Сварка собственными руками в этом случае значит не производственная технология работ по сварке, а рукодельное оборудование для дуговые сварки. Рабочие способности покупаются производственной практикой. Несомненно, перед тем как идти в мастерскую, важно понять теоретический курс. Но претворять его в практику можно лишь, имея на чем работать. Это первый аргумент в выгоду того, чтобы, собственноручно осваивая сварочное дело, побеспокоится вначале о наличии специальнонго оборудования.
Второй – покупной электросварочный аппарат стоит дорого. Аренда тоже недешева, т.к. вероятность выхода его из строя при неквалифицированном использовании велика. Напоследок, в глубинке добраться до близлежащего пункта, где можно взять сварочник напрокат, может быть просто долго и тяжело. В общем, первые шаги в сварке металлов лучше начинать с изготовления сварочной установки собственными руками. А после – пускай себе стоит в сарае или гараже до случая. Раскошелиться на брендовую сварку, буде дело пойдёт, никогда не поздно.
О чем станем
В реальной публикации рассматривается, как дома сделать оборудование для:
Электродуговой сварки электрическим током промышленной частоты 50/60 Гц и неизменным током до 200 А. Этого будет достаточно, чтобы варить конструкции из металла приблизительно до профнастилового забора на каркасе из профильные трубы или сварного гаража.
Микродуговой сварки скруток проводов – весьма просто, и полезно при прокладывании или ремонте электрической проводки.
Точечной импульсной контактной сварки – может прекрасно понадобиться при собирании изделий из тонкого листа стали.
О чем не станем
Первое, пропустим газовую сварку. Оборудование для нее стоит бесценок если сравнивать с расходниками, газовые баллоны дома не сделаешь, а рукодельный газовый генератор – серьезный риск для жизни, плюс карбид в настоящий момент, где он еще поступает в продажу, дорог.
Второе – инверторную электродуговую сварку. На самом деле, сварочный инвертор-полуавтомат позволяет начинающему любителю варить довольно ответственные конструкции. Он не тяжелый и компактен, его носить можно рукой. Но покупка в розницу элементов преобразователя напряжения, позволяющего стабильно вести хороший шов, будет стоить очень дорого готового аппарата. А с упрощенными самоделками бывалый сварщик работать попробует, и откажется – «Дайте обычный прибор!» Плюс, точнее минус – чтобы выполнить более менее приличный инверторный сварочный аппарат, необходимо владеть довольно солидным опытом и знаниями в электротехнике и электронике.
Третье – аргонно-дуговую сварку. С чьей легкой руки пошло гулять в рунете заявление, что она гибрид газовой и дуговой, неизвестно. В действительности это разновидность электрической дуги: благородный газ аргон в сварочном процессе не участвует, но выполняет вокруг зоны для работы кокон, изолирующий ее от воздуха. В результате шов сварки выходит химические чистым, свободным от примесей соединений металлов с кислородом и азотом. Благодаря этому варить под аргоном можно разноцветные металлы, в т.ч. разные. Более того, возможно сделать меньше ток сварки и температуру дуги без вреда для ее постоянности и варить вольфрамовым электродом.
Оборудование для аргонно-дуговой сварки вполне реально сделать дома, но – газ супер дорогой. Варить же в порядке рутинной хозяйственной деятельности алюминий, нержавеющую сталь или бронзу навряд ли потребуется. А если уж нужно, то легче взять аргонную сварку в аренду – если сравнивать с тем, на сколько (в наличных средствах) газа уйдет назад в атмосферу, это копейки.
Преобразователь электрической энергии
База всех «наших» видов сварки – сварочный преобразователь электрической энергии. Порядок его расчета и особенности конструкции значительно выделяются от таких блоков питания электрического питания (силовых) и сигнальных (звуковых). Сварочный преобразователь электрической энергии работает в прерывистом режиме. Если конструировать его на самый большой ток как преобразователи электрической энергии постоянного действия, он выйдет непомерно большим, тяжёлым и дорогим. Незнание свойств электрических блоков питания для электрической дуги – главная причина неудач конструкторов-любителей. Благодаря этому прогуляемся по сварочным преобразователям электрической энергии в такой последовательности:
немножко теории – на пальцах, без формул и зауми;
специфики магнитопроводов сварочных блоков питания с советами по подбору из нечаянно подвернувшихся;
проверки имеющегося в наличии б/у;
расчет преобразователя электрической энергии для инверторного аппарата;
подготовка элемент и намотка обмоток;
пробная сборка и доводка;
эксплуатационный ввод.
Доктрина
Электрический преобразователь электрической энергии можно уподобить накопительному резервуару водообеспечения. Это довольно глубокая аналогия: преобразователь электрической энергии действует за счёт запаса энергии магнитного поля в его магнитопроводе (сердечнике), который может неоднократно превосходить очень быстро передаваемую от электросети потребителю. А формальное описание потерь на вихревые токи в стали схоже на него же для водопотерь на инфильрацию. Потери электрической энергии в меди обмоток де-юре похожи с потерями напора в трубах за счёт вязкого трения в жидкости.
Примечание: отличие – в потерях на исчезновение и, соотв., рассеяние магнитного поля. Последние в преобразователе электрической энергии отчасти обратимы, но сглаживают пики потребления энергии во вторичной цепи.
Наружные характеристики электрических блоков питания
Существенный в нашем случае фактор – наружная вольт-амперная характеристика (ВВАХ) преобразователя электрической энергии, или же просто его наружная характеристика (ВХ) – зависимость напряжения на вторичной обмотке (вторичному жилью) от тока нагрузки, при постоянном напряжении на первой обмотке (первичке). У понижающих трансформаторов ВХ жёсткая (кривая 1 на рис.); они подобны мелководному обширному бассейну. Если его как необходимо изолировать и покрыть крышей, то водопотери минимальны и напор довольно стабилен, как бы там потребители краны ни крутили. Однако если в сливе булькнуло – суши весла, вода слита. Касательно к преобразователям электрической энергии – силовик должен как можно намного стабильнее держать анодное напряжение до некоторого порога, меньшего, чем самая большая моментальная потребляемая мощность, быть выгодным, маленьким и не тяжёлым. Для этого:
Марку стали для сердечника подбирают с более квадратной петлей гистерезиса.
Конструктивными мерами (конфигурацией сердечника, способом расчета, конфигурацией и размещением обмоток) по-всякому делают меньше потери на рассеивание, потери в стали и меди.
Индукцию магнитного поля в сердечнике берут меньше предельно возможной для передачи формы тока, т.к. ее искажение понижает КПД.
Примечание: трансформаторную сталь с «угловатым» гистерезисом иногда называют магнитожесткой. Это ошибочно. Магнитожесткие материалы хранят крепкую остаточную намагниченность, их них делают частые магниты. А любое трансформаторное железо – магнитомягкое.
Варить от преобразователя электрической энергии с жёсткой ВХ нельзя: шов идет драный, пережженный, металл разбрызгивается. Дуга неэластичная: чуть не так двинул электродом, гаснет. Благодаря этому сварочный преобразователь электрической энергии делают идентичным уже на традиционный бак для водонапора. Его ВХ мягкая (нормального рассеяния, кривая 2): при возрастании тока нагрузки вторичное напряжение плавно падает. Кривая нормального рассеяния аппроксимируется прямой, падающей по углом 45 градусов. Это дает возможность благодаря уменьшению КПД краткосрочно снимать с того же железа в пару раз высокую мощность, или соотв. сделать меньше массогабариты и стоимость преобразователя электрической энергии. Индукция в сердечнике при этом достигает величины насыщения, а краткосрочно даже превышать ее: преобразователь электрической энергии не уйдет в КЗ с нулевой передачей мощности, как «силовик», но станет разогреваться. Очень долго: тепловая неизменная времени сварочных блоков питания 20-40 мин. Если после дать ему остынуть и недопустимого перегрева не было, можно продолжить работу. Условное падение вторичного напряжения ?U2 (ему соотв. масштаб стрелок на рис.) нормального рассеивания плавно растет при повышении размаха колебаний тока для сварка Iсв, что позволяет без проблем держать дугу при различных типах работ. Обеспечиваются эти свойства следующим:
Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогичности: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
Индукцию подбирают близкой к предельной по перегреву, это дает возможность благодаря уменьшению cos? (параметра, равносильного КПД) при токе, значительно хорошем от синусоидального, взять с такой же стали высокую мощность.
Примечание: обратимые потери рассеяния значит, что часть силовых линий пронизывает вторичное жилье через воздух минуя магнитопровод. Наименование не совсем успешное, также как и «нужное рассеяние», т.к. «обратимые» потери для КПД преобразователя электрической энергии никак не полезнее необратимых, однако они смягчают ВХ.
Как можно заметить, условия совсем различны. Так что, же обязательно искать железо от сварочника? Необязательно, для токов до 200 Но и высокой мощности до 7 кВА, а на хозяйстве этого будет достаточно. Мы расчетно-конструктивным мерами, а еще с помощью несложных добавочных устройств (см. дальше) получаем на любом железе ВХ, несколько более жёсткую, чем нормальная, кривая 2а. КПД потребления энергии сварки при этом как правило не будет больше 60%, однако для эпизодических работ для себя это не страшно. Зато на тонких работах и малых токах держать дугу и ток сварки будет очень просто, не имея широкого опыта (?U2.2 и Iсв1), на больших токах Iсв2 получаем хорошее качество шва, и можно будет разрезать металл до 3-4 мм.
Бывают еще сварочные преобразователи электрической энергии с крутопадающей ВХ, кривая 3. Это уже скорее насос подкачки: или поток на выходе в номинале это не зависит от высоты подачи, или его совсем нет. Они еще намного компактнее и легки, но, чтобы на крутопадающей ВХ выдерживать режим сварки, необходимо за время порядка 1 мс реагировать на колебания ?U2.1 порядка вольта. Электронике это под силу, благодаря этому преобразователи электрической энергии с «крутой» ВХ часто используются в сварочных полуавтоматах. Если же от подобного преобразователя электрической энергии варить ручным способом, то шов пойдёт сонный, недоваренный, дуга снова же неэластичная, а при попытках зажечь ее опять электрод то и дело залипает.
Магнитопроводы
Типы магнитопроводов, пригодных для производства сварочных блоков питания, показаны на рис. Названия их начинаются с буквосочетания соотв. типоразмера. Л значит ленточный. Для сварочного преобразователя электрической энергии Л либо же без Л – принципиальной разницы нет. Если в префиксе есть М (ШЛМ, ПЛМ, ШМ, ПМ) – в игнор без обсуждения. Это железо уменьшенной высоты, для сварочника негодное при всех прочих великих плюсах.
Магнитопроводы блоков питания
После букв типономинала идут цифры, обозначающие a, b и h на рис. Напр., у Ш20х40х90 размеры поперечного сечения керна (центрального стержня) 20хсорок миллиметров (a*b), а высота окна h – 90 мм. Площадь сечения сердечника Sс = a*b; площадь окна Sок = c*h необходима для правильного расчета блоков питания. Мы ею пользоваться не станем: для правильного расчета необходимо знать зависимости потерь в стали и меди от величины индукции в сердечнике данного типоразмера, а для них – марку стали. Где мы ее возьмём, если мотать станем на случайном железе? Мы посчитаем по простой методике (см. дальше), а после доведем в ходе испытаний. Труда уйдет больше, зато получаем сварку, на которой можно по настоящему работать.
Примечание: если железо ржавое с поверхности, то ничего, свойства преобразователя электрической энергии от этого не пострадают. А вот если на нем есть пятна цветов побежалости – это брак. Когда-то этот преобразователь электрической энергии усиленно перегрелся и магнитные свойства его железа необратимо испортились.
Еще 1 основной параметр магнитопровода – его масса, вес. Потому как удельная плотность стали неизменна, он определяет объем сердечника, и, соотв., мощность, которую с нее можно взять. Для производства сварочных блоков питания годятся магнитопроводы массой:
О, ОЛ – от десяти килограмм.
П, ПЛ – от 12 кг.
Ш, ШЛ – от 16 кг.
Почему Ш и ШЛ необходимы тяжелее, ясно: есть у них «лишний» боковой стержень с «плечиками». ОЛ может быть легче, так как в нем нет углов, на которые необходим избыток железа, а изгибы силовых магнитных линий плавнее и по некоторым иным причинам, о которых – уже в отпечаток. разделе.
О, ОЛ
Отпускная цена блоков питания на торах высока вследствие проблемы их намотки. Благодаря этому применение тороидальных сердечников ограничено. Подходящий для сварки тор можно, самое первое, извлечь из ЛАТРа – лабораторного автотрансформатора. Лабораторный, значит не должен страшиться перегрузок, и железо ЛАТРов обеспечивает ВХ, близкую к нормальной. Но…
ЛАТР – штука весьма полезная, первое. Если сердечник еще жив, лучше ЛАТР реконструировать. Ни с того ни с сего не требуется, можно продать, и вырученного хватит на подходящую для собственных потребностей сварку. Благодаря этому «голые» сердечники ЛАТРов найти тяжело.
Второе – ЛАТРы мощностью до 500 ВА для сварки слабы. От железа ЛАТР-500 можно достигнуть сварки электродом 2,5 в режиме: 5 мин варим – 20 мин он стынет, а мы накаляемся. Как в сатире Аркадия Райкина: раствор бар, кирпич йок. Кирпич бар, раствор йок. ЛАТРы же 750 и 1000 – высокая редкость и годные.
Еще подходящий по всем особенностям тор – статор электрического мотора; сварка из него выйдет хоть на выставку. Но найти его не легче, чем железо ЛАТРа, а мотать на него очень много труднее. Вообще, сварочный преобразователь электрической энергии из статора электрического двигателя – другая тема, столько там трудностей и невидимых моментов. В первую очередь – с навивкой толстого провода на «бублик». Не имея опыта намотки тороидальных блоков питания, вероятность подпортить дорогой провод, а сварки не получить, близка к 100%. Благодаря этому, к сожалению, со с варочным аппаратом на троидальн6ом трансформаторе придется подождать.
Ш, ШЛ
Броневые сердечники конструктивно рассчитаны на небольшое рассеяние, и нормировать его как правило невозможно. Сварка на самом обыкновенном Ш или ШЛ выйдет через чур жёсткой. Более того, условия охлаждения обмоток на Ш и ШЛ худшие. Единственно подходящие для сварочного преобразователя электрической энергии броневые сердечники – увеличенной высоты с разнесенными галетными обмотками (см. дальше), слева на рис. Делятся обмотки диэлектрическими немагнитными термоустойчивыми и механически прочными прокладками (см. дальше) толщиной в 1/6-1/8 высоты керна.
Пластины броневых магнитопроводов и галетные обмотки
Шихтуется (собирается из пластин) сердечник Ш для сварки в первую очередь вперекрышку, т.е. пары ярмо-пластина по очереди ориентируются туда-обратно по отношению друг к другу. Метод нормирования рассеяния немагнитным зазором для сварочного преобразователя электрической энергии негоден, т.к. потери даёт необратимые.
Если подвернется шихтованный Ш без ярем, однако с просечкой пластин между керном и перемычкой (в самом центре), вам посчастливилось. Шихтуют пластины сигнальных блоков питания, а сталь на них, Для снижения искажений сигнала, идет предоставляющая нормальную ВХ с самого начала. Но вероятность подобного везения слишком мала: сигнальные преобразователи электрической энергии на киловаттные мощности – редчайшая диковина.
Примечание: не стоит пытаться собрать большой Ш или ШЛ из пары обыкновенных, как с правой стороны на рис. Непрерывный прямой просвет, хотя и довольно тонкий – необратимое рассеяние и крутопадающая ВХ. Здесь потери рассеивания практически сходственны потерям воды на исчезновение.
Намотка обмоток преобразователя электрической энергии на стержневом сердечнике
ПЛ, ПЛМ
Больше всего пригодны для сварки сердечники стержневые. Из них – шихтуемые парами похожих Г-образных пластин, см. рис., их необратимое рассеяние минимальное. Второе, обмотки П и ПЛов мотаются точно похожими половинками, по половине витков на каждую. Малейшая магнитная или токовая асимметрия – преобразователь электрической энергии гудит, греется, а тока нет. Третье, что на первый взгляд покажется неочевидным не забывшим школьное правило буравчика – обмотки на стержни навиваются в одном направлении. Что-то не так кажется? Магнитный поток в сердечнике в первую очередь обязан быть замкнут? А вы закручивайте буравчики по току, а не по виткам. Направления-то токов в полуобмотках противоположные, там и магнитные потоки показаны. Можно и проверить, если защита проводки надежная: подать сеть на 1 и 2’, а замкнуть 2 и 1’. Если автомат сразу не выбьет, то преобразователь электрической энергии взвоет и затрясется. Тем не менее, кто там знает, что у вас с проводкой. Лучше не нужно.
Примечание: можно также повстречать рекомендации – мотать обмотки сварочного П или ПЛ на различных стержнях. Мол, ВХ смягчается. Так-то оно так, но сердечник для этого необходим специализированный, со стержнями разного сечения (вторичное жилье на меньшем) и выемками, выпускающими силовые линии в воздух в необходимом направлении, см. рис. с правой стороны. Без этого – получаем крикливый, трясучий и обжорливый, однако не варящий преобразователь электрической энергии.
Если есть преобразователь электрической энергии
Защитный автомат на 6,3 Но и амперметр электрического тока помогут также определить пригодность старого сварочника, валявшегося далеко и черт знает как. Амперметр необходим или бесконтактный индукционный (токовые клещи), или стрелочный электромагнитный на 3 А. Мультиметр с пределами электрического тока будет непозволительно соврать, т.к. форма тока в цепи окажется далека от синусоидальной. Еще – жидкостный бытовой термометр с длинной шейкой, или, лучше, цифровой мультиметр с возможностью измерения температуры и щупом для этого. Поэтапно процедура испытаний и подготовки к последующей эксплуатации старого сварочного преобразователя электрической энергии выполняется так:
Сушим реанимируемого в теплом помещении 1-2 недели;
По формуле Pг(ВА) = k1Sс(кв. см) для однофазного преобразователя электрической энергии находим его габаритную мощность, где k1 = 67 для тора (О, ОЛ), k1 = 52 для П, ПЛ и k1 = 45 для Ш, ШЛ;
Если сварочник 3-фазный, то при включении в 1-фазную сеть полученное значение делим на 2;
Находим (примерно) его ток хода в холостую при номинальном напряжении сети Iхх(А) = 0,375P(кВА);
Измеряем реальное напряжение сети и соотв. корректируем Iхх, при меньшем Uс он пропорционально станет меньше;
Готовим экспериментальный провод, включив в один провод шнура с вилкой защитный автомат;
Включаем испытуемого без нагрузки: гудит, вибрирует, автомат выбивает – необходимо перебирать, переизолировать провода (см. дальше). Нет – продолжим;
Измеряем Iхх, отклонение от конкретного выше значения должно лежать в границах +/-20%. У преобразователя электрической энергии на 3-5 кВА обычный Iхх 1-2 А;
Измерение рабочей температуры сварочного преобразователя электрической энергии
В течение 40 мин как минимум иногда, а лучше регулярно, меряем температуру в самой горячей точке, см. рис. с правой стороны. За 40 мин не стабилизировалась – см. п. 7, после двоеточия;
Температура удерживается – продолжим тестирование не меньше 3-4 тепловых постоянных времени, т.е. 2-4 часа;
По окончании испытательного интервала засекаем и записываем температурный режим в помещении;
Опять меряем температуру преобразователя электрической энергии: если разница с наружной менее 25 градусов – годен после восстановительного лечения, см. отпечаток пункт. Нет – см. п. 7, после двоеточия;
Разбавляем любой нитролак растворителем 646 или 647 в два раза по объему. Лучше бы ацетоном, однако его в торговой сети уже нет. Благодарю наркоманам, им ацетон необходим, чтобы делать собственную мерзость мерзкую;
Пропитываем жидким лаком весь преобразователь электрической энергии, включая магнитопровод. Так необходимо, чтобы залить предполагаемые трещины в изоляции проводов обмоток и реконструировать изоляцию пластин;
По полном высыхании первой пропитки (не меньше 4-х суток) обливаем преобразователь электрической энергии тем же лаком неразбавленным, для восстановления механической прочности;
По высыхании окончательной пропитки – боеспособен!
Расчет сварочного преобразователя электрической энергии
В рунете можно отыскать разнообразные методики расчета сварочных блоков питания. При кажущемся разнобое многие из них верны, однако при полном знании параметров стали и/либо для определенного ряда типономиналов магнитопроводов. Предлагаемая методика сложилась в период СССР, когда взамен подбора был дефицит всего. У рассчитанного по ней преобразователя электрической энергии ВХ падает немножко крутовато, где нибудь между кривыми 2 и 3 на рис. в начале. Для нарезания так годится, а для работ тоньше преобразователь электрической энергии дополняется внешними устройствами (см. дальше), растягивающими ВХ по оси тока до кривой 2а.
База расчета обычна: дуга стабильно горит под напряжением Uд 18-24 В, а для ее зажигания требуется моментальный ток в несколько раз больший номинального сварочного. Соотв., небольшое напряжение хода в холостую Uхх на вторичном рынке будет 55 В, однако для резки, раз из сердечника выжимается все что можно, берем не типовые 60 В, а 75 В. Больше никак: и по ТБ непозволительно, и железо не вытянет. Еще одна характерность, по той же причине – динамические свойства преобразователя электрической энергии, т.е. его способность быстро переходить из режима КЗ (скажем, при замыкании каплями металла) в рабочий, выдерживаются без добавочных мер. Правда, такой преобразователь электрической энергии предрасположен к перегреву, но, раз он собственный и на глазах, а не дальнем углу цеха или площадки, можем считать это возможным. Итак:
По формуле из п.2 пред. перечня находим габаритную мощность;
Находим максимально допустимый сварочный ток Iсв = Pг/Uд. 200 А снабжены, если с железа можно снять 3,6-4,8 кВт. Правда, в 1-м случае дуга будет вялой, и варить можно будет только двойкой или 2,5;
Рассчитываем рабочий ток первички при максимально допустимом для сварки напряжении сети I1рmax = 1,1Pг(ВА)/235 В. Вообще-то норма на сеть 185-245 В, однако для самодельного сварочника на пределе это через чур. Берем 195-235 В;
По найденному значению находим ток срабатывания защитного автомата как 1,2I1рmax;
Принимаем плотность тока первички J1 = 5 А/кв. мм и, пользуясь I1рmax, находим диаметр ее провода по меди d = (4S/3,1415)^0,5. Полный его диаметр при самостоятельном изолировании D = 0,25+d, а если провод готовый — табличный. Для работы в режиме «кирпич бар, раствор йок» можно взять J1 = 6-7 А/кв. мм, но исключительно, если необходимого провода нет и не предвидится;
Находим кол-во витков на вольт первички: w = k2/Sс, где k2 = 50 для Ш и П, k2 = 40 для ПЛ, ШЛ и k2 = 35 для О, ОЛ;
Находим общее к-во ее витков W = 195k3w, где k3 = 1,03. k3 предусматривает потери энергии обмоткой на рассеяние и в меди, что де-юре выражается несколько отвлеченным параметром своего падения напряжения обмотки;
Задаемся показателем укладки Kу = 0,8, добавляем по 3-5 мм к a и b магнитопровода, рассчитываем к-во слоев обмотки, среднюю длину витка и метраж провода
Рассчитываем точно также вторичное жилье при J1 = 6 А/кв. мм, k3 = 1,05 и Kу = 0,85 на напряжения 50, 55, 60, 65, 70 и 75 В, здесь будут расширители для грубой подгонки режима сварки и компенсации колебаний питающего напряжения.
Намотка и доводка
Диаметры проводов в расчете обмоток получаются в основном больше 3 мм, а лакированные обмоточные провода с d>2,4 мм в торговой сети редки. Более того, обмотки сварочника испытуют сильные нагрузки механического свойства от электро-магнитных сил, благодаря этому готовые провода необходимы с добавочной тканевой обмоткой: ПЭЛШ, ПЭЛШО, ПБ, ПБД. Найти их еще сложнее, и стоят они особенно дорого. Метраж же провода на сварочник такой, что довольно не дорогие голые провода возможно изолировать собственноручно. Еще одно яркое преимущество – свив до необходимого S несколько многожильных проводов, получаем провод эластичный, мотать которым намного легче. Кто пробовал положить на каркас ручным способом шину хотя бы в 10 квадратов, оценит.
Изолирование
Допустим, есть в наличии провод 2,5 кв. мм в поливинилхлоридной изоляции, а на вторичное жилье нужно 20 м на 25 квадратов. Готовим 10 катушек или бухт по 25 м. Отматываем с каждой приблизительно по 1 м провода и снимаем штатную изоляцию, она толстая и не термостойкая. Оголенные провода скручиваем парой пассатижей в идеальную тугую косу, а ее обматываем, в порядке нарастания стоимости изоляции:
Скотчем для малярных работ с нахлестом витков 75-80%, т.е. в 4-5 слоев.
Миткалевой тесьмой с нахлестом в 2/3-3/4 витка, т.е в 3-4 слоя.
Х/б изоляционной лентой с нахлестом в 50-67%, в 2-3 слоя.
Дальше сворачиваем отделенный отрезок в бухту от 40-50 см диаметром, изолируем следующий и т.д. Однако это только подготовительная изоляция.
Примечание: провод для вторичной обмотки готовится и мотается она после намотки и испытаний первой, см. дальше.
Намотка
Тонкостенный рукодельный каркас не удержит давления витков толстого провода, вибрации и рывков во время работы. Благодаря этому обмотки сварочных блоков питания делают бескаркасными галетными, а на сердечнике крепят клиньями из текстолита, стеклотекстолита или, в исключительном случае, пропитанной жидким лаком (см. выше) бакелитовой фанеры. Инструкция по намотке обмоток сварочного преобразователя электрической энергии такая:
Готовим древесную бобышку высотой по высоте обмотки и с размерами в поперечнике на 3-4 мм больше a и b магнитопровода;
Забиваем или привинчиваем к ней временные фанерные щеки;
Кратковременный каркас обматываем в 3-4 слоя тонкой пленкой на основе полиэтилена с заходом на щеки и заворотом на их внешнюю сторону, чтобы провод не приклеился к дереву;
Мотаем заранее изолированную обмотку;
По намотке два раза пропитываем до протекания насквозь жидким лаком;
по высыхании пропитки бережно снимаем щеки, давим бобышку и отдираем пленку;
обмотку в 8-10 местах одинаково по окружности туго обвязываем тонки шнуром или пропиленовым шпагатом – она готова к испытаниям.
Доводка и домотка
Шихтуем сердечник в галету и стягиваем его болтами, как положено. Проверки обмотки производятся полноценно точно также испытаниям сомнительного готового преобразователя электрической энергии, см. выше. Лучше воспользоваться ЛАТРом; Iхх при входном напряжении 235 В не должен быть больше 0,45 А на 1 кВА габаритной мощности преобразователя электрической энергии. Если больше – первичку доматывают. Соединения провода обмотки выполняются на болтах (!), изолируются термоусаживаемой трубкой (Здесь) в два слоя или х/б изоляционной лентой в 4-5 слоев.
По результатам испытаний корректируется количество витков на вторичном рынке. Напр., расчет дал 210 витков, а по настоящему Iхх влез в норму при 216. Тогда расчетные витки секций на вторичном рынке умножаем на 216/210 = 1,03 прибл. Не нужно пренебрегать знаками после запятой, от них сильно зависит качество преобразователя электрической энергии!
После доводки сердечник разбираем; галету туго обматываем теми же скотчем для малярных работ, миткалем или «тряпочной» изоляционной лентой в 5-6, 4-5 или 2-3 слоя соотв. Мотать поперек витков, а не по ним! Сейчас еще раз пропитываем жидким лаком; когда высохнет – два раза неразбавленным. Эта галета готова, разрешено делать вторичную. Когда две будут на сердечнике, еще раз испытываем сейчас уже преобразователь электрической энергии на Iхх (ни с того ни с сего где нибудь завитковало), крепим галеты и весь преобразователь электрической энергии пропитываем нормальным лаком. Уф-ф, самая неприятная часть работы позади.
Тянем ВХ
Однако он у нас пока через чур крут, не забыли? Необходимо умягчить. Самый простой метод – резистор во вторичной цепи – нам не подойдет. Все весьма просто: на сопротивлении только лишь 0,1 Ом при токе 200 рассеется теплом 4 кВт. Если у нас сварочник на 10 и более кВА, а варить необходимо тонкий металл, резистор необходим. Какой бы ни был ток выставлен регулятором, его выбросы при зажигании дуги неминуемы. Без активного балласта они местами пережгут шов, а резистор их погасит. Но нам, маломощным, он него толку не будет.
Регулировка режима сварки реактивной катушкой
Реактивный баласт (катушка индуктивности, дроссель) лишней мощности не отберет: она поглотит выбросы тока, а после плавно отдаст их дуге, это и растянет ВХ как нужно. Но тогда необходим дроссель с регулировкой рассеяния. А для него – сердечник практически такой же, как и у преобразователя электрической энергии, и очень сложная механика, см. рис.
Рукодельный баласт сварочного преобразователя электрической энергии
Мы пойдём иным путем: используем активно-реактивный баласт, у устаревших сварщиков в просторечии именуемый кишкой, см. рис. с правой стороны. Материал – стальная проволока-катанка 6 мм. Диаметр витков – 15-20 см. Сколько их – на рис. видно, для мощности до 7 кВА эта кишка правильная. Воздушные промежутки между виточками – 4-6 см. С преобразователем электрической энергии активно-реактивный дроссель совмещается добавочным отрезком сварочного кабеля (шланга, просто), а электрододержатель прикрепляется к нему зажимом-прищепкой. Выбирая точку присоединения, можно, вместе с переключением на расширители на вторичном рынке, точно настроить режим функционирования дуги.
Примечание: активно-реактивный дроссель в работе может греться докрасна, благодаря этому ему нужна несгораемая термопрочная диэлектрическая немагнитная подкладка. Как правило, специализированный керамический ложемент. Допускается замена его сухой подушкой из песка, или уже де-юре с нарушением, однако не грубым, сварочную кишку кладут на кирпичи.
А остальное?
Простой держатель электрода для сварки
Это означает в первую очередь – электрододержатель и присоединительное приспособление обратного шланга (зажим, прищепка). Их, раз у нас преобразователь электрической энергии на пределе, необходимо приобрести готовые, а например, как на рис. с правой стороны, не нужно. Для инверторного аппарата на 400-600 А качество контакта в держателе мало ощутимо, и просто приматывание обратного шланга он тоже удержит. А наш рукодельный, действующий с натугой, может забарахлить как бы непонятно отчего.
Дальше, корпус аппарата. Его необходимо делать из фанеры; неплохо бы бакелитовой пропитанной, как описано выше. Дно – толщиной от 16 мм, панель с клеммником – от 12 мм, а стенки и крышку – от 6 мм, чтобы при переноске не оторвались. Почему не листовая сталь? Она ферромагнетик и в поле рассеяния преобразователя электрической энергии может нарушить его работу, т.к. мы вытягиваем из него все, что может быть.
Что до клеммных колодок, то самые клеммы изготовливаются из болтов от М10. База – те же текстолит или стеклотекстолит. Гетинакс, бакелит и карболит не годятся, очень скоро пойдут разламываться, трескаться и слоиться.
Пробуем постоянку
Сварка неизменным током имеет ряд положительных качеств, но ВХ любого сварочного преобразователя электрической энергии на постоянке ужесточается. А у нашего, рассчитанного на минимально допустимый запас по мощности, станет непозволительно жёсткой. Дроссель-кишка здесь уже не поможет, даже в том случае, если бы он работал на систематическом токе. Более того, нужно обезопасить дорогущие выпрямительные диоды на 200 А от бросков тока и напряжения. Необходим возвратно-поглощающий фильтр инфранизких частот, ФИНЧ. Хотя на вид он отражающий, но необходимо принимать во внимание крепкую магнитную связь между половинами катушки.
Схема электродуговой сварки неизменным током
Знаменитая несколько лет схема подобного фильтра дана на рис. Но тут же по ее внедрении любителями стало известно, что напряжение работы конденсатора С мало: выбросы напряжения при зажигании дуги могут достигать 6-7 значений ее Uхх, т.е.450-500 В. Дальше, конденсаторы необходимы выдерживающие циркуляцию большой реактивной мощности, только и только масляно-бумажные (МБГЧ, МБГО, КБГ-МН). О массогабаритах одинарных «банок» данных типов (к слову, и не недорогих) представление дает отпечаток. рис., а на батарею их придется 100-200.
Масляно-бумажные конденсаторы
С магнитопроводом катушки легче, хотя и не очень. Для него подходят 2 ПЛа понижающего трансформатора ТС-270 от устаревших ламповых телевизоров-«гробов» (данные есть в справочниках и в рунете), или подобные, или ШЛ с идентичными либо большими a, b, c и h. Из 2-х ПЛов собирают ШЛ с зазором, см. рис., в 15-20 мм. Фиксируют его текстолитовыми или фанерными прокладками. Обмотка – отделенный провод от 20 кв. мм, сколько влезет в окно; 16-20 витков. Мотают ее в 2 провода. Конец одного объединяют с самим началом иного, это будет средняя точка.
Броневой магнитопровод с немагнитным зазором
Настройка фильтра выполняется по дуге на минимальном и макисмальном значениях Uхх. Если дуга на минимале вялая, электрод липнет, просвет делают меньше. Если на максимале жжет металл – делают больше или, что будет эффектнее, срезают симметрично часть боковых стержней. Чтобы сердечник от этого не рассыпался, его наполняют жидким, а после нормальным лаком. Найти оптимум индуктивности очень сложно, зато после сварка работает безупречно и на переменном токе.
Микродуга
О назначении микродуговой сварки сказано вначале. «Аппаратура» для нее очень проста: силовой трансформатор 220/6,3 В 3-5 А. В ламповые времена радиолюбители подключались к накальной обмотке штатного понижающего трансформатора. Один электрод – сама скрутка проводов (можно медь-алюминий, медь-сталь); другой – графитовый стерженек вроде грифеля от карандаша 2М.
В настоящий момент для микродуговой сварки применяют более компьютерные блоки питания, или, для импульсной микродуговой сварки, батареи конденсаторов, см. видео ниже. На систематическом токе качество, работы, конечно, становиться лучше.
Видео: рукодельный прибор для сварки скруток
Видео: электросварочный аппарат собственными руками из конденсаторов
Контакт! Есть контакт!
Контактная сварка в промышленности применяется в основном точечная, шовная и стыковая. Дома, в первую очередь по потреблению энергии, реальна импульсная точечная. Пригодна она для сваривания и приваривания тонких, от 0,1 до 3-4 мм, стальных листовых деталей. Дуговая сварка тонкостенку прожжет, а если деталь с монетку и менее, то очень мягкая дуга сожжет ее полностью.
Схема точечной контактной сварки
Рабочий принцип точечной контактной сварки иллюстрирует рис: медные электроды с силой сжимают детали, импульс тока в зоне омического сопротивления сталь-сталь нагревает металл до того, что происходит электродиффузия; металл не плавится. Ток для этого необходим ок. 1000 А на 1 мм толщины свариваемых деталей. Да, ток в 800 А прихватит листы по 1 и даже 1,5 мм. Однако если это не поделка для забавы, а, допустим, оцинкованный профилированный кровельный лист забора, то первый же большой порыв ветра напомнит: «Мужчина, а ток-то слабоват был!»
Все таки, контактная точечная сварка более экономично дуговой: напряжение хода в холостую сварочного преобразователя электрической энергии для нее – 2 В. Оно складуется 2-х контактных разностей потенциалов сталь-медь и омического сопротивления зоны провара. Рассчитывается преобразователь электрической энергии для контактной сварки точно также ему же для дуговой, но плотность тока во вторичной обмотке берут 30-50 и более А/кв. мм. Вторичное жилье контактно-сварочного преобразователя электрической энергии имеет 2-4 витка, прекрасно охлаждается, а его показатель применения (отношение времени сварки к рабочего времени на холостом ходу и остывания) неоднократно ниже.
В рунете много описаний самодельных импульсно-точечных сварочников из негодных СВЧ печей. Они, в общем то, правильные, а в повторении, как написано в «1001 ночи», пользы нет. И старые микроволновые печи на помойках кучами не валяются. Благодаря этому займемся конструкциями менее популярными, но, кстати, более практичными.
Примитивная рукодельная установка контактной сварки
На рис. – приспособление самого простого аппарата для импульсной точечной сварки. Им можно сваривать листы до 0,5 мм; для очень маленьких изделий он подходит прекрасно, а магнитопроводы подобного и большего типоразмера относительно доступны. Его положительное качество, кроме простоты – прижим ходовой штанги сварочных клещей грузом. Для работы с контактно-сварочным импульсником не помешала бы и третья рука, а если одной приходится с силой сжимать клещи, то вообще некомфортно. Недостатки – очень высокая аварийно- и травмоопасность. Если нечаянно дать импульс, когда электроды сведены без свариваемых деталей, то из клещей ударит плазма, полетят брызги металла, защиту проводки вышибет, а электроды сплавятся накрепко.
Вторичная обмотка – из медной шины 16х2. Ее можно набрать из полосок тонкой листовой меди (выйдет эластичная) или сделать из отрезка сплющенной трубки подачи хладоагента домашнего кондиционера. Изолируется шина ручным способом, как описано выше.
Тут на рис. – чертежи аппарата импульсной точечной сварки мощнее, на сварку листа до 3 мм, и понадежнее. Благодаря довольно мощной возвратной пружине (от панцирной сетки кровати) случайное схождение клещей исключается, а эксцентриковый прижим обеспечивает крепкое стабильное сжатие клещей, от чего значительно зависит качество сварного стыка. На всякий случай прижим можно очень быстро скинуть одним ударом по рычагу эксцентрика. Недостаток – изолирующие узлы клещей, их очень много и они непростые. Еще 1 – металлические штанги клещей. Они, самое первое, не очень прочные, как стальные, второе, это 2 лишних контактных разности. Хотя теплоотвод по алюминию, несомненно, замечательный.
Об электродах
Электрод контактной сварки в изолирующей втулке
В непрофессиональных условиях рациональнее изолировать электроды в точке установки, как показано на рис. с правой стороны. Дома не конвейер, аппарату всегда можно дать остынуть, чтобы изолирующие втулки не перегрелись. Эта конструкция даст возможность сделать штанги из прочной и недорогой стальной профильные трубы, и вдобавок удлинить провода (до 2,5 м это допускается) и пользоваться контактно-сварочным пистолетом или выносными клещами, см. рис. ниже.
На рис. с правой стороны видна еще одна характерность электродов для точечной контактной сварки: сферообразная контактная поверхность (пятка). Плоские пятки долговечнее, благодаря этому электроды с ними повсеместно применяются в промышленности. Но диаметр плоской пятки электрода обязан быть равён 3-м толщинам прилегающего свариваемого материала, иначе пятно провара пережжется или в самом центре (широкая пятка), или по краешкам (тесная пятка), и от сварного стыка пойдёт коррозия даже по нержавейке.
Пистолет и выносные клещи для контактной сварки
Завершальный момент об электродах – их материал и размеры. Красная медь быстро выцветает, благодаря этому покупные электроды для контактной сварки выполняют из меди с присадкой хрома. Такими следует пользоваться, при сегодняшних ценах на медь это более чем оправдано. Диаметр электрода берут в зависимости от режима его применения в расчете на плотность тока 100-200 А/кв. мм. Длина электрода по условиям передачи тепла не меньше 3-х его диаметров от пятки до корня (начала хвостовика).
Как давать импульс
В простых самодельных аппаратах импульсно-контактной сварки импульс тока дают ручным способом: просто включают сварочный преобразователь электрической энергии. Это ему, разумеется, для пользы не идет, а сварка – то непровар, то пережог. Однако автоматизировать подачу и нормировать сварочные импульсы очень просто.
Схема обычного формирователя импульсов для контактной сварки
Схема обычного, но хорошего и проверенного длительной практикой формирователя сварочных импульсов дана на рис. Запасной преобразователь электрической энергии Т1 – традиционный силовой на 25-40 Вт. Напряжение обмотки II – по лампочке подсветки. Можно взамен нее поставить 2 включенных встречно-параллельно светоизлучающего диода с гасящим резистором (обыкновенным, на 0,5 Вт) 120-150 Ом, тогда напряжение II будет 6 В.
Напряжение III – 12-15 В. Можно 24, тогда конденсатор С1 (традиционный электролитический) необходим на напряжение 40 В. Диоды V1-V4 и V5-V8 – любые выпрямительные мосты на 1 и от 12 А соотв. Тиристор V9 – на 12 и более А 400 В. подходят оптотиристоры из компьютерных трансформаторов или ТО-12,5, ТО-25. Резистор R1 – проволочный, им регулируют продолжительность импульса. Преобразователь электрической энергии Т2 – сварочный.
Напоследок
И наконец нечто, что на первый взгляд покажется приколом: сварка в соляном растворе. В действительности это не досужее развлечение, но вещь для некоторых целей вполне нужная. А оборудование для сварки для соляной сварки можно изготовить собственноручно на столе за 15 мин, см. ролик:
Видео: сварка собственными руками за четверть часа (на соляном растворе)
