Зварювальний апарат є необхідним інструментом для будівництва та виконання ряду робіт, але уявити даний агрегат без зварювального трансформатора важко. Однак давно був знайдений вихід з цієї ситуації - створення саморобного зварювального трансформатора.
Схема пристрою зварювального трансформатора.
Що потрібно знати перед роботою?
На роботу впливає ряд характеристик, тому необхідно ознайомитися з ними детальніше, щоб створити свій трансформатор. Слід почати з кількості фаз і напруги мережі. Дані параметри вказують на ту напругу, в якому здійснюється робота. Що стосується саморобних варіантів пристроїв, то для них часто використовується 220 В, хоча на деяких може використовуватися і 380 В. Це важливо при виконанні розрахунків.
Ще одним важливим показником є номінальний зварювальний струм. Від цієї величини залежить можливість використання засобу для різання і зварювання. У пристроях, виготовлених своїми руками, даний параметр не перевищує значення в 200 А. Цього цілком вистачить, та й від збільшення цього показника відбувається збільшення ваги агрегату, що в даному випадку недоречно.
При роботі апарату повинні існувати межі регулювання струму. Для роботи з металом, що має певну товщину, необхідна і певна сила струму, інакше він просто розплавиться. Щоб цього уникнути, присутній регулятор. Часто межі залежать від необхідності застосування електродів певного діаметру.
Малюнок 1. Схема простого зварювального трансформатора.
У саморобних конструкціях вони коливаються в межах 50-200 А. Що стосується апаратів точкового зварювання, то тут значення вище, 800-1000 А.
Певну значимість має і діаметр застосовуваного електрода. Від нього залежить і номінальний струм. Так, наприклад, під час застосування товстих електродів сила струму повинна бути великою, а під час використання тонких - маленька. Це стосується і товщини оброблюваного металу.
Для апарату контактної, тобто точкового зварювання значення діаметра важливо. Необхідно звернути увагу, що в цьому випадку присутні два значення: діаметр електрода і його частини у вигляді конуса.
Наступний показник називається номінальна робоча напруга, яке представляє собою напруга на виході після зниження вхідного. Це значення не більше 80 В. Трансформатори для дугових агрегатів мають номінальною напругою від 30 до 70 В. Дане значення для точкового зварювання одно 1,5-2 В. Необхідно звернути увагу, що зазначений параметр - величина незмінна, а задається з самого початку.
Ключовою характеристикою є номінальний режим роботи. Даний показник вказує на час, протягом якого трансформатор може використовуватися без перерви і за яке він здатний охолонути. Для саморобних пристроїв це значення дорівнює 30%. Тобто при експлуатації агрегату протягом 10 хвилин 7 з них піде на охолодження апарату, а 3 хвилини становитиме весь процес роботи.
Малюнок 2. Схема зварювального трансформатора з регуляторами.
Наступні показники є другорядними, так як вони практично ні на що не впливають. Але знаючи їх, можна визначити ККД пристрою. Йдеться про вихідний і споживаної потужності. Під час проведення обчислень потрібно знати значення використовуваної потужності. Крім того, чим менше показник різниці між другим і першим показниками, тим краще апарат.
Для дугових агрегатів необхідно ще враховувати напругу при холостому ході. Якщо цей параметр високий, то викликати дугу буде легше. Однак потрібно враховувати, що вказане значення має своє обмеження, рівне 80 В, що пов'язано з безпекою робочого, що використовує агрегат.
схема пристрою
Створення схеми є важливою частиною, особливо якщо потрібно зробити трансформатор своїми руками. Схема не є складною, але при виникненні труднощів рекомендується ознайомитися з ГОСТ 21.614, де вказані графічні позначення електричного обладнання. Найпростішою схемою є представлена на рис. 1. Але розвиток цього напряму зазнає змін, в результаті чого в саморобних механізмах можна побачити більш складні деталі, як, наприклад, регулятори і діодні мости. Подібна схема вказана на рис. 2.
Що стосується дугових апаратів, виготовлених власноруч, то найчастіше використовується тороїдальний трансформатор. Він має високе значення номінальний сили струму і ККД, а вага агрегату невеликий. Інші характеристики теж вище, ніж при використанні сердечника у вигляді букви П.
Більш складну схему має трансформатор для точкового зварювання. У неї включаються тиристори, конденсатори і діоди. Це дозволяє краще налаштувати час робочого процесу і силу струму. Для агрегату даного типу зварювання схема представлена на рис. 3.
виконання розрахунків
Малюнок 3. Схема трансформатора для точкового зварювання.
Трансформатор представлений сердечником і двома обмотками, які відповідають за технічні параметри виробу. Тому для обчислень слід знати параметри первинної і вторинної обмотки, їх напруга, номінальну силу струму і ряд інших характеристик.
Для розрахунків потрібно знати наступні параметри. Спочатку потрібно дізнатися напруга первинної обмотки, що є напругою, в якому здійснюється робота агрегату від мережі. Дане значення дорівнює 220 або 380 В.
Необхідно дізнатися і номінальну напругу вторинної обмотки, яка спрямована на зниження вхідного. Це значення не повинно бути більше 80 В, воно потрібно для порушення зварювальної дуги. Слід врахувати і діаметр електродів, і товщину металу, з якими буде вестися робота. У цьому випадку мова йде про номінальну силі струму вторинної обмотки.
Надійність використання зварювального агрегату залежить від площі перетину сердечника. Для експлуатації рекомендується значення від 45 до 55 кв. см. За електропотері відповідає щільність струму в обмотці. Що стосується власноручних варіантів виробів, то для них цей показник дорівнює 2,5-3 А.
Щоб наочно показати, як проводяться розрахунки, візьмемо свої значення і використовуємо їх для формули. Так, наприклад, напруга мережі буде дорівнює значенню U1 = 220 В, а напруга для вторинної обмотки становить U2 = 60 В. Що стосується інших значень, то номінальна сила струму 180 А, площа вікна So = 100 см², площа перетину сердечника Sс = 45 см², щільність струму в обмотці 3 А. Виходячи з представлених даних можна обчислити потужність пристрою, яка дорівнюватиме P = 1,5 * Sс * So = 1,5 * 45 * 100 = 6750 Вт.
Схема підключення зварювального трансформатора до реактору.
Необхідно звернути увагу, що в даному випадку значення 1,5 використано для трансформаторів, у яких сердечник Ш і П. Що стосується сердечників ШЛ і ПЛ, то у них це значення дорівнює 1,7, а для тороїдальних - 1,9.
Після цього потрібно визначити кількість витків в кожній обмотці. У підсумку виходить K = 50 / Sс = 50/45 = 1,11. Останнє значення - це кількість витків на 1 вольт. У цьому випадку теж треба зауважити, що цифра 50 підходить для сердечників Ш і П. Для ШЛ і ПЛ значення дорівнює 40, а для тороїдальних - 35. Після проведених раніше розрахунків можна дізнатися максимальне значення сили струму на первинній обмотці. Для цього є формула, куди потрібно вставити отримані значення: Imax = P / U = 6750/220 = 30,7 А.
Далі необхідно провести обчислення витоків за формулою Wх = Uх * K. Наприклад, для вторинної обмотки подібна формула і результат будуть виглядати наступним чином: W2 = U2 * K = 60 * 1,11 = 67. Останнє значення показує кількість необхідних витків.
збірка конструкції
Як приклад показаний трансформатор, який має сердечник П-подібний. Процес створення конструкції починається з виготовлення каркаса для обмоток. Для цього будуть потрібні пластини з текстоліту. З них вирізаються деталі, необхідні для коробок.
Що стосується самих коробів, то вони будуть мати дві кришечки, розташовані у верхній частині, на кожній з них потрібно зробити прорізи, необхідні для стінок в кількості чотирьох штук. Площа перетину сердечника буде дорівнює внутрішньої площі зазначених прорізів. Однак слід зауважити, що треба зробити невелике збільшення, яке буде потрібно для стін коробів.
Схема пристрою однофазного трансформатора.
Після завершення складання каркаса його ізолюють, потім можна приступати до створення обмотки. Як проводів рекомендується брати ті, які мають термостойкую ізоляцію. Після намотування одного шару його ізолюють, потім починається намотування наступного шару. Слід не забувати, що після певної кількості мотків треба зробити відводи. Після завершення обмотки потрібно встановити верхню ізоляцію. Мідні болти закріплюються на кінцях відводів.
Потім приступають до збирання і шіхтованію муздрамтеатру. З цією метою застосовується спеціальне залізо. Для сердечника підійдуть старі пластини з металу, або можна придбати нові. Після завершення збирання потрібно перевірити пристрій тестером.
На останньому етапі необхідно зробити діодний міст, потім встановити регулятор. Для моста підійдуть діоди KBPC5010 і В200. Їх кількість залежить від номінальної сили струму. Якщо агрегат має подібний параметр в 180 А, то для пристрою потрібно взяти 4 діода, так як один розрахований на 50 А. До радіатора з алюмінію прикріплюються діоди, потім здійснюється підключення одночасно з дроселем відводів. Потім збирається корпус, в який буде поміщений трансформатор.
Виготовлення тороїдального трансформатора
Зазначені саморобні зварювальні конструкції мають більше переваг, ніж трансформатор Ш або П-подібний. У підсумку такий агрегат зробити вигідніше. Щоб зробити конструкцію самому, потрібно скористатися частинами від старих апаратів.
Робота включає в себе наступні положення. Спочатку потрібно пластини з металу обкатати округлим предметом, наприклад пляшкою. Після цього одна з пластин скручується в кільце, елемент необхідно закріпити саморізами. Виходить оправлення для пластин.
Потім відбувається укладання пластин, роботу слід починати від краю, поступово рухаючись всередину. Необхідно укласти ті пластини, які ще не були обкатані, що пов'язано зі значним внутрішнім діаметром. Після того як було набрано необхідну кількість даних елементів, пластини підтискаються. Поступово внутрішній діаметр буде зменшуватися, тому можна почати використовувати обкатані елементи.
Виходить перше кільце для муздрамтеатру вироби. Потрібно зробити підготовку другої оправлення, необхідної для наступного кільця муздрамтеатру. У цьому випадку дії схожі, укладання здійснюється, як і в випадку з першим кільцем. Важливо звернути увагу, що не повинно залишатися зазорів між пластинами. Потрібно приділяти час і притискання пластин.
Схема тороїдального трансформатора.
Після виконаних дій потрібно використовувати молоток, яким слід обстучать торцеву частину кілець. Потім потрібно епоксидний клей, яким просочуються обидва кільця. Клей попередньо потрібно розвести з розчинником. Обидва кільця склеюються між собою.
Тепер необхідно визначити висоту сердечника. Потрібно зауважити, що вона може варіюватися, що залежить від товщини використовуваних пластин. В даному випадку використовується сердечник, що має висоту 14 см. В результаті його площа становитиме 56 кв. см, що з поправкою на зазори, в кінцевому рахунку, складе 50 кв.см.
Далі необхідно провести ізоляцію елемента. Для цього вирізають з картону кола, які накладаються на сердечник. Готову деталь обмотують чорної ізолентою, що має ганчір'яну основу, а після - малярським скотчем.
Трансформатор готовий до наступного етапу. На човник, виготовлений з ДСП, потрібно намотати дріт первинної обмотки, а кінець дроту № 1 обмотується фільонкою. Потім через отвір в торі просовувати човник, кожен виток притискається. Потрібно кожен виток розподілити по сердечнику.
Після намотування перший ряд обмотується ізоляційною стрічкою, далі намотується другий ряд, не забуваючи зробити відводи. Після цього потрібно перевірити струм на холостому ходу. Амперметр повинен показати значення в діапазоні 0,2-1,2 А. У цьому випадку дії були виконані правильно.
Кінець № 2 теж обмотується за допомогою фільонки. Далі відбувається ізоляція первинної обмотки. Потім намотується вторинна обмотка, тільки в цьому випадку човник не братиме участі. По завершенні роботи дана частина ізолюється, з текстоліту необхідно вирізати два кола, а для кріплення обмоток свердлити два отвори.
Варто звернути увагу, що виготовити і зібрати конструкцію з першого разу не вийде.
Але уважно виконуючи розрахунки і монтаж, кінцевий результат вас порадує.