Доводим до ума бюджетный полуавтомат. Работа над полуавтоматом самодельным сварочным: технология изготовления Включение и проверка

Приобретение сварочного аппарата (инвертора) – это всегда сопряжено с дилеммой: качество или цена. И, как часто это бывает, побеждает цена. Приобретая недорогой сварочный инвертор, его хозяин получает некоторое снижение качества работы с агрегатом. А точнее: сложность с розжигом электрода и жесткостью сварочного процесса. Но небольшая доработка (и недорогая) дает возможность изменить характеристики аппарата. Самый простой вариант – это установить дроссель. Что это такое, и для чего нужен дроссель.

Основное его назначение – стабилизация тока. Все дело в том, что в аппарате переменного тока поджиг расходника должен производиться при определенном напряжении, которое должно соответствовать синусоиде электрического тока. Сварочный дроссель, включенный в схему инвертора, позволяет сместить фазы между напряжением и электрическим током. А это в свою очередь влияет на легкость розжига электрода, плюс более ровному горению электрической дуги. В купе в конечном результате получается ровный и качественный сварной шов. Что и требуется для подтверждения качества конечного результата.

Дроссели можно устанавливать и в сварочных трансформаторах, и в инверторах, и в полуавтоматах. При использовании устройства в полуавтоматах для сварки можно констатировать уменьшение разбрызгивания металла, шов проваривается глубже, сварочный процесс проходит мягче.

Способы регулировки тока с помощью дросселя

Достоинства устройства несомненны. Практика это подтверждает полностью. Но есть три режима трансформатора, в которых он может находиться. При этом с помощью дросселя в некоторых из них можно регулировать силу сварочного тока. Кстати, дроссель подключается к вторичной обмотке трансформатора, при этом регулируется воздушный зазор в сердечнике.

1. Холостой ход. Это режим, когда аппарат включен, а работа на нем не производится. Напряжение на трансформатор подано, электродвижущая сила во вторичной обмотке присутствует, а на выходе сварочного тока нет.
2. Нагрузка. Зажигается дуга, которая замыкает электрическую входную цепочку. В нее входят обмотка дросселя и вторичная обмотка трансформатора. По цепи движется ток, значение которого определяется сопротивлениями двух обмоток. Если в цепь не установить дроссель, то на выходе получился бы ток максимального значения. А это большая вероятность получить прожог свариваемых металлов, залипание электрода. Степень настройки тока будет зависеть от воздушного зазора в стержне, на который наматывается обмотка дросселя.
3. Короткое замыкание. КЗ образуется в тот момент, когда кончик электрода касается свариваемых металлических заготовок. При этом на сердечнике трансформатора образуется магнитный поток переменного типа, а на вторичной обмотке индуктируется электродвижущая сила. При этом сила тока будет зависеть от общего сопротивления обмотки дросселя и вторичной обмотки трансформатора.

Что касается воздушного зазора, то его увеличение приводит к тому, что сопротивление цепочки увеличивается. А это в свою очередь приводит к уменьшению магнитного потока, соответственно уменьшается индуктивное сопротивление обмоток трансформатора и дросселя. Уменьшилось сопротивление, увеличился ток на выходе. Все по закону Ома. Поэтому ток дуги увеличивается. Именно таким образом с помощью дросселя можно регулировать ток сварочной дуги.

В этой системе с дросселем есть один недостаток. Любой аппарат для сварки в процессе работы вибрирует. Это негативно сказывается на прохождении тока по катушке дросселя. Поэтому можно отказаться от плавной настройки и регулирования тока, а перейти на ступенчатую настройку. Для этого в сердечнике дросселя не надо устанавливать воздушный зазор. Для этого обмотка прибора делается с отводами (через определенное количество витков), к которым припаиваются контакты. Правда, необходимо учитывать тот момент, что через эти контакты будет проходить ток в несколько сот ампер. Поэтому нужно подобрать такие, которые ток такой силы смогут выдерживать.

И еще одна причина, по которой дроссель для сварочного аппарата нужно включить, чтобы процесс сварки проходил в «мягких» условиях. Есть такая характеристика зависимости напряжения сварочной дуги от силы тока на конце электрода, которая носит название падающая. Это очень полезная зависимость, особенно в тех случаях, когда сложно или трудно выдержать расстояние между электродом и свариваемыми металлическими заготовками.

Обеспечить падающую характеристику одним трансформатором практически невозможно, потому что сопротивление его обмоток здесь недостаточно. Обмотка дросселя практически в два раза увеличивает общее сопротивления электрической цепи, что позволяет обеспечить падающую зависимость напряжения от тока. То есть, это еще один плюс в копилку дросселя. Теперь становится понятным, зачем нужен этот прибор.

Как сделать дроссель своими руками

Для катушки дросселя лучше использовать магнитопровод серии UI . Намотка провода на катушку – процесс непростой и трудоемкий, требующий терпения и аккуратности. Есть в этом деле несколько моментов, которые определяют качество конечного результата.

• Обязательно перед началом намотки производится изоляция ярма UI .
• Наматывать медный или алюминиевый провод можно только в одном направлении.
• Каждый намотанный на сердечник слой необходимо изолировать от последующего. Для чего может быть использована стеклоткань, специальная хлопчатобумажная изоляция или картон.
• Изоляционный слой необходимо обрабатывать бакелитовым лаком.
• Если устраивается ступенчатая регулировка тока, то выводы обмотки нужно обязательно маркировать. Это упростит в последующем подключение дросселя к сварочному аппарату, то есть, нужный вывод будет легко найти.

Ступенчатую регулировку тока можно организовать и при помощи нагрузочного омического сопротивления. По сути, это обычная спираль из нихромовой проволоки, которая подключается к выходу дросселя. Правда, необходимо отметить, что этот вариант не самый лучший. Нихромовая проволока сильно нагревается, иногда даже докрасна, так что это большая опасность.

В сварочных трансформаторах плавная регулировка тока обеспечивается смещением первичной обмотки относительно вторичной. Уменьшая между ними расстояние, производится уменьшение магнитного поля. А соответственно и снижение сопротивления в цепи. Обычно трансформаторные аппараты снабжаются рукояткой, которая расположена сверху агрегата. Вращая ручку в ту или другу сторону, уменьшается или увеличивается сила тока дуги.

Но для инверторного сварочного аппарата, который применяется в быту, лучше использовать для улучшения работы дроссель. Проще, удобнее, недорого. Тем более, сделать его своими руками – не проблема.

Практически каждый мастер хотя бы раз задумывался над тем, как сделать дроссель для сварочного аппарата своими руками. Сегодня продается достаточно большое количество различных устройств, которые можно использовать в условиях малого производства. Это может быть приспособление, которое работает на временном или непрерывном токе, полуавтомат для сварки или изделие с использованием электродов. Однако качественное устройство стоит очень дорого, а бюджетные аналоги быстро приходят в негодность.

Схема сварочного аппарата переменного тока с отдельным дросселем: 1 – первичная обмотка, 2 – сердечник, 3 – вторичная обмотка, 4 – обмотка дросселя, 5 – неподвижная часть сердечника дросселя, 6 – подвижная часть сердечника дросселя, 7 – винтовая пара, Др – регулятор тока.

Для сборки самодельного приспособления для сварки понадобится подобрать и соорудить все нужные элементы, в том числе и дроссель.

Преимущества использования дросселя

Однофазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и тока в трансформаторе (б), напряжения и тока в нагрузке (в).

Дроссель для сварки — это устройство для регулировки силы тока, используемого для выполнения сварочных работ. Элемент нужен для компенсации сопротивления, которого может не хватать. Его можно подсоединить к повторной обмотке трансформаторной конструкции. Это дает возможность смещать фазы между проходящим током и его напряжением, в результате чего облегчается зажигание электродуги в начале работы. Она будет гореть ровно, в связи с чем есть возможность получить сварочный шов хорошего качества. Если не использовать дроссель, то могут появиться проблемы во время сварки.

Дроссель может состоять в конструкции полуавтомата или устройства для сварки, которое предусматривает использование электродов. Полуавтомат с дросселем практически не разбрызгивает металл во время работы. Процесс сварки будет проходить гораздо мягче, чем при отсутствии дросселя. Шов сварки сможет провариваться на существенную глубину. Достоинства подобного элемента не вызывают сомнений. Его можно смонтировать не только на самодельное устройство, но и на приспособление заводского производства. Особенно это касается бюджетных вариантов, склонных к неисправностям. Это сможет существенно облегчить работу на подобных конструкциях и повысить качество сварочного шва.

Какие подручные средства можно использовать

Чтобы соорудить дроссель для сварки своими руками, первым делом нужно подготовить материал. В данном случае можно применить практически любые неиспользуемые электротехнические приспособления. Конструкция являет собой обыкновенный сердечник с намотанным проводом. Для данной цели можно использовать трансформаторную конструкцию, которая ранее была смонтирована в старом телевизоре. Всю обмотку понадобится демонтировать. Сердечник можно будет использовать для намотки провода, длина которого рассчитывается заранее.

Если есть возможность, можно применить детали, которые были установлены в лампочках фонарей. Старые обмотки следует демонтировать, так как они часто неисправны. В процессе намотки провода их понадобится установить на прежнее место.

Для намотки дросселя можно применить любой сердечник сечением приблизительно 12-15 см. Между его элементами понадобится сделать немагнитную часть. Для этого следует закрепить прокладку для изоляции толщиной примерно 0,6-1 мм.

Плавной регулировки тока можно достичь благодаря монтажу подвижных обмоток трансформаторной конструкции. Путем смены расстояния между обмотками можно изменять величину магнитного потока и сопротивление в повторной обмотке.

Для сварки на непрерывном токе к обмотке на выходе трансформаторной конструкции нужно подключить элемент для преобразования временного тока в непрерывный. Такое приспособление называется выпрямителем. Ток может быть не непрерывным, а пульсирующим. Уменьшить пульсацию возможно исключительно путем увеличения емкости конденсаторного устройства.

Чтобы была возможность выполнять регулировку тока дуги с помощью дросселя, между выходом трансформаторной конструкции и точкой нужно включить 3 выпрямителя.

Элементы, которые будут нужны для сооружения дросселя:

• электротехническая конструкция;
• провода;
• трансформатор;
• лампа фонаря;
• картон для изоляции.

Как изготовить дроссель для сварочного устройства

Перед выполнением намотки провода понадобится изолировать ярмо.Для намотки дросселя можно использовать провод из алюминия или меди. В первом случае его сечение должно быть примерно 36-40 мм, во втором рекомендуемое сечение составляет 25 мм. Вместо провода можно использовать шину из меди толщиной 4-5 мм. Если планируется использовать алюминиевую деталь, то она должна иметь большую толщину. Провод нужно наматывать в количестве 30-35 витков, шина наматывается в 3 слоя. Если в качестве сердечника будет использоваться элемент от лампочки фонаря, то намотку следует выполнять только на одну боковую часть по всей длине до тех пор, пока окно не заполнится. Направление намотки изменять не допускается. Каждый слой должен быть изолирован от предыдущего. Элементы рекомендуется пропитать бакелитовым лаком.

В процессе намотки через одинаковое количество витков следует делать отводы. Контакты должны быть сильными, так как на них будет ложиться существенная нагрузка.

Установка дросселя оказывает положительное влияние на работу полуавтоматического устройства или обыкновенной самоделки. Для устройства, которое работает на временном токе, рекомендуется использовать приспособление вместе с конструкцией для выпрямления тока. В таком случае будет можно применять практически все возможные электроды.

Дроссель для сварки своими руками можно устанавливать и на устройство с понижающей трансформаторной конструкцией. Элемент нужно подключать на вторичную цепочку трансформатора для сварки. Это даст возможность соорудить устройство фирменного сварочного полуавтомата, который стоит очень дорого. Дроссель следует точно рассчитать по формуле, которая есть в документации, поставляемой вместе с приспособлением. Данное изделие будет иметь трансформаторную конструкцию с хорошим рассеиванием и отличными характеристиками.

Дроссель для инверторного или любого другого аппарата важно правильно настроить.

Ступенчатая регулировка тока дуги сварки может быть достигнута путем включения на выходе омического сопротивления, являющего собой нихромовую спираль, через одинаковое количество витков которой следует сделать отводы с контактами, выдерживающими любые нагрузки. Недостаток данного способа заключается в том, что в этом случае будет сильно нагреваться нить.

Когда настройка дросселя для сварки будет выполнена успешно, можно приступать к выполнению сварочных работ.

Существующие методы регулировки тока дуги сварки

Выполнять регулировку тока дуги можно с помощью изменения воздушной щели. Трансформаторное устройство может быть в таких режимах:

1. Холостой ход. Временное напряжение подается на вход трансформаторного устройства. В повторной обмотке инициируется ЭДС, однако ток в выходной цепочке отсутствует.
2. Нагрузочный режим. В процессе зажигания дуги она замкнет выходную цепочку, которая состоит из повторной обмотки трансформаторного устройства и обмотки дросселя. Будет протекать ток, значение которого может быть определено сопротивлением данных обмоток. Степень воздействия будет зависеть исключительно от размера щели в стержне.
3. Режим короткого замыкания. Электрод касается соединяемых деталей. В сердечнике трансформаторной конструкции должен быть создан временный магнитный поток. В повторной обмотке следует инициировать ЭДС. Ток в цепочке будет определяться значением сопротивления дросселя и обмотки трансформаторного устройства.

Сопротивление будет возрастать в случае увеличения щели. Это должно привести к уменьшению магнитного потока. В конечном итоге ток дуги возрастет. Подобный метод позволяет выполнять плавную регулировку тока, поэтому его рекомендуется использовать.

Недостаток подвижной системы заключается в том, что в случае вибрации металла катушка станет ненадежной во время прохождения временного тока. В этом случае регулировку можно сделать ступенчатой. Для этого дроссель следует изготавливать так, чтобы в проводе не было щели.

Соорудить сварочный дроссель своими руками несложно. Чтобы все сделать правильно, понадобится следовать технологии, подготовить все нужные элементы и соблюдать последовательность действий.

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.

1. Режим холостого хода. Переменное напряжение подано на вход трансформатора. Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС, но ток в выходной цепи отсутствует.
2. 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.
3. 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.

В самом простом виде дроссель - это катушка из толстого медного провода, намотанного на магнитный сердечник, которая включается в выходную цепь сварочного аппарата последовательно с электродом. Дроссель для полуавтомата необходим для сглаживания токовых пульсаций, которые возникают при краткосрочных изменениях входного напряжения и мгновенных коротких замыканиях на электроде. При выполнении полуавтоматической сварки без этого устройства высока вероятность возникновения дефектов сварного шва, т. к. при таких отклонениях в электрических параметрах проволока продолжает подаваться с неизменной скоростью.

Дроссель для полуавтомата по силам изготовить любому домашнему мастеру. Его расчет производится очень укрупненно (в основном, в части сечения проводов), а параметры самодельного дросселя подбираются регулировкой зазора сердечника в процессе пробных включений полуавтомата на разных режимах. Тем не менее, все же желательно иметь хотя бы общие представления об основных электротехнических принципах, лежащих в основе работы этого устройства, а также о конструктивных особенностях его изготовления.

Работа дросселя сварочного полуавтомата основывается на так называемом «первом законе коммутации», согласно которому в катушке индуктивности ток мгновенно измениться не может. В очень упрощенном виде можно сказать, что дроссель выступает в роли своеобразного накопителя энергии, но в отличие от конденсатора он аккумулирует не напряжение, а ток. При прохождении через катушку поток электронов порождает магнитное поле, величина которого зависит не только от силы тока, но и от параметров сердечника. Путем регулирования зазора между его элементами можно управлять величиной магнитного потока и таким образом регулировать индуктивное сопротивление дросселя.

Величина индуктивности дросселя непосредственно влияет на скорость увеличения силы тока при коротком замыкании. При этом она напрямую зависит от сварочного режима полуавтомата и диаметра проволоки. В случае использования тонкой проволоки требуются более быстрое нарастание тока и, соответственно, меньшая индуктивность, чем при применении толстой проволоки. К примеру, при уменьшении диаметра проволоки в полтора-два раза индуктивность понижается в 2,5–3 раза.

Предназначение дросселя

Сварка с применением полуавтомата производится постоянным током отрицательной полярности на проволоке, толщина которой варьируется в пределах 0.5÷3.0 мм. Чем меньше ее диаметр, тем ниже значение сварочного тока и тем стабильнее горение дуги. Во время сварочного процесса расплавленный металл проволоки поступает в сварочную ванну в виде непрерывного потока капель. Этим обеспечивается стабильность дуги и качество сварочного шва. При краткосрочном образовании непрерывного потока металла возникает ток короткого замыкания, а при разрывах происходит его резкое уменьшение. Если в выходную схему полуавтомата включен дроссель, то в первом случае он препятствует мгновенному росту тока, а во втором - компенсирует падение его величины за счет «запасенной» энергии.

В сварочных полуавтоматах применяют дроссели с фиксированной, ступенчатой (см. рис. выше) или регулируемой индуктивностью. Первый тип применяется при сварке на постоянных режимах, во втором случае дроссель выполнен с несколькими отводами, а в третьем индуктивность регулируется изменением величины зазора в магнитопроводе или механическим перемещением сердечника. При нестабильном источнике внешнего питания наилучшим вариантом для полуавтомата является регулировка зазором, так как она позволяет опытным путем подбирать сварочный режим с устойчивой дугой и без разбрызгивания металла. А оптимальный метод решения проблемы стабильности и качества сварочного процесса - это использование в полуавтомате дросселя в сочетании со схемой вольтодобавки на входном трансформаторе.

Как рассчитать сечение провода обмотки

Для расчета сечения и выбора подходящего провода в первую очередь необходимо определить предельную плотность тока. Ее величина зависит от материала проводника и временно́го режима работы полуавтомата, который определяется паспортным значением параметра ПН (ПВ) - продолжительности нагружения. Формула расчета плотности тока по величине ПН выглядит так:

Здесь Jп - плотность тока в А/мм² для заданной в процентах величины ПН, а J - при долговременных режимах.

Для медных проводников трансформаторов и дросселей J обычно принимают равной 3,5 А/мм².

При использовании алюминиевых проводов необходимо применять понижающий коэффициент 1,6 (см. таблицу).

Чтобы определить сечение провода (S) для намотки дросселя полуавтомата, необходимо паспортное значение максимального тока (I max) разделить на Jп. К примеру при I max=150 А и ПН=40% сечение медного провода будет равно 27 мм². Точный тип проводника (провода или шинки) выбирается по справочнику с округлением в большую сторону.

Вычисление количества витков производится по формуле с использованием габаритов сердечника, которые также определяются расчетным путем. Но народные умельцы всего этого, как правило, не делают, т. к. собирают дроссель для полуавтомата на основе имеющегося в наличии магнитопровода. Обычное количество витков у такого изделия при токе 150–200 А - несколько десятков (40÷60). В отличие от величины сечения ошибка здесь не очень критична. В худшем случае она может привести к тому, что качество сварки не улучшится.

Что потребуется для изготовления

Для того чтобы изготовить дроссель для полуавтомата своими руками, в первую очередь следует сделать требующиеся расчеты, а затем подготовить необходимые материалы и инструмент. В процессе работы потребуются:

• паяльник (от 100 Вт) с принадлежностями;
• слесарные тиски;
• пассатижи, круглогубцы, молоток и пр.;
• сердечник и корпус катушки;
• гетинакс (или подобное) для зазоров;
• лакоткань;
• киперная лента;
• эпоксидка или клей;
• медный или алюминиевый провод (или шинка);
• две клеммы под винт.

Кроме того, необходим брусок для закрепления корпуса катушки, а также кусочки любого пластика или дерева для ее расклинивания.

Пошаговая инструкция по сборке дросселя своими руками

Для изготовления сварочного дросселя не требуется никаких схем или чертежей. Все достаточно понятно и очевидно, нужно только знать, сколько витков и каким проводом предстоит намотать. В качестве сердечника можно использовать любой набор трансформаторного железа, вплоть до пакета прямоугольных пластин. Однако наилучшим вариантом будет использование сердечника типа ПЛ, т. к. он собирается из двух монолитных С-образных половинок и зазоры между ними можно использовать для регулировки индуктивности будущего дросселя.

Такие сердечники массово использовались и применяются в блоках питания радиоаппаратуры еще с советских времен. Поэтому найти старый трансформатор (например, типа ТС) мощностью 200–300 Вт, наверное, не будет очень сложной задачей. Очень удобно для регулировки зазора еще и то, что такой сердечник стягивается специальным хомутом с винтовым соединением (см. рис. ниже).

Провод или шинку можно использовать любые (но лучше все-таки медные), главное, чтобы сечение соответствовало расчетному.

Намотка и установка дросселя

При разборке старого трансформатора необходимо очень аккуратно снять катушки, освободить их от проводов и зачистить до блеска место соединения половинок сердечника. Далее последовательность действий выглядит так:

1. Надеть катушку на деревянный брусок, закрепить его тиски и намотать на катушку в один-два слоя киперную ленту, а поверх нее - лакоткань. Затем аккуратно, виток к витку, намотать первый слой проводов (получится около 8–12 витков в зависимости от толщины и зазоров). Действовать надо очень осторожно, т. к. провода жесткие, а катушка сделана из тонкого и хрупкого гетинакса.
2. Поверх первой слоя витков намотать лакоткань, предварительно промазав ее лаком. Классический вариант – это бакелитовый лак, но можно взять и любой другой, например паркетный. Намотать второй слой витков, также укрыть его лаком и лакотканью. Аккуратно отогнуть выходной конец.
3. Все то же самое сделать со второй катушкой, затем обе их тщательно просушить. Подготовить две пластинки гетинакса (или другого изолирующего пластика) толщиной 1–2 мм по размеру стыка половинок сердечника.
4. Надеть на одну из половинок сердечника обе катушки, уложить изолирующие прокладки и вставить вторую половину. Тщательно стянуть сердечник хомутом.
5. Соединить катушки последовательно скруткой с пайкой или винтом (предварительно залудив), а затем место соединения изолировать.
6. Концы катушек, предназначенные для подключения, зафиксировать на хомуте, а затем припаять к ним клеммы.

При проверке дросселя с полуавтоматом необходимо попробовать его в разных режимах, и в зависимости от ситуации увеличить или уменьшить индуктивность, заменяя прокладки в зазоре сердечника.

В известной книге В. Я. Володина «Современные сварочные автоматы своими руками» приводится классический расчет количества витков в обмотке дросселя. Для домашнего мастера подошел бы более упрощенный вариант определения числа витков, пусть даже их число будет приблизительным. Если кто-то знает источники с такими методиками или сам может описать, как это сделать, поделитесь, пожалуйста, в комментариях к статье.

Технические данные нашего сварочного аппарата - полуавтомата:
Напряжение питающей сети: 220 В
Потребляемая мощность: не более 3 кВа
Режим работы: повторно-кратковременный
Регулирование рабочего напряжения: ступенчатое от 19 В до 26 В
Скорость подачи сварочной проволоки: 0-7 м/мин
Диаметр проволоки: 0.8 мм
Величина сварочного тока: ПВ 40% - 160 А, ПВ 100% - 80 А
Предел регулирования сварочного тока: 30 А - 160 А

Всего с 2003 года было сделано шесть подобных аппаратов. Аппарат, представленный далее на фото, работает с 2003 года в автосервисе и ни разу не подвергался ремонту.

Внешний вид сварочного полуавтомата

Вообще

Вид спереди

Вид сзади

Вид слева

В качестве сварочной проволоки используется стандартная
5кг катушка проволоки диаметром 0,8мм

Сварочная горелка 180 А вместе с евроразъемом
была куплена в магазине сварочного оборудования.

Схема и детали сварочника

Ввиду того что схема полуавтомата анализировалась с таких аппаратов как ПДГ-125, ПДГ-160, ПДГ-201 и MIG-180, принципиальная схема отличается от монтажной платы, т. к. схема вырисовывалась на лету в процессе сборки. Поэтому лучше придерживаться монтажной схемы. На печатной плате все точки и детали промаркированы (откройте в Спринте и наведите мышку).

Вид на монтаж

Плата управления

В качестве выключателя питания и защиты применен однофазный автомат типа АЕ на 16А. SA1 - переключатель режимов сварки типа ПКУ-3-12-2037 на 5 положений.

Резисторы R3, R4 - ПЭВ-25, но их можно не ставить (у меня не стоят). Они предназначены для быстрой разрядки конденсаторов дросселя.

Теперь по конденсатору С7. В паре с дросселем он обеспечивает стабилизацию горения и поддержания дуги. Минимальная емкость его должна быть не менее 20000 мкф, оптимальная 30000 мкф. Были испробованы несколько типов конденсаторов с меньшими габаритами и большей емкостью, например CapXon, Misuda, но они себя проявили не надежно, выгорали.

В итоге были применены советские конденсаторы, которые работают по сей день, К50-18 на 10000 мкф х 50В в количестве трёх штук в параллель.

Силовые тиристоры на 200А взяты с хорошим запасом. Можно поставить и на 160 А, но они будут работать на пределе, потребуется применение хороших радиаторов и вентиляторов. Примененные В200 стоят на не большой алюминиевой пластине.

Реле К1 типа РП21 на 24В, переменный резистор R10 проволочный типа ППБ.

При нажатии на горелке кнопки SB1 подается напряжение на схему управления. Срабатывает реле К1, тем самым через контакты К1-1 подается напряжение на электромагнитный клапан ЭМ1 подачи кислоты, и К1-2 - на схему питания двигателя протяжки проволоки, и К1-3 - на открытие силовых тиристоров.

Переключателем SA1 выставляют рабочее напряжение в диапазоне от 19 до 26 Вольт (с учетом добавки 3 витков на плечо до 30 Вольт). Резистором R10 регулируют подачу сварочной проволоки, меняют ток сварки от 30А до 160 А.

При настройке резистор R12 подбирают таким образом, чтобы при выкрученном R10 на минимум скорости двигатель все же продолжал вращаться, а не стоял.

При отпускании кнопки SB1 на горелке - реле отпускает, останавливается мотор и закрываются тиристоры, электромагнитный клапан за счет заряда конденсатора С2 еще продолжает оставаться открытым подавая кислоту в зону сварки.

При закрытии тиристоров исчезает напряжение дуги, но за счет дросселя и конденсаторов С7 напряжение снимается плавно, не давая сварочной проволоке прилипнуть в зоне сварки.

Мотаем сварочный трансформатор

Берем трансформатор ОСМ-1 (1кВт), разбираем его, железо откладываем в сторону, предварительно пометив его. Делаем новый каркас катушки из текстолита толщиной 2 мм, (родной каркас слишком слабый). Размер щеки 147×106мм. Размер остальных частей: 2 шт. 130×70мм и 2 шт. 87×89мм. В щеках вырезаем окно размером 87×51,5 мм.
Каркас катушки готов.
Ищем обмоточный провод диаметром 1,8 мм, желательно в усиленной, стекловолоконной изоляции. Я взял такой провод со статорных катушек дизель-генератора). Можно применить и обычный эмальпровод типа ПЭТВ, ПЭВ и т. п.

Стеклоткань - на мой взгляд, самая лучшая изоляция получается

Начинаем намотку - первичка. Первичка содержит 164 + 15 + 15 + 15 + 15 витков. Между слоями делаем изоляцию из тонкой стеклоткани. Провод укладывать как можно плотнее, иначе не влезет, но у меня обычно с этим проблем не было. Я брал стеклоткань с останков всё того же дизель-генератора. Все, первичка готова.

Продолжаем мотать - вторичка. Берем алюминиевую шину в стеклянной изоляции размером 2,8×4,75 мм, (можно купить у обмотчиков). Нужно примерно 8 м, но лучше иметь небольшой запас. Начинаем мотать, укладывая как можно плотнее, мотаем 19 витков, далее делаем петлю под болт М6, и снова 19 витков, Начала и концы делаем по 30 см, для дальнейшего монтажа.
Тут небольшое отступление, лично мне для сварки крупных деталей при таком напряжении было маловато току, в процессе эксплуатации я перемотал вторичную обмотку, прибавив по 3 витка на плечо, итого у меня получилось 22+22.
Обмотка влезает впритык, поэтому если мотать аккуратно, все должно получиться.
Если на первичку брать эмальпровод, то потом обязательно пропитка лаком, я держал катушку в лаке 6 часов.

Собираем трансформатор, включаем в розетку и замеряем ток холостого хода около 0,5 А, напряжение на вторичке от 19 до 26 Вольт. Если все так, то трансформатор можно отложить в сторону, он пока нам больше не нужен.

Вместо ОСМ-1 для силового трансформатора можно взять 4шт ТС-270, правда там немного другие размеры, и я делал на нем только 1 сварочный аппарат, то данные для намотки уже не помню, но это можно посчитать.

Будем мотать дроссель

Берем трансформатор ОСМ-0,4 (400Вт), берем эмальпровод диаметром не менее 1,5 мм (у меня 1,8). Мотаем 2 слоя с изоляцией между слоями, укладываем плотненько. Дальше берем алюминиевую шину 2,8×4,75 мм. и мотаем 24 витка, свободные концы шины делаем по 30 см. Собираем сердечник с зазором 1 мм (проложить кусочки текстолита).
Дроссель также можно намотать на железе от цветного лампового телевизора типа ТС-270. На него ставится только одна катушка.

У нас остался еще один трансформатор для питания схемы управления (я брал готовый). Он должен выдавать 24 вольта при токе около 6А.

Корпус и механика

С трансами разобрались, приступаем к корпусу. На чертежах не показаны отбортовки по 20 мм. Углы свариваем, все железо 1,5 мм. Основание механизма сделано из нержавейки.

Мотор М применен от стеклоочистителя ВАЗ-2101.
Убран концевик возврата в крайнее положение.

В подкатушечнике для создания тормозного усилия применена пружина, первая попавшаяся под руку. Тормозной эффект увеличивается сжиманием пружины (т. е. закручиванием гайки).