Рубрика: "Электронные самоделки"

Как сделать сварочный аппарат своими руками? Расчёты, советы.

Как сделать сварочный аппарат своими руками Сейчас, бытовой электрический сварочный аппарат не редкость и каждый мастеровитый хозяин предпочитает его иметь у себя дома или в гараже. Такой «джентельменский» набор как электросварка, болгарка и электродрель, очень «развязывает» руки. Если болгарку и электродрель надо покупать в магазине, то сварочный аппарат можно сделать и самому, тем более если есть из чего, и это не так сложно...

Есть несколько конструкций самодельных сварочных аппаратов: трансформаторные, инверторные, импульсные, полуавтоматы, автоматы, на постоянном токе, на переменном токе и т.д. Но, в этой статье рассмотрим самый простой трансформаторный сварочный аппарат переменного тока. Как правило, его хватает для бытовых целей, а если потребуется или есть желание, то можно сделать ещё приставку к нему (диодный мост) и варить на постоянном токе.

Итак, надо будет раздобыть где-то трансформаторное железо, лучше с высокой магнитной проницаемостью, для сердечника, а также несколько десятков метров толстого провода, лучше медного, в виде шины. Можно попытать счастье отыскать что-то на пунктах приема металлолома или у знакомых поспрашивать, проявить смыкалку. Проще всего и удобнее было бы сделать сварочный аппарат с П-образным сердечником, стержневого типа, но, при отсутствии такого, можно использовать и круглый сердечник, тороидального типа, например из латора или статора от электродвигателя. Формулы расчета хотя и похожие, но немного отличаются.

Здесь мы рассмотрим методику изготовления сварочного аппарата классического типа, с П-образным сердечником. Наматывать обмотку на такой трансформатор намного легче, чем на тороидальный, ведь его можно разобрать и без труда поставить или снять катушки.

Для того, чтобы сварочный аппарат использовать в быту, достаточно чтобы он мог «варить» металл электродами диаметром 3-4 мм. Исходя из этих требований и будем делать свои расчеты. Первым делом надо набрать сердечник с поперечным сечением минимум 25-35 см2, а лучше 45-55 см2. Лишнее не надо, потому что аппарат будет тяжелым, а эффекта от этого утяжеления не будет. При площади 45-55 см2 сварочный аппарат будет иметь достаточный запас мощности и не так нагреваться. Рассчитывается площадь поперечного сердечника по формуле S=a*b, см2.

Далее нам необходимо выбрать тип провода и рассчитать сечение и длину первичной и вторичной обмотки. Для первичной обмотки лучше использовать специальный обмоточный термостойкий медный провод в стеклотканевой или хлопчатобумажной изоляции квадратного сечения. Первичной обмотке стоит уделить особое внимание, т.к. перематывать её сложно, а во время сварки температура ее может достигать 100 и белее градусов С. Поэтому провода в полихлорвиниловой изоляции не годятся, а в резиновой или резинотканевой изоляции еще могут подойти. Аппарат должен выдерживать среднюю длительность сварки и не перегреваться при сжигании 5-7 электродов.

Если у вас не найдется провода с нужной изоляцией, но есть провод нужного сечения, то изоляцию можно сделать самому, а ненужную изоляцию снять . Для этого надо заготовить полоски шириной около 2 см из стеклоткани или хлопчатобумажной ткани и обмотать ими провод, а затем пропитать электротехническим лаком. Чтобы аппарат хорошо «варил», надо чтобы выходное напряжение холостого хода (т.е. не во время сварки, без нагрузки) было в пределах 60-65В, это на самодельных сварочных аппаратах с целью безопасности, а на промышленных его делают немного выше - 70-75В. Напряжение во время сварки Uсв должно быть в пределах 18-24В, в зависимости от диаметра электрода.

Далее рассчитаем площадь сечения провода первичной и вторичной обмотки. Будем исходить из максимальной мощности сварочного трансформатора, т.е. при сварке электродом диаметром 4 мм и токе Iсв=130-160 А. P2=Iсв*Uсв, а следовательно мощность во вторичной обмотке будет Р2=160*24=3,5...4 кВт. А если учесть потери, то первичная обмотка будет потреблять больше - около 5 кВт, а отсюда ток в первичной обмотке сварочного трансформатора может достигать 25 А. Плотность тока в обмотках должна быть не более 5 А/мм2, а отсюда и площадь сечения провода в первичной обмотке 25/5= 5 мм2, а лучше взять с запасом 6-7 мм2 (диаметр 3 мм), во вторичной - 25-30 мм2. И это без учета изоляции.

Далее определяем число витков и длину куска провода. Напряжение для первичной обмотки выбираем немного меньше чем в сети - 210 В, оно уменьшится под нагрузкой. Определяем для начала количество витков на 1 вольт по формуле: n=48 / Sм, где Sм - площадь сечения сердечника магнитопровода в см2, оно должно быть в пределах 45-55 см2 (см. выше). Как видим, при хорошем магнитопроводе n будет равняться примерно 0,9-1,1.

Далее всё просто, определяем количество витков W1=U1/n, делим 210/ 0,9 и у нас получается в зависимости от сечения магнитопровода 200-230 витков. Вторичную обмотку рассчитываем примерно также - W2=U2/n. Длину куска провода для первичной и вторичной обмотки, я думаю вы догадываетесь как рассчитать: измеряем среднюю длину одного витка, на каркасе катушки, и умножаем на число витков, плюс небольшой запас.

Всё, закончив с расчетами, приступаем к намотке катушек. Делаем каркас катушки по размеру магнитопровода так, чтобы он легко одевался на сердечник. Материал используем - электротехнический картон, намотав несколько слоёв на деревянную заготовку (выстрогать по форме магнитопровода) и склеить, или можно сделать прямоугольный или квадратный каркас для катушки (какой получится) из текстолита. Наматываем половину первичной обмотки на один каркас и половину на второй, а сверху, также само, наматываем вторичную обмотку. Между слоями можно проложить (очень желательно), для лучшей изоляции электротехнический картон, электротехническую бумагу или полоски электротехнического картона (для лучшего охлаждения и вентиляции), можно стеклоткань.

Перед намоткой катушки очень желательно внутрь каркаса катушки, вместо сердечника, вставить два деревянные клинья (т.е. деревянную заготовку о которой упоминалось выше распилить вдоль в виде клиньев), по форме сердечника. Т.о. катушку не покарёжет во время намотки, ведь провода толстые, и она легко оденется на магнитопровод.

Хочу сказать, что это примерные расчеты. Для более точных приходится учитывать много чего... Не буду забивать вам этим голову, поскольку на практике расчеты всегда чем-то отличаются от реальных показателей. Поэтому самодельный сварочный аппарат, после сборки, всегда надо подстраивать. Включаем аппарат а электросеть и замеряем напряжение на вторичной обмотке, оно должно быть в пределах 60-65 В. Далее доматываем или сматываем обмотку, добиваясь этого значения.

Что касается первичной обмотки, то здесь неплохо было бы иметь несколько ответвлений под разное напряжение сети. Если вы будете использовать свой сварочный аппарат в разных местах - это вам очень пригодится. Ведь, как показывает практика, напряжение сети колеблется, от 210 В, особенно в селах, до 240 В - в городах.

Второй момент, если вы где-то ошиблись в своих расчетах, неправильно определили, к примеру, магнитную проницаемость трансформаторного железа (а вы его думаю будите покупать не в магазине), и видите, что диск вашего электросчетчика явно крутится быстрее, чем от 2 киловатной электроплитки, значит надо подмотать первичную обмотку, или переключится на большее количество витков, если вы об этом позаботились заранее. Поэтому, пока не сделана настройка самодельного сварочного аппарата, не спешите откусывать излишки провода обмоток.

Важное примечание: если нет провода нужного сечения, можно намотать катушку в два провода, т.е. параллельно, запаралеллить, а концы, естественно, соединить. А при использовании алюминиевых проводов, их сечение надо увеличить в 1,5-1,7 раза.

И не забывайте об электро- и пожаробезопасности, почитайте правила и соблюдайте их! Ведь от искр электросварки легко можно зажечь много чего.

Собранный по данной технологии сварочный аппарат потребляет на холостом ходу около 1 кВт, а в момент сварки 3-5, а то и 6 кВт, в зависимости от диаметра электрода. Чем толще электрод, тем больше ток потребления вашего аппарата. Поэтому, если вы варите четвёркой и у вас выбивает автомат (т.о. ограничивают ток потребления из-за слабой электросети), значит возьмите электрод диаметром 3 мм и проблема исчезнет, или в цепь электрода, во вторичной обмотке, добавьте сопротивление - регулятор тока.

На этом всё. Желаю успехов!

Виктор Донской
www.masteru.org.ua