Самодельная сварка. Сварочный аппарат постоянного тока своими руками: моя схема

Если человек планирует выполнять в бытовых условиях небольшие объемы каких-либо несложных сварочных работ, он вполне может изготовить сварочный аппарат своими руками, не тратясь на приобретение заводского агрегата.

1

Для того, чтобы сделать сварочный агрегат из легкодоступных материалов и деталей, необходимо четко понять ключевые принципы его функционирования и только после этого приступать к сборке. Прежде всего, следует определиться с мощностью тока самодельного сварочного аппарата. Для соединения массивной арматуры, конечно же, требуется высокая интенсивность тока, а для сварки тонких металлических изделий (не более 2 мм) – меньшая.

Показатель силы тока напрямую связан с тем, какие электроды планируется использовать. Сварка листов и конструкций толщиной от 3 до 5 мм производится стержнями 3–4 мм, а толщиной менее 2 мм – стержнями 1,5–3 мм. Если вы будете применять четырехмиллиметровые электроды, сила тока самодельной установки должна быть 150–200 А, трехмиллиметровые – 80–140 А, двухмиллиметровые – 50–70 А. А вот для очень тонких деталей (до 1,5 мм) вполне достаточно тока 40 А.

Формирование дуги для проведения сварки из сетевого напряжения в любом сварочном агрегате получается за счет применения трансформатора. Это устройство включает в свою конструкцию:

• обмотки (первичную и вторичную);
• магнитопровод.

Трансформатор несложно сделать самому. Магнитопровод, например, собирают из пластин трансформаторной стали или иного материала. Вторичная обмотка необходима непосредственно для выполнения сварочных работ, а первичная подключается к 220-вольтной электросети. Профессиональные агрегаты обязательно имеют в своей конструкции некоторые добавочные устройства, которые обеспечивают улучшение и усиление качества дуги, позволяют плавно настраивать показатель силы тока.

Самодельные сварочные аппараты, как правило, изготавливают без дополнительных приспособлений. Величину мощности трансформатора выбирают, исходя из показателя силы тока. Чтобы получить расчетную мощность, нужно умножить показатель тока, используемого для сварки, на 25. Полученное произведение при умножении на 0,015 дает нам требуемый диаметр магнитопровода. А для расчета необходимого сечения обмотки (первичной) следует мощность разделить на две тысячи и умножить полученное значение на 1,13.

С определением сечения вторичной обмотки придется "помучаться" чуть дольше. Ее величина зависит от плотности используемого сварочного тока. При силе тока в районе 200 А плотность равняется 6А/квадратный миллиметр, от 110 до 150 А – 8, менее 100 А – 10. Чтобы установить требуемое сечение вторичной обмотки нужно:

• разделить показатель сварочного тока на его плотность;
• умножить полученное значение на 1,13.

Число витков проводки можно определить, разделив площадь сечения магнитопровода на 50. Еще один важный момент, который нужно знать тем, кто планирует самостоятельное изготовление аппарата для сварки, состоит в том, что сварочный процесс может быть "мягким" либо "жестким" в зависимости от напряжения, имеющегося на выходных клеммах (на их зажимах) агрегата.

Указанное напряжение устанавливает особенности внешней характеристики тока для сварки, которая может быть полого- либо крутопадающей, а также возрастающей. В сварочниках собственной сборки специалисты советуют использовать такие источники тока, которые описываются полого- или крутопадающей характеристикой. В них отмечаются минимальные изменения тока при колебаниях электродуги, что оптимально для осуществления сварки в домашних условиях.

2

Теперь, когда мы знаем главные особенности сварочника, можно приступать к сборке самодельного сварочного аппарата. Сейчас в интернете имеется немало схем и инструкций для выполнения такой задачи, которые дают возможность создавать практически любое оборудование для сварки – на переменном и постоянном токе, импульсное и инверторное, автоматическое и полуавтоматическое.

В сложные технические "дебри" мы вдаваться не будем, и расскажем вам, как сделать сварочный аппарат самого простого трансформаторного типа. Работать он будет на переменном токе, обеспечивая эффективное и вполне достойное по качеству шва сварное соединение. Такой агрегат позволит выполнить любые бытовые работы, при которых требуется сварка металлических и стальных изделий. Для его изготовления понадобятся следующие материалы:

• пара десятков метров толстого (желательно медного) кабеля (провода);
• железо для сердечника трансформаторного устройства (железо должно характеризоваться достаточно большой магнитной проницаемостью).

Сердечник удобнее всего делать стержневым, традиционной П-образной формы. В принципе, допускается использовать и сердечник иной конфигурации, например, круглый из статора любого сгоревшего электрического двигателя, но будьте готовы к тому, что на круглую конструкцию обмотки наматывать намного сложнее. Рекомендованная площадь сечения сердечника для стандартного бытового сварочного агрегата, сделанного самостоятельно, составляет порядка 50 квадратных сантиметров.

Такой площади хватит для того, чтобы установка могла использовать стержни диаметром 3–4 миллиметра.

Большее сечение делать нет смысла, так как агрегат станет намного тяжелее, а вот реального технического эффекта вы не добьетесь. Если вас не устраивает рекомендованная величина площади сечения, вы можете сами рассчитать ее значение, пользуясь схемой, приведенной в первой части нашей статьи.

Первичную обмотку требуется выполнять из медного провода с высокими характеристиками термической стойкости (во время сварки обмотка подвергается воздействию высоких температур). Данный провод, кроме того, должен иметь хлопчатобумажную либо стеклотканевую изоляцию. В крайнем случае, допускается применять провод в резинотканевой либо обычной резиновой изоляционной оболочке, но ни в коем случае не в полихлорвиниловой.

Изоляцию, кстати, можно сделать самостоятельно, нарезав из хлопчатобумажной или стеклоткани полоски двухсантиметровой ширины. Этими полосками вы обматываете медный кабель, после чего пропитываете провод с самодельной изоляцией любым лаком электротехнического назначения. Поверьте, подобная изоляция не перегреется при эксплуатации 6–7 сварочных стержней (при их сжигании на средней продолжительности сварочных работ).

Площади сечения обмоток рассчитываются по принципам, которые были изложены ранее. Думается, с данными расчетами у вас проблем не возникнет. Обычно площадь сечения "вторичного" провода берется на уровне 25–30 квадратных миллиметров, "первичного" – 5–7 (значения для самодельных агрегатов, которые будут работать со стержнями диаметром 3–4 миллиметра).

Также просто определяют протяженность куска медного провода и количество витков для обеих обмоток. А затем начинают наматывать катушки. Их каркас выполняют по геометрическим параметрам магнитопровода. Размеры подбирают таким образом, чтобы на сердечник, изготовленный из текстолита либо картона, используемого в электротехнике, магнитопровод одевался без каких-либо затруднений.

Намотка катушек имеет маленькую особенность. Первичную обмотку наматывают наполовину, затем на нее накладывают и половину вторичной. После этого аналогичным образом обрабатывают и вторую часть катушки. Для улучшения изоляционных свойств желательно между слоями прокладывать кусочки картонных полосок, стеклоткани либо плотной бумаги.

После сборки сварочной установки, сделанной своими руками, ее в обязательном порядке настраивают. Для этого нужно включить ее в сеть и выполнить на вторичной обмотке замер показателя напряжения. Его величина обязана равняться 60–65 В. Если напряжение иное, потребуется смотать (либо домотать) часть обмотки. Такие процедуры придется выполнять до тех пор, пока не будет достигнута указанная величина напряжения.

Первичную обмотку собранного трансформатора соединяют с кабелем внутренней прокладки (ВРП) либо с двухжильным шланговым проводом (ШРПС), который и будет подключаться к сети 220 вольт. Вторичная обмотка (ее выводы) соединяется с изолированными ПРГ-проводами, один из них затем контактирует со свариваемым изделием, а ко второму крепят держатель сварочных стержней. Самодельный сварочный агрегат готов!

3

Любому радиолюбителю в его практике нередко требуется сильно нагреть либо аккуратно приварить ту или иную деталь. Использовать для этих целей обычный сварочный агрегат нет никакого смысла, так как и без него можно достаточно просто и без затрат сформировать высокотемпературный поток.

Если у вас завалялся старый автотрансформатор, который раньше применялся для регулирования напряжения питания советских телевизоров на лампах, его несложно приспособить для создания вольтовой дуги. Для этого нужно подключить между его выводами электроды из графита. Столь нехитрая конструкция даст возможность выполнять простейшие сварочные работы, например, такие:

• ремонт или изготовление термопар: сварочник из автотрансформатора позволяет отремонтировать термопары, у которых ломается так называемый "шарик", иного оборудования для подобных ремонтных работ просто-напросто не существует;
• соединение шин питания с элементом накала обычного магнетрона;
• сварка любых проводов и кабелей;
• подогрев до высоких температур конструкций из (пружин и аналогичных им деталей);
• закалка всевозможных приспособлений, сделанных из (их нагревают при помощи дуги, а затем погружают в машинное масло).

Если вы надумаете изготовить сварочник на базе автотрансформатора, обращаться с ним нужно крайне аккуратно, так как с электрической сетью он не имеет гальванической развязки. Это означает, что неправильное использование самодельного устройства может привести к поражению электротоком.

Для выполнения всех указанных выше "мелких" работ рекомендуется применять автоматический трансформатор с напряжением (выходным) на уровне 40–50 вольт с небольшой мощностью (порядка 200–300 ватт). Подобное устройство способно выдать 10–12 ампер рабочего тока, чего вполне достаточно для сварки проводов, термопар и других элементов. Электроды для описываемого сварочного мини-аппарата – это обычные карандашные грифели.

Лучше, если они будут мягкими, впрочем, карандаши средней и высокой твердости также подойдут. Держатели для таких графитовых стержней можно сделать из старых клеммников, имеющихся на любых электротехнических приборах. Держатель подсоединяют к обмотке (как вы сами понимаете, вторичной) автотрансформатора через один из имеющихся выводов, к ней же, но уже через другой вывод, подключают и изделие, которое требуется сварить.

Ручку электродного держателя несложно изготовить из обычной стеклотекстолитовой шайбы или из иного термостойкого элемента. Напоследок скажем, что дуга на сварочном аппарате из автотрансформатора горит не очень долго. С одной стороны это плохо, с другой – очень даже хорошо, так как непродолжительность ее работы исключает риск перегрева трансформаторного устройства.

Хороший сварочный аппарат значительно облегчает все работы по металлу. Он позволяет соединять и разрезать различные детали железа, которые отличаются своей толщиной и плотностью стали.

Современные технологии предлагают огромный выбор моделей, отличающихся мощностью и размером. Надежные конструкции имеют достаточно высокую стоимость. Бюджетные варианты, как правило, имеют короткий срок эксплуатации.

В нашем материале представлена подробная инструкция как сделать сварочный аппарат своими руками. Перед началом рабочего процесса рекомендуется ознакомиться с разновидностью сварочного оборудования.

Виды сварочного аппарата

Устройства этой техники различается на несколько типов. Каждый механизм имеет некоторые особенности, которые отображаются на выполненной работе.

Современные сварочные аппараты делятся на:

• модели постоянного тока;
• с переменным током
• трёхфазные
• инвекторные.

Модель с переменным током считается самым простым механизмом, который легко можно сделать самостоятельно.

Простой сварочный аппарат позволяет выполнять сложные работы с железом и тонкой сталью. Чтобы собрать подобную конструкцию, необходимо иметь определенный набор материалов.

К ним относятся:

• провод для обмотки;
• сердечник выполненный из трансформаторной стали. Он необходим для намотки сварочника.

Все эти детали можно приобрести в специализированных магазинах. Подробная консультация специалистов, помогает сделать правильный выбор.

Конструкция с переменным током

Опытные сварщики называют подобную конструкцию понижающим трансформатором.

Как сделать сварочный аппарат своими руками?

Первое что необходимо сделать — это правильно изготовить основной сердечник. Для данной модели, рекомендуется выбирать стержневой тип детали.

Для его изготовления понадобятся пластины, выполненные из трансформаторной стали. Их толщина равна 0,56 мм. Перед тем как приступить к сборке сердечника, необходимо соблюдать его размеры.

Как правильно рассчитать параметры детали?

Все достаточно просто. Размеры центрального отверстия(окна) должны вместить всю обмотку трансформатора. На фото сварочного аппарата изображена подробная схема сборки механизма.

Следующим этапом будет сборка сердечника. Для этого берут тонкие трансформаторные пластины, которые соединяют между собой до необходимой толщины детали.

Далее наматываем понижающий трансформатор, состоящий из витков тонкой проволоки. Для этого делают 210 витков тонкой проволоки. С другой стороны делают намотку из 160 витков. Третья и четвертая первичная намотка, должна содержать 190 витков. После этого на поверхности крепят толстую платину.

Концы намотанной проволоки фиксируют болтом. Его поверхность отмечаю цифрой 1. Следующие концы проволоки закрепляют подобным образом с нанесением соответствующей разметки.

Обратите внимание!

В готовой конструкции должно присутствовать 4 болта с различным количеством витков.

В готовой конструкции соотношение наматывания обмотки будет равно 60% к 40%. Такой результат обеспечивает нормальную работу аппарата и хорошее качество сварочного крепления.

Контролировать подачу электрической энергии можно при помощи переключения проводов на необходимое количество обмотки. В процессе работы не рекомендуется перегревать сварочный механизм.

Аппарат постоянного тока

Данные модели позволяют выполнять сложные работы по толстым стальным листам и чугуну. Главное преимущество этого механизма, заключается в простой сборке, которая не займет много времени.

Сварочный инвектор представляет собой конструкцию вторичной обмотки с дополнительным выпрямителем.

Обратите внимание!

Он будет выполнен из диодов. В свою очередь, они должны выдерживать электрический ток в 210 А. Для этого подойдут элементы с маркировкой Д 160-162. Такие модели, довольно часто применяют для работы в промышленных масштабах.

Главный сварочный инвектор изготавливают из печатной платы. Такой сварочный полуавтомат выдерживает скачки электроэнергии во время длительной работы.

Ремонт сварочного аппарата не составит особого труда. Здесь достаточно заменить повреждённую область механизма. В случае серьезной поломки, необходимо заново осуществлять первичную и вторичную обмотки.

Фото сварочного аппарата своими руками

Обратите внимание!

Сварочный аппарат - узкоспециализированное оборудование, но практически каждому мужчине не раз в жизни приходилось искать подобный агрегат для ремонта домашней техники или автомобиля. Достаточно легко сделать сварочный аппарат своими руками, но при этом следует понимать, что оборудование годится для работы над небольшими конструкциями. Это будет сварка электродугой от источника переменного или постоянного тока.

Аргонная и газосварка требуют специальных знаний и аппаратуры. Изготовить газогенератор дома можно, но если у мастера нет профильного образования, велик риск совершить ошибку. Аппарат для аргонно-дуговой сварки проще брать в аренду, это стоит в десятки раз дешевле, чем мастерить оборудование самостоятельно.

Сварочный аппарат для домашнего использования - это упрощенная конструкция с самыми простыми комплектующими деталями и несложной схемой сборки. Основная деталь - сварочный трансформатор, который можно сделать самостоятельно или использовать узел бытового прибора (например, микроволновой печи).

Сварочный инверторный агрегат устроен по схеме:

• подача питания;
• выпрямитель;
• инвертор.

Сделать трансформатор можно самому, используя отработанные кабели проводов и необходимой длины медную ленту.

Если в трансформаторе используется круглая медная проволока, работа аппарата ограничивается 2-3 сварочными стержнями. Для охлаждения используют трансформаторное масло.

Шов на соединяемых деталях образуется за счет тепла, источником которой служит электродуга, возникающая между двумя электродами. Один из электродов - это свариваемый материал. Короткое замыкание, которое требуется для разогрева электрода (катода), приведет к возникновению устойчивого разряда температурой до 6000°С. Под его действием металл начнет плавиться. Это грубое описание процесса сварки для неспециалистов, которым в быту требуется просто быстро зафиксировать необходимый профиль, деталь.

Комплектация изделия

Сварочные инверторы самостоятельно делают достаточно редко. Это электронное устройство требует неоднократной проверки, специфических знаний и опыта. Самоделку на основе трансформатора сделать проще и, поскольку работать она должна от бытовой сети (чаще 220 В), то для выполнения мелкого домашнего ремонта этого аппарата будет вполне достаточно.

Сварочный инвертор на сеть в 220 В собирается по схеме, которая используются для приборов, работающих от промышленной трехфазной сети. Нужно знать, что эти аппараты будут иметь КПД на 60% выше, чем оборудование, приспособленное на однофазную сеть.

Cварочник из трансформатора изготавливается без дополнительных узлов, в комплектацию входит:

• трансформатор (можно сделать самому);
• изоляционный материал;
• держак сварочного стержня;
• ПРГ-кабель.

Более сложные изделия инверторы комплектуются:

• трансформатором;
• инвертором;
• системой вентиляции;
• амперным регулятором.

После сборки замеряется напряжение вторичной обмотки: значения не должны выходить за параметры 60-65 В.

Блок питания простого сварочника

Самодельные сварочные трансформаторы - простое оборудование для редкого ремонта. Магнитопроводом может служить статор. Первичная намотка будет подключаться к сети, вторичная рассчитана для получения электродуги и выполнения работ. Обмотка трансформатора состоит из медного провода или ленты (до 30 метров).

Первичная намотка делается медной полосой с хлопчатой изоляцией. Можно использовать «голый» магнитопровод и заизолировать его отдельно. Полосками из хлопчатой ткани обматывают провод и пропитывают любым лаком для электротехнических работ. Вторичная обмотка наматывается после изолирования первичной. Сечение первичной обмотки 5-7 кв. мм, сечение вторичной - 25-30 кв. мм. После изоляции проводят тестирование параметров: может потребоваться большее количество витков.

Сварочный аппарат инверторного типа имеет более сложное устройство, может работать на постоянном или переменном токе и обеспечивает лучшее качество шва. Но если в быту требуется провести только точечную сварку (например при ремонте бытовой техники), то изготовление инверторного сварочника нецелесообразно. Если используется трансформатор от пылесоса или микроволновой печи, важно не повредить первичную обмотку. Вторичная обмотка в 80% случаев должна сниматься и переделываться, чтобы агрегат не перегревался.

Блок выпрямителя

Блок выпрямителя преобразует напряжение переменного сигнала в постоянный и состоит из небольшого количества мелких деталей:

• диодные мосты;
• конденсаторы;
• дроссель;
• вольтдобавка.

Выпрямитель собирается по принципу мостовой схемы, где на входе подается переменный ток, а с выходных клемм выходит постоянный. Оба устройства - трансформатор и выпрямитель для сварочника - оснащаются блоком принудительного охлаждения. Можно использовать кулер от блока питания компьютера.

Блок инвертора

Блок инвертора преобразует постоянный ток с выпрямителя в переменный и выдает напряжение до 40 В, силу тока до 150 А.

Инвертор работает по следующей схеме:

1. С розетки переменный ток (частота 50-60 Гц) поступает на выпрямитель, где выравнивается частота.Ток поступает на транзисторы, где постоянный сигнал преобразуется в переменный с увеличением частоты колебаний до 50 кГц.
2. Понижение напряжения высокочастотного потока на понижающем трансформаторе с 220 до 60 В. При этом увеличивается сила тока. Благодаря увеличению частоты в катушке инвертора используют лишь минимально допустимое количество витков.
3. На выходном выпрямителе происходит последнее преобразование электропотока в постоянный с большой силой и низким напряжением, который оптимально подходит для качественной сварки.

В сварочном приборе кроме главных этапов происходит корректировка силы тока, обеспечивается оптимальная вентиляция. Изготовить инвертор самому можно, руководствуясь подробной схемой.

Требуемый инструмент

Для сборки сварочного аппарата и изготовления понадобятся такие инструменты и приборы:

• ножовка;
• крепеж;
• паяльник;
• нож, зубило, пинцет и отвертки;
• металл листовой для каркаса;
• электроды;
• элементы сборки для трансформатора, асинхронный статор.

Сборка деталей аппарата происходит на текстолитовой основе, для корпуса используются листы алюминия или промышленной стали.

Изготовление

Все детали при схеме изготовления в домашних условиях трансформаторного сварочника будут располагаться в следующем порядке:

• выпрямитель;
• сетевой фильтр;
• преобразователь;
• трансформатор;
• силовой выпрямитель.

Из схемы можно исключить сетевой фильтр и выпрямитель, но электродуга будет плохоуправляема, а шов - некачественным (неровным, с большими рваными краями, которые потребуют зачистки).

Этапы сборки:

1. Намотка катушек трансформатора. Для инверторного сварочника, который будет работать на переменном и постоянном токе, потребуется высокочастотный трансформатор с модулем преобразования.
2. Лакировка изоляции обмотки.
3. Сборка мгнитопровода. Оптимальный вариант - асинхронный статор от электромотора мощностью 4-5 кВт.
4. Пайка соединений катушек и вывода.
5. Проверка трансформатора.
6. Сборка диодного моста и соединение в схеме. Потребуется 5 диодов класса КВРС5010 или В200.
7. Установка охлаждающего радиатора на каждый диодный мост.
8. Монтаж дросселя на одной плате с выпрямителем.
9. Установка регулятора тока на панели управления.
10. Обеспечение вентиляции всей конструкции. В корпус аппарата для сварки по периметру устанавливаются вентиляторы.
11. Выход на рабочие электроды и держак устанавливается на передней стенке, шнур питания на противоположной.
12. Между платой с блоком питания и силовым узлом рекомендуется установить порог из листового металла, конденсатор напряжения, который будет стабилизировать ток в электродуге.

Вес собранного аппарата для мелкого ремонта от 10 кг. Диодный мост с дросселем рекомендуется изготавливать в отдельном корпусе, для уменьшения веса. Этот узел будет необходимо подключать к аппарату для сварки нержавеющей стали. При переменном напряжении сети для сварки железного профиля, ремонта кузовных работ или точечных прихватов оборудование типа полуавтомат практически не требуется.

На переменном токе

Самодельный сварочный аппарат, работающий на переменном токе, имеет преимущества:

1. Надежный шов. На переменном токе дуга не отклоняется от изначальной оси, это помогает новичкам делать ровный и качественный шов.
2. Простой способ сборки аппарата.
3. Бюджетная стоимость комплектующих.
4. Необходимо подключить только к однофазной сети, достаточно бытовой розетки.

Главный недостаток контактно-сварочного аппарата – разбрызгивание металла во время работы из-за прерывания синусоиды электродуги и быстрый перегрев трансформатора. Для сварки деталей толщиной до 2 мм диаметр электрода должен быть 1,5-3 мм. Сварка листов от 4 мм проводится стержнями 3-4 мм при силе тока аппарата не менее 150 Ампер.

На постоянном токе

Самодельные аппараты постоянного тока широко используются для дома, но при сборке требуют навыков, времени и большего количества мелких деталей. Среди преимуществ оборудования:

• устойчивая дуга позволяет варить сложные и тонкостенные конструкции;
• отсутствие неприхваченных участков;
• нет брызг металла, срезка заусенцев и зачистка швов не требуется.

Укомплектованный сварочный аппарат постоянного тока своими руками рекомендуется несколько раз проверить на перегрев трансформатора, конденсатора и диодного моста в тестовом режиме перед основной эксплуатацией.

В конструкцию самодельных аппаратов для сварки можно вносить изменения и постоянно их дорабатывать. Можно сделать агрегат, который бы работал на постоянном токе, минимальную конструкцию, работающую на переменном сигнале при минимальной силе до 40А, или массивный стационарный агрегат для установки в мастерской.

Рисунок 1. Схема мостового выпрямителя для сварочного аппарата.

Сварочные аппараты бывают постоян­ного и переменного тока.

С.А. постоянного тока используются при сварке на малых токах тонколисто­вого металла (кровельная сталь, автомо­бильная и т.д.). Сварочная дуга на посто­янном токе более устойчива, возможна сварка на прямой и обратной полярнос­ти. На постоянном токе можно варить электродной проволокой без обмазки и электродами, предназначенными для сварки, как на постоянном токе, так и на переменном. Для придания устойчивости горения дуги на малых токах желательно иметь повышенное напряжение холостого хода Uxxсварочной обмотки (до 70 - 75 В). Для выпрямления переменного тока используются простейшие «мостовые» выпрямители на мощных диодах с ради­аторами охлаждения (рис. 1).

Для сглаживания пульсаций напряже­ния один из выводов С.А. А подсоединяют к держателю электродов через дроссель L1, представляющий собой катушку из 10 - 15 витков медной шины сечением S = 35 мм 2, намотанной на любом сердеч­нике, например, от . Для выпрямления и плавного регули­рования сварочного тока используются более сложные схемы с использованием мощных управляемых тиристоров. Одна из возможных схем на тиристорах типа Т161 (Т160) приведена в статье А.Чернова «И зарядит и приварит» (Моделист-конструктор, 1994, № 9). Преимущества ре­гуляторов постоянного тока - в их уни­версальности. Диапазон изменения ими напряжений составляет 0,1-0,9 Uxx, что позволяет использовать их не только для ­плавной регулировки тока сварки, но и для зарядки аккумуляторных батарей, питания электронагревательных элементов и других целей.

Рисунок 2. Схема падающей внешней характеристики сварочного аппарата.

Рис. 1. Мостовой выпрямитель для сварочного аппарата. Показано подключение С.А. для свар­ки тонколистового металла на "обратной" по­лярности - "+" на электроде, "-" на свари­ваемой детали U2: - выходное переменное на­пряжение сварочного аппарата

Сварочные аппараты переменного тока применяются при сварке электрода­ми, диаметр которых более 1,6 - 2 мм, а толщина свариваемых изделий - более 1,5 мм. При этом ток сварки значителен (десятки ампер) и дуга горит достаточно устойчиво. Используются электроды, предназначенные для сварки только на переменном токе. Для нормальной работы сварочного аппарата необходимо:

1. Обеспечить выходное напряжение для надежного зажигания дуги. Для лю­бительского С.А. Uxx = 60 - 65в. Более вы­сокое выходное напряжение холостого хода не рекомендуется, что связано в ос­новном с обеспечением безопасности ра­боты (Uxxпромышленных сварочных ап­паратов - до 70 - 75 В).
2. Обеспечить напряжение сварки Uсв, необходимое для устойчивого горения дуги. В зависимости от диаметра электро­да - Uсв =18 - 24в.
3. Обеспечить номинальный свароч­ный ток Iсв = (30 - 40) dэ, где Iсв- вели­чина сварочного тока, А; 30 - 40 - коэф­фициент, зависящий от типа и диаметра электрода; dэ - диаметр электрода, мм.
4. Ограничить ток короткого замыка­ния Iкз, величина которого не должна пре­вышать номинальный сварочный ток более чем на 30 - 35%.

Устойчивое горение дуги возможно в том случае, если сварочный аппарат будет обладать падающей внешней характерис­тикой, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в сва­рочной цепи (рис. 2).

С.А. показывает, что для грубого (ступен­чатого) перекрытия диапазона сварочных токов необходима коммутация как пер­вичных обмоток, так и вторичных (что конструктивно более сложно из-за боль­шого протекающего в ней тока). Кроме того, для плавного изменения тока сварки в пределах выбранного диапазона используются механические устройства переме­щения обмоток. При удалении сварочной обмотки относительно сетевой увеличи­ваются магнитные потоки рассеивания, что приводит к снижению тока сварки.

Рисунок 3. Схема магнитопровода стержневого типа.

Конструируя любительский С.А., не следует стремиться 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. Любительские сварочные аппараты должны удовлетворять ряду требований, основные из которых следующие: отно­сительная компактность и небольшой вес; достаточная продолжительность работы (не менее 5 - 7 электродов dэ = 3 - 4 мм) от сети 220в.

Вес и габариты аппарата могут быть снижены благодаря уменьше­нию его мощности, а увеличение продол­жительности работы - благодаря исполь­зованию стали с высокой магнитной про­ницаемостью и теплостойкой изоляции обмоточных проводов. Эти требования несложно выполнить, зная основы кон­струирования сварочных аппаратов и при­держиваясь предлагаемой технологии их изготовления.

Рис. 2. Падающая внешняя характеристика сварочного аппарата: 1 - семейство характе­ристик для различных диапазонов сварки; Iсв2, Iсвз, Iсв4 - диапазоны токов сварки для электродов диаметром 2, 3 и 4 мм соответст­венно; Uxx- напряжение холостого хода СА. Iкз - ток короткого замыкания; Ucв -диапазон напряжений сварки (18 - 24 В).

Рис. 3. Магнитопровод стержневого типа: а - пластины Г-образной формы; б - пластины П-образной формы; в - пластины из полос трансформаторной стали; S =axb- площадь поперечного сечения сердечника (керна), см 2 с, d- размеры окна, см.

Итак, выбор типа сердечника. Для изготовления сварочных аппара­тов используют в основном магнитопроводы стержневого типа, поскольку в ис­полнении они более технологичны. Сер­дечник набирают из пластин электротех­нической стали любой конфигурации тол­щиной 0,35- 0,55 мм, стянутых шпиль­ками, изолированными от сердечника (рис. 3). При подборе сердечника необ­ходимо учитывать размеры "окна", чтобы поместились обмотки сварочного аппара­та, и площадь поперечного сечения сер­дечника (керна) S =axb, см 2 . Как пока­зывает практика, не следует выбирать ми­нимальные значения S = 25 - 35 см, по­скольку сварочный аппарат не будет об­ладать требуемым запасом мощности и качественную сварку получить будет труд­но. Да и перегрев сварочного аппарата после непродолжительной работы также неизбежен.

Рисунок 4. Схема магнитопровода тороидального типа.

Сечение сердечника должно состав­лять S = 45 - 55 см 2 . Сварочный аппарат будет несколько тяжелее, но не подведет! Все большее распространение получа­ют любительские сварочные аппараты на сердечниках тороидального типа, которые обладают более высокими электротехни­ческими характеристиками, примерно в 4 - 5 раз выше, чем у стержневого, а электропотери невелики. Трудозатраты на их изготовление более значительны и свя­заны в первую очередь с размещением обмоток на торе и сложностью самой на­мотки.

Однако при правильном подходе они дают хорошие результаты. Сердечни­ки изготовляют из ленточного трансфор­маторного железа, свернутого в рулон в форме тора. Примером может служить сердечник из автотрансформатора «Латр» на 9 А. Для увеличения внутреннего диа­метра тора («окна») с внутренней стороны отматывают часть стальной ленты и на­матывают на внешнюю сторону сердеч­ника. Но, как показывает практика, одно­го «Латра» недостаточно для изготовления качественного С.А. (мало сечение S). Даже после работы с 1 - 2 электродами диамет­ром 3 мм он перегревается. Возможно ис­пользование двух подобных сердечников по схеме, описанной в статье Б.Соколова «Сварочный малыш» (Сам, 1993, № 1), или изготовление одного сердечника путем перемотки двух (рис. 4).

Рис. 4. Магнитопровод тороидального типа: 1.2 - сердечник автотрансформатора до и после перемотки; 3 конструкция С.А. на базе двух тороидальных сердечников; W1 1 W1 2 - сетевые обмотки, включенные параллельно; W 2 - сварочная обмотка; S =axb- площадь поперечного сечения сердечника, см 2 , с, d- внутренний и внешний диаметры тора, см; 4 - электрическая схема С.А. на базе двух со­стыкованных тороидальных сердечников.

Особого внимания заслуживают люби­тельские С.А., изготовленные на базе ста­торов асинхронных трехфазных электро­двигателей большой мощности (более 10 кВт). Выбор сердечника определяется площадью поперечного сечения статора S. Штампованные пластины статора не в полной мере соответствуют параметрам электротехнической трансформаторной стали, поэтому уменьшать сечение S менее 40 - 45 см нецелесообразно.

Рисунок 5. Схема крепления выводов обмоток СА.

Статор освобождают от корпуса, уда­ляют из внутренних пазов статорные об­мотки, срубают зубилом перемычки пазов, защищают внутреннюю поверх­ность напильником или абразивным кру­гом, скругляют острые кромки сердечни­ка и обматывают его плотно, с перекры­тием хлопчатобумажной изоляционной лентой. Сердечник готов для намотки об­моток.

Выбор обмоток. Для первичных (сете­вых) обмоток лучше использовать специ­альный медный обмоточный провод в х.б. (стеклотканевой) изоляции. Удовлетвори­тельной теплостойкостью обладают также провода в резиновой или резинотканевой изоляции. Непригодны для работы при повышенной температуре (а это уже за­кладывается в конструкцию любительско­го С.А.) провода в полихлорвиниловой (ПХВ) изоляции из-за возможного ее рас­плавления, вытекания из обмоток и их короткого замыкания. Поэтому полихлор­виниловую изоляцию с проводов необхо­димо либо снять и обмотать провода по всей длине х.б. изоляционной лентой, либо не снимать, а обмотать провод по­верх изоляции. Возможен и другой про­веренный на практике способ намотки. Но об этом ниже.

При подборе сечения обмоточных про­водов с учетом специфики работы С.А. (пе­риодический) допускаем плотность тока 5 А/мм 2 . При токе сварки 130 - 160 А (электрод dэ = 4 мм) мощность вторичной обмотки составит Р 2 =Iсв х 160x24 = 3,5 - 4 кВт, мощность первичной обмот­ки с учетом потерь составит порядка 5- 5,5 кВт, а следовательно, максимальный ток первичной обмотки может достигать 25 А. Следовательно, сечение провода пер­вичной обмотки S 1 должно быть не менее 5 - 6 мм. На практике желательно ис­пользовать провод сечением 6 - 7 мм 2 . Либо это прямоугольная шина, либо мед­ный обмоточный провод диаметром (без изоляции) 2,6 - 3мм. (Расчет по известной формуле S = пиR 2, где S- площадь круга, мм 2 пи = 3,1428; R- радиус круга, мм.) При недостаточном сечении одного провода возможна намотка в два. При ис­пользовании алюминиевого провода его се­чение необходимо увеличить в 1,6 - 1,7 раза. Можно ли уменьшить сечение провода сетевой обмотки? Да, можно. Но при этом С.А. потеряет требуемый запас мощности, будет нагреваться быстрее, да и рекомен­дуемое сечение керна S = 45 - 55 см в этом случае будет неоправданно велико. Число витков первичной обмотки W 1 определяется из следующего соотноше­ния: W 1 = [(30 - 50):S] х U 1 где 30-50 - постоянный коэффициент; S- сечение керна, см 2 , W 1 = 240 витков с отводами от 165, 190 и 215 витков, т.е. через каждые 25 витков.

Рисунок 6. Схема способов намотки обмоток СА на сердечнике стержневого типа.

Большее количество отводов сетевой обмотки, как показывает практика, неце­лесообразно. И вот почему. За счет умень­шения числа витков первичной обмотки увеличивается как мощность С.А., так и Uxx, что приводит к повышению напря­жения горения дуги и ухудшению каче­ства сварки. Следовательно, только изме­нением числа витков первичной обмотки добиться перекрытия диапазона свароч­ных токов без ухудшения качества сварки нельзя. Для этого 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 мм (лучше сечением 35 мм). Вполне подой­дет и гибкий многожильный провод (на­пример, сварочный) и трехфазный сило­вой многожильный кабель. Главное, се­чение силовой обмотки не должно быть меньше требуемого, а изоляция - 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.

Рис. 5. Крепление выводов обмоток СА: 1 - корпус СА; 2 - шайбы; 3 - клеммный болт; 4 - гайка; 5 - медный наконечник с проводом.

Трудность приобретения переключате­лей на большие токи, да и практика по­казывают, что наиболее просто выводы сварочной обмотки завести через медные наконечники под клеммные болты диа­метром 8 - 10 мм (рис. 5). Медные наконечники изготавливают из медных трубок подходящего диаметра длиной 25 - 30 мм и крепят на проводах опрессовкой и желательно пропайкой. Особо остановимся на порядке намот­ки обмоток. Общие правила:

1. Намотка должна производиться по изолированному керну и всегда в одном направлении (например, по часовой стрелке).
2. Каждый слой обмотки изолируют слоем х.б. изоляции (стеклоткани, элек­трокартона, кальки), желательно с про­питкой бакелитовым лаком.
3. Выводы обмоток залуживают, мар­кируют, закрепляют х.б. тесьмой, на вы­воды сетевой обмотки дополнительно на­девают х.б. кембрик.
4. В случае сомнений в качестве изо­ляции намотку можно проводить с ис­пользованием х/б шнура как бы в два про­вода (автор использовал х.б. нить для ры­боловства). После намотки одного слоя обмотку с х.б. нитью фиксируют клеем, лаком и т.д. и после высыхания наматы­вают следующий ряд.

Рисунок 7. Схема способов намотки обмоток СА на сердечнике тороидального типа.

Рассмотрим порядок расположения обмоток на магнитопроводе стержневого типа. Сетевую обмотку можно располо­жить двумя основными способами. Пер­вый способ позволяет получить более «жесткий» режим сварки. Сетевая обмот­ка в этом случае состоит из двух одина­ковых обмоток W 1 W 2, расположенных на разных сторонах сердечника, соеди­ненных последовательно и имеющих оди­наковое сечение проводов. Для регули­ровки выходного тока на каждой из об­моток сделаны отводы, которые попарно замыкаются (рис. 6а,в).

Второй способ предусматривает намот­ку первичной (сетевой) обмотки на одной из сторон сердечника (рис. 6 в,г). В этом случае СА обладает крутопадающей ха­рактеристикой, варит «мягко», длина дуги меньше влияет на величину сварочного тока, а следовательно, и на качество свар­ки. После намотки первичной обмотки СА необходимо проверить на наличие короткозамкнутых витков и правильность вы­бранного числа витков. Сварочный транс­форматор включают в сеть через плавкий предохранитель (4 - 6А) и желательно ам­перметр переменного тока. Если предо­хранитель сгорает или сильно греется, то это явный признак короткозамкнутого витка. Следовательно, первичную обмот­ку придется перемотать, обратив особое внимание на качество изоляции.

Рис. 6. Способы намотки обмоток СА на сер­дечнике стержневого типа: а - сетевая обмот­ка на двух сторонах сердечника; б - соответ­ствующая ей вторичная (сварочная) обмотка, включенная встречно-параллельно; в - сете­вая обмотка на одной стороне сердечника; г - соответствующая ей вторичная обмотка, включенная последовательно.

Если сварочный аппарат сильно гудит, а потребляемый ток превышает 2 - 3 А, то это означает, что число первичной об­мотки занижено и необходимо подмотать еще некоторое количество витков. Ис­правный СА потребляет ток холостого хода не более 1 - 1,5 А, не греется и гудит не сильно. Вторичную обмотку СА всегда нама­тывают на двух сторонах сердечника. Для первого способа намотки вторичная об­мотка также состоит из двух одинаковых половин, включенных для повышения ус­тойчивости горения дуги (рис. 6) встречно-параллельно, а сечение провода можно взять несколько меньше - 15 - 20 мм 2 .

Рисунок 8. Схема подключения измерительных приборов.

Для второго способа намотки основная сварочная обмотка W 2 1 наматывается на свободной от обмоток стороне сердечника и составляет 60 - 65% от общего числа витков вторичной обмотки. Она служит в основном для поджига дуги, а во время сварки, за счет резкого увеличения маг­нитного потока рассеивания, напряжение на ней падает на 80 - 90%. Дополнитель­ная сварочная обмотка W 2 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. После изготовления С.А необходимо провести его настройку и проверку каче­ства сварки электродами различного диа­метра. Процесс настройки заключается в следующем. Для измерения сварочного тока и напряжения необходимо приобрес­ти два электроизмерительных прибора - амперметр переменного тока на 180- 200 А и вольтметр переменного тока на 70 - 80в.

Рис. 7. Способы намотки обмоток СА на сер­дечнике тороидального типа: 1.2 - равномер­ная и секционная намотка обмоток соответст­венно: а - сетевая б - силовая.

Схема их подключения показана на рис. 8. При сварке различными электродами снимают значения тока сварки - Iсв и напряжения сварки Uсв, которые долж­ны быть в требуемых пределах. Если сва­рочный ток мал, что бывает чаще всего (электрод липнет, дуга неустойчивая), то в этом случае либо переключением пер­вичной и вторичной обмоток устанавли­вают требуемые значения, либо перерас­пределяют количество витков вторичной обмотки (без их увеличения) в сторону увеличения числа витков, намотанных по­верх сетевой обмотки. После сварки можно сделать разлом или распиливание кромок свариваемых изделий, и сразу станет ясно качество сварки: глубина провара и толщина на­плавленного слоя металла. По результатам измерений полезно со­ставить таблицу.

Рисунок 9. Схема измерителей напряжения и тока сварки и конструкция трансформатора тока.

Исходя из данных таблицы, 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%. Трудность покупки измерительных приборов, рекомендованных выше, за­ставила автора при бегнуть к изготовле­нию измерительной схемы (рис. 9) на ба­зе наиболее распространенного милли­амперметра постоянного тока на 1-10 мА. Она состоит из измерителей напряжения и тока, собранных по мостовой схеме.

Рис. 9. Принципиальная схема измерителей напряжения и тока сварки и конструкция трансформатора тока.

Измеритель напряжения подключают к выходной (сварочной) обмотке С.А. На­стройку осуществляют с помощью лю­бого тестера, которым контролируют выходное напряжение сварки. С помо­щью переменного сопротивления R.3 стрелку прибора устанавливают на ко­нечное деление шкалы при максималь­ном значении UxxШкала измерителя напряжения достаточно линейна. Для большей точности можно снять две - три контрольные точки и проградуировать измерительный прибор на измерение напряжений.

Более сложно настроить измеритель тока, поскольку он подключается к само­стоятельно изготовленному трансформа­тору тока. Последний представляет собой сердечник тороидального типа с двумя об­мотками. Размеры сердечника (внешний диаметр 35-40 мм) принципиального значения не имеют, главное, чтобы умес­тились обмотки. Материал сердечника - трансформаторная сталь, пермаллой или феррит. Вторичная обмотка состоит из 600 - 700 витков медного изолированного провода марки ПЭЛ, ПЭВ, лучше ПЭЛШО диаметром 0,2 - 0,25 мм и под­ключена к измерителю тока. Первичная об­мотка - это силовой провод, проходящий внутри кольца и подключаемый к клемному болту (рис. 9). Настройка измерителя тока заключается в следующем. К силовой (сварочной) обмотке С.А. подключают ка­либрованное сопротивление из толстой нихромовой проволоки на 1 - 2 сек (сильно греется) и измеряют напряжение на выходе С.А. По определяют ток, протекающий в сварочной обмотке. Например, при подключении Rн = 0,2ом Uвых = 30в.

Отмечают точку на шкале прибора. Трех - четырех измерений с различными R H до­статочно, чтобы откалибровать измери­тель тока. После калибровки приборы ус­танавливают на корпус С.А, пользуясь об­щепринятыми рекомендациями. При сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный или короткий подводящий кабель, его се­чение и т.д.) переключением обмоток на­страивают С.А. на оптимальный режим сварки, и далее переключатель можно ус­тановить в нейтральное положение. Несколько слов о контактно-точечной сварке. К конструированию С.А. данного типа предъявляется ряд специфических требований:

1. Мощность, отдаваемая в момент сварки, должна быть максимальной, но не более 5-5,5 кВт. В этом случае потреб­ляемый из сети ток не превысит 25 А.
2. Режим сварки должен быть «жест­ким», а следовательно, намотка обмоток С.А. должна проводиться по первому ва­рианту.
3. Токи, протекающие в сварочной об­мотке, достигают значений 1500-2000 А и выше. Следовательно, напряжение свар­ки должно быть не более 2-2,5в, а на­пряжение холостого хода - 6-10в.
4. Сечение проводов первичной обмот­ки не менее 6-7 мм, а сечение вторич­ной обмотки не менее 200 мм. Достигают такого сечения проводов путем намотки 4-6 обмоток и их последующего парал­лельного соединения.
5. Дополнительных отводов от первич­ной и вторичной обмоток делать нецеле­сообразно.
6. Число витков первичной обмотки можно взять минимально расчетное в связи с кратковременностью работы С.А.
7. Сечение сердечника (керна) менее 45-50 см брать не рекомендуется.
8. Сварочные наконечники и подвод­ные кабели к ним должны быть медными и пропускать соответствующие токи (диа­метр наконечников 12-14 мм).

Особый класс любительских С.А. пред­ставляют аппараты, изготовленные на базе промышленных осветительных и дру­гих трансформаторов (2-3 фазных) на выходное напряжение 36в и мощностью не менее 2,5-3 кВт. Но прежде чем брать­ся за переделку, необходимо измерить се­чение керна, которое должно быть не менее 25 см, и диаметры первичной и вторичной обмоток. Вам сразу станет ясно, чего можно ждать от переделки дан­ного трансформатора.

И в заключение несколько технологи­ческих советов.

Подключение сварочного аппарата к сети должно производиться 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: da= (1-1,5)L, где L- толщина сва­риваемого металла, мм.

Длина дуги выбирается в зависимости от диаметра электрода и в среднем равна 0,5-1,1 d3. 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 разбрызгиванию, 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, при­меняют сварку на обратной полярности (рис. 1). 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 СА через медные наконечники под клеммные болты с наружной стороны корпуса сварочного аппарата. Плохие контактные соединения снижают мощностные характеристики СА, ухудшают качество сварки и могут вызвать их пере­грев и даже возгорание проводов. При небольшой длине сварочных про­водов (4-6 м) сечение их должно быть не менее 25 мм. При выполнении сварочных работ не­обходимо соблюдать правила пожарной и электробезопасности при работе с электро­приборами.

Сварочные работы следует вести в специальной маске с защитным стеклом марки С5 (на токи до 150-160 А) и рукавицах. Все переключения СА вы­полнять только после отключения свароч­ного аппарата от сети.

20 лет назад по просьбе товарища собирал ему надежный сварочник для работы от сети 220 вольт. До этого у него были проблемы с соседями из-за просадки напряжения: требовался экономный режим с регулировкой тока.

После изучения темы в справочниках и обсуждения вопроса с коллегами подготовил электрическую схему управления на тиристорах, смонтировал ее.

В этой статье на основе личного опыта рассказываю, как собрал и настроил сварочный аппарат постоянного тока своими руками на базе самодельного тороидального трансформатора. Она получилась в виде небольшой инструкции.

Схема и рабочие эскизы у меня остались, но фотографии привести не могу: цифровых аппаратов тогда не было, а товарищ переехал.

Универсальные возможности и выполняемые задачи

Товарищу требовался аппарат для сварки и резки труб, уголков, листов разной толщины с возможностью работы электродами 3÷5 мм. О сварочных инверторах в то время не знали.

Остановились на конструкции постоянного тока, как более универсальной, обеспечивающей качественные швы.

Тиристорами убрали отрицательную полуволну, создав пульсирующий ток, но сглаживанием пиков до идеального состояния заниматься не стали.

Схема управления выходным током сварки позволяет регулировать его величину от небольших значений для сварки вплоть до 160-200 ампер, необходимых при резке электродами. Она:

• изготовлена на плате из толстого гетинакса;
• закрыта диэлектрическим кожухом;
• смонтирована на корпусе с выводом рукоятки регулировочного потенциометра.

Вес и габариты сварочного аппарата по сравнению с заводской моделью получились меньшими. Разместили его на небольшой тележке с колесиками. Для смены места работы один человек свободно перекатывал его без особых усилий.

Провод питания через удлинитель подключали к разъему вводного электрического щитка, а шланги для сварки просто наматывали на корпус.

Простая конструкция сварочного аппарата постоянного тока

По принципу монтажа можно выделить следующие части:

• самодельный трансформатор для сварки;
• цепь его питания от сети 220;
• выходные сварочные шланги;
• силовой блок тиристорного регулятора тока с электронной схемой управления от импульсной обмотки.

Импульсная обмотка III расположена в зоне силовой II и подключается через конденсатор С. Амплитуда и длительность импульсов зависят от соотношения числа витков в емкости.

Как сделать самый удобный трансформатор для сварки: практические советы

Теоретически можно использовать любую модель трансформатора для питания сварочного аппарата. Главные требования к нему:

• обеспечивать напряжение зажигания дуги на холостом ходу;
• надежно выдерживать ток нагрузки во время сварки без перегрева изоляции от длительной работы;
• отвечать требованиям электрической безопасности.

На практике мне встречались разные конструкции самодельных или заводских трансформаторов. Однако все они требуют проведения электротехнического расчета.

Я уже давно пользуюсь упрощенной методикой, которая позволяет создавать довольно надежные конструкции трансформатора среднего класса точности. Этого вполне достаточно для бытовых целей и блоков питания радиолюбительских устройств.

Она описана у меня на сайте в статье Это усредненная технология. Она не требует уточнения сортов и характеристик электротехнической стали. Мы их обычно не знаем и учесть не можем.

Особенности изготовления сердечника

Умельцы делают магнитопровды из электротехнической стали всевозможных профилей: прямоугольного, тороидального, сдвоенного прямоугольного. Даже мотают витки провода вокруг статоров сгоревших мощных асинхронных электродвигателей.

У нас была возможность пользоваться списанным высоковольтным оборудованием с демонтированными трансформаторами тока и напряжения. Взяли от них полосы электротехнической стали, сделали из них два кольца - бублика. Площадь поперечного сечения каждого по расчетам составила 47,3 см 2 .

Их изолировали лакотканью, скрепили хлопчатобумажной лентой, образовав фигуру лежащей восьмерки.

Сверху усиленного изоляционного слоя стали мотать провод.

Секреты устройства обмотки питания

Провод для любой цепи должен быть с хорошей, прочной изоляцией, рассчитанной на длительную работу при нагреве. Иначе во время сварки она просто сгорит. Мы исходили из того, что было под рукой.

Нам достался провод с изоляцией лаком, закрытой сверху тканевой оболочкой. Его диаметр - 1,71 мм маловат, но металл - медь.

Поскольку другого провода просто не было, то стали обмотку питания делать из него двумя параллельными магистралями: W1 и W’1 с одинаковым числом витков - 210.

Бублики сердечника монтировали плотно: так они имеют меньшие габариты и вес. Однако, проходное сечение для провода обмоток тоже ограничено. Монтаж затруднен. Поэтому каждую полуобмотку питания разнесли на свои кольца магнитопровода.

Таким способом мы:

• вдвое увеличили поперечное сечение провода обмотки питания;
• сэкономили место внутри бубликов для размещения силовой обмотки.

Выравнивание провода

Получить плотную намотку можно только из хорошо выровненной жилы. Когда мы снимали проволоку со старого трансформатора, то она получилась искривленной.

Прикинули в уме необходимую длину. Конечно же ее не хватило. Каждую обмотку пришлось делать из двух частей и сращивать винтовым зажимом прямо на бублике.

Провод растянули на улице по всей длине. Взяли в руки пассатижи. Зажали ими противоположные концы и потянули с силой в разные стороны. Жила получилась хорошо выровненной. Скрутили ее кольцом с диаметром около метра.

Технология намотки провода на тор

Для обмотки питания мы использовали метод намотки ободом или колесом, когда из провода делается кольцо большого диаметра и заводится внутрь тора вращением по одному витку.

Этот же принцип используется при надевании заводного кольца, например, на ключ или брелок. После того, как колесо заведено внутрь бублика его начинают постепенно раскручивать, укладывая и фиксируя провод.

Этот процесс хорошо показал Алексей Молодецкий в своем видеоролике «Намотка тора на обод».

Эта работа трудная, кропотливая, требует усидчивости и внимания. Провод надо плотно укладывать, считать, контролировать процесс заполнения внутренней полости, вести запись намотанного количества витков.

Как мотать силовую обмотку

Для нее мы нашли медный провод подходящего сечения - 21 мм 2 . Прикинули длину. Она влияет на число витков, а от них зависит напряжение холостого хода, необходимое для хорошего зажигания электрической дуги.

Сделали 48 витков со средним выводом. Итого получилось на бублике три конца:

• средний - для прямого подключения «плюса» к сварочному электроду;
• крайние - на тиристоры и после них на массу.

Поскольку бублики скреплены и на них уже по краям колец смонтированы обмотки питания, то намотку силовой цепи выполняли методом «челнока». Выровненный провод сложили змейкой и просовывали для каждого витка через отверстия бубликов.

Отпайку средней точки выполнили винтовым соединением с его изоляцией лакотканью.

Надежная схема управления сварочным током

В работе участвуют три блока:

1. стабилизированного напряжения;
2. формирования высокочастотных импульсов;
3. разделения импульсов на цепи управляющих электродов тиристоров.

Стабилизация напряжения

От обмотки питания трансформатора 220 вольт подключен дополнительный трансформатор с напряжением на выходе порядка 30 В. Оно выпрямляется диодным мостом на основе Д226Д и стабилизируется двумя стабилитронами Д814В.

В принципе здесь может работать любой блок питания с аналогичными электрическим характеристиками тока и напряжения на выходе.

Импульсный блок

Стабилизированное напряжение сглаживается конденсатором С1 и подается на импульсный трансформатор через два биполярных транзистора прямой и обратной полярности КТ315 и КТ203А.

Транзисторы генерируют импульсы на первичную обмотку Тр2. Это импульсный трансформатор тороидального типа. Он выполнен на пермаллое, хотя можно использовать и ферритовое кольцо.

Намотка трех обмоток проводилась одновременно тремя отрезками провода диаметром 0,2 мм. Сделано по 50 витков. Полярность их включения имеет значение. Она показана точками на схеме. Напряжение на каждой выходной цепи порядка 4 вольт.

Обмотки II и III включены в цепь управления силовыми тиристорами VS1, VS2. Их ток ограничивается резисторами R7 и R8, а часть гармоники обрезается диодами VD7, VD8. Внешний вид импульсов мы проверили осциллографом.

В этой цепочке резисторы надо подбирать под напряжение импульсного генератора так, чтобы его ток надежно управлял работой каждого тиристора.

Ток отпирания 200 мА, а отпирающее напряжение - 3,5 вольта.