Как рассчитать трансформатор для точечной сварки?

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ

Исходными данными для такого расчета являются: Рном — номиналь­ная кратковременная мощность трансформатора, ПВном — номинальная продолжительность включения, U1 — напряжение в сети, питающей ма­шину, Е2 — э. д. с. вторичной обмотки, а также пределы и число сту­пеней регулирования. Рном и Е2 обычно задаются для случая включения трансформатора на предпоследней ступени, что при включении на послед­ней, самой высокой ступени (Е2 имеет максимальное значение) обеспе­чивает некоторый резерв мощности.

Расчет сварочного трансформатора начинается с определения разме­ров сердечника. Сечение сердечника (в см 2 ) определяется по формуле

где E2 — расчетная э. д. с. вторичной обмотки трансформатора в В

f—частота переменного тока (обычно 50 гц)

w2 — число витков вторичной обмотки (один, реже два);

В — максимальная допустимая индукция в гауссах (гс)

k — коэффициент, учитывающий наличие между тонкими стальными листами, из которых собирается сердечник, изоляции и воз­душных зазоров.

Допустимая индукция В зависит от марки стали. При использова­нии легированной трансформаторной стали в трансформаторах для кон­тактной сварки максимальная индукция обычно лежит в пределах 14000 — 16000 гс.

При хорошем стягивании сердечника из листов толщиной 0,5 мм изолированных лаком, k — 1,08; при бумажной изоляции k может повы­ситься до 1,12.

В броневом трансформаторе, имеющем разветвленную магнитную цепь, расчетное сечение, полученное по формуле, относится к центральному стержню, пропускающему полный магнитный поток. Сечение остальных участков магнитопровода, пропускающих поло­винный поток, уменьшается в 2 раза.

Сечение каждого стержня трансформатора обычно представляет собой прямоугольник с отношением сторон от 1:1 до 1:3.

Число витков первичной обмотки зависит от пределов регулирования вторичного напряжения трансформатора. Это регулирование в большин­стве случаев достигается изменением коэффициента трансформации путем включения большего или меньшего числа витков первичной обмотки. Например, при первичном напряжении 220 в и максималь­ном значении Е2 = 5 в коэффициент трансформации равен 44 и при одном витке вторичной обмотки первичная обмотка должна иметь 44 витка; при необходимости в понижении Е2 (в процессе регулирования мощности трансформатора) до 4 в коэффициент трансформации растет до 55, для чего требуется 55 витков первичной обмотки. Обычно пределы регули­рования контактных машин (отношение E2 max / E2 min) изменяются от 1,5 до 2 (в отдельных случаях эти пределы еще шире). Чем шире пределы регу­лирования трансформатора (чем меньше E2 min при неизменном значе­нии Е2 max), тем больше витков должна иметь его первичная обмотка и тем соответственно больше расход меди для изготовления трансформа­тора. В связи с этим более широкие пределы регулирования применяются в машинах универсального типа (это расширяет возможность их исполь­зования на производстве) и более узкие — в специализированных маши­нах, предназначенных для выполнения какой-либо определенной свароч­ной операции.

Зная величину Е2 для номинальной ступени и пределы регулирования, легко подсчитать полное число витков первичной обмотки по формуле

При двух витках вторичной обмотки полученное значение wl удваи­вается.

Число ступеней регулирования мощности трансформатора для кон­тактной сварки обычно лежит в пределах 6—8 (иногда оно увеличи­вается до 16 и даже 64). Число витков, включаемых на каждой ступени регулирования, подбирается таким образом, чтобы отношение между э. д. с. для любых двух смежных ступеней было примерно одинаковым.

Сечение провода первичной обмотки рассчитывается по продолжи­тельному току на номинальной ступени Ilпр. Предварительно опреде­ляется кратковременный номинальный ток по формуле

Продолжительный ток вычисляют по номинальному значению ПВ%, пользуясь формулой или графиком на фиг, 128. Сечение провода вычисляется по формуле

где jlnp — допустимая продолжительная плотность тока в первичной обмотке. Для медных проводов первичной обмотки с естественным (воз­душным) охлаждением jlnp = 1,4 — 1,8 а/мм 2 . При плотном прилегании первичной обмотки к элементам вторичного витка, имеющим интенсив­ное водяное охлаждение, плотность тока в первичной обмотке может быть существенно повышена (до 2,5 — 3,5 а/мм 2 ) за счет лучшего их охлаждения. Как указывалось выше, сечение витков первичной обмотки, включаемых только на низких ступенях регулирования (при относительно малом токе), может быть уменьшено по сравнению с сечением витков, пропускающих максимальный ток, при включении на последней ступени. Необходимое сечение вторичного витка определяется продолжительным током I2пр во вторичной цепи машины. Приближенно I2пр = n * I1пр,

где n — коэффициент трансформации на номинальной ступени включения трансформатора. Сечение вторичного витка равно

В зависимости от конструкции и способа охлаждения в медном вто­ричном витке могут быть допущены следующие плотности тока: в не­охлаждаемом гибком витке, набранном из медной фольги,— 2,2 а/мм 2 ; в витке с водяным охлаждением — 3,5 а/мм 2 ; в неохлаждаемом жестком витке— 1,4—1,8 а/мм 2 . С увеличением плотности тока уменьшается вес меди, но растут потери в ней и понижается к. п. д. трансформатора.

Число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора и их сечения (с учетом размещения изоляции) определяют размеры и форму окна в сердечнике трансформатора, в котором должны разме­ститься элементы обмоток. Это окно обычно проектируется с отноше­нием сторон от 1 :1,5 до 1:3. Вытянутая форма окна позволяет разместить обмотки, не прибегая к большой высоте катушек, ведущей к увеличению расхода меди в связи с заметным удлинением наружных витков обмотки. Размеры окна и ранее найденные сечения стержней сердечника полностью опре­деляют форму последнего.

Следующим этапом в расчете трансформатора является определение его тока холостого хода. Для этого предварительно подсчитывается вес сердечника и определяются активные потери энергии в нем Рж. Далее активная составляющая тока холостого хода вычисляется по формуле

, а его реактивная составляющая (намагничивающий ток) — по фор­муле . Суммарный ток холостого хода определяется как длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике

Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансфор­матора определяется по формуле

где ρм — удельное сопротивление материала обмотки при эксплуатацион­ной ее температуре (порядка 80° С);

F — площадь поперечного сечения элемента обмотки;

l — длина соответствующей обмотки (первичной или вторичной);

m — коэффициент поверхностного эффекта, который может прини­маться равным 1,5 (при частоте f=50 гц).

Активные потери мощности в обмотках трансформатора опреде­ляются по формуле

Сумма активных потерь в стали сердечника (Рж) и в меди (Рм,) опре­деляет нагрев сварочного трансформатора. Потери Рж и Рм исполь­зуются при расчете водяного охлаждения трансформатора. Они же опре­деляют к. п. д. трансформатора

где I2кр — номинальный кратковременный ток во вторичной цепи ма­шины ;

cos φ2 — коэффициент мощности вторичной цепи машины

U2 — напряжение на зажимах вторичного витка трансформатора (в связи с наличием потерь во вторичном витке U2

Дата добавления: 2016-05-11 ; просмотров: 5718 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Самодельная точечная сварка из трансформатора

Время чтения: 8 минут

Что только не сделаешь из сварочного трансформатора… Ведь трансформатор — это буквально сердце любого сварочного аппарата. Именно он преобразовывает поступающее из розетки напряжение в ток, пригодный для сварки. Контактная сварка (или точечная сварка) не является исключением. При этом точечная сварка позволяет сформировать довольно прочное и эстетичное соединение даже в домашних условиях.

Из трансформатора можно сделать полноценный аппарат для точечной сварки, который будет простым и надежным. Его единственный недостаток — это отсутствие возможности регулировать ток. Но в домашних условиях вам будет достаточно и самодельного устройства. В этой статье мы очень подробно расскажем, какой трансформатор использовать и как вообще собрать точечную сварку своими руками из сварочного трансформатора.

Особенности сборки

Трансформатор

Тема нашей статьи — точечная сварка из трансформатора. Мы будем использовать трансформатор, снятый со старой микроволновки. Он отлично подходит для наших целей. Подбирая трансформатор обращайте внимание на его мощность. Для изготовления точечного аппарата нужен трансформатор мощностью от 1 кВт. Аппарат, построенный на базе этого трансформатора, сможет варить металл толщиной до 1 миллиметра. Если вам нужно больше мощности, можно использовать два трансформатора. Но об этом мы расскажем позже.

Возьмите трансформатор и отсоедините от него магнитопровод с первичной обмоткой. Зачастую на таких трансформаторах «первичка» состоит из нескольких витков толстого провода. Не обязательно снимать эти перечисленные детали с каркаса, достаточно убрать вторичную обмотку. Это можно сделать с помощью ножовки или стамески.

А если «вторичка» приклеена, то придется применить силу и в буквальном смысле вырвать обмотку. Иногда целесообразно высверлить «вторичку», если иные способы не помогают. Постарайтесь не повредить «первичку» и сам магнитопровод при снятии вторичной обмотки. Если у трансформатора есть шунты, то уберите их вместе со «вторичкой».

Далее вам нужно намотать новую «вторичку». Для этого возьмите медный провод с сечением от 100 мм2 (или 1 см в диаметре). Провода толстые, но необходимо именно это сечение. Всего нужно сделать около трех витков. Если вам удастся сделать больше витков, то аппарат получится мощнее. Но мы все-таки рекомендуем увеличивать мощность другим методом. Об этом мы расскажем далее.

Увеличение мощности

Как мы уже писали выше, вы можете использовать ни один трансформатор для точечной сварки, но и два. Это необходимо для того, чтобы получить большую мощность, а значит и больший сварочный ток. Такая связка из двух трансформаторов позволит собрать аппарат, способный сваривать толстые металлы.

Конечно, вы можете просто сделать больше витков при наматывании трансформатора, но зачастую окно сердечника не позволяет это сделать из-за толщины провода. В таком случае лучше соединить концы вторичных обмоток у двух трансформаторов. Соединение должно быть последовательным. Это значит, что один провод нужно протягивать через оба трансформатора. Количество витков должно быть одинаковым.

Обязательно следите за направлением витков. У вас не должно быть противофазы.Если вам нужно сделать еще более мощный аппарат, то можно соединить большее количество трансформаторов. Соединение производится тем же методом, что и для двух трансформаторов. Но учитывайте вашу электросеть и заранее подумайте, сможет ли она выдержать такой аппарат. Особенно, если вы собираетесь варить на даче. Применение таких мощных устройств часто приводит к скандалам с соседями и к выбитым пробкам.

Управление

Простота самодельного аппарата для точечной сварки выражается не только во внутреннем конструктиве, но и в органах управления. Все, что вам понадобится — это кнопка «вкл/выкл» и самодельный рычаг для сварочных клещей.

Читать еще:  Способы заточки сверла по металлу

С выключателем все просто. Выберите тот, который вам больше нравится. Установите его в цепь с первичкой. Ни в коем случае не устанавливайте на вторичку, потому что там ток слишком большой и контакты у вашей кнопки могут расплавиться.

С рычагом все немного сложнее. Вы должны помнить, что при точечной сварке применяется не только местный нагрев металла, но и усилие прижима. Чем толще свариваемый металл, тем больше должно быть усилие. Если вы будете варить тонколистовые заготовки, то вам будет достаточно собственной илы, чтобы опустить рычаг и сжать металл между электродами. Но если вы планируете собрать более универсальный аппарат, то лучше прикрепить его к столу и сделать рычаг подлиннее и потяжелее.

Если есть желание, рычаг можно доработать, добавив к нему винтовую стяжку. Стяжка должна устанавливаться между основанием и самим рычагом. Тогда вам не придется применять собственное усилие для сжатия.

Если у вас будет рычаг с самым простым исполнением, то кнопку включения/выключения можно поставить прямо на него. Опускаете рычаг и одновременно включается ток. При этом вторая рука будет свободна, и вы сможете держать заготовки.

Также не стоит забывать про электроды. В точечной сварке используются медные электроды. Чем толще электрод, тем лучше. Электроды можно купить или сделать самому на станке. Но купить проще и быстрее. Если собираете маленький маломощный аппарат, что в качестве электрода можете использовать жало от паяльника.

Электроды — материал расходные. Их нужно подтачивать, поскольку они теряют форму. При окончательной потере исходной формы электрод нужно выбросить и поставить новый.

Электроды подключаются к трансформатору с помощью проводов. Их длина должна быть по возможности минимальной. Соединений тоже должно быть немного, поскольку каждое соединение — это всегда потеря мощностей. Лучше всего, если вы наденете на провода специальные наконечники из меди, с помощью которых провод будет соединяться с электродами.

Наконечники из меди должны быть не просто надеты на провода, а спаяны с ними. Это необходимо, чтобы на месте соединения наконечника с проводом не происходило сопротивление и аппарат мог стабильно работать. На самом деле, это очень непростая работа и спаять наконечник с проводов довольно трудно. Но вы можете купить готовые луженые наконечники, предназначенные для пайки. Тогда задача облегчится.

Некоторые умельцы припаивают не наконечники, а сами электроды, чтобы упростить себе жизнь. Но на деле они только все усложняют, поскольку электроды нужно периодически заменять на новые, а значит отпаивать их. Лучше просто припаяйте один раз наконечники и не делайте больше лишнюю работу. Тем более, наконечник просто почистить от следов окислов.

Нюансы применения

Наш самодельный аппарат обладает очень простой конструкцией и неприхотлив, но все же необходимо знать некоторые особенности, чтобы устройство работало исправно на протяжении долгих лет.

Прежде всего, аппарат необходимо включать или выключать только в том случае, когда электроды сжаты. Иначе могут появиться искры и электроды просто подгорят. Также позаботьтесь о принудительном охлаждении устройства. Для этого можно использовать обычный вентилятор. Если не позаботиться об этом заранее, придется постоянно контролировать температуру нагрева аппарата, чтобы он не перегрелся. Из-за этого придется часто делать перерывы.

Качество получаемых сварных точек будет зависеть не только от того, насколько правильно вы собрали аппарат, но и от того, насколько вы опытный мастер и как долго сжимаете заготовку между электродами. Здесь нет однозначных рекомендаций, необходимо экспериментировать с заготовками различной толщины и проверять все на своем опыте.

Вместо заключения

Как видите, точечная сварка своими руками из подручных средств собирается не так уж сложно. У опытного мастера уйдет пара часов на сборку такого устройства. А новичку придется изучить теорию и потренироваться, прежде чем он получит работающий экземпляр. Тем не менее, у самодельной точечной сварки есть множество преимуществ перед покупным аппаратом. Ведь самоделка всегда стоит дешевле и при этом гораздо надежнее, поскольку вы сами выбираете, какое качество будет у деталей.

Чтобы собрать точечную сварку в домашних условиях, вам понадобится минимальный набор инструментов. Все детали можно купить в интернете или с рук. Себестоимость такого устройства будет очень маленькой. В теории также возможна микроточечная сварка, она же мини точечная сварка или даже микроимпульсная сварка, которую возможно собрать из подручных средств. Но собираются такие аппараты по совсем другому принципу. Это тема для отдельной. А пока делитесь своим опытом в комментариях ниже. Так вы поможете новичкам быстрее разобраться в вопросе. Желаем удачи в работе!

Пошаговая инструкция, как сделать трансформатор для споттера своими руками

Чтобы собрать своими руками трансформатор для споттера, не требуется глубоких знаний в сфере высоких технологий и радиоэлектронике. Для этого необходимо ознакомиться со схемой оборудования и приготовить основные комплектующие, которые достать не трудно. Данная статья поможет разобраться в особенностях споттера и станет помощником начинающему конструктору.

Конструкция и назначение устройства

Споттер представляет собой аппарат, который используется для точечной сварки. Состоит конструкция из таких деталей, как:

  • магнитопровода;
  • заточенного электрода;
  • изолированной первичной обмотки;
  • вторичной обмотки;
  • охлаждающего вентилятора.

Пользуется популярностью у авторемонтников для кузовного ремонта. Применяется для выравнивания различных вмятин на металлическом корпусе.

В процессе действий агрегатом выдаётся разряд нагревающий металл. В местах касания осуществляется сварка.

Процесс нагревания и остывания осуществляется очень быстро. Это позволяет избежать окисления и вступления в реакцию металла. После проведения сварочных работ, следов не остается. Они выравниваются при помощи болгарки. Не требуется использование специальных материалов – сварочных электродов, проволоки и т. д.

Проводить демонтаж двери или крыла машины не требуется. Действия могут осуществляться на внешней части обшивки. Дополнительное преимущество – удобство работы в местах со сложным доступом.

Можно ли изготовить своими руками

При желании, соорудить агрегат можно из:

  • микроволновки;
  • системного блока;
  • лампового телевизора;
  • сварочного устройства;
  • аккумулятора.

Основные компоненты споттера

Главные комплектующими оборудования являются:

  • пуллер;
  • диодный мост;
  • реле – на 30 А;
  • инопуллер (обратный молоток);
  • трансформатор – 1500 А;
  • контактор – 220 В;
  • блок управления с тиристором – 200 В.

Устройство должно отличаться функциональностью и удобством. Размер выбирается индивидуально. Необходимо правильно разместить управляющие элементы. Желательно сделать обработку поверхности диэлектрическим материалом.

Корпус может изготавливаться из таких материалов, как: пластик, металл, дерево. Можно использовать:

  • Короб из металла старого оборудования, который подходит по габаритам.
  • Оцинкованный тонкий жестяной лист или с порошковой окраской.
  • Системный блок для ПК. Отличается удобством, поскольку доступно для установки кулеры и микросхемы. В целях защиты можно применять короб из дерева, имеющий откидную крышку.

Для крепежа используют заклепки и саморезы.

Внимание! К деталям управления должен быть обеспечен постоянный доступ.

Источник питания

Трансформатор с диодным мостом, собирающимся на диодах Д226Б – главные составляющие блока питания. Они заряжают конденсатор(С1), способствующий открытию тиристора, который расположен в диагональной части моста. Регулировка длительности напряжения происходит резистором (R1).

Любой блок питания способный дать 10 В, можно использовать для агрегата.

Кабели питания

Выбор кабелей делается с учетом правильно подобранного сечения. Схема расчета: на 1 мм2 – 10 А. Длина для массы не должна быть больше 1,5 м, для рабочей – 2,5 м. Если не учитывать указанные параметры, то сварочные действия будут выполнены не качественно.

Кончики проводов закрепляются соединительными элементами. Для этого могут применяться клеммы, используемые в резьбовых соединениях. А также специальные устройства, обеспечивающие скорость соединения на агрегате и пистолете, например, крокодил.

Схема управления

Чтобы правильно осуществить сборку аппарата, следует ознакомиться со схемой агрегата:

  • при подключении, на устройство подается напряжение;
  • ток, преобразовываясь, направляется на диодный мост;
  • далее попадает на конденсатор и заряжает;
  • изменяется положение переключателя;
  • отключается от зарядного устройства конденсатор;
  • напряжение переходит на цепь тиристора и способствует открытию;
  • электрический импульс поступает на аппарат;
  • образуется сильное напряжение с помощью вторичной обработки;
  • после окончательно разряжения конденсатора, тиристор закрывается;
  • магнитная цепь агрегата возвращается в первоначальное состояние.

Для повторного заряжения конденсатора, требуется изменение положения переключателя.

Сварочный пистолет

Считается главным приспособлением споттера. Должен обладать конструкцией, позволяющей без разборки осуществить замену электрода. Последний желательно изготовить из меди, имеющий диаметр 8-10 мм.

Чтобы самостоятельным образом изготовить пистолет, следует воспользоваться следующими устройствами:

  • неработающая дрель, с удаленной внутренней частью;
  • полуавтоматическое сварочное оборудование (рабочая часть);
  • клеевой пистолет для монтажных работ.

В качестве дополнительных оснащений применяют штангу и утяжелитель.

Для подключения к агрегату, применяется комбинация из 5-жильного провода с соответствующим сечением.

Внимание! Если оборудование предназначается для активного применения, желательно приобрести готовый вариант. Для небольших работ можно использовать самодельный образец.

Чтобы изготовить споттер, понадобятся следующие материалы:

  • зажим;
  • крепеж;
  • кабель(3 м);
  • лист из металла;
  • уголок 20*20 каркаса;
  • кабель питания;
  • резистор переменный (100 Ом);
  • текстолитовая плата (6 мм);
  • рукоятка для пистолета;
  • кабели для обмотки (от 70 мм2) – возможна замена на шины из меди или алюминия с необходимым сечением;
  • стержень из латуни (диаметр 16 мм, длина 250-300 мм);
  • заготовка из латуни (диаметр 60 мм, длина 100 мм).

Агрегат имеет не очень сложную схему, главный узел которого сварочное оборудование с запитанной от сети первичной обмоткой. При изготовлении споттера, можно использовать следующие схемы распределения энергии.

Принципиальная электрическая

Состоит из питающего оборудования, где сила напряжения на вторичной обмотке бывает 12В. Для контролирования тока, оснащается дополнительной обмоткой.

Простейшая схема исключает применение тиристорного коммутатора. Подача тока происходит в результате замыкания, которое происходит в цепи первичной обмотки. Среди минусов — подача высокого напряжения на рукоятку пистолета, что является небезопасным.

Тиристорная

Для настройки силы тока используется фазовый сдвиг. Подходят для настройки напряжения в электрических цепях, имеющих переменный характер. Чтобы осуществлялась работа однофазной сети, требуется 2 тиристора, которые включены друг другу навстречу. Настройка должна отличаться симметричностью и синхронностью. Агрегаты, созданные с использованием данного типа тиристоров (полупроводников) имеют жесткую статическую характеристику.

Читать еще:  Как спаять силумин в домашних условиях

Изготовление или подбор питающего трансформатора

Если готовый аппарат, с необходимым напряжением найти трудно, то можно сделать самостоятельным образом. Сила напряжения должна соответствовать необходимому значению – до 1500 А. Для этого выбирается магнитопровод, с длиной не превышающей 400 мм². Расчет габаритов проводят с учётом распределения обмотки.

Ш-образный сердечник, должен иметь первичную обмотку (200 витков) из провода, сечение которого 2,5 мм² и возможностью подсоединения концов к электрической цепи. Вторичная (7витков) – 50 мм², с учетом подключения к клеммам.

Внимание! Размер проводов влияет на эффективность работы устройств. Короткая длина и широкий объем увеличивают функциональность.

Вторичная обмотка аккуратно убирается при помощи зубила или стамески. Необходимо избежать повреждения изоляции первичной обмотки. Затем наматывают кабель из семи витков, с сечением 50 мм². При наличии провода, имеющего меньшее сечение (30 мм²), на вторичной обмотке понадобится увеличить численность витков (до 10).

В качестве питающего оборудования подойдет аппарат из полуавтомата (проводятся вышеуказанные действия), а также инвертор. Сила напряжения последнего – наилучший выбор. Для этого узел трансформатора помещается в схему на место Т2, а другие элементы собираются с учетом параметров цепи.

Расчет и изготовление сварочного трансформатора

Принцип расчета агрегата отличается специфичностью, поскольку часто стандартная методика и схема не подходит. В процессе изготовления, размеры комплектующих должны подстраиваться под материалы, которые имеются – чаще под магнитопровод.

Сердечник различается по типу обмотки:

  • Дисковый. Между первичной и вторичной обмоткой расстояние бывает удаленное. Значительное количество магнитного потока первичной обмотки свободно от вторичной. Характеризуется сильным электромагнитным излучением.
  • Цилиндрический. Одна обмотка наматывается поверх другой. Происходит сцепление магнитного потока витков первичной обмотки со вторичной, поскольку между ними незначительное расстояние. Такой агрегат отличается жёсткой характеристикой.

Также сердечник трансформатора делится по форме на следующие разновидности: броневой, стержневой, тороидальный.

Имеет Ш-образную форму, с наличием на центральном стержне обмоток. Броневой тип сложнее в использовании. Если изготавливается оборудование идентичное промышленным вариантам, рассчитать схему можно будет по стандартной методике.

Стержневой

По форме напоминает букву П. Отличается более высоким КПД. Возможна большая плотность токов в обмотках. Поэтому агрегат часто бывает стержневого тика.

Тороидальный

Обладает наилучшими характеристиками. Имеет форму кольца с прямоугольным сечением. Сердечник оснащается двумя или несколькими обмотками, которые наматываются непосредственно на него. Имеет небольшой размер и малый вес. Отличается удобством установки и подключения.

Как переделать готовый сварочный трансформатор

Часто споттер изготавливают из инверторного сварочного оборудования, внутри которого уже имеется необходимая «начинка». Сила напряжения также соответствует нужному значению. Понадобится только замена вторичной обмотки. Делают из одного-двух витков. Применяется самый толстый провод или медная шина.

Если необходимо повысить силу тока, то осуществляют перемотку агрегата самостоятельно. Процесс отличается трудоемкостью. Для перемотки выбирают провод, изготовленный из меди или алюминия.

Затем в цепи первичной обмотки устанавливают реле (замыкатель), которое управляется клавишей «Пуск». Остается подсоединить пистолет, готовый или собранный самостоятельно.

Внимание. При наличии во вторичной обмотке дополнительного места, новую можно поместить поверх имеющейся, без удаления. Такой вариант применяется для дуговой сварки.

Для соблюдения мер безопасности, изолируют первичную и вторичную обмотки друг от друга. Для этого используется бумага из нескольких слоев, которую пропитывают парафином или лакоткань.

Помимо аппарата, потребуется модификация системы управления разрядом.

Перед использованием, необходимо предварительно проверить технику на безопасность работы. Для этого проводят профилактический осмотр:

  • чистят все элементы;
  • проверяют правильность изолирования проводов;
  • зачищают деформированную поверхность;
  • осматривают надежность крепежа всех деталей;
  • заземляют аппарат.

Только после проведения вышеуказанных действий, можно приступать к использованию агрегата.

Внимание! Если не соблюдать правила безопасности, можно получить сильный удар током.

Окончательная сборка

Чтобы разорвать контакты первичной сети, необходимо правильно подсоединить перемычки. Для этого в блок управления на кнопку пуска заводят кабели и переключатели. Затем их выводят на корпусное основание. Если необходимо, то применяются кулеры.

Под конец желательно использовать шеллак, для пропитки полученного агрегата.

Заключение

Ознакомившись с устройством оборудования, можно приступать к самостоятельному изготовлению. Это даст возможность без потери производительности сэкономить средства. Собранный аппарат будет отличаться надежностью и безопасностью, а также сможет работать без электросети.

Что нужно знать для сборки сварочного аппарата своими руками

Сделать самостоятельно несложный сварочный аппарат вполне по силам любому, знакомому с правилами электромонтажа. Но прежде чем приступать к делу, необходимо выполнить расчёт всех компонентов устройства. От этого будет зависеть эффективность устройства при работе от обычной бытовой однофазной сети.

Конструкция и принцип работы простейших сварочных аппаратов

Для получения устойчивой сварочной дуги, которая позволит сваривать металл разной толщины, требуются токи в пределах 70 – 150 А. Если использовать устройства, рассчитанные на напряжение 220 В, то они должны потреблять высокую мощность, в пределах 15 – 30 кВт. Поэтому такие установки будут громоздкими, да и работать с ними нормально не выйдет. А в домашних условиях их просто будет невозможно подключить, стандартные сети не рассчитаны на подобную нагрузку.

Поэтому основной задачей при проектировании и сборке сварочных аппаратов становится обеспечение необходимой силы тока при снижении потребляемой мощности. Это возможно только при выполнении сварочных работ с пониженным напряжением на электродах.

Простейший сварочный аппарат представляет собой следующую конструкцию:

  • Понижающий трансформатор, обеспечивающий снижение напряжения до пределов 55 – 70 В и повышающий при этом силу тока до требуемых параметров. Благодаря этому и удаётся снизить энергопотребление до разумных пределов.
  • От трансформатора к электроду и обрабатываемой детали ток подаётся при помощи специальных сварочных кабелей. Они отличаются увеличенным сечением и усиленной изоляцией, позволяющей работать с большими токами.
  • Для сварки потребуются электроды, устанавливаемые в держатель. Благодаря применяемой обмазке они упрощают зажигание и поддерживание электрической дуги, которая и становится источником тепловой энергии, необходимой для плавления металла.

Сварочный трансформатор

Сложных устройств в конструкции таких сварочных аппаратов нет. Но при проектировании необходимо выполнить расчёт основных параметров, иначе подключение несоответствующего оборудования к сети приведёт к выходу его из строя, к коротким замыканиям на линии или им просто будет невозможно варить.

Виды сварочных аппаратов

Существует несколько основных видов:

Сварочный трансформатор. Для преобразователя применяется понижающий трансформатор.

Сварочный трансформатор

Сварочный инвертор. В качестве преобразователя здесь служит инверторный болк питания с ШИМ.

Сварочный выпрямитель. Это тоже самое что и сварочный трансформатор, только он имеет диодный или тиристорный выпрямитель во вторичной цепи.

Сварочный выпрямитель

Полуавтомат. Сварка производится в инертной среде, для этого используется газовый баллон.

Упрощённая схема расчётов сварочника

На практике расчёты ведут, основываясь на типе и диаметре используемых электродов. Да, существуют более сложные и точные расчётные формулы, но любителями они применяются редко. Для получения устойчивой и производительной дуги необходимо получить ток со следующими показателями:

  • Для электродов диаметром 2 мм достаточно 30 – 80 А.
  • При увеличении диаметра до 3 мм сила тока должна возрасти до 70 – 130 А.
  • Для электродов 4 мм устанавливают показатель 110 – 170 А.
  • 5-мм электродами варят при силе тока 150 – 200 А.

Разница значений силы тока обусловлена работой с металлами различной толщины, физическими свойствами.

При самостоятельном изготовлении сварочного аппарата чаще всего приходится довольствоваться магнитопроводом от других устройств, который имеется в наличии. Поэтому простейший расчёт и будет выполняться исходя из этих двух известных характеристик — сечение магнитопровода и требуемая сила тока на вторичной обмотке.

Обратите внимание — для сборки трансформатора предпочтительно применять сердечники стержневого типа. По сравнению с броневыми они обеспечивают большую плотность тока в обмотках, обладают повышенным КПД.

Виды магнитопроводов

Кроме того, имеет значение и расположение обмоток на плечах сердечника. Если разнести первичную и вторичные обмотки по разным стержням, это приведёт к увеличению магнитного рассеивания из-за возросшего воздушного зазора. Поэтому предпочтительной считается схема размещения части обеих обмоток и на одном, и на другом стержне.

В этом случае для определения необходимого количества витков первичной обмотки применяют следующую формулу:

N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2)

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

Sиз — сечение имеющегося магнитопровода;

I2 — необходимый сварочный ток.

Обратите внимание, что для устройств с разнесёнными обмотками применяют другую формулу:

N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2)

Если предстоит выполнять работы в условиях нестабильного напряжения в сети, есть смысл рассчитать количество витков для основных значений — 180, 190, 200, 220 и 240 В. При намотке провода просто делают отводы на этих значениях, что позволит подобрать стабильный режим работы трансформатора в любых условиях.

Необходимое количество витков вторичной обмотки рассчитывают по следующей упрощённой формуле:

N2 = 0,95 × N1 × U2/U1

N1 — расчётное количество витков;

U1 — напряжение сети (200-240В);

U2 — требуемое напряжение холостого хода на вторичной обмотке (50 – 70 В).

Для первичной обмотки выбирают медный изолированный провод сечением в пределах 5 – 7 кв. мм, его хватит для работы с бытовой однофазной электросетью. При выборе обращают внимание на жаропрочные показатели изоляции, она должна выдерживать значительный нагрев, которого избежать не выйдет.

Вторичную обмотку мотают более толстым проводом, что связано со значительной силой тока, который будет протекать по ней. Оптимальным вариантом станет медная шина сечением не менее 30 кв. мм.

Сварочный трансформатор — простейших тип оборудования

Для выполнения большинства сварочных работ в домашних условиях хватит понижающего сварочного трансформатора без дополнительных схем или устройств. Последовательность сборки такого агрегата следующая:

  1. Делят общее количество витков каждой обмотки на две равные половины, чтобы разместить их на обоих стержнях сердечника.
  2. Если собираете сердечник из отдельных пластин, потребуется их фиксация стяжками или в простейшей обойме. Изолировать пластины друг от друга не следует.
  3. Для катушек делают каркас из толстого электротехнического картона. Внутренний размер должен соответствовать сечению сердечника и должен позволять смещать катушку вверх или вниз.
  4. Обмотки наматывают, укладывая витки вплотную друг к другу. При необходимости делают несколько рядов из уложенного провода.
  5. Если первичная обмотка рассчитана с отводами, то на необходимом количестве витков делают петлю и выводят её, не разрезая.
  6. На нижнюю часть сердечника надевают первичную обмотку, вторичная крепится сверху.
  7. Чтобы менять силу тока для сваривания металлов или при работе с деталями, отличающимися по толщине, предусматривают обустройство простейшего регулятора. Он будет перемещать катушки со вторичной обмоткой вверх-вниз.
  8. Принцип действия такого регулятора основан на изменении воздушного зазора между обмотками. В результате меняются параметры магнитного поля, что и приводит к увеличению или уменьшению силы тока во вторичной обмотке.
  9. Регулятор представляет собой винт с резьбой, при закручивании которого и происходит подъём катушек. Для этого эти элементы соединяют между собой.
Читать еще:  Сварка латуни аргоном технология

Практически во всех случаях самодельные сварочные аппаратуры делают без корпуса. Это делают с целью предотвращения перегрева катушек, который может стать причиной выхода устройства из строя. Если сделать схему с принудительным охлаждением при помощи вентилятора, то сварочный трансформатор можно установить и в корпус. Для его изготовления выбирают устойчивые к температуре пожаробезопасные материалы, например, текстолит толщиной 1,5 – 2 см.

На поверхность корпуса выводят шпильки для подключения сварочных кабелей и сетевого провода. Возможность подключения к отводам первичной обмотки обеспечивают обустройством отдельных контактов или установкой мощного пакетного переключателя на требуемое число положений.

Сварочный выпрямитель — особенности работы и сборки

Для выполнения отдельных видов сварочных работ, например, с нержавейкой, применение переменного тока, выдаваемого трансформатором, не применяется. Для работы с такими металлами необходима подача постоянного напряжения. Кроме того, резка постоянным током уменьшает расход электродов, а при сварке предотвращается разбрызгивание металла.

Для выполнения работ в таких условиях применяют сварочные выпрямители, которые позволяют варить током прямой и обратной полярности. Если есть опыт по монтажу электронных схем, то такое устройство также можно собрать самостоятельно.

Основой сварочного выпрямителя станет тот же понижающий трансформатор. Отличие заключается в наличии выпрямляющей электронной схемы. При желании можно переделать уже описанный сварочный трансформатор или собрать универсальное устройство, которое позволит варить и переменным, и постоянным током.

Простейшая схема электронной части сварочного выпрямителя выглядит так:

Принципиальная схема сварочного выпрямителя

При сборке таких устройств следует учитывать такие особенности конструкции:

  • Основная часть устройства — выпрямительный мост из силовых мощных диодов. Они подключаются согласно схеме с обязательным учётом полярности.
  • Сглаживание пульсации тока выполняется за счёт фильтра, выполненного на конденсаторе и дроссельной катушке. Обращаем внимание — компоненты должны иметь 2,5 – 3 запас по допустимому напряжению.
  • При работе с высокими токами происходит нагревание элементов. Чувствительны к перегреву полупроводниковые диоды. Поэтому их устанавливают на радиаторы, которые позволят увеличить интенсивность отвода тепла.
  • При заключении аппарата в корпус становится обязательным применение вентилятора, позволяющего повысить эффективность охлаждения.

Обращаем внимание на соединение отдельных элементов схемы. Учитывая то, что они будут испытывать воздействие большой силы тока, необходимо обеспечить надёжность контакта. Если этого не сделать, то на этих участках будут греться и отгорать провода. Предпочтителен вариант с креплением при помощи площадок с болтом и гайкой.

Дроссель в подобных конструкциях выполняют в виде отдельной выносной катушки индуктивности, которая подключается по мере необходимости. Отметим, что установка выпрямителя не препятствует изменению силы сварочного тока при помощи регулятора положения катушек вторичной обмотки.

Как видите, сложностей в самостоятельной сборке сварочного аппарата нет. Но заниматься такими устройствами стоит только в том случае, если есть опыт в конструировании простых аппаратов, работающих с меньшими токами. В противном случае доверьте сборку специалисту или купите заводской сварочный аппарат.

Сварочный аппарат из микроволновки:

Пример сборки на переменном токе

Нажмите на первую фотографию и смотрите последовательность сборки:

Расчет сварочного трансформатора для самостоятельной сборки

Соединение металлических деталей электрической дугой известно уже более 120 лет, но немногие знают все тонкости этого процесса, что очень важно для того, чтобы сделать расчет сварочного трансформатора для простейшего аппарата и полуавтомата.

1 На чем базируется расчет сварочного трансформатора?

Прежде, чем разбираться в формулах, давайте рассмотрим принцип действия простейшего аппарата для дуговой сварки. Основой такого агрегата является понижающий трансформатор, позволяющий изменить входящее напряжение, соответствующее в быту 220 В, на более низкое, до 60 В для так называемого холостого хода или, иначе, состояния покоя. То, какие виды электродов можно будет использовать с устройством, зависит от силы тока, которая должна быть в пределах 120-130 А для наиболее популярного трехмиллиметрового диаметра расходного материала.

И вот здесь как раз требуются расчеты, поскольку, если стержень электрода плавится при определенной силе тока, значит, она будет в той же степени нагревать и сердечник трансформатора, а также проволоку обмотки. Следовательно, для того, чтобы узнать оптимальную мощность трансформатора, нам нужно сначала вычислить рабочее напряжение, ориентируясь на рабочую силу тока. Для этого существует формула U2 = 20 + 0,04I2, где U2 – напряжение на вторичной обмотке, а I2 – выдаваемый аппаратом максимальный сварочный ток.

Теперь вернемся к сердечнику, который не зря так называется, поскольку является сердцем трансформатора, как самого простого, так и полуавтомата. Он составляется из металлических пластин, которые способны выдержать определенную нагрузку по мощности тока. Это допустимое значение зависит от размеров сердечника и называется габаритной мощностью, которую можно найти, зная значение напряжения холостого хода. Последнее высчитывается по формуле Uхх = U2S, где S – площадь сечения провода вторичной обмотки. Зависимость этой площади от диаметра проводника определяем по формуле S = πd 2 /4, или по следующим таблицам:

Допустимые токовые нагрузки на провода с медными жилами

Допустимые токовые нагрузки на провода с алюминиевыми жилами

2 Расчет для сварочного трансформатора по формулам и онлайн

Итак, у нас есть все необходимые параметры для того, чтобы вычислить габаритную мощность сердечника. Далее работаем по формуле Pгаб = UххI2cos(φ)/η, где φ – угол смещения фаз между напряжением и током (можно принять величину 0.8), а η – КПД (принимаем 0.7). Остается найти допустимую мощность, которую выдержит аппарат при длительной работе. При этом учитываем, что коэффициент продолжительности работы (обозначим его ПР) составляет около 20 % от времени подключения трансформатора к сети.

Поэтому считаем следующим образом: Pдл = U2I2(ПР/100) 0.5 0.001, или, иначе Pдл = U2I2(20/100) 0.5 0.001, что соответствует Pдл = U2I20.00045. В целом продолжительность работы и сила сварочного тока практически не связаны. В большей степени на время дугового режима влияет сечение проволоки обмотки и качество изоляции, а также то, насколько плотно и, главное, ровно, уложены витки. Следовательно, теперь мы можем узнать электродвижущую силу одного витка в вольтах, используя формулу E = Pдл0.095 + 0.55.

Далее, получив результат эмпирической зависимости по последней формуле, высчитываем оптимальное количество витков для обмотки, как первичной, так и вторичной. Для той и другой используем две формулы, соответственно N1 = U1/E, где U1 – входящее напряжение сети, а N2 = U2/E. Сила сварочного тока регулируется увеличением или уменьшением расстояния между первичной и вторичной обмотками: чем оно больше, тем ниже мощность на выходе. Тем, кто делает приведенный расчет с целью самостоятельной сборки трансформатора, а не для приобретения готового сварочного полуавтомата, понадобится еще и вычисление габаритов сердечника.

Площадь сечения металла определяется по формуле S = U210000/(4.44fN2Bm), где f – промышленная частота тока (принимаем за 50 Гц), Bm – индукция магнитного поля (принимаем за 1.5 Тл). Теперь можно узнать ширину стальной пластины в пакете трансформатора: a = (100S /(p1kc)) 0.5 , где за p1 принимаем диапазон значений 1.8-2.2 (рекомендуется среднее), kс – коэффициент заполнения стали (соответствует 0.95-0.97).

Исходя из значения ширины пластины, выясняем толщину пакета пластин плеча, для чего используем формулу b = ap1, а затем и ширину окна магнитопровода c = b/p2, где p2 имеет диапазон значений 1–1.2 (рекомендуется максимальное). К слову, если уж мы взялись измерять габариты, вспомним про коэффициент заполнения стали, который обозначает промежутки между пластинами. С учетом этого показателя площадь сечения сердечника будет несколько иной, поэтому назовем ее измеряемой величиной и определим заново. Формула для этого потребуется следующая: Sиз = S/kc. В большинстве случаев эти расчеты не нужны при наличии онлайн-калькулятора.

3 Как сделать расчет самодельного тороидального сварочного трансформатора?

По сути, тор – это объемное геометрическое тело, хотя в математике бытует понятие «поверхность». То есть это даже не фигура, а замкнутая поверхность, имеющая одну общую для любой размещенной на ней точки сторону. Но, если не вдаваться в дебри терминологии, тор – это бублик, или окружность, вращающаяся вокруг некой не пересекающей ее оси, с которой располагается в одной плоскости. Именно в форме такого бублика может быть выполнен трансформатор-тороид.

Основная его характеристика – высокий КПД при небольших, в сравнении с другими типами сердечников, размерах. Что и является основополагающим критерием для предпочтения данной формы самодельных трансформаторов. Основное отличие тороидального трансформатора от прочих – прокладка только межобмоточной изоляции наряду с внешней. Межслоевая не делается по той простой причине, что витки провода, проходя сквозь отверстие тора, создают дополнительную толщину внутреннего диаметра, что исключает использование лишних слоев изоляции.

Именно это значительно усложняет сборку тороида, и потому он редко устанавливается в корпусе полуавтомата, где чаще можно увидеть стержневые сердечники. Чтобы не возникали пробивания, применяются провода с повышенной прочностью изоляционного покрова. В качестве прокладки можно взять лавсан или ленту ФУМ (фторопластовую).

Для определения габаритной мощности сердечника, выполненного в виде тора, нам достаточно узнать две площади: окна и сечения.

Первую вычисляем по формуле Sокна = 3.14(d 2 /4), где d – внутренний диаметр тора. Вторая формула выглядит следующим образом: Sсеч = h((D-d)/2), здесь D – внешний диаметр «бублика». Далее остается только рассчитать габаритную мощность трансформатора, для чего используем простейший способ умножения двух получившихся ранее результатов. Иными словами, Pгаб[Вт] = Sокна[кв.см] * Sсеч[кв.см]. Дальнейшие вычисления ориентируем согласно таблице:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector