Збірка саморобних зварювальних апаратів постійного струму

Щоб зробити саморобні зварювальні апарати постійного струму, вам знадобиться джерело живлення підвищеної потужності, що перетворює номінальну напругу звичайної однофазної мережі і забезпечує постійну величину (в амперах) відповідного струму для безпосереднього виникнення і утримання нормальної електродуги.

Джерелом живлення підвищеної потужності виступає схема з таких складових:

• випрямляч;
• інвертори;
• трансформатор струму і напруги;
• регулятори струму та напруги, що покращують якісні характеристики електродуги (тиристорів, сімісторов);
• пристрою допоміжні.

Насправді, виходячи зі схем саморобок, джерелом електродуги був і залишається трансформатор, навіть якщо не використовувати допоміжні вузли та схеми різних блоків регулювання.

Саморобний апарат: блок-схема

Блок живлення вставляється в відповідну коробку з пластмаси або металу. Він забезпечується необхідними елементами: сполучними розємами, різними вимикачами, клемами і регуляторами. Зварювальний апарат можна обладнати ручками для перенесення і коліщатками.

Таку конструкцію досить хорошої якості зварювання можна виконати самостійно. Головний секрет такого апарату - це мінімальне розуміння зварювального процесу, вибір матеріалу, а також майстерність і терпіння при виготовленні цього пристрою ,.

Але для збірки апарату самостійно ви повинні хоча б трохи зрозуміти і вивчити основні навички, момент виникнення і горіння електродуги і теорію плавлення електрода. Знати характеристики зварювальних трансформаторів і їх магнитопроводов.

Саморобний апарат: трансформатор

Основою будь-якої схеми зварювального пристрою є понижуючий нормальне напруга (з 220 В до 45-80 В) трансформатор. Він працює в спеціальному дуговом режимі з максимальною потужністю. Такі трансформатори просто зобовязані витримувати дуже великі струми номіналом близько 200 А. Їх характеристики повинні узгоджуватися, ВАХ трансформатора неодмінно повинна повністю відповідати спеціальним вимогам, інакше її не можна застосувати для режиму дугового зварювання.

Зварювальні апарати (їх конструкції) сильно різняться. Різноманітність зварювальних саморобних трансформаторів величезне, адже в конструкціях дуже багато воістину унікальних рішень. Крім цього, саморобні трансформатори дуже прості: в них відсутні додаткові пристрої, призначені для безпосередньої регулювання струму конструкції, яка протікає:

• за допомогою вузькоспеціалізованих регуляторів;
• шляхом перемикання деякого числа витків котушок.

Трансформатор в основному складається з таких елементів:

1. Магнитопровод металевий. Виконується шляхом набору пластин з трансформаторної сталі.
2. Обмотки: первинна (мережева) і вторинна (робоча). Вони бувають з висновками для регулювання (шляхом перемикання) або для схеми пристрою.

При розрахунку трансформатора на необхідний струм, варіння виробляють, як правило, відразу з робочої обмотки, що не навішуючи схем і різноманітних елементів обмеження і регулювання. Первинну обмотку необхідно виконувати з клемами, відводами. Вони служать для збільшення-зменшення струму (наприклад, поднастроіть трансформатор при малому напрузі мережі).

Головна частина будь-якого трансформатора - його муздрамтеатр. При виготовленні саморобних розробок застосовують магнітопроводи зі списаних статоров електродвигунів, старих телевізійних і силових трансформаторів. Тому і існує величезна різноманітність розроблених народними умільцями різних магнітопроводів для таких пристроїв.

Параметри (основні):

• розміри магнітопровода;
• обмотки - число витків;
• рівень напруги на вході-виході;
• I п - струм споживаний;
• I max - струм максимальний вихідний.

Характеристики додаткові просто неможливо оцінити або виміряти будинку, навіть за допомогою приладів. Але якраз вони і визначають придатність трансформатора апарату для формування якісного шва при харчуванні в режимі зварювання руками.

Це безпосередньо залежить від того, як трансформатор «тримає струм» і називається зовнішня ВАХ (ВВАХ) харчування.

ВВАХ - залежність потенціалів (U) на розємах і струму зварювання, який змінюється від навантажувальних властивостей трансформатора і від електричної дуги.

Для зварювання руками застосовують лише крутопадаючих характеристику, а в автоматах використовують пологоспадающую і жорстку.

Зварювальний апарат: дугова характеристика

Дуга - електророзряд, що протікає кілька хвилин між електродом (плюсових або фазним висновком) і масою (висновок мінусовій). Поміщений в цю зону метал розігрівається і плавиться. При виникненні дуги виникає пробій газу межелектронного області, а при стабілізації дугового процесу зявиться провідність іонів. Стабілізатором нормальної дуги вважається верхній шар електрода, так звана обмазка, випаровуються при зварюванні.

У процесі зєднання металів електродом, під впливом високих температур, здійснюється безпосереднє розплавлення металу з подальшим формуванням краплі, а потім її перенесення з електрода на конструкцію. Виникнення, формування і діаметр крапель, а також швидкість їх появи, в основному залежать від довжини електродуги, параметрів електрода і сили струму.

Якщо система працює нормально, метал наварюєш рівно, а дуга стабільна, то все виконано чудово. Якщо немає, то ВАХ системи жорстка. Це виправляється включенням баластного резистора номіналом менше 1 Ом (частина дроту ніхромового). Такий резистор обмежить I max трансформатора (струм максимальний) і виправить його ВА характеристику.

Так можливо отримати хороші результати протікання нормальної дуги при ручному зварюванні. Покращення крутизни ВА характеристики можна домогтися, збільшивши холостий хід (вихідна напруга) за рахунок зниження ККД системи.

динамічна характеристика

Ще один корисний технічний параметр, що характеризує роботу пристрою - динамічна характеристика (ДХ) вашого блоку живлення, який повинен володіти швидкою реакцією на зміни електропараметрів дуги (струму, напруги). Це залежить від часу відновлення напруги від нульових показань в режимі короткого замикання до напруги повторного появи дуги.

Це час і є ДХ блоку живлення. Воно не повинно бути більше 25 Вольт / 0,05 секунд. Ця ДХ позначається при замиканні розпеченого металу на деталь, в момент переходу трансформатора в короткозамкнутий режим. При цьому сила струму КЗ в обмотці вторинної може досягати подвійної величини, а зварювальні апарати для зварювання руками, через такого співвідношення, можуть мати негативний фактор.

Для стійкого горіння зварювальної дуги важлива властивість має так звана еластичність дуги. Вона продовжує горіти при збільшенні її довжини. Еластичність дуги величина кількісна, її критерієм є її максимальна довжина, при якій дуга здатна існувати.

Дуга запалюється тільки при досягненні потрібного напруги в початковому напівперіоді. Дуга струму змінного гасне і запалюється 100 раз / сек окремими спалахами. Це можливо змінити потенціалом холостого ходу і зрушенням фаз між потенціалом холостого ходу і дуговим струмом. Зменшити паузи тривалості горіння електродуги можна, збільшивши потенціал холостого ходу.

Але не рекомендується (через електробезпеки) збільшувати його більше 80 В. Це вирішується застосуванням схемотехніки, наприклад, включивши дроселя, що створюють зрушення фаз напруги і струму. Електродуги, після доопрацювання підтримувана самоіндукцією, може і не перериватися.

Можливі деталі і розрахунки

При постійному потенціалі електродуги відрізняється високою стабільністю і якістю швів. Постійний струм в саморобних апаратах виникає при застосуванні випрямлячів великої потужності. Наприклад, виконаних за допомогою діодів з струмом на 200 А - В-200.

Їх великі розміри і обовязкове застосування радіаторів для ефективної тепловіддачі зумовлюють параметри конструкції. Можливо, а навіть в деяких випадках і краще, якщо ви застосуєте спеціальний діодний міст. Тим більше що їх можна запараллелить, збільшивши тим самим вихідний струм.

Крива форми напруги згладжується «електролітом» 10000 мкф або більше, що підключається через резистор. Він необхідний для запобігання виникненню КЗ в момент загоряння дуги, при торканні електродом деталей, що зварюються.

Особливістю розрахунків є те, що, збираючи саморобний апарат своїми руками, доводиться все параметри підлаштовувати під наявні деталі, які дуже часто не найкращої якості. Наприклад, застосовують магнітопровід від слабкого трансформатора або використовують статор старого іржавого двигуна.

Все це позначається на якості зварювання. Але, незважаючи на це, багато умільці створюють воістину унікальні саморобні апарати, які мають мяке запалювання електродуги, зварюють деталі з тонкими стінками і майже не розбризкують шматочки металу.

Принципова схема

Виходячи з вищесказаного, були випробувані різні конструкції, з транзисторним і тиристорним керуванням, які привели до цієї схемою.

Виявилося, що більш надійні тиристори. Вони легко витримують будь замикання на виході і швидко виходять з цього стану. Їм не потрібен потужний радіатор, так як тепловиділення набагато менше. Транзистори швидко виходять з ладу при перевантаженні і дуже примхливі до підбору параметрів.

Схема не оригінальна, як може здатися. Але вона відрізняється простотою і надійністю, легкодоступностью деталей і швидкістю налагодження. Це конвертор, зібраний з елементів «совкового» телевізора. Його дані такі:

• регулювання - плавна;
• ток - постійний.

При зварюванні 3-міліметрової сталі електродом калібру 3 мм, струм споживання становить близько 10 А, а напруга зварювання отримують шляхом натискання кнопки на вилці утримує електрод. Це допомагає:

1. Підвищити безпеку, адже при віджиманні кнопки напруга на ньому відсутня.
2. Працювати з підвищеною напругою виникнення дуги, що забезпечує її горіння.
3. При включенні напруги зворотної полярності зявляється можливість зварювання дуже тонких деталей.

