Опубликовано

Самодельные сварочные аппараты

Структурная схема сварочного аппарата

Сварочный аппарат для домашнего использования — это упрощенная конструкция с самыми простыми комплектующими деталями и несложной схемой сборки. Основная деталь — сварочный трансформатор, который можно сделать самостоятельно или использовать узел бытового прибора (например, микроволновой печи).

Сварочный инверторный агрегат устроен по схеме:

  • подача питания;
  • выпрямитель;
  • инвертор.

Сделать трансформатор можно самому, используя отработанные кабели проводов и необходимой длины медную ленту.

Если в трансформаторе используется круглая медная проволока, работа аппарата ограничивается 2-3 сварочными стержнями. Для охлаждения используют трансформаторное масло.

Шов на соединяемых деталях образуется за счет тепла, источником которой служит электродуга, возникающая между двумя электродами. Один из электродов — это свариваемый материал. Короткое замыкание, которое требуется для разогрева электрода (катода), приведет к возникновению устойчивого разряда температурой до 6000°С. Под его действием металл начнет плавиться. Это грубое описание процесса сварки для неспециалистов, которым в быту требуется просто быстро зафиксировать необходимый профиль, деталь.

Комплектация изделия

Сварочные инверторы самостоятельно делают достаточно редко. Это электронное устройство требует неоднократной проверки, специфических знаний и опыта. Самоделку на основе трансформатора сделать проще и, поскольку работать она должна от бытовой сети (чаще 220 В), то для выполнения мелкого домашнего ремонта этого аппарата будет вполне достаточно.

Сварочный инвертор на сеть в 220 В собирается по схеме, которая используются для приборов, работающих от промышленной трехфазной сети. Нужно знать, что эти аппараты будут иметь КПД на 60% выше, чем оборудование, приспособленное на однофазную сеть.

Cварочник из трансформатора изготавливается без дополнительных узлов, в комплектацию входит:

  • трансформатор (можно сделать самому);
  • изоляционный материал;
  • держак сварочного стержня;
  • ПРГ-кабель.

Более сложные изделия инверторы комплектуются:

  • трансформатором;
  • инвертором;
  • системой вентиляции;
  • амперным регулятором.

После сборки замеряется напряжение вторичной обмотки: значения не должны выходить за параметры 60-65 В.

Блок питания простого сварочника

Самодельные сварочные трансформаторы — простое оборудование для редкого ремонта. Магнитопроводом может служить статор. Первичная намотка будет подключаться к сети, вторичная рассчитана для получения электродуги и выполнения работ. Обмотка трансформатора состоит из медного провода или ленты (до 30 метров).

При сварке рекомендуется использовать электрод диаметром 3-4 мм. Сердечник трансформатора делают в форме подковы, его площадь сечения — около 50 кв см. Этих параметров достаточно для максимальной мощности.

Первичная намотка делается медной полосой с хлопчатой изоляцией. Можно использовать «голый» магнитопровод и заизолировать его отдельно. Полосками из хлопчатой ткани обматывают провод и пропитывают любым лаком для электротехнических работ. Вторичная обмотка наматывается после изолирования первичной. Сечение первичной обмотки 5-7 кв. мм, сечение вторичной — 25-30 кв. мм. После изоляции проводят тестирование параметров: может потребоваться большее количество витков.

Сварочный аппарат инверторного типа имеет более сложное устройство, может работать на постоянном или переменном токе и обеспечивает лучшее качество шва. Но если в быту требуется провести только точечную сварку (например при ремонте бытовой техники), то изготовление инверторного сварочника нецелесообразно. Если используется трансформатор от пылесоса или микроволновой печи, важно не повредить первичную обмотку. Вторичная обмотка в 80% случаев должна сниматься и переделываться, чтобы агрегат не перегревался.

Блок выпрямителя

Блок выпрямителя преобразует напряжение переменного сигнала в постоянный и состоит из небольшого количества мелких деталей:

  • диодные мосты;
  • конденсаторы;
  • дроссель;
  • вольтдобавка.

Выпрямитель собирается по принципу мостовой схемы, где на входе подается переменный ток, а с выходных клемм выходит постоянный. Оба устройства — трансформатор и выпрямитель для сварочника — оснащаются блоком принудительного охлаждения. Можно использовать кулер от блока питания компьютера.

Блок инвертора

Блок инвертора преобразует постоянный ток с выпрямителя в переменный и выдает напряжение до 40 В, силу тока до 150 А.

Инвертор работает по следующей схеме:

  1. С розетки переменный ток (частота 50-60 Гц) поступает на выпрямитель, где выравнивается частота.Ток поступает на транзисторы, где постоянный сигнал преобразуется в переменный с увеличением частоты колебаний до 50 кГц.
  2. Понижение напряжения высокочастотного потока на понижающем трансформаторе с 220 до 60 В. При этом увеличивается сила тока. Благодаря увеличению частоты в катушке инвертора используют лишь минимально допустимое количество витков.
  3. На выходном выпрямителе происходит последнее преобразование электропотока в постоянный с большой силой и низким напряжением, который оптимально подходит для качественной сварки.

В сварочном приборе кроме главных этапов происходит корректировка силы тока, обеспечивается оптимальная вентиляция. Изготовить инвертор самому можно, руководствуясь подробной схемой.

Изготовление

Все детали при схеме изготовления в домашних условиях трансформаторного сварочника будут располагаться в следующем порядке:

  • выпрямитель;
  • сетевой фильтр;
  • преобразователь;
  • трансформатор;
  • силовой выпрямитель.

Из схемы можно исключить сетевой фильтр и выпрямитель, но электродуга будет плохоуправляема, а шов — некачественным (неровным, с большими рваными краями, которые потребуют зачистки).

Этапы сборки:

  1. Намотка катушек трансформатора. Для инверторного сварочника, который будет работать на переменном и постоянном токе, потребуется высокочастотный трансформатор с модулем преобразования.
  2. Лакировка изоляции обмотки.
  3. Сборка мгнитопровода. Оптимальный вариант — асинхронный статор от электромотора мощностью 4-5 кВт.
  4. Пайка соединений катушек и вывода.
  5. Проверка трансформатора.
  6. Сборка диодного моста и соединение в схеме. Потребуется 5 диодов класса КВРС5010 или В200.
  7. Установка охлаждающего радиатора на каждый диодный мост.
  8. Монтаж дросселя на одной плате с выпрямителем.
  9. Установка регулятора тока на панели управления.
  10. Обеспечение вентиляции всей конструкции. В корпус аппарата для сварки по периметру устанавливаются вентиляторы.
  11. Выход на рабочие электроды и держак устанавливается на передней стенке, шнур питания на противоположной.
  12. Между платой с блоком питания и силовым узлом рекомендуется установить порог из листового металла, конденсатор напряжения, который будет стабилизировать ток в электродуге.

Вес собранного аппарата для мелкого ремонта от 10 кг. Диодный мост с дросселем рекомендуется изготавливать в отдельном корпусе, для уменьшения веса. Этот узел будет необходимо подключать к аппарату для сварки нержавеющей стали. При переменном напряжении сети для сварки железного профиля, ремонта кузовных работ или точечных прихватов оборудование типа полуавтомат практически не требуется.

Как правильно рассчитать параметры детали?

Все достаточно просто. Размеры центрального отверстия(окна) должны вместить всю обмотку трансформатора. На фото сварочного аппарата изображена подробная схема сборки механизма.

Площадь крена можно рассчитать по формуле: S=a*b. Готовый результат вычислений не должен быть меньше 36 кв. см. Чем больше площадь, тем меньше греется аппарат во время работы.

Следующим этапом будет сборка сердечника. Для этого берут тонкие трансформаторные пластины, которые соединяют между собой до необходимой толщины детали.

Далее наматываем понижающий трансформатор, состоящий из витков тонкой проволоки. Для этого делают 210 витков тонкой проволоки. С другой стороны делают намотку из 160 витков. Третья и четвертая первичная намотка, должна содержать 190 витков. После этого на поверхности крепят толстую платину.

Концы намотанной проволоки фиксируют болтом. Его поверхность отмечаю цифрой 1. Следующие концы проволоки закрепляют подобным образом с нанесением соответствующей разметки.

В готовой конструкции должно присутствовать 4 болта с различным количеством витков.

В готовой конструкции соотношение наматывания обмотки будет равно 60% к 40%. Такой результат обеспечивает нормальную работу аппарата и хорошее качество сварочного крепления.

Контролировать подачу электрической энергии можно при помощи переключения проводов на необходимое количество обмотки. В процессе работы не рекомендуется перегревать сварочный механизм.

Универсальные возможности и выполняемые задачи

Товарищу требовался аппарат для сварки и резки труб, уголков, листов разной толщины с возможностью работы электродами 3÷5 мм. О сварочных инверторах в то время не знали.

Остановились на конструкции постоянного тока, как более универсальной, обеспечивающей качественные швы.

Тиристорами убрали отрицательную полуволну, создав пульсирующий ток, но сглаживанием пиков до идеального состояния заниматься не стали.

Схема управления выходным током сварки позволяет регулировать его величину от небольших значений для сварки вплоть до 160-200 ампер, необходимых при резке электродами. Она:

  • изготовлена на плате из толстого гетинакса;
  • закрыта диэлектрическим кожухом;
  • смонтирована на корпусе с выводом рукоятки регулировочного потенциометра.

Вес и габариты сварочного аппарата по сравнению с заводской моделью получились меньшими. Разместили его на небольшой тележке с колесиками. Для смены места работы один человек свободно перекатывал его без особых усилий.

Провод питания через удлинитель подключали к разъему вводного электрического щитка, а шланги для сварки просто наматывали на корпус.

Как сделать самый удобный трансформатор для сварки: практические советы

Теоретически можно использовать любую модель трансформатора для питания сварочного аппарата. Главные требования к нему:

  • обеспечивать напряжение зажигания дуги на холостом ходу;
  • надежно выдерживать ток нагрузки во время сварки без перегрева изоляции от длительной работы;
  • отвечать требованиям электрической безопасности.

На практике мне встречались разные конструкции самодельных или заводских трансформаторов. Однако все они требуют проведения электротехнического расчета.

Я уже давно пользуюсь упрощенной методикой, которая позволяет создавать довольно надежные конструкции трансформатора среднего класса точности. Этого вполне достаточно для бытовых целей и блоков питания радиолюбительских устройств.

Она описана у меня на сайте в статье об изготовлении трансформаторного паяльника Момент своими руками. Это усредненная технология. Она не требует уточнения сортов и характеристик электротехнической стали. Мы их обычно не знаем и учесть не можем.

Особенности изготовления сердечника

Умельцы делают магнитопровды из электротехнической стали всевозможных профилей: прямоугольного, тороидального, сдвоенного прямоугольного. Даже мотают витки провода вокруг статоров сгоревших мощных асинхронных электродвигателей.

У нас была возможность пользоваться списанным высоковольтным оборудованием с демонтированными трансформаторами тока и напряжения. Взяли от них полосы электротехнической стали, сделали из них два кольца — бублика. Площадь поперечного сечения каждого по расчетам составила 47,3 см2.

Их изолировали лакотканью, скрепили хлопчатобумажной лентой, образовав фигуру лежащей восьмерки.

Сверху усиленного изоляционного слоя стали мотать провод.

Секреты устройства обмотки питания

Провод для любой цепи должен быть с хорошей, прочной изоляцией, рассчитанной на длительную работу при нагреве. Иначе во время сварки она просто сгорит. Мы исходили из того, что было под рукой.

Нам достался провод с изоляцией лаком, закрытой сверху тканевой оболочкой. Его диаметр — 1,71 мм маловат, но металл — медь.

Поскольку другого провода просто не было, то стали обмотку питания делать из него двумя параллельными магистралями: W1 и W’1 с одинаковым числом витков — 210.

Бублики сердечника монтировали плотно: так они имеют меньшие габариты и вес. Однако, проходное сечение для провода обмоток тоже ограничено. Монтаж затруднен. Поэтому каждую полуобмотку питания разнесли на свои кольца магнитопровода.

Таким способом мы:

  • вдвое увеличили поперечное сечение провода обмотки питания;
  • сэкономили место внутри бубликов для размещения силовой обмотки.

Выравнивание провода

Получить плотную намотку можно только из хорошо выровненной жилы. Когда мы снимали проволоку со старого трансформатора, то она получилась искривленной.

Прикинули в уме необходимую длину. Конечно же ее не хватило. Каждую обмотку пришлось делать из двух частей и сращивать винтовым зажимом прямо на бублике.

Провод растянули на улице по всей длине. Взяли в руки пассатижи. Зажали ими противоположные концы и потянули с силой в разные стороны. Жила получилась хорошо выровненной. Скрутили ее кольцом с диаметром около метра.

Технология намотки провода на тор

Для обмотки питания мы использовали метод намотки ободом или колесом, когда из провода делается кольцо большого диаметра и заводится внутрь тора вращением по одному витку.

Этот же принцип используется при надевании заводного кольца, например, на ключ или брелок. После того, как колесо заведено внутрь бублика его начинают постепенно раскручивать, укладывая и фиксируя провод.

Этот процесс хорошо показал Алексей Молодецкий в своем видеоролике «Намотка тора на обод».

Эта работа трудная, кропотливая, требует усидчивости и внимания. Провод надо плотно укладывать, считать, контролировать процесс заполнения внутренней полости, вести запись намотанного количества витков.

Как мотать силовую обмотку

Для нее мы нашли медный провод подходящего сечения — 21 мм2. Прикинули длину. Она влияет на число витков, а от них зависит напряжение холостого хода, необходимое для хорошего зажигания электрической дуги.

Обычно справочники рекомендуют 60-70 вольт. Нам один опытный сварщик сказал, что в нашем случае будет достаточно 50. Решили проверить, а если не хватит, то дополнительно увеличить обмотку.

Сделали 48 витков со средним выводом. Итого получилось на бублике три конца:

  • средний — для прямого подключения «плюса» к сварочному электроду;
  • крайние — на тиристоры и после них на массу.

Поскольку бублики скреплены и на них уже по краям колец смонтированы обмотки питания, то намотку силовой цепи выполняли методом «челнока». Выровненный провод сложили змейкой и просовывали для каждого витка через отверстия бубликов.

Отпайку средней точки выполнили винтовым соединением с его изоляцией лакотканью.

Надежная схема управления сварочным током

В работе участвуют три блока:

  1. стабилизированного напряжения;
  2. формирования высокочастотных импульсов;
  3. разделения импульсов на цепи управляющих электродов тиристоров.

Стабилизация напряжения

От обмотки питания трансформатора 220 вольт подключен дополнительный трансформатор с напряжением на выходе порядка 30 В. Оно выпрямляется диодным мостом на основе Д226Д и стабилизируется двумя стабилитронами Д814В.

В принципе здесь может работать любой блок питания с аналогичными электрическим характеристиками тока и напряжения на выходе.

Импульсный блок

Стабилизированное напряжение сглаживается конденсатором С1 и подается на импульсный трансформатор через два биполярных транзистора прямой и обратной полярности КТ315 и КТ203А.

Транзисторы генерируют импульсы на первичную обмотку Тр2. Это импульсный трансформатор тороидального типа. Он выполнен на пермаллое, хотя можно использовать и ферритовое кольцо.

Намотка трех обмоток проводилась одновременно тремя отрезками провода диаметром 0,2 мм. Сделано по 50 витков. Полярность их включения имеет значение. Она показана точками на схеме. Напряжение на каждой выходной цепи порядка 4 вольт.

Обмотки II и III включены в цепь управления силовыми тиристорами VS1, VS2. Их ток ограничивается резисторами R7 и R8, а часть гармоники обрезается диодами VD7, VD8. Внешний вид импульсов мы проверили осциллографом.

В этой цепочке резисторы надо подбирать под напряжение импульсного генератора так, чтобы его ток надежно управлял работой каждого тиристора.

Ток отпирания 200 мА, а отпирающее напряжение — 3,5 вольта.

Регулирование тока сварки

Переменный резистор R2 своим сопротивлением определяет положение каждого импульса, пропускаемого через управляющий электрод тиристора. От него зависит форма пульсирующего тока на выходе силовой схемы сварочного аппарата.

Пульсации полусинусоид могут проходить полностью, когда ток сварки выставляется максимальным или обрезаться практически до нуля.

Личные впечатления от эксплуатации

Когда был изготовлен сварочный аппарат постоянного тока своими руками, то мы приступили к изучению его возможностей. Первым делом поэкспериментировали с полярностью подключения электрода и выявили закономерность.

На электрод можно подавать «плюс» — прямая полярность или «минус» — обратная. В этом случае меняется глубина провара шва. При обратной полярности она возрастает примерно на 40-50%.

Наш сварочный аппарат позволяет варить электродами 3 мм, обеспечивая ток сварки 80 ампер довольно длительное время. Нагрев конструкции не превышает рабочих режимов. При этом нагрузка в сети бытовой проводки поддерживается на уровне до 20 А.

Если возникает необходимость пользоваться электродами 4 мм или увеличивать сварной ток, то приходится организовывать перерывы в работе для охлаждения аппарата. Оно у нас естественное: за счет щелей и отверстий.

Систему охлаждения можно усилить принудительной вентиляцией, выполнив обдув. Но мы этим вопросом не занимались.

Показываю отсканированный рукописный текст сохранившегося документа. Он может пригодиться для повторения.

А сейчас рекомендую посмотреть видеоролик владельца zxDTCxz «Сварочный аппарат на основе тороидального магнитопровода». В нем есть много полезных рекомендация.

Уверен: от компактного и вместе с тем достаточно надежного, дешевого и простого в изготовлении “сварочника» ни один мастеровой, домовитый хозяин не откажется. Особенно если узнает, что в основе этого аппарата — легко поддающийся модернизации 9-амперный (знакомый практически каждому со школьных уроков физики) лабораторный автотрансформатор ЛАТР2 да самодельный тиристорный минирегулятор с выпрямительным мостом. Они позволяют не только безопасно подключаться к бытовой осветительной сети переменного тока с напряжением 220 В. но и изменять u на электроде, а значит, выбирать нужную величину тока сварки.

Режимы работы задают с помощью потенциометра. Совместное конденсаторами C2 и C3 он образует фазосдвигающие цепочки, каждая из которых, срабатывая во время своего полу периода. открывает соответствующий тиристор на некоторый промежуток времени. В результате на первичной обмотке сварочного Т1 оказываются регулируемые 20—215 В. Трансформируясь во вторичной обмотке, требуемые -u позволяют легко зажечь дугу для сварки на переменном (клеммы Х2, Х3) или выпрямленном (Х4, Х5) токе.

Резисторы R2 и RЗ шунтируют цепи управления тиристоров VS1 и VS2. Конденсаторы C1. C2 снижают до допустимого уровень радиопомех, сопровождающих дуговой разряд. В роли светового индикатора НL1, сигнализирующего о включении аппарата в бытовую электросеть, используется нвоновая лампочка с токоограничительным резистором R1.

Для подсоединения «сварочника» к квартирной электропроводке применима обычная штепсельная вилка Х1. Но лучше использовать более мощный электроразъем, который в обиходе называют “евровилка-евророзетка” . А в качестве выключателя SB1 подойдет «пакетник» ВП25, рассчитанный на ток 25 А и позволяющий размыкать оба провода сразу.

Как показывает практика, устанавливать на сварочном аппарате какие бы то ни было предохранители (про-тивоперегрузочные автоматы) не имеет смысла. Здесь приходится иметь дело с такими токами, при превышении которых обязательно сработает защита на вводе сети в квартиру.

Простой самодельный сварочный аппарат из ЛАТРа

При конструировании или ремонте техники, бытового оборудования часто встает проблема: как сварить те или иные детали. Купить сварочный аппарат не совсем просто, а сделать самому …

В этой статье Вы можете познакомится с несложным самодельным сварочным аппаратом, изготовленном по оригинальной схеме.

Сварочный аппарат работает от сети 220 В и обладает высокими электротехническими характеристиками. Благодаря применению новой формы магнитопровода вес аппарата составляет всего 9 кг при габаритных размерах 125 х 150 мм. Это достигнуто использованием ленточного трансформаторного железа, свернутого в рулон в форме тора, вместо традиционного пакета Ш-образных пластин. Электротехнические характеристики трансформатора на тормагнитопроводе примерно в 5 раз выше, чем у Ш-образного, а электропотери минимальные.

Чтобы избавиться от поисков дефицитного трансформаторного железа, можно приобрести готовый ЛАТР на 9 А или использовать тормагнитопровод от сгоревшего лабораторного трансформатора. Для этого снимают ограждение, арматуру и удаляют сгоревшую обмотку. Освобожденный магнитопровод должен быть изолирован от будущих слоев обмотки электрокартоном или двумя слоями лакоткани.

Сварочный трансформатор имеет две самостоятельные обмотки. В первичной применен провод ПЭВ-2 1,2 мм, длиной 170 м. Для удобства работы можно использовать челнок (деревянная рейка 50 х 50 мм с прорезями на концах), на который предварительно намотан весь провод. Между обмотками помещают слой изоляции. Вторичная обмотка — медный провод в хлопчатобумажной или стекловидной изоляции — имеет 45 витков поверх первичной. Внутри провод располагают виток к витку, а с внешней стороны с небольшим зазором — для равномерного расположения и лучшего охлаждения.

Работу удобнее выполнять вдвоем: один осторожно, не задевая за соседние витки, чтобы не повредить изоляцию, протягивает и укладывает провод, а помощник удерживает свободный конец, предохраняя от его скручивания. Сварочный трансформатор, изготовленный таким способом, будет давать ток 50 — 185 А.

Если вы приобрели «Латр» на 9 А и при осмотре оказалось, что его обмотка в сохранности, то дело значительно упрощается. Используя готовую обмотку в качестве первичной, можно за 1 час собрать сварочный трансформатор, дающий ток 70 — 150 А. Для этого необходимо снять ограждение, токосъемный ползунок и крепежную арматуру. Затем определить и промаркировать выводы на 220 В, а остальные концы, надежно заизолировав, временно прижать к магнитопроводу, чтобы не повредить их при работе со вторичной обмоткой. Монтаж последней осуществляется так же, как и в предыдущем варианте, при этом используется медный провод того же сечения и длины.

Трансформатор самодельного сварочного аппарата: 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная обмотка, 3 — бухта провода, 4 — ярмо.

Электрическая схема сварочного аппарата

Собранный трансформатор помещают на изолированную площадку в прежний кожух, предварительно просверлив в нем отверстия для вентиляции. Провода первичной обмотки подключаются к сети 220 В кабелем ШРПС или ВРП. В цепи необходимо предусмотреть отключающий автоматический выключатель.

Выводы вторичной обмотки соединяют с гибкими изолированными проводами ПРГ, к одному из них крепится держатель электродов, а к другому — свариваемая деталь. Этот же провод для безопасности сварщика заземляется.

Регулировка тока предусматривается включением последовательно в цепь провода держателя электродов балластника — нихромовой или констатановой проволоки диаметром 3 мм и длиной 5 м, свернутой змейкой, которая крепится к асбестоцементному листу. Все соединения проводов и балластника — с помощью болтов М10. Методом подбора, перемещая по змейке точку присоединения провода, устанавливают требуемый ток. Возможен вариант регулировки тока использованием электродов различного диаметра. Для сварки применяются электроды типа диаметром 1 — 3 мм.

Все необходимые материалы для сварочного трансформатора можно приобрести в торговой сети. А человеку, знакомому с электротехникой, сделать такой аппарат не представляет трудностей.

Самодельный сварочный аппарат в работе

При работе во избежание ожогов необходимо применять фибровый защитный щиток, снабженный светофильтром Э-1, Э-2. Обязательны также головной убор, спецодежда и рукавицы. Сварочный аппарат следует оберегать от сырости и не допускать его перегрева. Ориентировочный режим работы с электродом диаметром 3 мм: для трансформатора с током 50 — 185 А — 10 электродов, а с током 70 — 150 А — 3 электрода, после чего аппарат необходимо отключить от сети минимум на 5 минут.

Полезная статья по теме: Точечная сварка для домашней мастерской

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *