Точечная сварка характеристики трансформатора

Обновлено: 15.05.2024

Сварочное Оборудование

Однако качество контактного шва зависит от степени прогрева стыковочной зоны. Ну а достаточный «разогрев» контактируемых кромок возможен только в том случае, если сквозь стык пройдет ток значительной силы (от 1000 до 200 000 Ампер).

Трансформатор контактной сварки – это самый важный узел сварочного аппарата. Ведь характеристик трансформатора зависит не только качество сварочного шва, но и сама возможность формирования неразъемного соединения. Поэтому в данной статье мы расскажем вам о том, как работает этот узел, дополнив эту информацию советами по подбору «правильного» трансформатора.

Устройство сварочного трансформатора для контактной сварки

Для соединения деталей с помощью сварки их кромки нужно разогреть до температуры плавления. После этого нужно заполнить зазор расплавленной присадочной проволокой или попросту сжать детали. При контактной сварке детали сжимаются, что дает возможность сэкономить на присадочном материале и ускорить процесс стыковки.

Поэтому для контактной сварки необходим особый трансформатор, понижающий напряжение до 1-2 Вольт, и увеличивающий силу тока – до 200 кА.

И такую трансформацию может обеспечить только особый прибор, в конструкции которого учтены следующие нюансы:

Вторичная обмотка преобразователя должна содержать минимум витков (в идеале – один). Ведь чем меньше витков, тем выше сила тока. По той же причине, лучшая форма вторичной обмотки – это диск или несколько дисков, соединенных между собой параллельно.
Первичную и вторичную обмотки следует изолировать от контакта с внешней средой. Иначе, из-за образования конденсата или контакта с влажным воздухом, снизится эффективность работы устройства. Поэтому контактные трансформаторы заливают эпоксидными составами.
Сердечник трансформатора можно собрать из пластин. Но самые лучшие преобразователи оснащаются сердечниками броневого типа. Максимальную силу тока генерирует только такое устройство.
Прерывающие устройства из первичной цепи должны работать с откликом в тысячную долю секунды. Ведь от «реакции» прерывателя зависит качество сварки.

По-настоящему эффективный трансформатор следует собирать из высокопрочных и, увы, дорогостоящих материалов. Иначе он попросту не выдержит работы с частотой в 300-400 включений в минуту.

Кроме того, все контактные трансформаторы следует комплектовать системами воздушного или водяного (масляного) охлаждения. Иначе такой агрегат сгорит за считанные секунды.

Как выбрать «правильный» трансформатор?

Условия эксплуатации «контактных» трансформаторов далеки от щадящих режимов электродуговых агрегатов.

Поэтому, выбирая сварочные трансформаторы для контактной сварки, нужно ориентироваться на следующие характеристики этого узла:

Механическую прочность. Бронесердечник, медные диски, эпоксидный наполнитель – вот три обязательных составляющих каждого контактного трансформатора. Без этих достаточно тяжелых компонентов он не потянет и пары часов. И если вам нужен действительно надежный прибор, то он должен весить, как минимум, 15-20 килограмм.
Минимальный отклик управляющих блоков. Чем меньше задержка на прерывателе, тем лучше качество сварки. Если вы планируете работать с аппаратом очень часто – ищите агрегат с миллисекундной «реакцией».
Возможность подключения к бытовым электросетям. Большинство контактных трансформаторов (около 80 процентов от всех приборов на рынке) питаются именно от бытовой (220 В, 5 А) электросети. Поэтому не торопитесь выбирать «промышленный» инструмент. Ведь такая техника, скорее всего, питается от трехфазной сети.

Ну а если ваш цех (или мастерская) оборудованы такой схемой проводки, то имейте в виду – однофазный вариант, с точки зрения контактных трансформаторов, ни чем не хуже трехфазного тока.

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]
    
    Читайте также: