Стены и фасады

Почему греется дроссель в сварочном полуавтомате. Сварочный дроссель

Те мастера, которые увлекаются сварочными работами, не раз задумывались над тем, как соорудить установку для проведения сопряжения элементов и деталей. Описанный ниже самодельный сварочный полуавтомат будет иметь следующие технические характеристики: напряжение электросети, равное 220 В; уровень потребляемой мощности, не превышающий 3 кВа; работает в повторно-кратковременном режиме; корректируемое
рабочего напряжения является ступенчатым и варьируется в пределах 19-26 В. Сварочная проволока подается со скоростью в пределах от 0 до 7 м/мин, тогда как ее диаметр равен 0,8 мм. Уровень сварочного тока: ПВ 40% — 160 А, ПВ 100% — 80 А.
Практика показывает, что подобный полуавтомат сварочный способен демонстрировать отличную работоспособность и длительный срок жизнедеятельности.

Подготовка элементов перед началом работ

В роли сварочной проволоки следует применять обычную, ту, что имеет диаметр в пределах 0,8 мм, она реализуется в катушке по 5 кг. Такой сварочный полуавтомат невозможно будет изготовить без наличия сварочной горелки на 180 А, которая имеет евроразъем. Приобрести ее можно в отделе, специализирующемся на продаже сварочного оборудования. На рис. 1 можно увидеть схему сварочного полуавтомата. Для установки понадобится выключатель питания и защиты, для него можно использовать однофазный автомат АЕ (16А). При работе аппарата возникнет необходимость перехода между режимами, для этого можно применить ПКУ-3-12-2037.

От наличия резисторов можно отказаться. Их цель состоит в скорой разрядке конденсаторов дросселя.
Что касается конденсатора С7, то в тандеме с дросселем он способен стабилизировать горение и поддерживать дугу. В качестве наименьшей его емкости может выступить 20000 мкф, тогда как наиболее подходящий уровень равен 30000 мкф. Если попытаться внедрить другие разновидности конденсаторов, которые обладают не столь внушительными размерами и более значительной емкостью, то они станут проявлять себя не в достаточной степени надежно, так как будут довольно скоро выгорать. Для изготовления сварочного полуавтомата предпочтительнее использовать конденсаторы старого типа, расположить их нужно в количестве 3-х штук в параллель.
Силовые тиристоры на 200 А имеют достаточный запас, допустимо установить и на 160 А, однако функционировать они станут на пределе, в последнем случае возникнет необходимость использовать довольно мощные вентиляторы при работе. Используемые В200 следует устанавливать на поверхности негабаритной алюминиевой основы.

Намотка трансформатора

Изготавливая сварочный полуавтомат своими руками, процесс нужно начинать с намотки трансформатора ОСМ-1 (1кВт).

Его первоначально предстоит полностью разобрать, железо следует на время отложить. Предстоит изготовить каркас катушки, применив для этого текстолит толщиной равной 2 мм, такая необходимость возникает по той причине, что свой каркас не имеет достаточного запаса прочности. Габариты щеки должны быть равны 147х106 мм. В щеках нужно подготовить окно, габариты которого равны 87х51,5 мм. На этом можно считать, что каркас полностью готов.
Теперь нужно отыскать обмоточный провод Ø1,8 мм, предпочтительнее использовать тот, что имеет усиленную стекловолоконную защиту.

Изготавливая сварочный полуавтомат своими руками, нужно создать на первичной обмотке следующее количество витков: 164 + 15 + 15 + 15 + 15. В промежутке между слоями нужно проложить изоляцию, применив тонкую стеклоткань. Провод предстоит наматывать с максимальной плотностью, в противном случае он может не влезть.

Для подготовки вторичной обмотки нужно использовать алюминиевую шину, которая имеет стеклянную изоляцию с габаритами, равными 2,8х4,75 мм, приобрести ее можно у обмотчиков. Понадобится около 8 м, однако приобрести материал нужно с некоторым запасом. Намотку следует начинать с образования 19 витков, после предстоит обеспечить петлю, направленную под болт М6, затем необходимо сделать еще 19 оборотов. Концы должны иметь длину по 30 см, что понадобится для проведения дальнейших работ.
При изготовлении полуавтомата сварочного следует учесть, что если для работы с габаритными элементами вам может быть недостаточно тока при подобном напряжении, то на этапе монтажа или уже в процессе дальнейшего использования аппарата можно переделать вторичную обмотку, дополнив ее еще тремя витками на плечо, в конечном результате это позволит получить 22+22.

Сварочный полуавтомат должен обладать обмоткой, которая укладывается впритык, по этой причине следует мотать очень аккуратно, это позволит расположить все верно.
При использовании для образования первичной обмотки эмальпровода затем в обязательном порядке нужно произвести обработку посредством лака, минимальное время удержания катушки в нем ограничено 6 часами.

Теперь можно смонтировать трансформатор и подсоединить его к электросети, что позволит определить ток холостого хода, который должен быть равен примерно 0,5 А, уровень напряжения на вторичной обмотке должен быть эквивалентен 19-26 В. При совпадении условий можно на время отложить трансформатор и приступить к выполнению следующего этапа.

Делая сварочный полуавтомат своими руками, взамен ОСМ-1 для силового трансформатора допустимо использовать 4 единицы ТС-270, однако они обладают несколько иными габаритами, при необходимости для этого случая можно самостоятельно рассчитать данные для осуществления намотки.

Намотка дросселя

Для проведения намотки дросселя следует использовать трансформатор на 400 Вт эмальпровод Ø1,5 мм или больше. Намотку нужно произвести в 2 слоя, укладывая изоляцию между слоями, при этом нужно соблюдать требование, которое заключается в необходимости как можно более плотной укладки провода. Теперь предстоит использовать алюминиевую шину с размерами в 2,8х4,75 мм, при намотке нужно осуществить 24 витка, остаток шины должен быть равен 30 см. Сердечник следует монтировать с обеспечением зазора в 1 мм, параллельно с этим предстоит уложить заготовки текстолита.
При самостоятельном изготовлении сварочного полуавтомата дроссель допустимо намотать на железе, позаимствованном от лампового старого телевизора.
Для питания схемы можно использовать готовый трансформатор. Его выдача должна составить 24 В при 6 А.

Сборка корпуса

На следующем этапе можно приступать к сборке корпуса установки. Для этого можно использовать железо, толщина которого равна 1,5 мм, углы предстоит соединить методом сварки. В качестве основания механизма рекомендуется использовать нержавеющую сталь.

В роли мотора может выступить та модель, которая применяется в стеклоочистителе машины марки ВАЗ-2101. Необходимо избавиться от концевика, который работает на возврат в крайнее положение.
В подкатушечнике для получения тормозного усилия используется пружина, можно для этого применить совершенно любую, которая есть в наличии. Тормозной эффект будет более внушительным, если на это станет влиять воздействие сжатой пружины, для этого предстоит закрутить гайку.

Для того чтобы сделать полуавтомат своими руками, нужно подготовить следующие материалы и инструменты:

эмальпровод;
проволоку;
однофазный автомат;
трансформатор;
сварочную горелку;
железо;
текстолит.

Изготовление такой установки окажется посильной задачей для мастера, который заблаговременно ознакомился с представленными выше рекомендациями. Этот автомат окажется намного более выгодным в плане стоимости по сравнению с той моделью, что была произведена в условиях завода, а ее качество не окажется ниже.

Комментариев:

Понижающий трансформатор является основой простейшего сварочного аппарата. Более сложным является сварочный аппарат, у которого на выходе имеется выпрямитель, который переменное напряжение преобразует в постоянное. Такие сварочные аппараты называют выпрямителями.

Трансформаторы бывают трех видов: тороидальный, стержневой и броневой, различия между ними можно увидеть на рисунке выше.

Самым сложным является сварочный аппарат, преобразующий входную частоту сети питания 50 Гц сначала в постоянное напряжение, как у выпрямителей, с последующим преобразованием его в переменное, частота которого измеряется уже килогерцами. Это инвертор.

Сделать своими руками инвертор по силам только тому, кто хорошо разбирается в радиоэлектронике и в используемой там элементной базе. Для этого специалиста не нужно объяснять, для чего нужен дроссель и где его место в схеме. А неподготовленному человеку целесообразно объяснить, что такое трансформатор и выпрямитель к нему.

Расчет сечения проводов первичной обмотки трансформатора

Теория трансформаторов сложна тем, что она основана на законах электромагнитной индукции и других явлений магнетизма. Однако, не используя сложный математический аппарат, можно пояснить, как работает трансформатор и можно ли его собрать самостоятельно.

Вручную трансформатор можно намотать на металлическом сердечнике, собранном из пластин трансформаторной стали. Проще выполнить намотку на стержневой или броневой сердечник, чем на тороидальный. Сразу же следует обратить внимание, что на изображении хорошо видна разница в толщине проводов: тонкий провод расположен непосредственно на сердечнике, и в нем явно видно большее количество витков. Это первичная обмотка. Более толстый провод и с меньшим количеством витков — это вторичная обмотка.

Не учитывая потери мощности внутри трансформатора, рассчитаем, каким должен быть ток I 1 в его первичной обмотке. Идеальное напряжение сети равно U=220 В. Зная потребляемую мощность, например, P=5 кВт, имеем:

I 1 = Р:U= 5000:220=22,7 А.

По току в первичной обмотке трансформатора определяем диаметр провода. Плотность тока для бытового сварочного трансформатора должна быть не более 5 А/мм 2 сечения провода. Следовательно, для первичной обмотки потребуется провод сечением S 1 =22,7:5=4,54 мм 2 .

По сечению провода определяем квадрат, его диаметр d без учета изоляции:

d 2 =4S/π=4×4,54/3,14=5,78.

Извлекая корень квадратный, получаем d=2,4 мм. Эти расчеты выполнены для медных жил провода. При намотке проводов с алюминиевым сердечником полученный результат необходимо увеличить в 1,6-1,7 раза.

Для первичной обмотки применяют медный провод, изоляция которого должна хорошо выдерживать высокие температуры. Это стеклотканевая или хлопчатобумажная изоляция. Подойдет резиновая и резинотканевая изоляция. Провода, имеющие ПВХ изоляцию, применять не следует.

Вернуться к оглавлению

Расчет сечения проводов вторичной обмотки трансформатора

Напряжение на выходе трансформатора сварочного аппарата в отсутствие сварочной дуги (режим холостого хода) обычно составляет 60-80 В. Чем выше напряжение холостого хода, тем надежнее зажигается дуга. Напряжение же сварочной дуги обычно в 1,8-2,5 раза меньше, чем напряжение холостого хода.

Внимание. О том, что в отсутствие дуги напряжение на выходе трансформатора опасно для жизни, необходимо помнить постоянно.

Для сварки в быту обычно используют электрод диаметром 3 мм, которому достаточно обеспечить ток дуги примерно в 150 А. При напряжении холостого хода, равном 70 В, напряжение дуги будет равно примерно 25 В, и потребляемая мощность Р сварочного аппарата должна быть не менее

Р=25×150=3750 Вт =3,75 кВт.

Целесообразно рассчитывать трансформатор на большую мощность, то есть больший ток сварочной дуги. Например, при токе дуги в 200 А потребляемая мощность составит примерно 5 кВт. Вот на такую мощность и следует рассчитать трансформатор.

Напряжение однофазной сети в доме должно быть равным 220 В, но оно может изменяться на ±22 В. Это одна из причин, из-за которой может изменяться ток дуги и потребуется его регулировать.

Сечение провода во вторичной обмотке трансформатора определяют исходя из плотности тока, равной 5 А/мм 2 . Для тока в 200 А сечение провода равно 40 мм 2 , то есть это может быть только шина, которую наматывают с послойным изолированием. По существующим типовым размерам можно подобрать требуемую шину и по длине, и по поперечному сечению.

Типовые размеры медных шин, выпускаемых промышленностью:

длина от 0,5 до 4 м с интервалом 0,5 м;
ширина от 2 до 60 см с интервалом 1 см (при ширине от 4 до 10 см) и с интервалом 5 см (при ширине от 10 до 60 см);
толщина от 3 до 10 мм.

Можно воспользоваться и многожильным проводом, сечение которого соответствует рассчитанному значению. Для увеличения сечения провод можно сложить вдвое или втрое. Для алюминиевого провода сечение необходимо увеличить в 1,6-1,7 раза.

Для дросселя, который включают на выходе трансформатора, сечение провода должно быть таким же, как и во вторичной обмотке трансформатора.

Вернуться к оглавлению

Выпрямитель для сварочного аппарата

Для сварки на постоянном токе к выходной обмотке трансформатора необходимо присоединить преобразователь переменного тока в постоянный. Такое устройство называют выпрямителем, поэтому и сварочный аппарат с этим устройством называют выпрямителем.

Верхний график представляет синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки трансформатора. Горизонтальная ось t — это ось времени. Временной интервал между нулевыми значениями напряжения определяют периодом колебаний. Он состоит из положительного и отрицательного полупериодов.

Видно, что ток не постоянный, а пульсирующий. Уменьшить пульсацию можно только путем увеличения емкости конденсатора.

Для регулирования тока дуги дроссель необходимо включить между выходом трансформатора и точкой 3 выпрямителя.

Вернуться к оглавлению

Способы регулирования тока сварочной дуги

Рассмотрим один из способов регулирования тока сварочной дуги, основанный на применении дросселя во вторичной обмотке трансформатора. Регулируют ток дуги путем изменения воздушного зазора, предусмотренного в сердечнике, на котором выполнена намотка шины.

Рассмотрим три режима, в котором может находиться трансформатор.

Режим холостого хода. Переменное напряжение подано на вход трансформатора. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, но ток в выходной цепи отсутствует.
Режим нагрузки. В результате зажигания дуги она замыкает выходную цепь, состоящую из вторичной обмотки трансформатора и обмотки дросселя. Протекает ток, величина которого определяется индуктивным сопротивлением этих обмоток. Если бы не было дросселя, то ток был бы максимальным. Степень воздействия зависит от размеров воздушного зазора в стержне, на который намотана обмотка.
Режим короткого замыкания. Это момент касания электродом свариваемых частей заготовки. В сердечнике трансформатора создается переменный магнитный поток, и во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. Ток в цепи определяется величиной индуктивного сопротивления дросселя и вторичной обмотки трансформатора.

При увеличении зазора сопротивление возрастает. Это приводит к уменьшению магнитного потока и, соответственно, к уменьшению индуктивного сопротивления катушки дросселя и общего сопротивления цепочки. Ток дуги возрастает. Такой способ позволяет плавно регулировать ток.

Однако подвижная система имеет тот недостаток, что в результате вибрации металла при прохождении по катушке переменного тока она становится не очень надежной.

Можно, жертвуя плавностью регулировки, делать ее ступенчатой. Для этого необходимо сделать дроссель так, чтобы в магнитопроводе не было воздушного зазора. В процессе намотки через определенное количество витков необходимо делать отводы. В этом варианте ток можно регулировать ступенчато, через контакты, которые необходимо делать мощными в расчете на прохождение тока в сотни ампер.

Существует еще одна причина, по которой необходимо включение дросселя для создания условий нормальной ручной сварки.

Характеристику зависимости напряжения дуги от ее тока называют падающей. Неопытному сварщику придется поверить, что такая зависимость полезна при сварке, если трудно выдерживать неизменное расстояние между электродом и свариваемыми частями. Чтобы обеспечить такую характеристику, индуктивного сопротивления только вторичной обмотки трансформатора недостаточно. Непосредственная задача дросселя для сварочного аппарата — прибавить недостающее сопротивление.

На рынке очень много недорогих сварочных полуавтоматов, которые никогда не будут работать нормально, потому что сделаны изначально неправильно. Попробуем это исправить на уже пришедшим в негодность сварочном аппарате.

Попал мне в руки китайский сварочный полуавтомат Vita (в дальнейшем буду называть просто ПА), в котором сгорел силовой трансформатор, просто знакомые попросили отремонтировать.

Жаловались на то, что когда ещё работал, то им невозможно было что-то сварить, сильные брызги, треск и т.д. Вот решил я его довести до толку, и заодно поделится опытом, может, кому то пригодится. При первом осмотре я понял, что трансформатор для ПА был намотан не правильно, поскольку первичная и вторичная обмотки были намотаны отдельно, на фото видно, что осталась только вторичка, а первичка была намотана рядом, (так мне трансформатор принесли).

А это значит, что такой трансформатор имеет круто падающую ВАХ (вольт амперная характеристика) и подходит для дуговой сварки, но не для ПА. Для Па нужен трансформатор с жёсткой ВАХ, а для этого вторичная обмотка трансформатора должна быть намотана поверх первичной обмотки.

Для того чтобы начать перемотку трансформатора нужно аккуратно отмотать вторичную обмотку, не повредив изоляцию, и спилить перегородку разделяющую две обмотки.

Для первичной обмотки я буду использовать медный эмалевый провод толщиной 2 мм, для полной перемотки нам хватит 3,1 кг медного провода, или 115 метров. Мотаем виток к витку от одной стороны к другой и обратно. Нам нужно намотать 234 витка - это 7 слоёв, после намотки делаем отвод.

Первичную обмотку и отводы изолируем матерчатой изолентой. Дальше мотаем вторичную обмотку тем проводом, что мы отмотали раньше. Наматываем плотно 36 витков, шинкой 20 мм2, приблизительно 17 метров.

Трансформатор готов, теперь займемся дросселем. Дроссель не менее важная часть в ПА без которой он не будет нормально работать. Сделан он неправильно, потому что не имеет зазора между двумя частями магнитопровода. Дроссель я намотаю на железе от трансформатора ТС-270. Трансформатор разбираем и берём с него только магнитопровод. Провод того же сечения, что и на вторичной обмотке трансформатора мотаем на один крен магнитопровода, или на два последовательно соединив концы, как вам нравится. Самое главное в дросселе это немагнитный зазор, который должен быть между двух половинок магнитопровода, достигается это вставками из текстолита. Толщина прокладки колеблется от 1,5 до 2 мм, и определяется экспериментальным путём для каждого случая отдельно.

Сварочный аппарат есть, практически у каждого мало-мальски уважающего себя хозяина. Как правило, в последнее время приобретаются аппараты относительно невысокого качества, которые, после небольшой и недорогой доработки, совершенно не уступают лучшим фирменным образцам. Одной из таких доработок является установка дросселя для сварки .

Что это дает? Во-первых стабилизируется сварочный ток. При использовании сварочного аппарата переменного тока поджиг электрода возможен только при достижении уровня напряжения, необходимого для поджига и соответствующей синусоиды электрического тока. Включение в конструкцию дросселя позволяет сместить фазы между током и напряжением, что приводит к более легкому началу сварочных работ и более ровному горению и, соответственно, более качественному сварному шву.

При современном строительстве одну из ключевых ролей играет пол, особенно если он должен обладать не только внешними показателями, но и сохранять тепло. Паркетный пол считается оптимальным решением. Паркет Киев есть разных видов, цветовых решений и в его выборе есть определенные нюансы.

Сварочные дроссели применяются как в сварочных аппаратах, использующих электроды, так и в полуавтоматах. В случае применения в полуавтомате, значительно уменьшается разбрызгивание металла, а работа становится более мягкой, причем шов проваривается более глубоко.

Для изготовления сварочного дросселя своими руками умельцы используют трансформаторы от старых, желательно ламповых, телевизоров. Для начала снимается полностью вся намотка, а на «железо» наматывается провод, исходя из предварительных расчетов.

Стоит отметить, что весьма неплохое качество при изготовлении сварочного дросселя своими руками можно получить, если использовать в качестве заготовки дроссели от сгоревших ламп уличного освещения. Как правило, обмотка содержит от 25 до 40 витков провода, сечением 35-40 мм2, если используется алюминиевый провод и от 25 мм2, в том случае, если удалось раздобыть медный. Неплохо подходит для намотки дросселя шинка — как алюминиевая, так и медная.

Итак, можно ставить дроссель на, практически, любой сварочный аппарат, но специалисты все-таки советуют использовать его совместно с выпрямительным блоком — это относится только к сварочным аппаратам, работающим с переменным током. В этом случае достигается двойная цель. Получается более мягкая работа и возможность варить любыми электродами.

Существуют конструкции, в которых дроссель работает в паре с понижающим трансформатором. В этом случае расчет дросселя должен быть более точным и производится по формулам, которые можно найти в специализированной литературе.

При такой реализации конструкции предпочтительное место установки дросселя — вторичная цепь сварочного трансформатора. Стоит заметить, что именно таким образом располагается дроссель в некоторых дорогих сварочных полуавтоматах импортного производства. Преимущества здесь налицо. При таком расположении трансформатор обладает нормальным рассеиванием и весьма жесткой внешней характеристикой.

Регулировка работы дросселя — весьма ответственное дело. Несмотря на все расчеты, добиться устойчивой и безупречной работы с первого раза, практически невозможно. Обычно количество витков подбирают опытным путем отматывая или, наоборот, добавляя витки. Еще один способ регулировки заключается в изменении воздушного зазора в магнитопроводе — в этом случае регулировка более плавная.