВт . Исходя из этого, максимальный ток в первичной обмотке может достигать 25 А . Следовательно, площадь сечения провода первичной обмотки S 1 должна быть не менее 5..6 мм 2 .

На практике площадь сечения провода желательно взять несколько больше, 6...7 мм 2 . Для намотки берется прямоугольная шина или медный обмоточный провод диаметром 2,6...3 мм без учета изоляции. Площадь сечения S намоточного провода в мм2 вычисляют по формуле: S=(3,14*D 2)/4 или S=3,14*R 2 ; D - диаметр голого медного провода, измеренный в мм. При отсутствии провода нужного диаметра, намотку можно вести в два провода подходящего сечения. При использовании алюминиевого провода его сечение необходимо увеличить в 1,6..1,7 раза.

Число витков первичной обмотки W1 определяется из формулы:

W 1 =(k 2 *S)/U 1 , где

k 2 - постоянный коэффициент;

S - площадь сечения ярма в см 2

Можно упростить расчет применив для расчета специальную программу Сварочный калькулятор

При W1=240 витков делают отводы от 165, 190 и 215 витков, т.е. через каждые 25 витков. Большее количество отводов сетевой обмотки, как показывает практика, нецелесообразно.

Это связано с тем, что за счет уменьшения числа витков первичной обмотки увеличивается как мощность сварочного аппарата, так и U хх, что приводит к повышению напряжения горения дуги и ухудшению качества сварки. Изменением только числа витков первичной обмотки добиться перекрытия диапазона сварочных токов без ухудшения качества сварки не удается. В этом случае необходимо предусмотреть переключение витков вторичной (сварочной) обмотки W 2 .

Вторичная обмотка W 2 должна содержать 65...70 витков медной изолированной шины сечением не менее 25 мм2 (лучше сечением 35 мм2). Для намотки вторичной обмотки подходит также гибкий многожильный провод, например, сварочный, и трехфазный силовой многожильный кабель. Главное, чтобы сечение силовой обмотки не было меньше требуемого, а изоляция провода была теплостойкой и надежной. При недостаточном сечении провода возможна намотка в два и даже в три провода. При использовании алюминиевого провода его сечение необходимо увеличить в 1,6...1,7 раза. Выводы сварочной обмотки обычно заводят через медные наконечники под клеммные болты диаметром 8...10 мм (Рис. 5).

1.4. Особенности намотки обмоток.

Существуют следующие правила намотки обмоток сварочного аппарата:

• Намотка должна производится по изолированному ярму и всегда в одном направлении (например, по часовой стрелке).
• Каждый слой обмотки изолируют слоем хлопчатобумажной изоляции (стеклоткани, электрокартона, кальки), желательно с пропиткой бакелитовым лаком.
• Выводы обмоток залуживают, маркируют, закрепляют хлопчатобумажной тесьмой, а на выводы сетевой обмотки дополнительно надевают хлопчатобумажный кембрик.
• При некачественной изоляции провода, намотку можно производить в два провода, один из которых хлопчатобумажный шнур или хлопчатобумажная нить для рыболовства. После намотки одного слоя обмотку с хлопчатобумажной нитью фиксируют клеем (или лаком) и только после его высыхания наматывают следующий ряд.

Сетевую обмотку на магнитопроводе стержневого типа можно расположить двумя основными способами. Первый способ позволяет получить более "жесткий" режим сварки. Сетевая обмотка при этом состоит из двух одинаковых обмоток W1, W2, расположенных на разных сторонах сердечника, соединенных последовательно и имеющих одинаковое сечение проводов. Для регулировки выходного тока на каждой из обмоток делают отводы, которые попарно замыкаются (Рис. 6 а, б )

Рис. 6. Способы намотки обмоток СА на сердечнике стержневого типа:

Второй способ намотки первичной (сетевой) обмотки представляет намотку провода на одной из сторон сердечника (рис. 6 в, г ). В этом случае сварочный аппарат имеет крутопадающую характеристику, варит "мягко", длина дуги меньше влияет на величину сварочного тока, а следовательно, и на качество сварки.

После намотки первичной обмотки сварочного аппарата необходимо проверить на наличие короткозамкнутых витков и правильность выбранного числа витков. Сварочный трансформатор включают в сеть через плавкий предохранитель (4...6 А) и если есть амперметр переменного тока. Если предохранитель сгорает или сильно греется - это явный признак короткозамкнутого витка. В этом случае первичную обмотку необходимо перемотать, обратив особое внимание на качество изоляции.

Если сварочный аппарат сильно гудит, а потребляемый ток превышает 2...3 А, то это означает, что число витков первичной обмотки занижено и необходимо подмотать еще некоторое количество витков. Исправный сварочный аппарат должен потреблять ток на холостом ходу не более 1..1,5 А, не греться и сильно не гудеть.

Вторичную обмотку сварочного аппарата всегда наматывают на двух сторонах сердечника. По первому способу намотки вторичная обмотка состоит из двух одинаковых половин, включенных для повышения устойчивости дуги встречно-параллельно (Рис. 6 б). В этом случае сечение провода можно взять несколько меньше, то есть 15..20 мм 2 . При намотке вторичной обмотки по второму способу, вначале на свободной от обмоток стороне сердечника наматывается 60...65% от общего числа ее витков.

Эта обмотка служит, в основном, для поджога дуги, а во время сварки, за счет резкого увеличения рассеивания магнитного потока, напряжение на ней падает на 80...90%. Остальное количество витков вторичной обмотки в виде дополнительной сварочной обмотки W 2 наматывается поверх первичной. Являясь силовой, она поддерживает в требуемых пределах напряжение сварки, а следовательно, и сварочный ток. Напряжение на ней падает в режиме сварки на 20...25% относительно напряжения холостого хода.

Намотка обмоток сварочного аппарата на сердечнике тороидального типа можно также произвести несколькими способами (Рис. 7 ).

Способы намотки обмоток сварочного аппарата на тороидальном сердечнике.

Переключение обмоток в сварочных аппаратах проще сделать с помощью медных наконечников и клемм. Медные наконечники в домашних условиях можно изготовить из медных трубок подходящего диаметра длиной 25...30 мм, закрепив в них провода опрессовкой или пайкой. При сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный или короткий подводящий кабель, его сечение и т.д.) переключением обмоток настраивают сварочный аппарат на оптимальный режим сварки, и далее переключатель можно установить в нейтральное положение.

1.5. Настройка сварочного аппарата.

Изготовив сварочный аппарат, домашний электрик должен произвести его настройку и проверку качества сварки электродами различного диаметра. Процесс настройки заключается в следующем. Для измерения сварочного тока и напряжения нужны: вольтметр переменного тока на 70...80 В и амперметр переменного тока на 180...200 А. Схема подключения измерительных приборов показана на (Рис. 8 )

Рис. 8 Принципиальная схема подключения измерительных приборов при настройке сварочного аппарата

При сварке различными электродами снимают значения тока сварки - I св и напряжения сварки U св, которые должны находится в требуемых пределах. Если сварочный ток мал, что бывает чаще всего (электрод липнет, дуга неустойчивая), то в этом случае переключением первичной и вторичной обмоток устанавливают требуемые значения, или перераспределяют количество витков вторичной обмотки (без их увеличения) в сторону увеличения числа витков, намотанных поверх сетевой обмотки.

После сварки необходимо проконтролировать качество сварки: глубину провара и толщину наплавленного слоя металла. Для этой цели разламывают или распиливают кромки свариваемых изделий. По результатам измерений желательно составить таблицу. Анализируя полученные данные, выбирают оптимальные режимы сварки для электродов различного диаметра, помня о том, что при сварке электродами, например, диаметром 3 мм, электродами диаметром 2 мм можно резать, т.к. ток резки больше сварочного на 30...25%.

Подключение сварочного аппарата к сети должно производится проводом сечением 6...7 мм через автомат на ток 25...50 А, например АП-50.

Диаметр электрода, в зависимости от толщины свариваемого металла, можно выбрать, исходя из следующего соотношения: dэ=(1...1,5)*В, где В - толщина свариваемого металла, мм. Длина дуги выбирается в зависимости от диаметра электрода и в среднем равна (0,5...1,1)dэ. Рекомендуется выполнять сварку короткой дугой 2...3 мм, напряжение которой равно 18...24 В. Увеличение длины дуги приводит к нарушению стабильности ее горения, повышению потерь на угар и разбрызгивание, снижению глубины проплавления основного металла. Чем длиннее дуга, тем выше напряжение сварки. Скорость сварки выбирает сварщик в зависимости от марки и толщины металла.

При сварке на прямой полярности плюс (анод) подсоединяют к детали и минус (катод) - к электроду. Если необходимо, чтобы на детали выделялось меньшее количество тепла, например, при сварке тонколистовых конструкций, то применяют сварку на обратной полярности. В этом случае минус (катод) присоединяют к свариваемой детали, а плюс (анод) - к электроду. При этом не только обеспечивается меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного металла за счет более высокой температуры анодной зоны и большего подвода тепла.

Сварочные провода присоединяют к сварочному аппарату через медные наконечники под клеммные болты с наружной стороны корпуса сварочного аппарата. Плохие контактные соединения снижают мощностные характеристики сварочного аппарата, ухудшают качество сварки и могут вызвать их перегрев и даже возгорание проводов.

При небольшой длине сварочных проводов (4..6 м) площадь их сечения должна быть не менее 25 мм 2 .

Во время проведения сварочных работ необходимо соблюдать правила пожарной безопасности, а при настройке аппарата и электробезопасности - во время проведения измерений электроприборами. Сварку следует вести обязательно в специальной маске с защитным стеклом марки С5 (на токи до 150...160 А) и рукавицах. Все переключения в сварочном аппарате обязательно нужно делать только после отключения сварочного аппарата от сети.

2. Переносной сварочный аппарат на основе "Латра".

2.1. Особенность конструкции.

Сварочный аппарат работает от сети переменного тока напряжением 220 В. Особенностью конструкции аппарата является использование необычной форма магнитопровода, благодаря которой вес всего устройства составляет всего 9 кг, а габариты 125х150 мм (Рис. 9 ).

Для магнитопровода трансформатора используется ленточное трансформаторное железо, свернутое в рулон в форме тора. Как известно, в традиционных конструкциях трансформаторов магнитопровод набирается из Ш-образных пластин. Электротехнические характеристики сварочного аппарата, благодаря использованию сердечника трансформатора в виде тора, в 5 раз выше, чем у аппаратов с Ш-образными пластинами, а потери минимальные.

2.2. Доработки «Латра».

Для сердечника трансформатора можно использовать готовый «ЛАТР» типа М2 .

Примечание. Все латры имеют шестивыводную колодку и напряжение: на входе 0-127-220, и на выходе 0- 150 – 250. Есть два вида: большие и маленькие, и называются ЛАТР 1М и 2М. Кто из них какой я не помню. Но, для сварки нужны именно большой ЛАТР с перемотанным железом или, если они исправные, то наматывают шиной вторичные обмотки и после этого первичные обмотки соединяют параллельно, а вторички последовательно. При этом нужно учитывать совпадение направлений токов во вторичной обмотке. Тогда получается что-то похожее на сварочный аппарат, правда варит, как и все тороидальные, немного жестковато.

Можно использовать магнитопровод в виде тора от сгоревшего лабораторного трансформатора. В последнем случае, сначала снимают с «Латра» ограждение, арматуру и удаляют обгоревшую обмотку. Очищенный магнитопровод при необходимости перематывают (см. выше), изолируют электрокартоном или двумя слоями лакоткани и наматывают обмотки трансформатора. Сварочный трансформатор имеет всего две обмотки. Для намотки первичной обмотки используется кусок провода ПЭВ-2 длиной 170 м, диаметром 1,2 мм (Рис. 10 )

Рис. 10 Намотка обмоток сварочного аппарата:

Для удобства намотки провод предварительно наматывают на челнок в виде деревянной рейки 50х50 мм с прорезями. Однако для большего удобства можно изготовить несложное приспособление для намотки тороидальных силовых трансформаторов

Намотав первичную обмотку, покрывают ее слоем изоляции, а после наматывают вторичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка содержит 45 витков и наматывается медным проводом в хлопчатобумажной или стекловидной изоляции. Внутри сердечника провод располагается виток к витку, а снаружи - с небольшим зазором, что необходимо для лучшего охлаждения. Сварочный аппарат, изготовленный по приведенной методике, способен дать ток 80...185 А. Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата приведена на рис. 11.

Рис. 11 Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата.

Работа несколько упростится, если удастся приобрести работающий "Латр" на 9 А. Тогда снимают с него ограждение, токосъемный ползунок и крепежную арматуру. Далее определяют и маркируют выводы первичной обмотки на 220 В, а остальные выводы надежно изолируют и временно прижимают к магнитопроводу таким образом, чтобы их не повредить при намотке новой (вторичной) обмотки. Новая обмотка содержит столько же витков и той же марки, и того же диаметра провода, что и в рассмотренном выше варианте. Трансформатор в этом случае дает ток 70...150 А.
Изготовленный трансформатор помещают на изолированную площадку в прежний кожух, предварительно просверлив в нем отверстия для вентиляции (рис. 12))

Рис. 12 Варианты кожуха сварочного аппарата на основе "ЛАТРА".

Выводы первичной обмотки подключаются к сети 220 В кабелем ШРПС или ВРП, при этом в этой цепи следует поставить отключающий автомат АП-25. Каждый вывод вторичной обмотки соединяют с гибким изолированным проводом ПРГ. Свободный конец одного из этих проводов крепится к держателю электрода, а свободный конец другого - к свариваемой детали. Этот же конец провода необходимо заземлять для безопасности сварщика. Регулировка тока сварочного аппарата производится включением последовательно в цепь провода держателя электрода кусков нихромовой или константановой проволоки d=3 мм и длиной 5 м, свернутых «змейкой». «Змейка» крепится к листу асбеста. Все соединения проводов и балластника производятся болтами М10. Перемещая по "змейке" точку присоединения провода, устанавливают необходимый ток. Регулировку тока можно производить с использованием электродов различного диаметра. Для сварки таким аппаратом пользуются электродами типа Э-5РАУОНИИ-13/55-2,0-УД1 dd=1...3 мм.

При проведении сварочных работ для предотвращения ожогов необходимо применять фибровый защитный щиток, снабженный светофильтром Э-1, Э-2. Обязательным является головной убор, спецодежда и рукавицы. Сварочный аппарат следует оберегать от сырости и не допускать его перегрева. Ориентировочные режимы работы с электродом d=3 мм: для трансформаторов с током 80...185 А - 10 электродов, а с током 70...150 А - 3 электрода. после использования указанного количества электродов, аппарат отключают от сети минимум на 5 минут (а лучше около 20).

3. Сварочный аппарат из трехфазного трансформатора.

Сварочный аппарат, при отсутствии "ЛАТРА", можно сделать и на основе трехфазного понижающего трансформатора 380/36 В, мощностью 1..2 кВт, который предназначен для питания пониженным напряжением электроинструментов или освещения (рис. 13).

Рис. 13 Общий вид сварочного аппарата и его сердечник.

Здесь подойдет даже экземпляр с одной перегоревшей обмоткой. Такой сварочный аппарат работает от сети переменного тока напряжением 220 В или 380 В и с электродами диаметром до4 мм позволяет сваривать металл толщиной 1...20 мм.

3.1. Детали.

Клеммы для выводов вторичной обмотки можно сделать из медной трубки d 10...12 мм и длиной 30...40 мм (рис.14).

Рис. 14 Конструкция клеммы вторичной обмотки сварочного аппарата.

С одной стороны ее следует расклепать и в получившейся пластине просверлить отверстие d 10 мм. Тщательно зачищенные провода вставляют в трубку клеммы и обжимают легкими ударами молотка. Для улучшения контакта на поверхности трубки клеммы можно сделать насечки керном. На панели, расположенной наверху трансформатора, заменяют штатные винты с гайками М6 на два винта с гайками М10. Новые винты и гайки желательно использовать медные. К ним присоединяют клеммы вторичной обмотки.

Для выводов первичной обмотки изготовляют дополнительную плату из листового текстолита толщиной 3мм (рис.15 ).

Рис. 15 Общий вид платки для выводов первичной обмотки сварочного аппарата.

В плате сверлят 10...11 отверстий d=6мм и вставляют в них винты М6 с двумя гайками и шайбами. После этого плату крепят в верхней части трансформатора.

Рис. 16 Принципиальная электрическая схема соединения первичных обмоток трансформатора на напряжение: а) 220 В; б) 380 В (вторичная обмотка не указана)

При питании аппарата от сети 220 В две его крайние первичные обмотки соединяются параллельно, а среднюю обмотку присоединяют к ним последовательно (рис.16 ).

4. Держатель электродов.

4.1. Держатель электродов из трубы d¾".

Наиболее простой является конструкция электродержателя, изготовленная из трубы d¾" и длиной 250 мм (рис.17 ).

С обеих сторон трубы на расстоянии 40 и 30 мм от ее торцов выпиливают ножовкой выемки глубиной в половину диаметра трубы (рис.18 )

Рис. 18 Чертеж корпуса держателя электродов из трубы d¾"

К трубе над большой выемкой приваривают отрезок стальной проволоки d=6 мм. С противоположной стороны держателя сверлят отверстие d=8,2 мм, в которое вставляют винт М8. К винту присоединяется клемма от кабеля, идущего к сварочному аппарату, которая зажимается гайкой. Сверху на трубу надевается кусок резинового или капронового шланга с подходящим внутренним диаметром.

4.2. Держатель электродов из стальных уголков.

Удобный и простой в конструкции держатель электродов можно сделать из двух стальных уголков 25х25х4 мм (рис. 19 )

Берут два таких уголка длиной около 270 мм и соединяют маленькими уголками и болтами с гайками М4. В результате получается короб сечением 25х29 мм. В полученном корпусе вырезается окно для фиксатора и сверлится отверстие для установки оси фиксаторов и электродов. Фиксатор состоит из рычага и небольшой клавиши, выполненной из листа стали толщиной 4 мм. Эту деталь также можно сделать из уголка 25х25х4 мм. Для обеспечения надежного контакта фиксатора с электродом на ось фиксатора надевается надевается пружина, а рычаг соединяется с корпусом контактным проводом.

Ручку получившегося держателя покрывают изоляционным материалом, в качестве которого используется обрезок резинового шланга. Электрический кабель от сварочного аппарата присоединяется к клемме корпуса и фиксируется болтом.

5. Электронный регулятор тока для сварочного трансформатора.

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. известны такие способы регулировки тока в сварочных трансформаторах: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. Все эти способы имеют как свои преимущества, так и недостатки. Например, недостатком последнего способа, является сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.

Наиболее оптимальным является способ ступенчатой регулировки тока, с помощью изменения количества витков, например, подключаясь к отводам, сделанным при намотке вторичной обмотки трансформатора. Однако, этот способ не позволяет производить регулировку тока в широких пределах, поэтому им обычно пользуются для подстройки тока. Помимо прочего, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. В этом случае, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что является причиной увеличения ее габаритов. Для вторичной цепи практически не удается подобрать мощные стандартные переключатели, которые бы выдерживали ток величиной до 260 А.

Если сравнить токи в первичной и вторичной обмотках, то оказывается, что в цепи первичной обмотки сила тока в пять раз меньше, чем во вторичной обмотке. Это наталкивает на мысль поместить регулятор сварочного тока в первичную обмотку трансформатора, применив для этой цели тиристоры. На рис. 20 приведена схема регулятора сварочного тока на тиристорах. При предельной простоте и доступности элементной базы этот регулятор прост в управлении и не требует настройки.

Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока. Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2.

При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети.

Изменением сопротивления резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно.

Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами (рис. 21)

Рис. 21 Принципиальная схема замены транзистора с резистором на динистор, в схеме регулятора тока сварочного трансформатора.

аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А.

В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308, однако эти транзисторы, при желании, можно заменить современными маломощными высокочастотными транзисторами, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, а постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы типа МБМ или К73-17 на рабочее напряжение не менее 400 В.

Все детали устройства с помощью навесного монтажа собираются на текстолитовой пластине толщиной 1...1,5 мм. Устройство имеет гальваническую связь с сетью, поэтому все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.

Правильно собранный регулятор сварочного тока особой наладки не требует, необходимо только убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме или, при использовании динисторов, в стабильном их включении.

Описание других конструкций можно посмотреть на сайте http://irls.narod.ru/sv.htm , однако сразу хочу предупредить, что многие из них имеют как минимум спорные моменты.

Также по этой теме можно посмотреть:

http://valvolodin.narod.ru/index.html - много ГОСТов, схем как самодельных аппаратов, так и заводских

http://www.y-u-r.narod.ru/Svark/svark.htm то же сайт энтузиаста сварки

Всего хорошего, пишите to © 2005