Принципові схеми малопотужних зварювальних апаратів

Домашнє господарство буде неповним без зварювального апарату, навіть якщо він невеликої потужності. Робота в гаражі, на присадибній ділянці або навіть в квартирі іноді вимагає підключення зварювання. Але не купувати ж дорогий інвертор, якщо сварка може знадобитися раз на рік або рідше. Тому багато фахівців роблять такий пристрій своїми руками. А для цього потрібна нескладна і працездатна схема апарату на основі малопотужного трансформатора, бажано схеми постійного струму.

Апарат, що працює в широкому діапазоні струму і напруги, для будинку абсолютно не потрібен. Найчастіше буде необхідна малопотужна зварювання – скріпити кілька листів металу, з’єднати куточки або швелера, смуги і прути. А для малопотужного зварювального апарату і схема буде спрощеною. Перші зварювальні апарати працювали на змінному струмі, і через брак інших цілком всіх влаштовували. Для такого агрегату досить було зробити понижуючий трансформатор і забезпечити його силовими кабелями з електродотримачем.

Апарати для зварювання змінним струмом поділяються на чотири типи:

  1. Схема з окремим дроселем.
  2. Пристрій з вбудованим дроселем.
  3. З магнітним рухомим шунтом.
  4. З рухомий обмоткою і збільшеним магнітним розсіюванням.

Пульсації змінного струму апарату згладжувались Т-образним фільтром, який складається (на схемі) з дроселів ДР1, Др2 і конденсаторів С1-С4. Дросель зварювального агрегату зазвичай використовувався або від люмінесцентних ламп, або намотувався на саморобній котушці. Зі збільшенням площі перетину заліза дроселя зменшувалася ймовірність входження магнітної системи в режим насичення. Якщо це відбувалося при великому струмі навантаження (наприклад, при різанні металу), то індуктивність дроселів різко зменшувалася і зварювальний струм не згладжуються. Відповідно, дуга горіла нестійкий.

Принципова схема зварювального апарату змінного струму мала недоліки – робота тільки відповідними електродами, неможливість регулювання струму дуги, підключення потужніших електродів і, внаслідок цього – часто залипання електрода, що приводить до перегріву і виходу з ладу обмоток трансформатора. З появою напівпровідників схема дещо ускладнилася, але працювати зварюванням на постійному струмі стало зручніше і безпечніше.

І все-то для цього потрібно було в пристрій додати діодний міст. Так з’явився апарат постійного струму. Правда, діоди повинні бути потужними і оснащуватися охолоджувальними радіаторами. Згодом схема ускладнилася – додалися згладжують фільтри, регулятори зварювального струму (механічні або електронні), схеми захисту від КЗ і перегріву.

Проста схема зварювального апарату працювала добре, але задовольняла не всім вимогам технологій обробки металів. Як і раніше, хоча і стало можливим працювати будь-якими електродами, вони залипали, і першою деталлю, яка найчастіше виходила з ладу, стали діоди. Радіатори не завжди допомагали, тому для запобігання їх перегріву спочатку з’явилися вентилятори, а потім і транзисторних-тиристорні схеми захисту. Така електронна начинка захищала пристрій не тільки від короткого замикання при залипання, але і захищала апарат від перегріву.

Постійним струмом стало можливим працювати і електродами, і електродної дротом без обмазки. Для розпалювання зварювальної дуги на малих значеннях струму напруга на II обмотці трансформатора Uхх має бути підвищено до 70-85 В. Електроди можна використовувати і більш тонкі – починаючи з 2-х мм. Потужні тиристори (сімістори) дозволяють плавно регулювати струм, змінюючи напругу на II обмотці в діапазоні 0,1 Uхх-0,9Uхх.

Вимоги до магнітопроводу

Така схема набула універсальність – крім зварювальних робіт, цим зварювальним апаратом стало можливо заряджати акумулятори, підключати до нього Тени і використовувати в інших цілях. У домашніх умовах збірка універсального зварювального апарату з струмом зварювання 15-250 А – справа невдячна. Тому саморобна зварювання часто має маленьку потужність, при якій можливе використання електродів діаметром 2-4 мм. Але для роботи на малих токах застосування схем з електронним регулюванням зварювального струму не уникнути.

Тому, проаналізувавши вимоги до конструкцій аматорських апаратів для будинку, можна окреслити коло виконуваних параметрів для них:

  1. Пристрій повинен мати невеликі габарити і невелика вага.
  2. Напруга живлення – 220 В, 50 Гц.
  3. Час безперервної роботи – спалювання 4-5 електродів діаметром 2-4 мм.

Перша вимога визначається потужністю зварювального агрегату, тому їх цілком можна регулювати. Час безпечної роботи апарату залежить теплостойкости ізоляції, трансформаторного заліза й проведення для I і II обмоток. Для домашньої зварювання можна використовувати стрижневий муздрамтеатр. Сердечник в пристрій набирається з пластин, виготовлених з електротехнічної сталі будь-якої форми, але товщиною 0,3-0,6 мм.

Крім традиційних прямокутних сердечників, особливим попитом користуються тороїдальні осердя. Апарат на такому залізі працює в 3-5 разів ефективніше – не перегрівається, діаметр електродів не критичний, габарити зварювального пристрою постійного струму набагато менше, електричні втрати в осерді мінімізовані за рахунок круглої форми. У виготовленні такої зварювальний апарат складніше, але результат вартий того.

Сердечник для тора зазвичай виготовляється з трансформаторного стрічкового заліза – його згортають в рулон. Щоб збільшити внутрішній діаметр вікна, частина стрічки зсередини відмотується і намотується зовні. Розрахунковий перетин зварювального муздрамтеатру необхідно приймати як мінімум 55 см2.

Вимоги до обмоток трансформатора

Щільність струму в обмотці повинна бути 5 А / мм 2. Потужність II обмотки розраховується за формулою P2 = Iсв х Uсв. Перетин дроту може бути в межах 5-7 мм 2. Також для вторинної обмотки може використовуватися мідна прямокутна шина діаметром до 3 мм. Перетин дроту S в квадратних міліметрах розраховується за формулою:

S = (Πх D) / 4 або S = Π * R2; де:

D – діаметр проводу без обмотки. Якщо немає дроти потрібного діаметра, обмотку можна намотати два шари. Загальна перетин двох проводів обчислюється за формулою: D х 1,41. Якщо для обмоток трансформатора використовується алюмінієвий дріт, то його перетин збільшується в 1,7 рази.

Кількість витків первинної обмотки розраховується за формулою:

W1 = (k2 х S) / U1, де:

  1. k2 – постійна величина.
  2. S – перетин ярма, см2.

Первинна обмотка в пристрій намотується термостійким мідним дротом в стеклотканевой (МГТФ) або бавовняної ізоляції (ПЕЛБО). Провід в ПВХ використовувати не рекомендується – при тривалій роботі ізоляція може оплавитися і привести до короткого замикання в обмотці.

Ссылка на основную публикацию