Робота схеми зварювання:

1. Міст мережевий VD1-VD4 випрямляє змінний потенціал мережі.
2. Струм починає текти по контактам лампи HL1, що стоїть як індикатор всього процесу, заряджаючи «електроліт» С5. HL1 також обмежує струм заряду пристрою. Як тільки вона згасне, можна зварювати деталі.
3. Під час заряджання С5, відбувається зарядка батареї конденсаторів С6-С17 через контур дроселя L1. Світлодіод HL2 світиться і показує, що на апарат надходить напруга мережі. Але зварювання не відбувається - тиристор VS1 закритий. На його керуючому виведення немає потенціалу.
4. При включенні кнопки SB1 напруга йде на генератор імпульсів з частотою 25 кГц, який виконаний за схемою телевізорів 3УСТЦ на транзисторі VT1 (одноперехідному).
5. Імпульси цього генератора надходять на тиристор VS2, запускаючи його, а він відкриває запараллеленние тиристори VS3-VS7.
6. «Електроліти» С6-С17 починають розряджатися через обмотку «I» трансформатора Т1 і контур дроселя L2. Вся ця ланцюг - Т1, С6-С17 і дросель L2 є коливальним контуром із змінним струмом. Коли контур знаходиться в протифазі ток йде по диодам VD8, VD9. Запараллеленние (VS3-VS7) тиристори замикаються і чекають нового імпульсу вузла на VT1. Після цього все повторюється.
7. На трансформаторі (на обмотці «III») виникають імпульси, отпирающие VS1. А через нього випрямляч VD1-VD4 зєднується з перетворювачем на тиристорах.

Для відображення запуску генератора встановлений світлодіод HL3. Для випрямлення напруги зварювання встановлені VD11-VD34. А для згладжування форми кривої і полегшення виникнення електродуги служать «електроліти» С19-С24.

Конструкція трансформатора і дроселів

Т1 зібраний з 3-х «строчников» від старих телевізорів, складених разом. Сердечник ПК30х16 з фериту марки 3000НМС-1. Обмотки «I» і «II» мають по 2 секції з проводом ПСД 1,68 в ізоляції з склотканини. Вони зєднані згідно послідовно і мають витки:

• обмотка «I» - 2 4;
• обмотка «II» - 2 2.

Обмотка «I» працює в гіршому тепловому режимі, тому при складанні необхідно мотати її з кроком (зазором) 1 мм. У другій обмотці не забудьте зробити відвід від середини.

Обидві обмотки треба поставити таким чином, щоб не порушилася робота діодів VD11-VD34. Напрямок намотування обмотки «I», починаючи від виведення приєднаного до L2 - проти стрілки годинника. А напрямок намотування обмотки «II» - за годинниковою, від виведення, підключеного до VD21-VD34.

Обмотка «III» - виток проводу 0,4-0,5 мм в ізоляції на напругу 500 В і більше.

Важливо розподілити обмотки, правильно витримавши зазори. Це необхідно для охолодження муздрамтеатру і з міркувань безпеки. Для цього встановлюють 4 стеклотекстолитовую (1,5 мм) пластини, які після підгонки приклеюють.

Дросель L1, індуктивністю 40 ± 10 мкГн, намотаний на сердечнику ПЛ 12,5 25-50 з зазором (немагнітним) 0,3-0,5 мм і має 175 витків, намотаних проводом типу ПЕВ-2, калібром 1,32.

Дросель L2 - спіраль без каркаса, намотана 4 мм² проводом в термоізоляції. Кількість витків -11, діаметр намотування -14 мм. Через дросель йде великий струм і його необхідно обдувати.

конструкція апарату

Випрямляч VD11-VD34 представляє етажерку з алюмінію, стягнуту шпильками. Кожні два діода затиснуті між 1 мм пластинами габаритами 44 42 мм.

Транзистор VT1, «кондери» С2-С4 і С6-С18, тиристори VS2-VS7, стабілітрони і діоди VD5-VD7, VD8-VD10 і резистори встановлені на стеклотекстолитовую платі.

Деталі й матеріали зварювального пристрою:

1. SA1 - перемикач пакетний. Струм 16 А і більше.
2. ВН-2 - вентилятор (позначений на схемі М1).
3. С1 - напруга 220 В і більше.
4. VD1-VD4 - діоди на 16 А і більше, встановлені на 2-х мм радіатори площею 900 мм².
5. «Електроліт» С5 можна скласти з декількох. Напруга 400В і більше.
6. С6-С24 з напругою 1000 В і більше повинні мати діелектричний малий кут втрат, наприклад К78-2 або імпортні плівкові.
7. VS2-VS7 - тиристори КУ221 А. Через великих струмів і розігріву катодів тиристорів, бажано надіти на них пістони з фольги мідної. Все тиристори встановлені на загальний 3-міліметровий пластину-радіатор.
8. VD8-VD9 - діоди КД213А (Б, В) або КД2997А (Б), встановлені на радіатор з тиристорами. VD9 стоїть на слюдяному ізоляторі.
9. R14-R18 - резистори марки C5-16 В або більш потужні.
10. Гвинти, гайки, шайби.
11. Заклепки.
12. Алюмінієві пластини.

Інструменти для зборки

• паяльник;
• плоскогубці, викрутка;
• ніж, ножівка, ножиці;
• молоток;
• дриль.

Такі пристрої можна використовувати для зварювання деталей в гаражі або сараї. Їх навіть можна орендувати сусідам.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!