Устройство и принцип действия сварочного трансформатора

Картинки по запросу сварочного трансформатораСварочные трансформаторы представляют собой источник питания сварочной дуги с использованием штучных электродов под флюсом или в защитном газе. Они функционируют в режиме изменяющихся напряжений электрического тока и коротких замыканий сети и регулируют сварочный ток путем перемены индуктивного сопротивления обмоток.

Если агрегат питает автоматизированный сварочный аппарат, скорость подачи проволоки в котором не зависит от дугового напряжения, то он отличается внешними жесткими характеристиками.

Основные виды трансформаторов

Электромагнитная схема трансформатораДля работы с переменным током используют однофазные агрегаты, работающие в качестве выпрямителя, разделяющие сварочную и силовую цепь, понижающие напряжение 220 или 380 В до показателя не больше 80 В. Зависимость между напряжением и величиной сварочного тока, представляющая собой внешний вольтамперный параметр, обеспечивает непрерывный и устойчивый процесс сварки, воспринимающий статические характеристики дуги. Восстановление и стабилизация сварочной дуги в условиях постоянной перемены полярности тока обеспечивается индуктивным сопротивлением требуемой величины.

Трехфазные трансформаторы используются реже, чем однофазные приборы. Для сварки от такого трансформатора нужны два электрода, к которым присоединяются две фазы вторичной обмотки агрегата, третья фаза подается на заготовку.

Трехфазный агрегат принимает ток 380 или 220 В, а выдает 60 В с жесткой характеристикой во вторичных обмотках. Для понижения показателя предусмотрены регуляторы тока, изменяющие сварочный ток посредством увеличения или сужения воздушного зазора на сердечнике.

Сварочный агрегат своими руками

Промышленность бурно реагирует на спрос агрегатов, широкое применение сварки в различных отраслях ведет к тому, что на прилавках появляются новые модели сварочных аппаратов, предназначенных для использования в различных условиях частного дома. Но многие мастера создают самодельный сварочный аппарат постоянного тока своими руками, чтобы он соответствовал индивидуальным требованиям и запросам. Изготовление заключается в нескольких этапах, начиная с расчетных формул и заканчивая монтажом узлов в одно целое. Своими руками собирают аппараты:

  • трансформатор для ведения дуговой сварки;
  • трансформатор для точечного сварного шва.

Дуговая сварка

Ручная дуговая сваркаТрансформатор для сварки дугой имеет преимущества в виде надежности, простоты, мобильности и большого диапазона использования. Но есть и недостатки, заключающиеся в низком коэффициенте полезного действия и зависимости эффективности рабочего процесса от опыта и мастерства работника. Рекомендуется к использованию при строительных работах, производстве деталей и узлов из металла различных видов и толщины, сварки труб, резки в размер и демонтажа конструкций.

Аппарат содержит в составе:

  • трансформатор;
  • регулятор для изменения силы тока;
  • держатель для зажима массы и держатель электродов.

Наиболее распространенным видом трансформатора является тип с П-образным и тороидальным магнитопроводом, вокруг которого располагаются первичная и вторичная намотки из алюминиевого или медного провода. Количество витков обмотки и толщина провода меняется в зависимости от рабочих характеристик аппарата.

Точечная сварка

Трансформаторы контактной сварки (так называют точечную) отличаются от аппаратов дуговой сварки способом работы. Дуговой агрегат расплавляет поверхность электрической дугой, появляющейся между ней и электродом, а при контактной сварке происходит нагрев, расплавление и слияние металла с помощью медных заточенных электродов в точке касания под действием высокого соединительного давления.

Точечный метод применяется в автомобилестроении, каркасном строительстве, производстве железобетонных элементов, соединения тонких алюминиевых и нержавеющих листов, других металлов, требующих специальных условий эксплуатации. У агрегатов точечной сварки есть некоторые отличия в конструкции и комплектации:

  • В конструкции аппарата нет наплавляемых электродов, вместо них применяют медные заостренные контакты.
  • Мощность трансформаторов несколько ниже, используется П-образный сердечник.
  • В отличие от дугового способа в приборе присутствует набор конденсаторов.

Основные характеристики сварочных аппаратов

Как самостоятельно сделать аппарат для точечной сваркиЧасто при эксплуатации проявляются характерные неисправности, мешающие процессу:

  • большая вибрация и сильное гудение;
  • увеличенное напряжение при холостом режиме;
  • поступающие толчки от силовых катушек;
  • сильное нагревание контактов, подгорание;
  • замыкание на корпусе высокого напряжения;
  • общий перегрев агрегата.

В процессе изготовления агрегата учитывают следующие технические характеристики:

  • сетевое напряжение и число фаз;
  • номинальные показатели сварочного тока в агрегате;
  • возможный предел регулирования тока;
  • диаметр рабочего электрода;
  • номинальное напряжение в рабочем состоянии;
  • выходную и потребляемую мощность;
  • напряжение при холостом ходе.

Чтобы самостоятельная сборка аппарата прошла успешно, следует четко понимать, за что отвечает каждая характеристика:

  • Сетевое напряжение бывает 220 или 380 В, чаще всего самодельная сварка рассчитывается на первый показатель. При расчете и составлении конструктивной схемы это обстоятельство является главным.
  • От показателя номинального тока зависит продуктивность резки и соединения металла. В самодельных аппаратах это значение редко бывает выше 200 А. Увеличение показателя ведет к повышению размеров агрегата и его массы. В промышленных вариантах советского производства сила сварного тока увеличивается до 1 тыс. А, конструкции имеют вес около 300 кг.
  • В процессе сварки применяют ток определенной силы, иначе соединение не произойдет, так как поверхность не расплавится. Пределы регулировки определяются в зависимости от диаметра используемых электродов. В самодельных дуговых аппаратах пределы регулирования устанавливаются в диапазоне 50—200 А, а точечные варианты требуют увеличения разброса до 80−1 тыс. А.
  • Изготовить сварочный аппрат своими руками Различные электроды по толщине в сочетании с выбором номинальной силы тока позволяет использовать в работе металл различных свойств и толщины. Для работы с тонкими электродами сила тока устанавливается меньше и повышается с увеличением диаметра электрода. При соединении деталей контактным способом учитывается диаметр электрода и его суженого наконечника.
  • Номинальное напряжение на выходе понижающего трансформатора составляет 60—80 В и не может быть выше. Аппараты дугового типа используют номинальное напряжение в диапазоне 30—80 В. Эта характеристика для работы прибора не регулируется, а устанавливается изначально. Точечная сварка работает еще при более низком номинальном напряжении. Чем больше сила тока, тем меньше задается напряжение.
  • Номинальный режим работы характеризует допустимое время беспрерывной работы и период остывания. Самодельные агрегаты характеризуются показателем около 30%. Это значит, что в течение 10 минут прибор варит 3 минуты, а 7 минут проходят в режиме отдыха.
  • С помощью выходной и потребляемой мощности можно рассчитать коэффициент полезного действия агрегата. Аппарат работает более эффективно при наименьшей разнице между показателем мощности на выходе и входе.
  • Напряжение в процессе холостой работы важно для сварочных аппаратов дугового типа, характеристика отвечает за возникновение дуги. Повышение показателя холостого напряжения ведет к облегчению вызова сварочной дуги. Но по правилам безопасной эксплуатации напряжение холостого хода не может быть больше 80 В.

Изготовление агрегата

Как сделать аппарат для точечной сварки Самодельный трансформаторный агрегат нельзя правильно собрать, не выполнив перед работой принципиальной схемы для монтажа. Сложностей в этом нет, тем более что конструкция аппарата отличается простотой. Для наиболее полного изучения принципов составления схем следует ознакомиться с ГОСТом 21—614, в котором определены условные изображения для графического чертежа электрического оборудования. Здесь собраны полезные сведения для точного и эффективного составления трансформаторной схемы.

В отличие от простой схемы сварочного агрегата, более сложный вариант может содержать тиристоры, конденсаторы и диоды для увеличения контроля силы тока и времени контактного воздействия. Примерную схему трансформатора можно посмотреть в интернете и переделать ее для собственных целей.

Расчет трансформатора

Это сложная цепь составления формул и использования в них первоначальных значений. Весь порядок расчета можно увидеть в специальных технических изданиях или на просторах интернета. В любом случае в качестве основных параметров для расчета берут характеристики двух обмоток и сердечника будущего прибора. В сочетании с требуемой номинальной силой тока и напряжением на вторичной и первичной обмотке делается расчет толщины провода, числа его оборотов и толщины сердечника. В расчете обязательно задействуются следующие показатели:

  • Расчет трансформатора Сетевое напряжение, от которого будет работать агрегат, его определяют на первичной обмотке, оно может иметь значение 220 или 380 В.
  • Значение номинального напряжения, измеряется на вторичной обмотке, обозначает напряжение тока, появляющееся после понижения входного и не составляет больше 80 В, используется для формирования дуги.
  • Номинальный показатель силы тока на вторичной обмотке, определяется с учетом вида и диаметра электрода и максимально допустимой толщины свариваемого металла.
  • Площадь поперечного сечения сердечника, от размера которой зависит надежность работы, оптимальные значения находятся в диапазоне 45—50 см2.
  • Площадь окна расположения сердечника выдирается в пределах 85—110 см2 и зависит от скорости отвода выделяющегося тепла и удобства при выполнении обмотки.
  • Важным параметром является плотность тока, проходящего в обмотке, от него зависят потери электричества, при расчете самодельного прибора показатель принимают на уровне 2,5—3,5 А.

Процесс сборки

К монтажу приступают, имея схему и технический расчет. Работы по сборке отличаются тщательностью и кропотливостью, при выполнении обмотки играет правильность подсчета числа витков. Популярным является трансформатор с П-образной сердцевиной.

Начинается работа с изготовления каркасов для расположения обмоток, в качестве материала выбирают пластины из текстолита, применяемого для штампованных плат. Вырезают конструктивные детали двух коробов, каждый из которых представляет собой две крышки с отверстиями в виде прорезей для размещения стенок короба.

Площадь отверстия внутренней прорези принимается по размеру площади сечения сердечника, дается увеличение для стенок. Собранный каркас для расположения обмоток изолируют термостойким материалом, затем начинают наматывать провод для обмотки. Провод нужен со стеклянной изоляцией, выдерживающей сильное нагревание. Это дорогой материал, но исключает последующий перегрев обмоток и пробой. Первый намотанный слой обязательно изолируют, затем выполняют второй.

После определенного по схеме количества витков делают отводы, последний слой изолируют, а на концах отводов крепят болты из меди. Перед расположением болтов концы отводов продевают в специальные дополнительные отверстия, сделанные в текстолитовом каркасе, в его верхней пластине.

Следующий этап — шихтование и сборка магнитопровода сварочного прибора. Применяется железо с определенными характеристиками магнитной индукции, выбор правильной марки позволяет провести процесс эффективно и не испортить предыдущую работу. Пластины из металла для сердечника можно использовать от бывших в употреблении трансформаторов или приобрести по отдельности в магазине. Сборка пластин толщиной 1 мм требует внимательности и терпения при соединении их в общее целое. По окончании используют тестер для выявления ошибок сборки.

На конечном этапе выполняют диодный мост и монтируют регулятор тока, при этом берут диоды, рассчитанные каждый на 50 А. Для агрегата с номинальным током 180 А нужно четыре подобных диода, которые крепят к радиатору из алюминия и соединяют с обмоточными отводами параллельно с дросселем. После этого сварочный трансформатор помещают в заранее выбранный корпус.

 

Adblock detector