Принципиальные схемы маломощных сварочных аппаратов

Опубликовано: 27.08.2018

Домашнее хозяйство будет неполным без сварочного аппарата, даже если он небольшой мощности. Работа в гараже, на приусадебном участке или даже в квартире иногда требует подключения сварки. Но не покупать же дорогой инвертор, если сварка может понадобиться раз в год или реже. Поэтому многие мастера делают такое устройство своими руками. А для этого нужна несложная и работоспособная схема аппарата на основе маломощного трансформатора, желательно схемы постоянного тока.

Аппарат, работающий в широком диапазоне тока и напряжения, для дома совершенно не нужен. Чаще будет необходима маломощная сварка – скрепить несколько листов металла, соединить уголки или швеллера, полосы и прутья. А для маломощного сварочного аппарата и схема будет упрощенной. Первые сварочные аппараты работали на переменном токе, и за неимением других вполне всех устраивали. Для такого агрегата достаточно было сделать понижающий трансформатор и снабдить его силовыми кабелями с электрододержателем.

Аппараты для сварки переменным током делятся на четыре типа:

Схема с отдельным дросселем. Устройство со встроенным дросселем. С магнитным подвижным шунтом. С подвижной обмоткой и увеличенным магнитным рассеиванием.

Пульсации переменного тока аппарата сглаживались Т-образным фильтром, который состоит (на схеме) из дросселей Др1, Др2 и конденсаторов С1-С4. Дроссель сварочного агрегата обычно использовался или от люминесцентных ламп, или наматывался на самодельной катушке. С увеличением площади сечения железа дросселя уменьшалась вероятность вхождения магнитной системы в режим насыщения. Если это происходило при большом токе нагрузки (например, при резке металла), то индуктивность дросселей резко уменьшалась и сварочный ток не сглаживался. Соответственно, дуга горела неустойчиво.

Принципиальная схема сварочного аппарата переменного тока имела недостатки – работа только соответствующими электродами, невозможность регулировки тока дуги, подключения более мощных электродов и, вследствие этого – часто залипание электрода, приводящее к перегреву и выходу из строя обмоток трансформатора. С появлением полупроводников схема несколько усложнилась, но работать сваркой на постоянном токе стало удобнее и безопаснее.

И всего-то для этого нужно было в устройство добавить диодный мост. Так появился аппарат постоянного тока. Правда, диоды должны быть мощными и оснащаться охладительными радиаторами. Впоследствии схема усложнилась – добавились сглаживающие фильтры, регуляторы сварочного тока (механические или электронные), схемы защиты от КЗ и перегрева.

Простая схема сварочного аппарата работала хорошо, но удовлетворяла не всем требованиям технологий обработки металлов. По-прежнему, хотя и стало возможным работать любыми электродами, они залипали, и первой деталью, которая чаще всего выходила из строя, стали диоды. Радиаторы не всегда помогали, поэтому для предотвращения их перегрева сначала появились вентиляторы, а затем и транзисторно-тиристорные схемы защиты. Такая электронная начинка предохраняла устройство не только от короткого замыкания при залипании, но и предохраняла аппарат от перегрева.

Постоянным током стало возможным работать и электродами, и электродной проволокой без обмазки. Для розжига сварочной дуги на малых значениях тока напряжение на II обмотке трансформатора Uхх должно быть повышено до 70-85 В. Электроды можно использовать и более тонкие – начиная с 2-х мм. Мощные тиристоры (симисторы) позволяют плавно регулировать ток, изменяя напряжение на II обмотке в диапазоне 0,1 Uхх-0,9Uхх.

Требования к магнитопроводу

Такая схема приобрела универсальность – кроме сварочных работ, этим сварочным аппаратом стало возможно заряжать аккумуляторы, подключать к нему ТЭНы и использовать в других целях. В домашних условиях сборка универсального сварочного аппарата с током сварки 15-250 А – дело неблагодарное. Поэтому самодельная сварка часто имеет маленькую мощность, при которой возможно использование электродов диаметром 2-4 мм. Но для работы на малых токах применения схем с электронной регулировкой сварочного тока не избежать.

Поэтому, проанализировав требования к конструкциям любительских аппаратов для дома, можно очертить круг выполняемых параметров для них:

Устройство должно иметь маленькие габариты и небольшой вес. Напряжение питания — 220 В, 50 Гц. Время непрерывной работы — сжигание 4-5 электродов диаметром 2-4 мм.

Первое требование определяется мощностью сварочного агрегата, поэтому их вполне можно регулировать. Время безопасной работы аппарата зависит теплостойкости изоляции, трансформаторного железа и провода для I и II обмоток. Для домашней сварки можно использовать стержневой магнитопровод. Сердечник в устройство набирается из пластин, изготовленных из электротехнической стали любой формы, но толщиной 0,3-0,6 мм.

Кроме традиционных прямоугольных сердечников, особым спросом пользуются тороидальные сердечники. Аппарат на таком железе работает в 3-5 раз эффективнее – не перегревается, диаметр электродов не критичен, габариты сварочного устройства постоянного тока намного меньше, электрические потери в сердечнике минимизированы за счет круглой формы. В изготовлении такой сварочный аппарат сложнее, но результат стоит того.

Сердечник для тора обычно изготавливается из трансформаторного ленточного железа – его сворачивают в рулон. Чтобы увеличить внутренний диаметр окна, часть ленты изнутри отматывается и наматывается снаружи. Расчетное сечение сварочного магнитопровода необходимо принимать как минимум 55 см2.

Требования к обмоткам трансформатора

Плотность тока в обмотке должна быть 5 А/мм2. Мощность II обмотки рассчитывается по формуле P2=Iсв х Uсв. Сечение провода может быть в пределах 5-7 мм2. Также для вторичной обмотки может использоваться медная прямоугольная шина диаметром до 3 мм. Сечение провода S в квадратных миллиметрах рассчитывается по формуле:

S = (∏х D)/4 или S = ∏*R2; где:

D — диаметр провода без обмотки. Если нет провода нужного диаметра, обмотку можно намотать два слоя. Общее сечение двух проводов вычисляется по формуле: D х 1,41. Если для обмоток трансформатора используется алюминиевый провод, то его сечение увеличивается в 1,7 раза.

Количество витков первичной обмотки рассчитывается по формуле:

W1=(k2 х S)/U1, где:

k2 — постоянная величина. S — сечение ярма, см2.

Первичная обмотка в устройство наматывается термостойким медным проводом в стеклотканевой (МГТФ) или хлопчатобумажной изоляции (ПЭЛБО). Провод в ПВХ использовать не рекомендуется – при длительной работе изоляция может оплавиться и привести к короткому замыканию в обмотке.

Похожие статьи
rss