Схема трансформатора для сварки

Обновлено: 19.09.2024

Сварочный трансформатор используется для преобразования высокого напряжения источника питания (220 или 380 В) в низкое, которое используется в сварочной электрической цепи. Тип сварки определяет конструкцию сварочного трансформатора (далее – СТ). Существуют следующие виды электросварки:

дуговая. Соединение заготовок происходит за счёт нагрева и расплавления их кромок электрической дугой, создаваемой сварочными электродами;
контактная. Соединение образуется в результате нагрева сварочными электродами соединяемых металлических деталей проходящим через зону контакта электрическим током. Одновременно с нагревом, в этой зоне действует сильное сжимающее усилие.

Другими словами, СТ – это источник сварочного тока.

Трансформаторный сварочный аппарат — какие они бывают

Существуют трансформаторные сварочные аппараты (далее – ТСА) двух типов (соответственно видам электросварки – смотри выше).

ТСА дуговой сварки состоит из:

ТСА контактной сварки не имеет сварочных проводов, т. к. у него иная конструкция держателей электродов.

Провода и держатели электродов в различных моделях СТ соответствующих типов применяются идентичные. Поэтому, остановимся на источниках тока.

По сравнению со своими сварочными «собратьями»: выпрямителем и инвертором – СТ имеет значительно более простую конструкцию. Благодаря этому он имеет ряд достоинств:

-проще обслуживание;
-выше надёжность;
-ниже стоимость;
-выше ремонтопригодность (про возможные поломки смотрите в статье «Ремонт сварочных трансформаторов«.

Но есть у него существенные недостатки:

-отсутствуют дополнительные опции;
-значительно сложнее эксплуатация;
—напряжение на первичной обмотке, для обеспечения штатной работы СТА, не может отклоняться от номинального более чем на: ±5…10%;
-большая масса.

Регулировка сварочного тока в СТ осуществляется следующим образом:

—плавная — изменением величины индуктивного сопротивления цепи. Изменяется величина воздушного зазора в магнитопроводе;
—ступенчатая — посредством секционирования числа витков вторичной и/или первичной обмотки. При помощи коммутатора (переключателя) в электрическую цепь включается разное количество витков обмоток.

«Сварочный трансформатор с регулированием сварочного тока изменением величины зазора между катушками». Источник фото — Википедия. Очень хорошо показаны органы регулировки тока.

Сварочные трансформаторы подразделяются по следующим признакам:

—по электрической мощности, которая определяется силой сварочного тока. Этот ток протекает по вторичной цепи: чем больше мощность, тем более толстый материал способен обрабатывать ваш гаджет;
—по количеству постов (обслуживаемых рабочих мест);
—по параметрам источника электропитания:
- -однофазная сеть 220В;
- -трёхфазная — 380В.
Кроме того, СТ дуговой сварки делятся на виды по конструкции механизма, устанавливающего величину сварочного тока (смотри выше).

СТ контактной сварки делятся на типы в зависимости от:
1. -типа сварки:
  - -стыковая;
  - -точечная;
  - -шовная;
  - -рельефная;
2. -механизма регулировки длительности сварочного импульса. Применяются регуляторы:
  - -релейномеханический;
  - -электронный.
Какой выбрать

Чтобы правильно выбрать трансформаторный аппарат, надо «крепко подумать» и решить:

-для чего служит сварочный трансформатор?

-чего я хочу добиться? Что буду сваривать?

-при помощи какого аппарата я могу достичь своей цели?

В помощь вам мы рассмотрим основные варианты решения этой непростой задачи.

Сварочные трансформаторы для дома

Рассмотрим два варианта использования ТСА в домашних условиях:
1. -вы являетесь городским жителем и все ремонтные работы (в том числе и по сварке) в доме выполняют, в соответствии с соответствующим «Договором» в объёме оплачиваемых услуг, специалисты жилищно-коммунального сервиса (ЖКС). Электросварка вам может потребоваться только для какого-либо хобби, связанного с металлом. В этом случае вам вполне подойдёт ТСА контактной сварки;
2. -совершенно другая ситуация, если вы являетесь сельским жителем и «ваша судьба целиком находится в ваших руках». Для выполнения работ, связанных с ведением хозяйства (дом, сарай, парники и другие постройки), ремонт сельхозинструмента и т. п. вам потребуется ТСА дуговой сварки.
Сварочный трансформатор на 220в

Сварочный трансформатор на 220в – означает, что для этого гаджета требуется источник электропитания 220В. Источником может служить:
- -стационарная электросеть, технические параметры которой позволяют подключать к ней ваше оборудование. В «Паспорте» СТА следует посмотреть потребляемый им ток (ток сети) и:
- -сопоставить с автоматами вашей электропроводки. Должен быть запас ≥ 10 %;
- -если запаса нет, то следует определить возможности вашей электропроводки. Следует измерить диаметр токоведущей жилы, подсчитать сечение и по справочнику «Электрика» определить допустимый для неё электрический ток.
Расплавленная розетка: результат сварки мощным трансформатором в электросети частного дома.

Если полученные результаты близки, то СТА подключать к этой электросети нельзя. Возможно, что под нагрузкой электрическое напряжение в сети будет уменьшаться на столько, что оборудование не будет варить;
- -мобильный источник электропитания. Сравните его cos(φ) с требованиями в «Паспорте» СТА (обычно у СТА cos(φ) = 0,8). Если у источника питания cos(φ) будет меньше, напряжение под нагрузкой будет падать (последствия смотри выше).
Трехфазный сварочный трансформатор

Трёхфазные трансформаторы имеют более высокий КПД, чем однофазные. Трансформатор для сварки не является исключением. Поэтому, при тех же габаритных размерах они имеют большую полезную мощность. И большую массу:
- -для их перемещения по рабочему объекту применяется вмонтированная в корпус транспортная тележка;
- -для погрузо-разгрузочных работ они оснащены рым-болтом.
Трёхфазная питающая электросеть имеется, как правило, на промышленных объектах. Поэтому, трёхфазные СТА применяются на больших предприятиях, стройках и т. п.

Сварочные трансформаторы постоянного тока

Для работы трансформатору в магнитопроводе нужен переменный магнитный поток. Такой поток может быть создан только переменным током. Следовательно, трансформатора постоянного тока просто не может быть.

Более того, если по какой-либо причине на обмотку попадает постоянное электрическое напряжение, то будет отсутствовать реактивная (индуктивная) составляющая электрического сопротивления этой обмотки возникшему электротоку. Это вызовет резкое уменьшение полного сопротивления обмотки. В результате, она может перегреться и выйти из строя (перегореть).

Если возникает необходимость повысить величину постоянного напряжения, то его преобразуют в переменное, повышают до требуемого значения и (при необходимости) выпрямляют. Всем автомобилистам известен пример: система зажигания бензинового ДВС.

Сварочные трансформаторы переменного тока

Электрическая схема ТСА переменного тока состоит из двух обмоток:

Они размещены на замкнутом магнитопроводе, изготовленном из ферромагнитного материала. Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке (исполнительному механизму СТА). Первичная обмотка создаёт магнитный поток. Этот поток, посредством магнитопровода, индуцирует во вторичной обмотке электродвижущую силу (ЭДС).

Величина ЭДС определяется соотношением:

U1/U2 = N1/N2 – где:

-U1 и U2 – напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора ТСА;

-N1 и N2 – количество витков в его обмотках.

Количество витков вторичных обмоток рассматриваемы СТА таково, что на них создаются следующие напряжения:
1. -дуговая сварка, В: 50…80;
2. -контактная, В: 1…5.
Трансформаторы сварочные промышленные

Промышленные ТСА дуговой сварки характеризуются следующими особенностями:
1. -модели облегчённых СТА предназначаются, в основном, для ремонтных работ. Кроме того, они часто используются на вспомогательных (прихватки и т. п.) операциях. Во всех случаях продолжительность нагрузки (ПН) на них не превышает 20…25 %;
2. -мобильные модели предназначены для обычных условий работы с ПН = 60 %;
3. -оборудование большой мощности работает в условиях естественной вентиляции;
4. -степень защиты IP22;
5. -напряжение холостого хода трансформаторов выше безопасного. Вследствие этого, они все комплектуются устройствами снижения напряжения (УСНТ);
6. -в процессе эксплуатации это оборудование создаёт сильные помехи радиоприему. Для борьбы с этим, оно оснащается емкостными фильтрами.
«Популярный мобильный промышленный сварочный аппарат трансформаторного типа «ТДМ-401»

Контактная сварка связана с большими механическими нагрузками. Поэтому, промышленные машины контактной сварки имеют следующие особенности:
1. —несущая конструкция (особенно напольное основание) должна быть устойчива к действию крутящих нагрузок. Для этого она изготавливается каркасно-несущего типа с оребрением;
2. —блоки управления и сварки полностью разделяются и разносятся. Таким образом, исключается воздействие электромагнитного поля тока на электронику автоматики;
3. —усилие на электродах плавно регулируется;
4. —гидроцилиндр подачи электродов имеет защиту от нагрузок вращения. Его точное (во многих случаях — прецизионное) изготовление гарантирует высокую точность осуществления сварки;
5. —осуществляется регулируемое перемещение гидроцилиндра в прямом и обратном направлениях;
6. —обмотки СТА заливаются компаундами;
7. —токонесущие узлы имеют раздельные (самостоятельные) контуры охлаждения;
8. —соединительные проводники вторичной обмотки СТА имеют незначительную длину, что позволяет повысить КПД оборудования.
Промышленные машины контактной сварки

Промышленные машины контактной сварки часто совмещают несколько видов сварки.

«Машина контактной сварки промышленного применения бренд «Dalex» модель «PMS 11-4»

Сварочный трансформатор: мощность

Необходимая мощность СТА определяется величиной сварочного тока, который проходит по вторичной обмотке трансформатора. Следовательно, при выборе мощности необходимо четко определиться: на какой величине тока предстоит эксплуатировать оборудование. Следует иметь в виду, что более мощный гаджет будет, конечно, выполнять более широкий круг задач, но он будет при этом:
1. -потреблять большее количество электроэнергии;
2. —более дорогим в приобретении и обслуживании;
3. -иметь большие габариты и большую массу со всеми вытекающими последствиями.
При выборе оборудования по его паспортным данным, следует выбирать оптимальный вариант исходя из предстоящих производственных задач.

Как варить сварочным трансформатором

СТА дуговой сварки применяются для сварки методом MMA. Этот метод предусматривает использование штучных плавящихся электродов, имеющих рутиловое или основное покрытие.

СТА контактной сварки образуют соединение методом нагрева зоны контакта электрическим током посредством электродов. Одновременно с нагревом, к зоне контакта прикладывается сильное сжимающее усилие (смотри описание выше).

На нашем сайте методы сварки подробно рассматриваются в статье «Как правильно варить сварочным аппаратом» .

Характеристики сварочного трансформатора

Характеристики СТА будут необходимы при выборе оборудования. Правильный их выбор окажет существенное влияние не только на техническую, но и на экономическую составляющую эффективности приобретения.

Оборудование постоянно совершенствуется, поэтому важно пользоваться самой свежей информацией. Её можно получить из следующих источников:
- -на промышленных предприятиях — из «учтённых справочников», стоящих на учёте в БНС;
- -в торговых организациях – из «Паспортов» и рекламных проспектов.
На нашем сайте информацию о характеристиках СТА вы можете получить в статье «Устройство сварочного трансформатора».

Мы сообщили вам достаточно информации о трансформаторах и аппаратах на их основе. Если это оборудование вас не удовлетворит, то оцените возможность использования выпрямителя или инвертора. Со сравнительными характеристиками можете познакомиться в статье «Сварочный трансформатор или инвертор» .

Если вы хотите сделать сварочник данного типа, для дуговой или контактной сварки, своими руками, смотрите эту статью.

Как сделать сварочный трансформатор своими руками. Как рассчитать, намотка. Самодельный аппарат дуговой или контактной сварки

Если у вас есть необходимый слесарный и электромонтажный инструмент (ниже мы о нём подробно расскажем), и вы имеете соответствующие профессиональные навыки, то вполне сможете изготовить сварочный трансформатор своими руками.

Расходы у вас, конечно, будут, но несравненно меньшие по сравнению с затратами на приобретение гаджета заводского изготовления. Зато, сколько вы получите удовольствия в процессе любимой работы по созданию самоделки. А восторг, в момент успешного начала электросварки, вообще, ни с чем ни сравним!

Мы в статье дадим вам массу полезных советов по выбору, расчёту и изготовлению сварочного трансформатора (далее – СТ), чем поможем оптимизировать расходы и сберечь бюджет.

[note]Правильно изготовленный своими руками аппарат — ни чем не хуже заводского.[/note]

В статье будет рассказано про два типа сварочных трансформаторов. Для сварок:

Сварочный трансформатор своими руками: что нам понадобится

Ассортимент инструмента и оборудования для изготовления и сборки обоих типов СТ идентичен. Нам потребуется следующее:
- индикатор электрического напряжения. Для контроля отсутствия последнего на электрических контактах, и обеспечения, тем самым, безопасности при выполнении электромонтажных работ;
- УШМ (она же «болгарка», «вжик-машинка» и т. п.) с набором дисков (отрезных, шлифовальных и т. п.);
- электродрель с набором свёрл по металлу и керном;
- тестер или вольтметр переменного тока с пределом измерений 400 В;
- любая «чертилка». Применяется при разметке по металлу;
- слесарные струбцины. Для фиксации деталей при разметке «по месту»;
- набор электрослесарного инструмента. Конкретный состав набора зависит от материалов, которые будут применяться при изготовлении СТ. В общем случае он таков:
  - укомплектованный электропаяльник. Пайку будем выполнять припоем ПОС-40;
  - отвёртки (разного размера с прямым и крестообразным шлицом);
  - ключи:
    - гаечные;
    - накидные;
    - торцевые;
    [tip]Все работы удобнее выполнять на слесарном верстаке с электроизоляционным покрытием, оборудованном слесарными тисками.[/tip]
    
    Для изготовления СТ необходимы комплектующие и материалы, отличающиеся между собой в зависимости от типа трансформатора. В общем случае необходимо следующее:
    - защитный кожух. Должен обеспечивать:
      - защиту от поражения электрическим током;
      - исключать возможность попадания каких-либо предметов во внутрь гаджета;
      [important]Важно: изоляционную ленту «ПХВ» применять нельзя, т. к. при нагревании она разрушается.[/important]
      
      Самодельный сварочный трансформатор для дуговой сварки
      
      [tip]Рекомендация: ознакомьтесь с материалом «Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия«[/tip]
      
      Прежде чем приступать к дальнейшей работе по изготовлению СТ, следует решить: что именно вы будете создавать. Вам необходимо:
      - выбрать конструкцию и электрическую принципиальную схему будущего устройства;
      - произвести электрический и, при необходимости, конструктивный расчёт его параметров.
      Только после этого следует подбирать необходимую комплектацию, материалы и готовить, при необходимости,специальный инструмент.
      
      Как рассчитать сварочный трансформатор. Схема
      
      Вопрос, как рассчитать сварочный трансформатор самодельный, очень специфичен, так как он не соответствуют типовым схемам и общепринятым правилам. Дело в том, что при изготовлении самоделок параметры их компонентов «подгоняются» под уже имеющиеся в наличии комплектующие (в основном — под магнитопровод). Более того, часто случается, что:
      - трансформаторы собираются не из самого лучшего трансформаторного железа;
      - обмотки наматываются не самым подходящим проводом и много других отрицательных факторов.
      В результате, самоделки греются и «гудят» (пластины сердечника вибрируют с частотой электросети: 50 Гц), но, при этом, «делают своё дело» — сваривают металл.
      
      По форме сердечников различают трансформаторы следующих основных типов:
      
      Пояснения к рисунку:
      
      [note]Трансформаторы стержневого типа, по сравнению с трансформаторами броневого типа, допускают большие плотности токов в обмотках. Благодаря этому они имеют более высокий КПД, но и трудоёмкость их изготовления значительно выше. Тем не менее, их используют чаще.[/note]
      
      На стержневом сердечнике применяют схемы обмоток, приведённые на рисунке.
      - а – сетевая обмотка на двух сторонах сердечника;
      - б – соответствующая ей вторичная (сварочная) обмотка, включённая встречно-параллельно;
      - в – сетевая обмотка на одной стороне сердечника;
      - г – соответствующая ей вторичная обмотка, включенная последовательно.
      Для примера выполним расчёт СТ собранного по схеме «в» — «г». Его вторичная обмотка состоит из двух равных частей (половинок). Они расположены на противоположных плечах магнитопровода, а между собой соединены последовательно. Расчёты заключаются в определении теоретических и выборе действительных размеров магнитопровода.
      
      Определяемся с мощностью СТ (по величине тока во вторичной обмотке) из следующих соображений. Для электросварки в быту чаще всего используются покрытые электроды Ø, мм: 2, 3, 4. Выбираем «золотую середину» для самых ходовых — 120…130 А. Мощность СТ определяется по формуле:
      
      P = Uх.х. × Iсв. × cos(φ) / η, где:
      - Uх.х. — напряжение холостого хода;
      - Iсв. — ток сварки;
      - φ — угол сдвига фаз между напряжением и током. Принимаем: cos(φ) = 0,8;
      - η — КПД. Для самодельных СТ: КПД = 0,7.
      [tip]Если произвести расчет магнитопровода по справочнику, то его сечение для выбранного тока равно 28 кв.см. На практике, сечение магнитопровода для той же мощности может варьироваться в пределах: 25…60 кв.см.[/tip]
      
      Для каждого сечения необходимо определить (по справочнику) количество витков первичной обмотки для обеспечения на выходе заданной мощности. Мы лишь заметим, что чем больше площадь сечения магнитопровода (S), тем меньше понадобится витков обеих катушек. Это существенный момент, т. к. большое количество витков может не поместиться в «окно» магнитопровода.
      
      Возможно использование магнитопровода старого трансформатора (например, от микроволновой печки, конечно, после некоторой его реконструкции – замены вторичной обмотки).
      
      Если у вас нет старого трансформатора, то следует прибрести трансформаторное железо, из которого вы иизготовите сердечник СТ.
      - а – пластины Г-образной формы;
      - б – пластины П-образной формы;
      - в – пластины из полос трансформаторной стали;
      - c и d – размеры «окна», см;
      - S = a х b – площадь поперечного сечения сердечника (ярма), кв.см.
      [help]Если правильно рассчитать магнитопровод, то обмотки СТ не будут греться, а сам сварочник будет надежно работать.[/help]
      
      Расчёт количества витков первичных обмоток при напряжении питания сети 220…240 В, выбранных нами токах сварки и параметрах магнитопровода можно произвести по следующим формулам:
      N1 = 7440 × U1/(Sиз × I2). Для обмоток на одном плече (по половине обмотки друг на друге, соединённые последовательно);
      N1 = 4960 × U1/(Sиз × I2). Обмотки разнесены на разные плечи.
      
      Условные обозначения в обеих формулах:
      - U1 – напряжение источника питания;
      - N1 — количество витков первичной обмотки;
      - Sиз — сечение магнитопровода (кв.см);
      - I2 — заданный сварочный ток вторичной обмотки (А).
      Выходное напряжение вторичной обмотки СТ в режиме холостого хода у самодельных сварочных трансформаторов находится, как правило, в пределах 45…50В. По следующей формуле можно определить её количество витков:
      U1/U2 = N1/N2.
      
      Для удобства подбора силы сварочного тока, на обмотках делают отводы.
      
      Намотка сварочного трансформатора и монтаж
      
      Для первичной обмотки трансформатора применяется специальный термостойкий медный провод, имеющий хлопчатобумажную или стеклотканевую изоляцию.
      
      [warning]Внимание: категорически не рекомендуем для намотки сварочного трансформатора использовать провода с резиновой изоляцией.[/warning]
      
      С учётом выбранной выше мощности, электрический ток в первичной обмотке может достигать 25 А. Исходя из этих соображений, первичную обмотку СТ следует наматывать проводом, имеющим сечение ≥ 5…6 кв.мм. Это, кроме всего прочего, существенно увеличит надежность СТ.
      
      Вторичная обмотка выполняется медной проволокой, сечение которой: 30…35 кв.мм. Особое внимание следует уделить выбору изоляции провода вторичной обмотки, так как по ней протекает большой сварочный ток. Она должна быть очень надёжной — особое внимание следует уделить теплостойкости.
      
      При монтаже обмоток обратите внимание на следующее:
      - намотка производится в одном направлении;
      - между рядами обмоток прокладывается изолирующий слой дополнительной изоляции (рекомендуем – хлопчатобумажной).
      Собранный СТ следует поместить в защитный кожух с отверстиями для вентиляции.
      
      Видео
      
      Посмотрите, как была реализована задача сборки аппарата:
      
      Контактная сварка своими руками из сварочного трансформатора
      
      Контактная сварка создаёт сварное соединение деталей за счет следующих одновременных воздействий на них:
      - нагрев области их соприкосновения проходящим через него электрическим током;
      - к зоне соединения прикладывается сжимающее усилие.
      Существует три вида контактной сварки:
      
      Мы расскажем про самодельный СТ для наиболее популярной: точечной контактной сварки (для двух других требуется очень сложное оборудование).
      
      Пояснения к рисунку:
      1 – электроды, подводящие сварочный ток с свариваемым изделиям;
      2 – свариваемые изделия с нахлёсточным соединением;
      3 – сварочный трансформатор.
      
      Для осуществления контактной сварки, в зависимости от толщины и теплопроводности материалов свариваемых деталей, выбираются следующие значения её основных параметров:
      - электрическое напряжение в силовой (сварочной цепи), В: 1…10;
      - величина сварочного тока (амплитуда сварочного импульса), А: ≥ 1000;
      - время нагрева (прохождения импульса сварочного тока), сек: 0,01…3,0;
      Кроме того, должны быть обеспечены:
      - незначительная зона расплавления;
      - значительное сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки.
      Схема и расчёт
      
      Расчет СТ контактной сварки выполняется по тому же алгоритму, что и для дуговой (смотри выше). При выборе данных из справочника (сила тока и напряжение вторичной обмотки для точечной сварки выбранной марки металла заданной толщины), следует учитывать, что сила тока вторичной обмотки для таких трансформаторов порядка 1000…5000 А. Вторичная обмотка рассчитана, как правило, на единицы вольт и представляет собой всего несколько витков (бывает, что, один) толстого провода. Поэтому, для регулировки сварочного тока рекомендуется следующая схема первичной обмотки трансформатора.
      
      Очень часто, в процессе эксплуатации самоделок, выясняется, что не хватает мощности СТ. В этом случае возможно подключение второго трансформатора в соответствии с предлагаемой схемой.
      
      Намотка и монтаж
      
      Эти операции выполняются по тем же основным правилам и с соблюдением требований, что и для СТ дуговой сварки. С особой тщательность следует закрепить витки вторичной обмотки. Для этого можно использовать её выводы, пропустив их в термостойком изоляторе.
      
      В качестве электродов применяются медные стержни.
      
      [help]Следует учитывать, что чем больше будет диаметр электрода, тем лучше. Ни в коем случае не допустимо, чтобы диаметр электрода был меньше диаметра провода. Для маломощных СТ возможно использовать жала от мощных паяльников.
      
      В процессе эксплуатации следите за состоянием расходных материалов: электроды необходимо периодически подтачивать — иначе они теряют форму. Со временем они стачиваются полностью и требуют замены.[/help]
      
      Вот вариант точечного сварочника из микроволновки:
      
      Рекомендации по эксплуатации
      
      При выполнении сварочных работ необходимо выполнять требования по обеспечению безопасности труда:
      - на сварщике должна быть специальная одежда;
      - голова должна быть защищена маской сварщика (очень популярны маски «Хамелеон», оснащённые самозатемняющимся светофильтром) и т. п.
      [important]При эксплуатации сварочного аппарата контактной сварки следует выполнять следующие дополнительные требования:
      - сварщику необходимо стоять на резиновом коврике;
      - на руках рабочего должны быть резиновые перчатки;
      - сварочная маска не обязательна, но на лице должны быть защитные очки.[/important]
      Выводы
      
      Мы дали вам достаточно информации для того, чтобы сделать самодельный сварочный трансформатор:
      
      Но, не смотря на это, рекомендуем «взвесить свои силы» и «крепко» подумать: а не лучше ли приобрести сварочник заводского изготовления? А может быть даже и более современный и удобный инвертор (смотрите плюсы и минусы, что лучше транформаторный или инверторный сварочник).
      
      Другие материалы по трансформаторным сварочным аппаратам смотрите в соответствующем разделе.[/help]
      
      Сварочный трансформатор: устройство и принцип действия
      
      Для выполнения сварочных работ вы выбрали самый простой, из ныне существующих (по сравнению с выпрямителем или инвертором), источник сварочного тока. И правильно поступили!
      
      Ведь, не так давно сварщики пользовались только аналогичным оборудованием, и всё у них получалось. А мы чем хуже? Чтобы использовать все возможности этого гаджета, необходимо знать его устройство и принцип действия.
      
      В помощь вам, мы расскажем про устройство сварочного трансформатора, принцип его действия и некоторые технологические секреты.
      
      Устройство сварочного трансформатора
      
      Рассмотрим подробнее сварочный трансформатор: устройство и принцип действия. Регулировка тока в сварочном трансформаторе (далее – СТ) осуществляется по двум основным схемам:
      1. В первом случае, применяется трансформатор с нормальным рассеянием магнитного поля, которое осуществляется совмещённым или отдельным дросселем. Непосредственно сама регулировка сварочного тока производится изменением воздушного зазора в магнитопроводе дросселя;
      2. Во втором случае, регулировка гаджета осуществляется за счет управления рассеянием магнитного поля. Этот процесс может осуществляться следующими методами:
      - изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
      - согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
      - применением подмагничиваемого шунта. Он изменяет магнитную проницаемость между стержнями магнитопровода, чем и осуществляется регулировка сварочного тока.
      Конструкция и органы управления однопостовым сварочным трансформатором с подвижными обмотками (т. е. работающим по первой схеме) приведены на рисунке.
      
      Магнитопровод с катушками и механизмами помещается в защитный кожух, который имеет жалюзи для охлаждения. Регулировка величины сварочного тока в таком СТ осуществляется с помощью подвижной обмотки, которая перемещается посредством ходовой гайки и вертикального винта с ленточной резьбой. В движение последний приводится при помощи рукоятки.
      
      Сварочные провода подключаются к специальным зажимам. СТ представляет собой массивную конструкцию (очень тяжёлый сердечник). Поэтому, для погрузо-разгрузочных работ, он оснащён рым-болтом, а для перемещения по рабочему объекту – транспортной тележкой и ручкой.
      
      [tip]Если собираетесь делать данное устройство своими руками, то вот подробная статья на эту тему.[/tip]
      
      Принцип действия
      
      Чтобы понять принцип работы СТ, давайте, хотя бы в самых общих чертах, рассмотрим физические процессы, происходящие в однофазном двухобмоточном трансформаторе. Для иллюстрации этих процессов воспользуемся рисунком.
      
      Электромагнитная схема такого трансформатора состоит из двух обмоток (первичная и вторичная), размещенных на замкнутом магнитопроводе. Последний выполнен из ферромагнитного материала, что позволяет усилить электромагнитную связь между этими обмотками. Происходит это за счёт уменьшения магнитного сопротивления контура (замкнутой цепи), по которому проходит магнитный поток трансформатора (Ф).
      
      Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока, вторичную – к нагрузке. При подключении к источнику электропитания, в первичной обмотке появляется переменный ток i1. Этот электрический ток создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные электродвижущие силы (далее – ЭДС): е1 и е2.
      
      Эти ЭДС, согласно закону Максвелла, пропорциональны числам витков N1 и N2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt. Если пренебречь падением напряжения в обмотках трансформатора (они обычно не превышают 3…5 % от номинальных значений U1 и U2), то можно считать: e1≈U1 и e2≈U2. Тогда, путём несложных математических преобразований, можно получить связь между напряжениями и количеством витков обмоток: U1/U2 = N1/N2.
      
      Таким образом, подбирая числа витков обмоток (при заданном напряжении U1) можно получить желаемое напряжение U2:
      - при необходимости повысить вторичное напряжение — число витков N2 берут больше числа N1. Такой трансформатор называют повышающим;
      - при необходимости уменьшить напряжение U2 — число витков N2 берут меньшим N1. Такой трансформатор называют понижающим.
      Теперь мы можем, непосредственно, рассмотреть принцип действия СТ. Как сказано выше, он заключается в преобразовании входного напряжения (220В или 380В) в более низкое, которое в режиме холостого хода равно примерно 60В. Когда мы рассматриваем сварочный трансформатор, принцип работы будет очевиден после знакомства с компоновкой и функциональной схемой СТ.
      
      Компоновка узлов СТ (в качестве примера предлагается агрегат серии «ТДМ») представлена на рисунке.
      
      Пояснения к схематическому изображению сварочного трансформатора:
      - 1 — первичная обмотка трансформатора. Выполнена из изолированного провода;
      - 2 — вторичная обмотка не изолирована («голая» проволока) для улучшения теплопередачи. Кроме того, для улучшения охлаждения имеются воздушные каналы;
      - 3 — подвижная часть магнитопровода;
      - 4 — система подвеса трансформатора внутри корпуса агрегата;
      - 5 — механизм управления воздушным зазором;
      - 6 — ходовой винт. Основной элемент управления воздушным зазором;
      - 7 — рукоятка привода ходового винта.
      Функциональная схема такого СТ представлена на рисунке.
      
      Трансформатор состоит из:
      1. магнитопровода с зазором б;
      2. первичной обмотки I;
      3. вторичной обмотки II;
      4. обмотки реактивной катушки IIк.
      Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением величины зазора в магнитопроводе. Размер зазора влияет на изменение магнитного сопротивления контура и, соответственно, величину магнитного потока, который и создаёт в обмотках электрический ток:
      - при необходимости уменьшить величину сварочного тока — величину зазора увеличивают;
      - при необходимости увеличить величину сварочного тока — величину зазора уменьшают.
      Полезное видео
      
      Посмотрите небольшой обучающий ролик об устройстве и принципе действия трансформатора:
      
      Магнитопровод
      
      [note]Магнитопровод – это центральная часть конструкции СТ. Он является сердечником понижающего трансформатора и играет основную роль в формировании сварочного тока. По нему протекает магнитный поток, который индуцирует (создаёт) электрическое напряжение на всех обмотках.[/note]
      
      Магнитопровод сварочного трансформатора представляет собой пакет пластин из трансформаторной стали. Вызвано это тем, что под воздействием магнитного потока в нём наводятся вихревые замкнутые электрические токи (в честь французского физика, их открывшего, названы: токи Фуко). В соответствии с правилом Ленца, магнитное поле этих токов стремиться уменьшить индукцию поля его создавшего, т. е. полезного. В результате:
      1. уменьшается КПД СТ;
      2. токи Фуко нагревают материал сердечника.
      Для уменьшения этого влияния принимаются меры по уменьшению этих токов. Поэтому, как было сказано выше, магнитопровод и представляет собой пакет пластин. Поверхности пластины имеют хорошую электроизоляцию (они имеют оксидное изоляционное покрытие) и, кроме этого, часто дополнительно покрываются электроизолирующим лаком. Благодаря этому, они не представляют собой сплошной проводник, что существенно уменьшает величину токов Фуко.
      
      Пластины между собой стягиваются шпильками в плотный пакет. Если этого не сделать (или стянуть неплотно), то они вибрируют с частотой колебаний тока в источнике питания: 50 Гц. В результате, СТ «гудит» с такой частотой.
      
      Ограничитель холостого хода
      
      Ограничитель напряжения холостого хода СТ применяется, в соответствии со своим наименованием, для автоматического ограничения этого параметра. Он уменьшает индуцированную при размыкании вторичной обмотки ЭДС до безопасного значения не позже, чем через одну секунду после разрыва сварочной цепи. На картинке изображена популярная модель ограничителя напряжения холостого хода однофазных сварочных трансформаторов «ОНТ-1».
      
      Принцип действия ограничителя следующий. Мы уже знаем, что в случае разрыва сварочной цепи, резко изменяется величина магнитного потока в магнитопроводе. Это, в свою очередь, приводит к резком скачку ЭДС самоиндукции. Резкий рост величины электрического напряжения может стать причиной аварии СТ или поражения током сварщика. Ограничитель напряжения холостого хода сварочного трансформатора уменьшает эту ЭДС до безопасного значения — не более 12 В.
      
      Смотрите больше информации про сварочные трансформаторы здесь.[/help]
      
      Делаем сварочный трансформатор самостоятельно - схема, инструкция по сбору, необходимые детали
      
      Аппарат для сварки необходим, если нужно крепко соединить металлические элементы. Стоит отметить, что таким сварочником можно как варить резать так и резать стальные детали.
      
      Самое интересное, что состав и плотность элементов такому аппарату не принципиальна. Есть много моделей агрегатов для варки. Обратите внимание на инверторные, трансформаторные и конечно, полуавтоматы.
      
      Многие специалисты по сварочным работам планируют открыть свое дело или подрабатывать в свободное время. Однако цена сварочной машины зашкаливает для среднестатистического рабочего человека.
      
      Введение
      
      Цена качественных агрегатов измеряется в условных единицах, цифра которых стартует от 100. Не каждый бюджет осилит такую покупку.
      
      В такой ситуации есть выход – сделать агрегат своими руками. А когда не хватает знание, то советуем начать с самого простого – со сборки трансформатора.
      
      Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, главный орган аппарата для сварки, буквально его сердце. Многие задаются следующими вопросами:
      - Как намотать такой трансформатор?
      - Как его рассчитать?
      - Как собрать агрегат для сваривания?
      Без паники. В данной статье мы дадим ответ на вопрос, как своими силами сделать статическое электромагнитное устройство для сварочного аппарата для получения качественной основы для монтажа сварочного агрегата.
      
      Основы
      
      Как упомянуто выше, трансформатор – главный орган. Принцип работы состоит в изменении входящего напряжения в переменный/постоянный ток, требующийся для работ со сваркой.
      
      Статическое электромагнитное устройство, главным образом – это две обмотки, соединенные индуктивно.
      
      Первая совокупность витков провода, к которой подводится энергия преобразуемого переменного тока, и вторая обмотки расположены на "сердце". Последний производят из динамной стали и служит шунтом.
      
      Вы можете создать трансформатор как для личного применения, так и мощный промышленный агрегат. Отметим, во всех случаях он обязан служить вашим интересам, следовательно, иметь определенные параметры для проведения работ со сваркой.
      
      Более распространена сборка сварочного агрегата с намоткой трансформатора, рассчитанная из ампеража в 150 – 170 и способностью проводить напряжение приблизительно 50 В.
      
      Таких характеристик вполне достаточно для использования в быту. Вы сможете варить большинство металлов с применением электродов до трех миллиметров в диаметре. Конечно можно брать диаметр в 4 миллиметра, но в таком случае вы потеряете качество шва.
      
      Следовательно, чем больший диаметр стержня из электропроводного материала вам придется применять, тем большую мощность должен иметь трансформатор.
      
      Зависимость прямо-пропорциональна. При сборке статического электромагнитного устройства обязательно примите к сведению его предельные очертания.
      
      Размер статического электромагнитного устройства будет увеличиваться с планируемым увеличением мощности сварочного агрегата.
      
      При этом увеличение веса и параметров неизбежно. Рекомендуем сориентироваться с характеристиками которыми должен обладать ваш будущий аппарат - это поможет оптимизировать его вес и параметры.
      
      Особенности
      
      Внешний вид сварочного аппарата состоящего из самостоятельно собранного трансформатора не будет соответствовать производственному образцу, понимайте эту особенность.
      
      Невозможно сделать самому из подручных материалов заводской агрегат. Если экстерьер принципиален, конечно, можно сделать самому, но дешевле это не будет. Проще купить.
      
      Следующую особенность, которую следует учесть – постоянная смена характеристик. Даже установка их вручную не спасает.
      
      Поясню, установив, например, ампераж в 120, агрегат на самодельном трансформаторе каждый раз будет выдавать значение меньше или большее. Такое отклонение будет все время.
      
      Конечно, она не критична, но, если ваша работа предусматривает щепетильности, рекомендуем рассмотреть вариант с покупкой готового аппарата.
      
      Дома нет такой возможности для создания точного регулятора, не меняющий характеристик при каждом запуске.
      
      Если ваша цель – забор или теплица, то собирайте собственный сварочный агрегат смело, он вполне подойдет для такой работы и его погрешности не критично влияют на итог.
      
      Если вы собрали трансформатор на постоянном токе, он, конечно, будет во много раз дешевле, но поставит под вопрос надежность агрегата.
      
      Связано это с отсутствием предохранителей, как у моделей заводского типа. Хотя к плюсам самостоятельной сборки относят возможность сделать статическое электромагнитное устройство с любым набором характеристик.
      
      Он может быть как мощным агрегатом, так и слабым механизмом. Для это следует правильно провести расчет сварочного трансформатора для будущей машины.
      
      Вы приняли решения собрать статическое электромагнитное устройство самостоятельно и далее заняться сборкой самого сварочника. Советуем размещать элементы в металлический каркас/бокс, к примеру, корпус от компьютерного системного блока.
      
      Обратите внимание, что вы можете не просто использовать любые схемы, но и модернизировать их в процессе. Перед первым включением и пробной работой, обязательно, проверьте узлы вашего аппарата.
      
      Собственно, это и есть основные особенности, о которых вам надо знать. Помните, что необходимо кое-какое минимальное понимания в области электротехники.
      
      Наверно это и так понятно. Но все же, предварительно рекомендуем освежить или приобрести дополнительные знания в этой области и лишь затем приступать к сборке статического электромагнитного устройства.
      
      Статическое электромагнитное устройство с переменным током
      
      Самостоятельно собранное статическое электромагнитное устройство с переменным током для сварочника – это классика, среди видов трансформаторов.
      
      Конечно, одним из главных преимуществ такого вида статического электромагнитного устройства, в сравнении с работающими на постоянном токе, дешевая сборка и простота ремонта.
      
      Хотя при этом следует отметить несколько недостатков. И первым, можно назвать – проблемный зажег дуги. Горение стабильно и требует огромного опыта мастера или результат не порадует, шов выходит с низким качеством и с множеством дефектов.
      
      Тем не менее, чтобы собрать трансформатор на постоянном токе, вам понадобится сначала собрать статическое электромагнитное устройство на переменном токе, так последний является основой для первого. Все достаточно просто.
      
      Провода в обмотке
      
      Как уже говорили, чтобы собрать трансформатор, на начальном этапе нужны провода для первой обмотки и собственно второй обмотки. Помним, кроме обмотки нужен "сердечник".
      
      Для создания которого используют исключительно сталь электротехнического типа, а далее наматывают на него провода – создают обмотку.
      
      Начнем с расчетов и необходимых теххарактеристик будущего трансформатора. К примеру, вводные данные возьмем следующие: Напряжение – 60В, Ток – 120-160А. Исходя из этих характеристик, необходимо использовать провода с сечением 4 кв мм.
      
      Мы рекомендуем взять провода с сечением в 7 кв мм, считаем более подходящим именно этот вариант, так как ваш будущий агрегат будет менее чувствителен перепадам напряжения в сети.
      
      При этом оптимальным для первичной обмотки будут провода с медной сердцевиной в сечении составляющие именно 3 кв мм.
      
      Важно при выборе проводов обращать внимание на покрытие. Обязательное условие, оно должно быть из ткани. И никаких полимеров. В связи с тем, что последние подвержены плавлению от большого нагрева и короткому замыканию.
      
      В ситуации, когда нет нужного диаметра провода, рекомендуем брать два тоненьких и накручивать их совместно.
      
      При этом стоит отметить, что такой способ увеличит совокупность витков провода в размере, соответственно корпус трансформатора будет иметь большие предельные очертания. Вся выложенная информация выше касается первичной обмотки.
      
      А вот для вторичной смело берите провода большого диаметра, например, которыми подсоединяется держатель электрода.
      
      Сердечник
      
      На подготовительном этапе мы взяли нужное количество и тип проводов. Далее следует приступить к созданию сердечника.
      
      На рисунке ниже представлен оптимальный по всем характеристикам сердечник для самостоятельно собираемого трансформатора – тип «стержневый».
      
      Напоминаем, для сборки сердечника берите только пластины из электротехнического металла. Понадобится пластины толщиной от 0,35 мм, но не толще 0,55мм.
      
      Габариты сердечника (А, В, С, D – на рис.) просчитываем исходя из сечения провода. Конечно, с опытом можно и «с закрытыми глазами его собирать, главное – все ветки на своем месте.
      
      Собираем сердечник. Берем пластины Г-образной формы и далее собираем как на рисунке ниже. Когда будет достигнута нужная толщина сердечника, болтами скрепляют пластины по углам.
      
      Рекомендуем обрабатывать пластины тонким напильником. Затем сердечник изолируют.
      
      Намотка
      
      Следующий шаг – намотка будущего трансформатора. Как упоминалось выше, начинаем с первичной обмотки. Она составит около двухсот десяти/пятидесяти витков.
      
      Мотаем, согласно рисунку ниже. В конце наматывания, крепим текстолитовую пластину. На ней же крепим концы нашей обмотки болтами.
      
      Приступаем к вторичной обмотке. Она должна состоять из количества витков в районе 70. Аналогично крепим текстолитовую пластину и закрепляем концы.
      
      Все - ваш трансформатор готов к работе или совершенствованию. Посмотрите на окончательный вид намотанного трансформатора на рисунке ниже.
      
      Постоянный ток
      
      Как известно, собрать сварочный агрегат можно как на переменном токе, так и на постоянном. Собственно, для последнего собирают трансформатор постоянного тока (ТПТ). Такой ТПТ рекомендуем изготавливать для полуавтоматических агрегатов и инверторов.
      
      Его преимущество – легко поджигаемая и главное стабильна дуга. Агрегат с таким трансформатором осилит варку деталей любой толщины и любого типа стали, как нержавейку так и чугун.
      
      Для того, чтобы собрать ТПТ нужно запас времени в 10-15 минут, в случае уже собранного трансформатора переменного тока (как описывалось ниже).
      
      Модернизация его в ТПТ состоит в подключении к вторичной совокупности витков провода - выпрямителя. Последний изготавливается на диодах.
      
      Использовать для выпрямителя нужно диоды с адекватным охлаждением и его параметры должны выдерживать силу тока в 200А. Рекомендуем выбрать тип Д161. Далее выравниваем ток.
      
      Берем два конденсатора (С1, С2) со следующими параметрами: 15000 мкФ, напряжение 50V.
      
      Схема для сборки наведена ниже. L1 – индукционная катушка для регулировки тока. Х4 – контакты, для последующего подсоединения держателя электродов. Х5 – контакты для подсоединения массы.
      
      Описанная схема применяется годами и продолжает показывать себя с положительной стороны. Удобная рабочая схема – пользуйтесь!
      
      Подытожим
      
      Для сборки трансформатора, не нужно иметь углубленных знаний, достаточно немного понимания в электротехнике и умения применить такие знания на практике. Даже если таких знаний нет, можно потратить немного времени – около недели, не более.
      
      Тем более, сегодня доступно не только читабельный вариант, а и множество наглядных видеоматериалов. После прохождения обучения появится понимания всех этапов по сборке трансформатора.
      
      А далее несколько проб и ваш первый работоспособный сварочный аппарат готов.
      
      Самостоятельно сделанные аппараты имеют много положительных сторон.
      
      Они, во-первых, экономичны. Во-вторых, недорогие в сборке. В-третьих, функционал соответствует конкретно вашим нуждам. В-четвертых, легко ремонтируемый своими силами. Качество будущего агрегата зависит от используемых материалов, все зависит от вас.
      
      Желаем удачи! Делитесь комментарием и пусть ваш отзыв будет полезен следующему «первособирателю».
      
      Читайте также: