Постоянного тока потребуется наличие источника электротока высокой мощности, который преобразовывает стандартное напряжение бытовой сети и обеспечивает постоянство величины значения электротока для розжига и поддержания электродуги.
Сварочный аппарат постоянного тока имеет ряд достоинств: мягкое зажигание дуги и возможность соединять тонкостенные детали.
Блок-схема аппарата для проведения сварочных работ
Блок питания устанавливается в корпус из пластической массы или листового метала. Блок питания агрегата оснащается всеми необходимыми для работы компонентами: разъемами, выключателями, клеммами и регуляторами. Корпус агрегата для осуществления сварных работ оборудуется специальными держателями и колесиками для транспортировки.
Читайте также:
Главным условием при конструировании агрегата, используемого для сваривания, является понимание принципа работы аппарата и сути самого сварочного процесса. Для того чтобы сконструировать самостоятельно сварочный аппарат, требуется понимать принципы розжига и горения электродуги и основы принципов плавления электрода для сварки.
В источник питания высокой мощности входят такие компоненты, как:
- выпрямитель;
- инверторы;
- трансформатор тока и напряжения;
- регуляторы, которые способствуют улучшению качественных характеристик образующейся электродуги;
- допустройства.
Основным компонентом любого сварочного агрегата является трансформатор. Вспомогательные устройства могут иметь различную схему организации в зависимости от конструкции аппарата.
Вернуться к оглавлению
Трансформатор для сварки
Сварочный аппарат постоянного тока в своей конструкции включает в качестве основного элемента трансформатор, обеспечивающий понижение нормального сетевого напряжения с 220 В до 45-80 В.
Этот элемент конструкции функционирует в дуговом режиме с максимальной мощностью.
Трансформаторы, используемые в конструкции, должны выдерживать при работе большие значения токов, номинальная сила которых составляет 200 А. Вольтамперные показатели трансформатора должны полностью соответствовать спецтребованиям, которые обеспечивают режимы работы дуговой сварки.
Некоторые самодельные трансформаторные сварочные аппараты являются простыми в своей конструкции. В них отсутствуют допустройства регулировки параметров токов. Регулировка технических параметров такого устройства осуществляется несколькими способами:
- при помощи узкоспециализированного регулятора;
- путем переключения числа витков катушки.
Трансформатор сварочного агрегата состоит из следующих конструктивных элементов:
- магнитопровод, изготовленный из пластин трансформаторной стали;
- две обмотки – первичная и вторичная, этот компонент трансформатора имеет выводы для подключения устройств регулировки параметров рабочего тока.
Трансформатор, используемый в сварочном аппарате, не имеет регулировочных устройств, обеспечивающих регулировку тока и его ограничение на рабочей обмотке. Первичная обмотка сварочного трансформатора оснащается выводами для подключения регулирующих схем и устройств, позволяющих осуществлять настройку сварочного устройства в зависимости от условий эксплуатации и параметров входящего тока.
Основная часть трансформатора – магнитопровод. Чаще всего при конструировании самодельных сварочных аппаратов используются магнитопроводы от списанного двигателя, старого силового трансформатора. Каждая конструкция магнитопровода имеет свои нюансы в конструкции. Основными параметрами, характеризующими магнитопровод, являются следующие:
- размер магнитопровода;
- количество витков обмоток на магнитопроводе;
- уровень напряжения тока на входе и на выходе устройства;
- уровень потребляемого тока;
- максимальный ток, получаемый на выходе устройства.
Эти основные характеристики определяют пригодность трансформатора для использования в качестве устройства, способствующего формированию дуги, а также приспособления, способствующего образованию качественного сварного шва.
Вернуться к оглавлению
Возможные детали при создании аппарата для сварки
При создании аппарата для сварки своими руками стабильность электродуги достигается постоянством потенциала. Стабильность дуги обеспечивает качество образующихся швов. Постоянство потенциала достигается путем применения высокомощных выпрямителей, выполнение которых осуществляется на диодах, выдерживающих токи до 200 А, таких, например, как В-200.
Эти диоды имеют большие размеры и требуют обязательного использования для организации качественного теплоотведения массивных радиаторов. Это обстоятельство требуется учитывать при изготовлении корпуса конструкции. Лучшим вариантом при создании конструкции будет использование диодного спецмоста. Диоды можно смонтировать параллельно, что позволяет в значительной мере повысить выходной ток.
Собирая своими руками конструкцию, требуется подстраивать все его компоненты. При некачественном подборе или неправильном расчете конструкция может оказывать влияние на качество сварки.
Иногда при соответствующем подборе деталей и комплектующих может получиться по-настоящему уникальный прибор, который имеет мягкое и легкое зажигание электродуги, а сваривание деталей можно осуществлять даже с очень тонкими стенками, при практически полном отсутствии разбрызгивания жидкого металла.
Вернуться к оглавлению
Принципиальная схема самодельного сварочного агрегата
Можно изготовить самодельный сварочный аппарат на основе транзисторного или тиристорного управления. Более надежными являются тиристоры. Эти элементы конструкции управления способны выдерживать замыкание на выходе и достаточно быстро способны выходить из этого состояния. Эти компоненты системы управления не требуют монтажа мощных радиаторов охлаждения. Это связано с тем, что конструктивные элементы имеют низкое тепловыделение.
Система управления, созданная на транзисторах, способна значительно быстрее выйти из рабочего состояния, так как транзисторы существенно быстрее перегорают при возникновении перегрузок и являются более капризными в эксплуатации. Схема, созданная на основе тиристоров, отличается простотой и высокой надежностью.
Блок управления, основанный на этих элементах, обладает следующими преимуществами:
- плавная регулировка;
- наличие постоянного тока.
При осуществлении сваривания стали толщиной 3 мм потребляемый ток около 10 А. Ток сваривания подается путем нажатия специального рычага на вилке, которая удерживает электрод.
Такая конструкция позволяет повысить безопасность в процессе осуществления работ, работать с высоким напряжением, которое обеспечивает стабильность горения дуги. В случае использования в работе обратной полярности имеется возможность проведения сварочных работ с очень тонким листовым металлом.
Инверторная сварка — это современное устройство, которое пользуется широкой популярностью благодаря небольшому весу аппарата и его габаритов. Инверторный механизм основывается на применении полевых транзисторов и силовых переключателей. Чтобы стать обладателем сварочного аппарата, можно посетить любой магазин инструментов и обзавестись такой полезной вещью. Но есть способ намного экономнее, который обусловлен созданием инверторной сварки своими руками. Именно второму способу и уделим внимание в данном материале и рассмотрим, как сделать сварку в домашних условиях, что для этого понадобится и как выглядят схемы.
Особенности функционирования инвертора
Сварочный аппарат инверторного типа — это не что иное, как блок питания, тот, который сейчас применяется в современных компьютерах. На чем же основывается работа инвертора? В инверторе наблюдается следующая картина преобразования электрической энергии:
2) Ток с постоянной синусоидой преобразовывается в переменный с высокой частотой.
3) Происходит снижение значения напряжения.
4) Происходит выпрямление тока с сохранением необходимой частоты.
Перечень таковых преобразований электрической цепи необходим для того, чтобы иметь возможность снизить массу аппарата и его габаритные размеры. Ведь, как известно, старые сварочные аппараты, принцип которых основывается на снижении величины напряжения и увеличения силы тока на вторичной обмотке трансформатора. В результате благодаря высокому значению силы тока наблюдается возможность дугового сваривания металлов. Для того чтобы сила тока увеличивалась, а напряжение снижалось, на вторичной обмотке уменьшается число витков, но при этом увеличивается сечение проводника. В результате можно заметить, что сварочный аппарат трансформаторного типа не только имеет значительные габариты, но и приличный вес.
Для решения проблемы был предложен вариант реализации сварочного аппарата посредством инверторной схемы. Принцип инвертора основывается на увеличении частоты тока до 60 или даже 80 кГц, тем самым осуществляя снижение массы и габаритов самого устройства. Все что потребовалось для реализации инверторного сварочного аппарата — это увеличить частоту в тысячи раз, что стало возможным благодаря применению полевых транзисторов.
Транзисторы обеспечивают сообщение между собой с частотой около 60-80 кГц. На схему питания транзисторов приходит постоянное значение тока, что обеспечивается благодаря применению выпрямителя. В качестве выпрямителя используется диодный мост, а выравнивание значения напряжения обеспечивают конденсаторы.
Переменный ток, который передается после прохождения через транзисторы на понижающий трансформатор. Но при этом в качестве трансформатора используется в сотни раз уменьшенная катушка. Почему используется катушка, потому как частота тока, которая подается на трансформатор, уже увеличена в 1000 раз благодаря полевым транзисторам. В результате получаем аналогичные данные, как и при работе трансформаторной сварки, только с большой разницей в весе и габаритах.
Что нужно для сборки инвертора
Чтобы собрать самостоятельно инверторную сварку, нужно знать, что схема рассчитывается, прежде всего, на потребляющее напряжение величиной 220 Вольт и током на 32 Ампера. Уже после преобразования энергии на выходе ток будет увеличен почти в 8 раз и будет достигать 250 Ампер. Такого тока достаточно для того, чтобы создать прочный шов электродом на расстоянии до 1 см. Для реализации блока питания инверторного типа потребуется воспользоваться следующими составляющими:
1) Трансформатор, состоящий из ферритного сердечника.
2) Обмотка первичного трансформатора со 100 витками провода диаметром 0,3 мм.
3) Три вторичных обмотки:
— внутренняя: 15 витков и диаметром провода 1 мм;
— средняя: 15 витков и диаметром 0,2 мм;
— наружная: 20 оборотов и диаметром 0,35 мм.
Кроме того, чтобы собрать трансформатор, потребуются следующие элементы:
— медные провода;
— стеклоткань;
— текстолит;
— электротехническая сталь;
— хлопчатобумажный материал.
Как выглядит схема инверторной сварки
Для того, чтобы понимать, что вообще собой представляет сварочный инверторный аппарат, необходимо рассмотреть схему, представленную ниже.
Электрическая схема инверторной сварки
Все эти компоненты необходимо объединить и тем самым получить сварочный аппарат, который будет незаменимым помощником при выполнении слесарных работ. Ниже представлена принципиальная схема инверторной сварки.
Схема блока питания инверторной сварки
Плата, на которой находится блок питания аппарата, монтируется отдельно от силовой части. Разделителем между силовой частью и блоком питания выступает металлический лист, подсоединенный к корпусу агрегата электрически.
Для управления затворками применяются проводники, припаивать которые нужно поблизости транзисторов. Эти проводники соединяются между собой парно, а сечение этих проводников не играет особой роли. Единственное, что важно учитывать — это длина проводников, которая не должна превышать 15 см.
Для человека, который не знаком с основами электроники, прочесть такого рода схему проблематично, не говоря уже о назначении каждого элемента. Поэтому если у вас нет навыков работы с электроникой, то лучше попросить знакомого мастера помочь разобраться. Вот, к примеру, ниже изображена схема силовой части инверторного сварочного аппарата.
Схема силовой части инверторной сварки
Как собрать инверторную сварку: поэтапное описание + (Видео)
Для сборки инверторного сварочного аппарата необходимо выполнить следующие этапы работы:
1) Корпус . В качестве корпуса для сварки рекомендуется воспользоваться старым системником от компьютера. Он подходит лучше всего, так как в нем имеется необходимое количество отверстий для вентиляции. Можно использовать старую 10-литровую канистру, в которой можно вырезать отверстия и разместить кулера. Для увеличения прочности конструкции из корпуса системника необходимо разместить металлические уголки, которые закрепляются с помощью болтовых соединений.
2) Сборка блока питания. Важным элементом блока питания является именно трансформатор. В качестве основы трансформатора рекомендуется воспользоваться ферритом 7х7 или 8х8. Для первичной обмотки трансформатора необходимо осуществить намотку проволоки по всей ширине сердечника. Такая немаловажная особенность влечет за собой улучшение работы устройства при появлении перепадов напряжения. В качестве проволоки обязательно нужно использовать медные провода марки ПЭВ-2, а в случае отсутствия шины, провода соединяются в один пучок. Стеклоткань используется для изоляции первичной обмотки. Сверху после слоя стеклоткани необходимо намотать витки экранирующих проводов.
Трансформатор с первичной и вторичной обмотками для создания инверторной сварки
3) Силовая часть . В качестве силового блока выступает понижающий трансформатор. В качестве сердечника для понижающего трансформатора применяются два вида сердечников: Ш20х208 2000 нм. Между обоими элементами важно обеспечить зазор, что решается путем расположения газетной бумаги. Для вторичной обмотки трансформатора характерно наматывание витков в несколько слоев. На вторичную обмотку трансформатора необходимо укладывать три слоя проводов, а между ними устанавливаются прокладки из фторопласта. Между обмотками важно расположить усиленный изоляционный слой, который позволит избежать пробоя напряжения на вторичную обмотку. Необходимо установить конденсатор напряжением не менее 1000 Вольт.
Трансформаторы для вторичной обмотки от старых телевизоров
Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха между обмотками, необходимо оставить воздушный зазор. На ферритовом сердечнике собирается трансформатор тока, который включается в цепь к плюсовой линии. Сердечник необходимо обмотать термобумагой, поэтому в качестве этой бумаги лучше всего использовать кассовую ленту. Выпрямительные диоды крепятся к алюминиевой пластине радиатора. Выходы этих диодов следует соединить неизолированными проводами, сечение которых составляет 4 мм.
3) Инверторный блок . Главным предназначением инверторной системы — это преобразование постоянного тока в переменный с высокой частотой. Для обеспечения повышения частоты и применяют специальные полевые транзисторы. Ведь именно транзисторы работают на открытие и закрытие с высокой частотой.
Рекомендуется использовать не один мощный транзистор, а лучше всего реализовывать схему на основании 2 менее мощных. Это нужно для того, чтобы иметь возможность стабилизации частоты тока. В схеме не обойтись и без конденсаторов, которые соединяются последовательно и дают возможность решить такие проблемы:
Инвертор на алюминиевой пластине
4) Система охлаждения . На стенке корпуса следует установить вентиляторы охлаждения, а для этого можно использовать компьютерные кулера. Необходимы они для того, чтобы обеспечить охлаждение рабочих элементов. Чем больше вентиляторов будет использовано, тем лучше. В частности, обязательно требуется установить два вентилятора для обдува вторичного трансформатора. Один кулер будкт обдувать радиатор, тем самым не допуская перегрева рабочих элементов — выпрямительных диодов. Диоды монтируются на радиаторе следующим образом, как показано на фото ниже.
Выпрямительный мост на радиаторе охлаждения
Фото терморегулятора
Его рекомендуется устанавливать на самом нагревающемся элементе. Этот датчик будет срабатывать при достижении критической температуры нагрева рабочего элемента. При его срабатывании будет отключаться питание инверторного устройства.
Мощный вентилятор для охлаждения инверторного устройства
При работе инверторная сварка очень быстро нагревается, поэтому наличие двух мощных кулеров является обязательным условием. Эти кулеры или вентиляторы располагаются на корпусе устройства, чтобы они работали на вытяжку воздуха.
Поступать свежий воздух в систему будет благодаря отверстиям в корпусе устройства. В системном блоке эти отверстия уже имеются, а если вы используете любой другой материал, то не забудьте обеспечить приток свежего воздуха.
5) Пайка платы является ключевым фактором, так как именно на плате основывается вся схема. На плате диоды и транзисторы важно устанавливать на встречном направлении друг к другу. Плата монтируется непосредственно между радиаторами охлаждения, с помощью чего соединяется вся цепь электроприборов. Питающая цепь рассчитывается на напряжение 300 В. Дополнительное расположение конденсаторов емкостью 0,15 мкФ дает возможность сброса избыточной мощности обратно в цепь. На выходе трансформатора располагаются конденсаторы и снабберы, с помощью которых осуществляется гашение перенапряжений на выходе вторичной обмотки.
6) Настройка и отладка работы . После того, как инверторная сварка будет собрана, потребуется провести еще несколько процедур, в частности, настроить функционирование агрегата. Для этого следует подключить к ШИМ (широтно-импульсный модулятор) напряжение в 15 Вольт и запитать кулер. Дополнительно включается в цепь реле через резистор R11. Реле включается в цепь для того, чтобы избежать скачков напряжения в сети 220 В. Обязательно важно провести контроль за включением реле, после чего подать питание на ШИМ. В результате должна наблюдаться картина, при которой должны исчезнуть прямоугольные участки на диаграмме ШИМ.
Устройство самодельного инвертора с описанием элементов
Судить о правильности соединения схемы можно в том случае, если во время настройки реле выдает 150 мА. В случае, когда же наблюдается слабый сигнал, то это говорит о неправильности соединения платы. Возможно, имеется пробой одной из обмоток, поэтому для устранения помех потребуется укоротить все питающие электропровода.
Инверторная сварка в корпусе системного блока от компьютера
Проверка работоспособности устройства
После проведения всех сборочных и отладочных работ остается только провести проверку работоспособности получившегося сварочного аппарата. Для этого запитывается прибор от электросети 220 В, затем задается высокие показатели силы тока и по осциллографу осуществляется сверка показаний. В нижней петле напряжение должно быть в переделах 500 В, но не более 550 В. Если все выполнено правильно со строгим подбором электроники, тогда показатель напряжения не превысит значения в 350 В.
Итак, теперь можно проверить сварку в действии, для чего используем необходимые электроды и осуществляем раскраивание шва до полного выгорания электрода. После этого важно проконтроллировать температуру трансформатора. Если трансформатор попросту закипает, тогда схема имеет свои недочеты и лучше далее не продолжать рабочий процесс.
После раскраивания 2-3 швов радиаторы нагреются до высокой температуры, поэтому после этого важно дать возможность им остыть. Для этого достаточно 2-3 минутной паузы, в результате чего температура понизится до оптимального значения.
Проверка сварочного аппарата
Как пользоваться самодельным аппаратом
После включения в цепь самодельного аппарата, контроллер в автоматическом режиме задаст определенную силу тока. При напряжении провода менее 100 Вольт, то это говорит о неисправности устройства. Придется разобрать аппарат и снова повторно провести проверку правильности сборки.
С помощью такого вида сварочных аппаратов можно осуществлять спайку не только черных, но и цветных металлов. Для того чтобы собрать сварочный аппарат, потребуется не только владение основами электротехники, но и свободное время для реализации задумки.
Инверторная сварка — незаменимая вещь в гараже у любого хозяина, поэтому если вы еще не обзавелись таким инструментом, то вы можете сделать его самостоятельно.
Если у вас есть необходимый слесарный и электромонтажный инструмент (ниже мы о нём подробно расскажем), и вы имеете соответствующие профессиональные навыки, то вполне сможете изготовить сварочный трансформатор своими руками.
Расходы у вас, конечно, будут, но несравненно меньшие по сравнению с затратами на приобретение гаджета заводского изготовления. Зато, сколько вы получите удовольствия в процессе любимой работы по созданию самоделки. А восторг, в момент успешного начала электросварки, вообще, ни с чем ни сравним!
Мы в статье дадим вам массу полезных советов по выбору, расчёту и изготовлению сварочного трансформатора (далее – СТ), чем поможем оптимизировать расходы и сберечь бюджет.
Правильно изготовленный своими руками аппарат — ни чем не хуже заводского.
В статье будет рассказано про два типа сварочных трансформаторов. Для сварок:
- дуговой;
- контактной.
Сварочный трансформатор своими руками: что нам понадобится
Ассортимент инструмента и оборудования для изготовления и сборки обоих типов СТ идентичен. Нам потребуется следующее:
- индикатор электрического напряжения . Для контроля отсутствия последнего на электрических контактах, и обеспечения, тем самым, безопасности при выполнении электромонтажных работ;
- УШМ (она же «болгарка», «вжик-машинка» и т. п.) с набором дисков (отрезных, шлифовальных и т. п.);
- электродрель с набором свёрл по металлу и керном;
- тестер или вольтметр переменного тока с пределом измерений 400 В;
- любая «чертилка ». Применяется при разметке по металлу;
- слесарные струбцины . Для фиксации деталей при разметке «по месту»;
- набор электрослесарного инструмента
. Конкретный состав набора зависит от материалов, которые будут применяться при изготовлении СТ. В общем случае он таков:
- укомплектованный электропаяльник. Пайку будем выполнять припоем ПОС-40;
- отвёртки (разного размера с прямым и крестообразным шлицом);
- ключи:
- гаечные;
- накидные;
- торцевые;
- пассатижи, бокорезы и т. д. с изолированными ручками;
- набор напильников .
Все работы удобнее выполнять на слесарном верстаке с электроизоляционным покрытием, оборудованном слесарными тисками.
Для изготовления СТ необходимы комплектующие и материалы, отличающиеся между собой в зависимости от типа трансформатора. В общем случае необходимо следующее:
- защитный кожух
. Должен обеспечивать:
- защиту от поражения электрическим током;
- исключать возможность попадания каких-либо предметов во внутрь гаджета;
- магнитопровод . Обеспечивает мощный электромагнитный поток, который индуцирует в обмотках электродвижущую силу (далее – ЭДС);
- провод и проволока . Необходимы для монтажа обмоток;
- каркасы катушек . На них наматываются обмотки;
- контактные колодки . Мощная контактная колодка с зажимами для сварочных проводов, мелкие колодки – для электромонтажа схемы;
- коммутаторы (переключатели) . Осуществляют коммутацию секций обмоток при подборе величины сварочного тока;
- материал для межвитковой изоляции . Уменьшает возможность электрического пробоя изоляции обмоток;
- крепёжные изделия (болты, винты, гайки, шайбы и т. п.) . Они необходимы для монтажа гаджета при осуществлении сборочных работ;
- изоляционная лента (типа Х/Б).
Важно : изоляционную ленту «ПХВ» применять нельзя, т. к. при нагревании она разрушается.
Самодельный сварочный трансформатор для дуговой сварки
Прежде чем приступать к дальнейшей работе по изготовлению СТ, следует решить: что именно вы будете создавать. Вам необходимо:
- выбрать конструкцию и электрическую принципиальную схему будущего устройства;
- произвести электрический и, при необходимости, конструктивный расчёт его параметров .
Только после этого следует подбирать необходимую комплектацию, материалы и готовить, при необходимости,специальный инструмент.
Как рассчитать сварочный трансформатор. Схема
Вопрос, как рассчитать сварочный трансформатор самодельный, очень специфичен, так как он не соответствуют типовым схемам и общепринятым правилам. Дело в том, что при изготовлении самоделок параметры их компонентов «подгоняются» под уже имеющиеся в наличии комплектующие (в основном — под магнитопровод). Более того, часто случается, что:
- трансформаторы собираются не из самого лучшего трансформаторного железа;
- обмотки наматываются не самым подходящим проводом и много других отрицательных факторов.
В результате, самоделки греются и «гудят» (пластины сердечника вибрируют с частотой электросети: 50 Гц), но, при этом, «делают своё дело» — сваривают металл.
По форме сердечников различают трансформаторы следующих основных типов:
- стержневой;
- броневой.
Пояснения к рисунку:
- а – броневой;
- б – стержневой.
Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформаторами броневого типа, допускают большие плотности токов в обмотках. Благодаря этому они имеют более высокий КПД, но и трудоёмкость их изготовления значительно выше. Тем не менее, их используют чаще.
На стержневом сердечнике применяют схемы обмоток, приведённые на рисунке.
Пояснения к рисунку:
- 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.
Для примера выполним расчёт СТ собранного по схеме «в» — «г». Его вторичная обмотка состоит из двух равных частей (половинок). Они расположены на противоположных плечах магнитопровода, а между собой соединены последовательно. Расчёты заключаются в определении теоретических и выборе действительных размеров магнитопровода.
Определяемся с мощностью СТ (по величине тока во вторичной обмотке) из следующих соображений. Для электросварки в быту чаще всего используются покрытые электроды Ø, мм: 2, 3, 4. Выбираем «золотую середину» для самых ходовых — 120…130 А. Мощность СТ определяется по формуле:
P = Uх.х. × Iсв. × cos(φ) / η, где:
- Uх.х. — напряжение холостого хода;
- Iсв. — ток сварки;
- φ — угол сдвига фаз между напряжением и током. Принимаем: cos(φ) = 0,8;
- η — КПД. Для самодельных СТ: КПД = 0,7.
Если произвести расчет магнитопровода по справочнику, то его сечение для выбранного тока равно 28 кв.см. На практике, сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в пределах: 25…60 кв.см.
Для каждого сечения необходимо определить (по справочнику) количество витков первичной обмотки для обеспечения на выходе заданной мощности. Мы лишь заметим, что чем больше площадь сечения магнитопровода (S), тем меньше понадобится витков обеих катушек. Это существенный момент, т. к. большое количество витков может не поместиться в «окно» магнитопровода.
Возможно использование магнитопровода старого трансформатора (например, от микроволновой печки, конечно, после некоторой его реконструкции – замены вторичной обмотки).
Если у вас нет старого трансформатора, то следует прибрести трансформаторное железо, из которого вы иизготовите сердечник СТ.
Пояснения к рисунку:
- а – пластины Г-образной формы;
- б – пластины П-образной формы;
- в – пластины из полос трансформаторной стали;
- c и d – размеры «окна», см;
- S = a х b – площадь поперечного сечения сердечника (ярма), кв.см.
Расчёт количества витков первичных обмоток при напряжении питания сети 220…240 В, выбранных нами токах сварки и параметрах магнитопровода можно произвести по следующим формулам:
N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2). Для обмоток на одном плече (по половине обмотки друг на друге, соединённые последовательно);
N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2). Обмотки разнесены на разные плечи.
Условные обозначения в обеих формулах:
- U1 – напряжение источника питания;
- N1 — количество витков первичной обмотки;
- Sиз — сечение магнитопровода (кв.см);
- I2 — заданный сварочный ток вторичной обмотки (А).
Выходное напряжение вторичной обмотки СТ в режиме холостого хода у самодельных сварочных трансформаторов находится, как правило, в пределах 45…50В. По следующей формуле можно определить её количество витков:
U1/U2 = N1/N2.
Для удобства подбора силы сварочного тока, на обмотках делают отводы.
Намотка сварочного трансформатора и монтаж
Для первичной обмотки трансформатора применяется специальный термостойкий медный провод, имеющий хлопчатобумажную или стеклотканевую изоляцию.
С учётом выбранной выше мощности, электрический ток в первичной обмотке может достигать 25 А. Исходя из этих соображений, первичную обмотку СТ следует наматывать проводом, имеющим сечение ≥ 5…6 кв.мм. Это, кроме всего прочего, существенно увеличит надежность СТ.
Вторичная обмотка выполняется медной проволокой, сечение которой: 30…35 кв.мм. Особое внимание следует уделить выбору изоляции провода вторичной обмотки, так как по ней протекает большой сварочный ток. Она должна быть очень надёжной — особое внимание следует уделить теплостойкости.
При монтаже обмоток обратите внимание на следующее:
- намотка производится в одном направлении;
- между рядами обмоток прокладывается изолирующий слой дополнительной изоляции (рекомендуем – хлопчатобумажной) .
Собранный СТ следует поместить в защитный кожух с отверстиями для вентиляции.
Видео
Посмотрите, как была реализована задача сборки аппарата:
Контактная сварка своими руками из сварочного трансформатора
Контактная сварка создаёт сварное соединение деталей за счет следующих одновременных воздействий на них:
- нагрев области их соприкосновения проходящим через него электрическим током;
- к зоне соединения прикладывается сжимающее усилие.
Существует три вида контактной сварки:
- точечная;
- стыковая;
- шовная.
Мы расскажем про самодельный СТ для наиболее популярной: точечной контактной сварки (для двух других требуется очень сложное оборудование).
Пояснения к рисунку:
1 – электроды, подводящие сварочный ток с свариваемым изделиям;
2 – свариваемые изделия с нахлёсточным соединением;
3 – сварочный трансформатор.
Для осуществления контактной сварки, в зависимости от толщины и теплопроводности материалов свариваемых деталей, выбираются следующие значения её основных параметров:
- электрическое напряжение в силовой (сварочной цепи), В: 1…10;
- величина сварочного тока (амплитуда сварочного импульса), А: ≥ 1000;
- время нагрева (прохождения импульса сварочного тока), сек: 0,01…3,0;
Кроме того, должны быть обеспечены:
- незначительная зона расплавления;
- значительное сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки.
Схема и расчёт
Расчет СТ контактной сварки выполняется по тому же алгоритму, что и для дуговой (смотри выше). При выборе данных из справочника (сила тока и напряжение вторичной обмотки для точечной сварки выбранной марки металла заданной толщины), следует учитывать, что сила тока вторичной обмотки для таких трансформаторов порядка 1000…5000 А. Вторичная обмотка рассчитана, как правило, на единицы вольт и представляет собой всего несколько витков (бывает, что, один) толстого провода. Поэтому, для регулировки сварочного тока рекомендуется следующая схема первичной обмотки трансформатора.
Очень часто, в процессе эксплуатации самоделок, выясняется, что не хватает мощности СТ. В этом случае возможно подключение второго трансформатора в соответствии с предлагаемой схемой.
Намотка и монтаж
Эти операции выполняются по тем же основным правилам и с соблюдением требований, что и для СТ дуговой сварки. С особой тщательность следует закрепить витки вторичной обмотки. Для этого можно использовать её выводы, пропустив их в термостойком изоляторе.
В качестве электродов применяются медные стержни.
Следует учитывать , что чем больше будет диаметр электрода, тем лучше. Ни в коем случае не допустимо, чтобы диаметр электрода был меньше диаметра провода. Для маломощных СТ возможно использовать жала от мощных паяльников.
В процессе эксплуатации следите за состоянием расходных материалов: электроды необходимо периодически подтачивать — иначе они теряют форму. Со временем они стачиваются полностью и требуют замены.
:- сварщику необходимо стоять на резиновом коврике;
- на руках рабочего должны быть резиновые перчатки;
- сварочная маска не обязательна, но на лице должны быть защитные очки.
Выводы
Мы дали вам достаточно информации для того, чтобы сделать самодельный сварочный трансформатор:
- дуговой сварки;
- контактной сварки.
Если у вас есть необходимость выполнения каких-нибудь несложных сварочных работ для бытовых нужд, вовсе не обязательно приобретать дорогостоящий заводской агрегат. Ведь если знать некоторые тонкости, можно без труда собрать сварочный аппарат своими руками, о чем и пойдет речь ниже.
Сварочные аппараты: классификация
Любые аппараты для сварки бывают электрическими или же газовыми. Стоит сразу сказать, что самодельные сварочные аппараты не должны быть газовыми. Поскольку они включают в себя взрывоопасные баллоны с газом, держать такую установку дома не стоит.
Поэтому в контексте самостоятельной сборки конструкций речь пойдет исключительно об электрических вариантах . Такие агрегаты также подразделяются на разновидности:
- Установки-генераторы - оснащены собственным генератором тока. Отличительная черта - большой вес и габариты. Для домашних нужд такой вариант не подойдет, да и собрать самостоятельно его будет сложно.
- Трансформаторы - такие установки, в особенности полуавтоматического типа, очень распространены среди тех, кто делает сварочное оборудование самостоятельно. Питаются от сети в 220 или 380 В.
- Инверторы - такие установки просты в применении и идеально подходят для дома, конструкция компактная и мало весит, но электронная схема достаточно сложна.
- Выпрямители - эти аппараты просто собирать и применять по назначению. С их помощью даже новичок может выполнять качественные сварные швы.
Чтобы в домашних условиях собрать инвертор, потребуется схема, которая позволит соблюсти нужные параметры. Рекомендуется брать детали от старых советских приборов:
Параметры для аппарата можно выбирать такие:
- Он должен работать с электродами, диаметр которых не превышает 5 мм.
- Максимальный показатель рабочего тока равен 250 А.
- Источник напряжения - сеть бытовая на 220 В.
- Регулировка сварочного тока варьируется от 30 до 220 А.
Инструмент включает такие компоненты:
- блок питания;
- выпрямитель;
- инвертор.
Начинаем с намотки трансформатора и действуем в такой последовательности:
- Возьмите ферритовый сердечник.
- Выполните первую обмотку (100 витков посредством провода ПЭВ 0,3 мм).
- Вторая обмотка - 15 витков, проводом с сечением 1 мм).
- Третья обмотка - 15 витков проводом ПЭВ 0,2 мм.
- Четвертая и пятая - соответственно по 20 витков проводами с сечением 0, 35 мм.
- Чтобы охладить трансформатор, возьмите вентилятор от компьютера.
Чтобы транзисторные ключи работали непрерывно, напряжение следует на них подавать после выпрямителя и конденсаторов. Блок выпрямителя соберите по схеме на плате, а все узлы прибора закрепите в корпусе. Можно использовать старый корпус от радиоустройства , а можно его сделать и самостоятельно.
С лицевой части корпуса устанавливается светодиодный индикатор , который показывает, что прибор включен в сеть. Здесь же можно поставить дополнительный выключатель, а также защитный предохранитель. Еще его можно установить на заднюю стенку и даже в сам корпус.
Все зависит от его размеров и конструктивных особенностей. Переменное сопротивление устанавливается на лицевой части корпуса, с его помощью можно регулировать рабочий ток . Когда вы собрали все электрические схемы, проверьте аппарат специальным прибором или тестером и можете провести его испытание.
Сборка трансформаторного варианта будет от предыдущей несколько отличаться. Этот агрегат работает на переменном токе, но для сварки постоянным током нужно собрать к нему простую приставку.
Для работы вам потребуется трансформаторное железо для сердечника, а также несколько десятков метров толстого провода или толстой медной шины. Все это можно найти в пункте приема металлов. Сердечник лучше всего делать П-образным, тороидальным либо круглым. Многие также берут статор от старого электромотора.
Инструкция сборки П-образного сердечника выглядит таким образом:
- Возьмите трансформаторное железо сечением от 30 до 55 с м 2 . Если показатель будет больше, аппарат получится слишком тяжелым. А если сечение будет меньше 30, прибор не сможет корректно работать.
- Возьмите медный обмоточный провод сечением около 5 мм 2 , оснащенный термостойкой изоляцией из стеклоткани или хлопка. Изоляция важна, поскольку во время работы обмотка может нагреться до 100 градусов и выше. У обмоточного провода сечение квадратное или прямоугольное сечение. Однако такой вариант отыскать сложно. Подойдет и обычный с аналогичным сечением, но только вам нужно будет снять с него изоляцию, обмотать стеклотканью и тщательно пропитать электротехническим лаком, после чего высушить. В первичной обмотке 200 витков.
- Вторичная обмотка потребует порядка 50 витков. Провод обрезать не нужно. Включите в сеть первичную обмотку, а на проводах вторичной отыщите место, где напряжение составляет около 60 В. Для поиска такой точки отматывайте или наматывайте дополнительные витки. Провод может быть алюминиевым, но сечение должно быть больше, чем для первичной обмотки, в 1,7 раза.
- Готовый трансформатор установите в корпус.
- Чтобы вывести вторичную обмотку, потребуются медные клеммы. Возьмите трубку диаметром 10 мм и длиной около 4 см. Расклепайте ее конец и просверлите отверстие с диаметром в 10 мм, а в другой конец вставьте конец провода, предварительно очищенный от изоляции. Далее, обожмите его легкими ударами молотка. Чтобы усилить контакт провода с трубкой-клеммой, нанесите керном на нее насечки. Самодельные клеммы прикрутите к корпусу гайками и болтами. Детали лучше всего использовать медные. Наматывая вторичную обмотку желательно делать отводы через каждые 5−10 витков, они позволят менять ступенчато напряжение на электроде;
- Для изготовления электродержателя возьмите трубу с диаметром около 20 мм и длиной порядка 20 см. На концах примерно в 4 см от торцевой части выпилите выемки до половины диаметра. В выемку вставьте электрод и прижмите пружиной на основе приваренного куста проволоки из стали с диаметром 5 мм. Ко второму кону прикрепите такой же провод, который использовался для вторичной обмотки, с помощью гайки и винта. Наденьте на держатель резиновую трубку с подходящим внутренним диаметром.
Готовый аппарат к сети лучше всего подключать с помощью проводов с сечением от 1,5 с м 2 и более, а также рубильника. Ток в первичной обмотке обычно не превышает показатель в 25 А, а во вторичной колеблется в пределах 6-120 А. Во время работы с электродами диаметром 3 мм через каждые 10−15 делайте остановки, чтобы трансформатор остыл . Если электроды более тонкие, это не нужно. Более частые перерывы нужны, если вы работаете в режиме резки.
Мини-сварка своими руками
Чтобы самостоятельно собрать миниатюрный аппарат для сварки, вам потребуется всего лишь несколько часов и такие материалы:
Сначала аккуратно разберите старую батарейку и извлеките из нее графитовый стержень. На конце его заострите шкуркой и протрите сухой тряпкой. Кусок толстой проволоки на4−5 см от конца очистите от изоляции и с помощью пассатижей или бокорезов загните петлю. В нее вставьте угольный электрод.
Уберите вторичную обмотку с трансформатора и на ее место намотайте толстую проволоку на 12−16 витков. Теперь все это вставляется в подходящий корпус - и аппарат готов.
Его провода присоединяются к выводам вторичной обмотки, угольный стержень вставляется в петлю и хорошо обжимается. Плюсовый вывод соедините с держателем электрода, а минусовый - со скруткой рабочих деталей. Ручку-держатель можно приспособить для электрода.
Можно применять ручку паяльника или нечто подобное. Включите прибор в бытовую сеть и выполните соединение деталей посредством графита . Должно возникнуть пламя, а на конце деталей образуется шарообразный сварной шов.
Для домашней мастерской наличие сварочного аппарата очень важно. Такие приборы имеют разные конструкции и модификации . Как новички, так и опытные мастера часто предпочитают не заводские, а самодельные аппараты, которые можно модифицировать на свой лад.
В наше время трудно представить любые работы с металлом без использования сварочного аппарата. При помощи данного устройства Вы с легкостью можете соединять или резать железо различной толщины и габаритов. Естественно для выполнения качественных работ Вам потребуются определенные навыки в этом вопросе, но в первую очередь Вам необходим сам сварочник. В наше время его естественно можно купить, как в принципе и нанять сварщика, но в данной статье речь пойдет о том, как сделать сварочный аппарат своими руками. Тем более, что при всем богатстве различных моделей, надежные стоят достаточно дорого, а дешевые не блещут качеством и долговечностью. Но даже если Вы решили купить сварочник в магазине – знакомство с данной статьей поможет выбрать необходимый аппарат, так как Вы будете знать основы их схемотехники. Сварочники бывают нескольких типов: постоянного тока, переменного, трехфазные и инверторные. Для того чтобы определится какой вариант Вам необходим, рассмотрим конструкцию и устройство первых двух типов, которые можно без специфических навыков собрать своими руками в домашних условиях.
На переменном токе
Данный вид сварочных аппаратов, является одним из наиболее распространенных вариантов, как в промышленности, так и в частных хозяйствах. Он прост в эксплуатации, по сравнению с остальными его довольно легко можно сделать в домашних условиях, что подтверждает фото ниже. Для этого вам необходимо иметь провод для первичной и вторичной обмоток, а также сердечник из трансформаторной стали для намотки сварочника. Простыми словами сварочный аппарат переменного тока – это понижающий трансформатор большой мощности.
Оптимальное напряжение при работе сварочного аппарата, собранного в домашних условиях - 60В. Оптимальный ток 120-160А. Теперь несложно посчитать, какое сечение должно быть у провода для того, чтобы сделать первичную обмотку трансформатора (ту, которая будет подключаться к сети 220 В). Минимальная площадь сечения медного провода должна быть 3-4 кв. мм, оптимальная же — 7 кв. мм, ведь необходимо учитывать и возможную дополнительную нагрузку, а также необходимый запас прочности. Получаем, что оптимальный диаметр медной жилы для первичной обмотки понижающего трансформатора должен быть 3 мм. Если Вы решите взять алюминиевый провод для того, чтобы сделать сварочный аппарат своими руками, то сечение для медного провода нужно умножить на коэффициент 1,6.
Важно, чтобы провода были в тряпичной оплетке, нельзя использовать проводники в ПВХ изоляции – она при нагреве проводов расплавится и произойдет . Если у вас нет провода необходимого диаметра, то можно использовать более тонкие жилы, наматывая их параллельно. Но тогда следует учитывать, что толщина обмотки увеличится, а соответственно и габариты самого аппарата. Нужно иметь ввиду, что ограничивающим фактором может являться свободное окно в сердечнике и провод может попросту не поместиться там. Для вторичной обмотки можно использовать толстый многожильный медный провод – такой же, как и жила на держателе. Его сечение следует выбирать исходя из тока во вторичной обмотке (напомним, что мы ориентируемся на 120 – 160А) и длинны проводов.
Первым делом необходимо изготовить сердечник трансформатора самодельного сварочного аппарата. Оптимальным вариантом будет сердечник стержневого типа как показано на рисунке 1:
Этот сердечник нужно сделать из пластин трансформаторной стали. Толщина пластин должна быть от 0,35 мм до 0,55 мм. Это необходимо для уменьшения . Прежде чем собирать сердечник нужно просчитать его размеры, делается это следующим образом:
- Во-первых, рассчитывается величина окна. Т.е. размеры с и d на рисунке 1 необходимо выбирать такими, чтобы поместить все обмотки трансформатора.
- Во-вторых, площадь крена, которая вычисляется по формуле: Sкрена=a*b, должна быть не меньше 35 кв. см. Если Sкрена будет больше – тогда трансформатор будет меньше нагреваться и соответственно дольше работать, и Вам не надо будет часто прерываться для того, чтобы он остыл. Лучше, чтобы Sкрена была равна 50 кв. см.
Далее приступаем к сборке пластин самодельного сварочного аппарата. Необходимо взять Г-образные пластины и складывать их, как показано на рисунке 2, пока не получится сделать сердечник необходимой толщины. После чего скрепляем его болтами по углам. В завершении необходимо надфилем обработать поверхность пластин и заизолировать их, обмотав тряпичной изоляцией, чтобы дополнительно защитить трансформатор от пробоя на корпус.
Далее приступаем к намотке сварочного аппарата из понижающего трансформатора. В начале, наматываем первичную обмотку, которая будет состоять из 215 витков, как это показано на рисунке 3.
Целесообразно сделать ответвление от 165 и 190 витка. Сверху трансформатора прикрепляем толстую текстолитовую пластину. Концы обмоток закрепляем на ней при помощи болтового соединения пометив что первый болт – это общий провод, второй – ответвление от 165 витка, 3-й – ответвление от 190 витка и 4-й – от 215-го. Это даст возможность впоследствии регулировать силу тока при сварке, путем переключения между разными выводами Вашего сварочного устройства. Это очень важная функция, и чем больше ответвлений вы сделаете, тем более точной у вас получится регулировка.
После приступаем к намотке 70-и витков вторичной обмотки, как показано на рисунке 4.
Меньшее количество витков наматывают на ту сторону сердечника – куда намотана первичная обмотка. Соотношение витков нужно сделать примерно 60% к 40%. Это способствует тому, что после того, как Вы поймаете дугу и начнете сварку, вихревые токи частично отключат работу обмотки с большим количеством витков, что приведет к уменьшению тока сварки, а соответственно улучшит качество шва. Таким образом дуга будет легко ловиться, но слишком большой ток не будет мешать качественно варить. Концы намотки также закрепим при помощи болтов на текстолитовой пластине. Можно не прикреплять их, а провести провода напрямую к держателю электродов и крокодилу на массу, это уберет соединения, где потенциально может быть просадка по напряжению и нагрев. Для лучшего охлаждения крайне желательно установить вентилятор для обдува, например от холодильника или микроволновки.
Теперь Ваш самодельный сварочный аппарат готов. Подключив держатель и массу к вторичной обмотке, необходимо подключить сеть к общему проводу и проводу, отходящему от 215-го витка первичной обмотки. Если вам необходимо увеличить силу тока, то можно сделать меньшее количество витков первичной намотки, переключив второй провод на контакт с меньшим количеством витков. Уменьшить ток можно при помощи сопротивления выполненного из изогнутой в виде пружины куска трансформаторной стали, подключенной к держателю. Всегда необходимо следить, чтобы сварочный аппарат не перегревался, для этого регулярно проверяйте температуру сердечника и обмоток. Для этих целей можно даже установить электронный термометр.
Вот таким образом можно сделать сварочный аппарат из понижающего трансформатора своими руками. Как Вы видите, инструкция не слишком уж сложная и даже неопытный электрик сможет самостоятельно собрать прибор.
На постоянном токе
Для некоторых видов сварки необходим сварочник на постоянном токе. Таким инструментом можно варить чугун и нержавеющую сталь. Сделать сварочный аппарат постоянного тока своими руками можно не больше, чем за 15 минут, переделав самоделку на переменном токе. Для этого к вторичной обмотке необходимо подключить выпрямитель, собранный на диодах. Что касается диодов, они должны выдерживать ток в 200 А и иметь хорошее охлаждение. Для этого подойдут диоды Д161.
Выравнивать ток нам помогут конденсаторы С1 и С2 со следующими характеристиками: емкость 15000 мкФ и напряжение 50В. Далее собираем схему, которая указанна на чертеже ниже. Дроссель L1 необходим для регулировки тока. Контакты х4 — плюс для подключения держателя, а х5 — минус для подачи тока на свариваемый участок детали.
Трехфазные сварочные аппараты используются для сварки в производственных условиях, на них установлены двухэлектродные держатели, поэтому в данной статье мы рассматривать их не будем, а инверторы изготавливаются на основе печатных плат и сложных схем с большим количеством дорогостоящих радиодеталей и сложным процессом настройки с использованием специального оборудования. Однако мы все же рекомендуем Вам ознакомиться с инверторной конструкцией на видео ниже.
Наглядные мастер-классы
Итак, если Вы решили сделать сварочный аппарат в домашних условиях, рекомендуем просмотреть видео уроки, предоставленные ниже, которые наглядно покажут, как самому собрать простой сварочник из подручных материалов, а также объяснят Вам некоторое детали и нюансы работы:
Теперь Вы знаете основные принципы конструкции сварочников и можете сделать сварочный аппарат своими руками, как на постоянном, так и на переменном токе, используя инструкции из нашей статьи.
Также читают:
